世界是三维的。这个陈述如此显而易见，以至于我们大多数人从未质疑过自己如何感知它。但事实上，我们每只眼睛捕捉到的都是平面图像——就像相机一样。而将这两幅平面图像转化为立体感知的神奇过程，只发生在大脑之中。
如今，我们日益要求数字系统与三维世界进行交互——无论是解读手势控制、执行面部识别，还是自动驾驶车辆。要完成这些任务，我们必须赋予它们至少部分感知深度的能力。
深度感知
数字成像中用于三维（深度）感知的两种基本方法是：三角测量法和飞行时间（ToF）测量法。有时这些技术还会被结合使用。
三角测量基于几何原理。其中一种形式——双眼视觉——正是人类立体视觉运作的方式。我们两只眼睛在水平方向上存在间距，这意味着每只眼睛观察世界的角度略有不同。这种视角差异产生视差效应，即物体相对于背景的位置会因观察者使用哪只眼睛而发生偏移。 大脑通过解析这种视差信息，感知视野中物体的深度（距离），从而构建出我们对世界统一的立体感知。
但立体视觉受光照条件影响，且需要具有明显纹理的表面，这些因素使其难以可靠实现。因此计算机视觉系统采用了另一种基于"结构光"的三角测量技术。 所谓结构光，本质是将特定图案（如线条阵列或光点阵列）投射到物体表面，再通过不同角度观察该图案的变形情况进行分析。这种方法所需的计算资源远低于重建真实双眼视觉系统，能使计算机快速计算深度信息并重建三维场景。
在一种三角测量深度感知技术中，结构光图案被投射到场景中，成像系统通过分析该图案的畸变来获取被照区域的深度信息。
三角测量法在高分辨率表面测绘中表现卓越。该技术在较短距离内效果最佳，因此在人脸识别等任务中具有重要价值。
飞行时间成像（ToF）主要有两种形式。 在"直接飞行时间"（dToF）中，系统通过光脉冲照射场景，并测量反射光脉冲返回所需的时间。由于光速是已知的，该返回时间可直接转换为距离。若对图像中的每个像素独立进行此计算，即可推导出场景中每个点的深度值。
第二种飞行时间技术是"间接飞行时间"（iToF）。在此方案中，照明采用连续调制信号。系统通过测量返回光中该调制的相位偏移，从而获取用于计算物体距离的数据。
飞行时间技术（ToF）在快速测量大面积和远距离方面表现卓越。这使其成为虚拟现实头显中的房间扫描或机器人导航中的障碍物检测等任务的理想选择。
直接飞行时间传感技术通过测量光脉冲的往返传播时间，并将时间间隔转换为距离测量值。
3D传感光源要求
光源特性对三角测量和飞行时间（ToF）三维传感方法的有效性与精确度至关重要。尽管存在某些共同需求，但每种应用都具有独特的照明要求。
三角测量技术得益于高意 。这使得在生成图案方面具有更大的灵活性。它还能形成更高分辨率的结构化图案，并在更远的距离上保持图案的完整性。
三角测量光源还需具备稳定的光束指向特性。任何偏差都可能导致深度测量不准确。
飞行时间系统需要一种光源，能够发射短而精确的光脉冲（短脉冲飞行时间）或可进行高频调制的连续输出（连续光飞行时间）。脉冲时序与调制频率的精确度，以及短上升/下降时间，对实现精准测距至关重要。
飞行时间（ToF）系统，尤其是采用泛光照明覆盖大面积或长距离的系统，通常需要比三角测量系统更高的输出功率。这确保了返回光具有足够的强度可被检测，同时使系统在高环境光照条件下仍能正常工作。
随着输出功率的提升，功率效率（即光输出功率与输入电功率之比）的重要性日益凸显。对于便携式（电池供电）设备而言，效率问题尤为关键。
激光器 更精准的深度感知
与其他光源相比，二极管激光器 这些要求（无论是三角测量还是飞行时间传感）。过去，发光二极管（LED）曾被应用于某些3D传感领域，因为它们易于获取且成本相对较低。然而，随着对3D传感系统性能和效率的要求不断提高，LED已难以满足这些需求。
其中一个激光器 窄光谱输出、相干性和高亮度这三大独特激光器 。这些特性相结合，使其非常适合生成精确、高对比度且稳定的结构光图案。
激光器 窄带的光谱输出激光器 使得检测系统更容易过滤掉环境光。这提高了各类传感系统在强阳光下或其他光线充足场景中的性能。
激光器 更高的亮度激光器 增强了返回信号的功率。特别是在飞行时间（TOF）应用中，这意味着更短的快门时间、更高的帧率，以及对低反射率物体的更佳识别能力，同时在强光环境下也能获得更优异的性能。相比之下，由于亮度较低，LED 难以达到同等水平的细节和深度分辨率。
此外，在功耗和体积方面，二极管激光器 显著优势。它们能够在小巧的机身内发出强信号，因此非常适合用于紧凑型电池供电设备。
最后，激光器 或调制速度远高于LED。这种快速调制使得激光器 应用先进的飞行时间（ToF）技术，从而提高测量精度。
高意 在3D传感领域高意
高意 3D传感照明光源领域的全球领导者——我们的出货量已超过20亿件！我们的产品组合涵盖激光器、光学元件完整的照明模块。
我们的光源包括垂直腔面发射激光器 VCSEL）， VCSEL 阵列以及边发射二极管激光器 EELs）。
VCSEL 阵列 通常输出波长为940VCSEL 阵列 ——已成为当今3D传感领域的主流光源。这主要有几个原因。其一是VCSEL的光从器件顶部射出，而非像EEL那样从侧面射出。这使得它们更容易与其他组件集成在电路板上。 此外，在3D传感应用的功率水平下，VCSEL的成本低于EEL。因此，EEL通常仅用于较长波长（>1200 nm）的场景，因为目前尚无性能良好的VCSEL可满足这些需求。 这些长波长的关键优势在于其在强阳光下的性能更稳定（几乎能过滤掉所有阳光），且眼部安全性更高（其功率水平可达近红外波长的10倍）。
高意 基于6英寸砷化镓（GaAs）晶圆的成熟VCSEL和EEL器件制造平台。这使我们成为该技术领域的产量领军者，并能持续提供可靠性与性能俱佳的器件。
用于3D传感的光源通常配置为泛光照明器或图案投影仪。泛光照明器可在特定角度范围内提供均匀的光照覆盖，适用于面部识别和手势检测等应用场景——在这些场景中，整个视场内的均匀光照分布是确保测量精度的关键。
图案投影仪实际上同时应用于三角测量和飞行时间系统。将光图案与飞行时间测量相结合，可提高信噪比并减少多径效应引起的测量误差。这些误差源于光线在抵达传感器前多次反射于不同表面所致。
在每种情况下，光学元件 来塑形和转换激光输出 满足应用的具体要求。制造泛光照明器通常只需使用相对简单、低成本的模压塑料透镜即可。但对结构光光源的要求则更为严格。
高意 通过衍射光学元件 DOEs）和光学元件高意 结构光照明的需求。后者利用纳米结构——即尺寸小于光波长的物理特征——来改变光的传播特性。这包括改变光束形状、发散角和强度分布，以及将光束分束以生成结构光图案。
光学元件 的一大优势光学元件 它们能够将多种光学功能（例如光束准直和分束）集成到一个紧凑的元件中。这样做不仅能缩小光学系统的体积、降低其复杂性，还能提升3D传感模块的整体性能。
高意 另一大核心优势高意 我们能够自主研发并实现整个照明模块解决方案的垂直整合。这种整合确保了光源、光学元件、驱动IC和封装经过全面优化，能够无缝协同工作，从而为客户提供可靠、高性能且性价比高的产品，这些产品已准备好在要求最严苛的应用场景中实现大规模部署。
高意 泛光照明和点阵投影模块。
例如，我们专为3D传感设计的照明模块经过精心优化，旨在最大限度地减少电子寄生效应（即不需要的电容、电感或电阻）。这对实现高精度ToF传感器所依赖的纳秒 宽度和纳秒 时间至关重要。 此外，我们高度重视眼部安全，集成了用于监测设备完整性和输出功率的功能，以确保在任何情况下光输出始终保持在既定的安全范围内。这对消费类设备而言至关重要。
总高意 不仅仅是优质的元器件：您将获得一支深谙3D传感技术精髓的团队，他们能够提供一套完整的集成解决方案，既能提升设备性能，又能保障用户安全。与我们合作，您将受益于我们一贯的卓越品质以及我们在光子学创新领域的不懈探索。
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