[发明专利]一种基于垂直腔面发射激光器阵列的三维感测系统

说明书

本发明涉及感测技术领域，公开了一种基于垂直腔面发射激光器阵列的三维感测系统，包括信号发射子模块、信号接收子模块、光路调节模块和数据处理模块。信号发射子模块用于在第一条件下发射激光信号至目标物；信号接收子模块用于在第二条件下接收目标物反射回来的激光信号；光路调节模块用于将信号发射子模块发出的激光整形为平行光发射至目标物，以及用于将目标物反射回来的激光整形为平行光发射至信号接收子模块；数据处理模块用于对目标物反射回来的激光信号进行分析处理。本发明中，信号发射子模块和信号接收子模块均为垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列，信号发射子模块和信号接收子模块集成于同一块主板上，集成度较高。

技术领域

本发明涉及感测技术领域，具体涉及一种基于垂直腔面发射激光器阵列的三维感测系统。

背景技术

垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)具有阈值电流低、无灾难性的光损伤(COD)、寿命超长、单模激射、调制速率快、发散角小、耦合效率高、价格低等很多优点，其在三维感测(3D-Sensing)与成像等领域具有非常显著的竞争优势和市场价值。

2017年Lumentum公司已经将940nm VCSEL阵列集成在iphone 8和iphone X的3D感测相机中，实现人脸识别功能，带动了3D感测技术的研究热潮。3D感测技术主要是通过激光器向目标物体或人脸发射激光信号，目标物体或人脸对接收到的激光信号会进行反射，探测器接收到反射回来的激光信号后，通过数据分析处理后获取目标物体或人脸的相关信息，进而获得目标物体或人脸的形状。

但是，目前的3D感测系统中，探测器和激光器属于两种不同的器件，且各自独立封装成型，导致整个3D感测系统结构较为复杂，集成度较低。同时，目前主要选用短波长激光器，例如集成于iphone 8和iphone X的3D感测相机中的940nm VCSEL激光器，实际上该波长的激光不是一种对人眼安全的光源，在实现3D感测时，易对人眼造成伤害。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是：现有技术中，三维感测系统集成度低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明实施例提供了一种基于垂直腔面发射激光器阵列的三维感测系统，包括：

信号发射子模块，用于在第一条件下，发射激光信号至目标物；

信号接收子模块，用于在第二条件下，接收所述目标物反射回来的激光信号；

光路调节模块，分别与所述信号发射子模块、所述信号接收子模块连接，设置于所述激光信号所在光路上，用于将所述信号发射子模块发出的激光整形为平行光发射至所述目标物，以及用于将所述目标物反射回来的激光整形为平行光发射至所述信号接收子模块；

数据处理模块，与所述信号接收子模块连接，用于对所述目标物反射回来的激光信号进行分析处理；

其中，所述信号发射子模块和所述信号接收子模块均为垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列，且所述信号发射子模块和所述信号接收子模块集成于同一块主板上。

可选地，所述第一条件为施加正向偏压；所述第二条件为施加反向偏压。

可选地，所述信号接收子模块以所述信号发射子模块为中心，分布于所述信号发射子模块的四周。

可选地，所述信号发射子模块对应的垂直腔面发射激光器与所述信号接收子模块对应的垂直腔面发射激光器均包括叠层设置的缓冲层、下分布反馈布拉格反射镜、有源层、氧化层、上分布反馈布拉格反射镜以及接触层，所述有源层包括叠层设置的下限制层、量子阱层以及上限制层。