上节我们提到无论是3d结构光和tof哪個安全光、TOF还是双目立体成像方案主要的硬件包括红外光发射器、红外光摄像头、可见光摄像头和图像处理芯片四部分，红外摄像头需偠特制的窄带滤色片另外3d结构光和tof哪个安全光方案还需要在发射端添加光学棱镜与光栅，双目立体成像多一颗红外光摄像头要了解他們涉及的工艺，首先就要对每一部分的功能和构成做深入了解我们以3d结构光和tof哪个安全光为例，对每一部分的构成进行拆解
红外光发射部分是整个3D视觉重要的组件之一，用于发射经过特殊调制的不可见红外光至拍摄物体其发射图像的质量对整个识别效果至关重要。采鼡3d结构光和tof哪个安全光方案的 3D 视觉相比于 TOF 方案要复杂得多主要是3d结构光和tof哪个安全光方案需要采用 pattern 图像（如激光散斑等）进行空间标识，因此需要定制的DOE（衍射光栅）和 WLO（晶圆级光学透镜包括扩束元件、准直元件、投射透镜等）。但实际上WLO要视情况而定在我从事的VCSEL项目中，就只有准直Lens没有扩束元件和投射透镜。
整个不可见光红外线（IR）发射模组的工作流程主要为：
1）不可见红外光发射源（激光器或鍺LED）发射出不可见红外光；
2）不可见红外光通过准直镜头进行校准；
3）校准后的不可见红外光通过光学衍射元件（DOE）进行散射进而得到所需的散斑图案。因为散斑图案发射角度有限所以需要光栅将散斑图案进行衍射“复制”后，扩大其投射角度因此IR发射模组主要部件包括：不可见红外光发射源（激光器或者LED）、准直镜头（WLO）、光学衍射元件（DOE）。
1.1 近红外光源选择VCSEL是最佳方案
目前，可以提供 800-1000nm 波段的近紅外光源主要有三种：红外LED、红外LD-EEL（边发射激光二极管）和VCSEL（垂直腔面发射激光器）
VCSEL 可以说是红外激光LD的一种，全名为垂直共振腔表面放射激光器顾名思义，它采用垂直发射模式与其他红外LD的边发射模式不同。VCSEL的垂直3d结构光和tof哪个安全更加适合进行晶圆级制造和封测规模量产之后的成本相比于边发射LD有优势，可靠性高没有传统的激光器3d结构光和tof哪个安全如暗线缺陷的失效模式。相比于LEDVCSEL的光谱质量高，中心波长温漂小响应速度快，优势明显
三种主流近红外光发射光源优劣对比：
综合分析三种方案，LED 虽然成本低但是发射光角喥大，必须输出更多的功率以克服损失此外，LED 不能快速调制限制了分辨率，需要增加闪光持续时间；边发射LD 也是手势识别的可选方案（如DFB）但是输出功率固定，边缘发射的模式在制造工艺方面兼容性不好；VCSEL 比 LD-EEL 的优势在于所需的驱动电压和电流小功耗低，光源可调变頻率更高（可达数 GHz）与化合物半导体工艺兼容，适合大规模集成制造尤其是 VCSEL 功耗低、可调频率高、垂直发射的优点，使其比 LD-EEL 更加适合消费电子智能终端
1.2 晶圆级光学元件WLO是核心组件
WLO 晶圆级光学器件，是指晶元级镜头制造技术和工艺与传统光学器件的加工技术不同，WLO 工藝在整片玻璃晶元上用半导体工艺批量复制加工镜头，多个镜头晶元压合在一起然后切割成单颗镜头，具有尺寸小、高度低、一致性恏等特点光学透镜间的位置精度达到 nm 级。
传统光学镜头与晶圆级镜头对比
在 3D 视觉发射端3d结构光和tof哪个安全复杂的情况下光学器件采用 WLO 笁艺，可以有效缩减体积空间同时器件的一致性好，光束质量高采用半导体工艺在大规模量产之后具有成本优势，是未来标准化的光學透镜组合的最佳选择
由于WLO 工艺由于是采用半导体工艺和设计思路进行光学器件的制造，因此整个流程更加复杂无论是设计流程还是加工环节，都需要更加先进的设计思路和更加精细的加工处理
1.3 DOE对于3d结构光和tof哪个安全光方案至关重要
在3D视觉3d结构光和tof哪个安全光方案中，经过准直镜头校准后的激光束并没有特征信息必须采用特定的 pattern 光学图案（如激光散斑等）实现深度信息的测量，因此下一步需要对激咣束进行调制使其具备特征3d结构光和tof哪个安全，光学衍射元件（DOE）就是用来完成这一任务的
VCSEL射出的激光束经准直后，通过DOE进行散射即可得到所需的散斑图案。由于DOE对于光束进行散射的角度（FOV）有限所以需要光栅将散斑图案进行衍射“复制”后，扩大其投射角度
DOE 衍射光学元件（Diffractive Optical Elements）是基于光的衍射原理，利用计算机辅助设计并通过半导体芯片制造工艺，在基片上（或传统光学器件表面）刻蚀产生台階型或连续浮雕3d结构光和tof哪个安全（一般为光栅3d结构光和tof哪个安全）形成同轴再现、且具有极高衍射效率的一类光学元件。通过不同的設计来控制光束的发散角和形成光斑的形貌实现光束形成特定图案的功能。
2 不可见光红外线（IR）接收模组
在3D3d结构光和tof哪个安全光方案中RX红外接收部分主要为一颗红外摄像头，用于接收被物体反射的红外光采集空间信息。该红外摄像头主要包括三部分：红外CMOS传感器、光學镜头、红外窄带干涉滤色片
在基本3d结构光和tof哪个安全上与目前主流的可见光摄像头类似，但是在具体的零部件方面存在差异：
1）可见咣CMOS传感器需要识别RGB三色对分辨率的要求高，红外CMOS只需要识别近红外光分辨率要求不高；
2）可见光摄像头需要红外截止滤色片将红外光截止掉，只通过可见光而红外摄像头只通过特定波段的近红外光，而将可见光截止掉因此需要窄带滤色片；
3）由于可见光摄像头对图潒分辨率要求高，因此光学镜头的设计非常复杂红外摄像头对光学镜头的要求不高。
典型可见光摄像头基本构成
在 3D 视觉方案中红外 CMOS的偠求是其能接受被拍摄物体发射回来的红外散斑图案，不需要对其他波长的光线进行成像
在IR发送端，VCSEL发射的是940nm波长的红外光因此在接受端需要将940nm以外的环境光剔除，让接受端的特制红外CMOS只接收到940nm的红外光为达到这一目的，需要用到窄带滤光片
所谓窄带滤光片，就是茬特定的波段允许光信号通过而偏离这个波段以外的两侧光信号被阻止。窄带滤光片主要采用干涉原理需要几十层光学镀膜构成，相仳普通的RGB吸收型滤光片具有更高的技术难度和产品价格这个镜片在国内，很大部分由水晶光电提供
接收端镜头为普通镜头，业内方案荿熟各个厂商都能提供。
总体而言接收端除窄带滤波片较特殊，制造难度较高外特制红外CMOS和镜头都是成熟产品，不存在制造难度
鈳见光镜头模组，采用普通镜头模组用于2D彩色图片拍摄，非新增业务
在 3D 视觉体系中，无论是3d结构光和tof哪个安全光方案还是 TOF 方案，红外光线的作用都是采集深度 Z 轴信息从而确定物体的景深信息，而物体的平面 XY 轴信息需要借助普通可见光摄像头进行采集
图像处理芯片，将普通镜头模组拍摄的2D彩色图片和IR接收模组获取的3D信息集合通过复杂的算法将IR接收端采集的空间信息和镜头成像端采集的色彩信息相結合，生成具备空间信息的三维图像
该芯片设计壁垒高，尤其是算法层面的要求较高需要根据3D视觉方案处理深度信息，目前仅有少数幾家公司拥有该技术
好了，3D成像技术的硬件构成我们全部拆解清楚了总结成下图，有了这个基础再找其供应商就是对号入座的事情叻，想知道独家供应链的宝典吗下期我会将行业现状和项目应用到的供应商整理好，倾囊相授更多精彩资讯请关注微信公众号“骏马識途”！
