你的车正在“监视”你。这既不是妄想，也不是科幻小说。这是高级驾驶辅助系统（ADAS）revolution关键一环。ADAS技术旨在提升车辆安全性和驾驶效率，通过监测车内外的状况，主动预防事故并确保最佳的驾乘舒适性。
在车内，驾驶员监测系统（DMS）和乘员监测系统（OMS）是ADAS的关键组成部分。这些“守护之眼”通过观察驾驶员和乘客的状态及行为，确保行车安全与舒适。 借助 DMS 和 OMS，系统能够检测分心、驾驶员疲劳，甚至无人看管的儿童或宠物的存在，在 ADAS 降低道路交通事故的目标中发挥着至关重要的作用。此外，这些系统还能通过启用手势控制和面部识别等驾驶员身份验证功能，从而提升用户体验。
DMS 和 OMS 本质上是先进的机器视觉 ，其效能在很大程度上取决于所采用的照明技术。传统上，发光二极管（LED）照明器一直为摄像头和传感器提供所需的光线。
但随着ADAS技术的进步，设计师们正致力于提升DMS和OMS组件的效率与可靠性。特别是，他们希望增强这些组件在恶劣光照条件下及宽温度范围内的运行能力。此外，他们还希望增强系统功能，例如通过集成3D传感能力。所有这些因素促使人们开始探索将垂直腔面发射激光器 VCSEL）作为光源。
与LED相比，VCSEL具有诸多优势，从增强的深度感知能力到极小的“红光”干扰，它有望彻底改变ADAS中的这些关键组件。本文将探讨照明在驾驶员监测系统（DMS）和车道偏离预警系统（OMS）中的核心作用，分析LED技术的局限性，并探讨VCSEL在提升ADAS汽车安全功能方面的变革潜力。
监控系统基础知识
在整体配置方面，DMS 和 OMS 基本相似。它们均采用近红外光源对目标区域进行照射，利用摄像头和传感器对场景进行成像，然后通过各种处理硬件和软件对所观察到的内容进行分析。之所以选择近红外照明，是因为人眼无法看到这种光线，因此既不会分散驾驶员的注意力，也不会影响能见度，同时又能通过廉价的传感器轻松检测到。
然而，驾驶员监测系统（DMS）和驾驶状态监测系统（OMS）在具体功能上确实存在差异。DMS的主要功能是监测驾驶员的行为和警觉状态。因此，DMS通常仅对车内驾驶员预计所在的有限区域进行照明和监控。 驾驶员监测系统（DMS）可能采集驾驶员的眼球运动、头部位置，甚至心率等生理指标数据。这使其能够检测并提醒驾驶员注意分心或困倦等潜在危险行为，从而显著降低事故风险。
OMS 将这种监测功能扩展至车内所有乘客。这些系统能够检测每位乘员的存在、体型和位置，从而在发生碰撞时优化安全功能（如安全气囊的展开）。对于检测儿童或宠物等易受伤害的乘客而言，这些系统尤为重要。
高意 种类繁多的VCSEL阵列产品，适用于需要大照明范围的3D传感任务，包括驾驶员监测系统（DMS）、车内人员监测系统（OMS）以及手势识别。
启迪思想
近红外 LED 照明器之所以成为车内监控系统的核心组件，主要有以下几个原因。首先，这是一种广泛应用、技术成熟且经过验证的技术。与其他照明技术相比，其性价比也更高。LED 具有节能优势，这一点在汽车应用中尤为重要——尤其是电动汽车（EV）。此外，它们体积小巧、坚固耐用、性能可靠且使用寿命长。
尽管具有这些优势，LED 技术也存在局限性。此外，随着 DMS 和 OMS 的发展，这些缺点变得愈发明显。
LED 的一个主要问题是所谓的“红光”。LED 发出的光谱范围相对较广。因此，尽管其峰值输出可能位于不可见的红外光谱中的 940 纳米处，但它仍会发出一些可见的红光。这种红光可能会对驾驶员造成视觉干扰或分散注意力，尤其是在夜间或其他光线较暗的情况下。此外，从美学角度来看，这也可能令人不悦。
与大多数激光光源一样，VCSEL发出的光几乎是单色光。940 nm的VCSEL几乎不产生可见光。不会出现红色光晕。
VCSEL的光谱带宽较窄，这使其相较于LED具有另一项优势。具体而言，将VCSEL与光学“带通滤波器”配合使用，以消除场景中的环境光（包括阳光和人造光源）要容易得多。环境光会给监测系统引入噪声和误差，从而导致读数错误或精度降低。
带通滤光片是一种安装在相机系统中的光学元件，仅允许特定波长范围的光通过。当与垂直发射激光二极管（VCSEL）配合使用时，带通滤光片几乎可以阻挡除峰值发射波长附近极窄波长范围以外的所有光线。这使得设备即使在强环境光（如直射阳光）下也能正常工作。 相比之下，若要让LED发出的所有光线通过，则必须使用带宽更宽的带通滤光片。但这也会让更多不需要的环境光透过。
与LED相比，VCSEL在温度变化时能保持更稳定的波长和输出功率。这种稳定性在汽车应用中至关重要，因为这意味着即使在宽温度范围内，系统也能提供稳定的性能。 此外，VCSEL在温度变化时的波长稳定性，进一步增强了其与窄带通滤波器配合使用的能力。否则，VCSEL的输出波长可能会偏离滤波器的通带范围，从而降低系统效率。
VCSEL还具备激光光源的另一项关键特性。具体来说，它们似乎是一种非常微小的光源，其输出光束覆盖的角范围相对较窄。相比之下，LED基本上会向整个半球面辐射光。任何试图缩窄其输出光束的方案，最终都只会造成光能的浪费。
这使得将VCSEL的角输出与相机系统的视场轻松匹配成为可能。换句话说，VCSEL仅照亮目标区域，且不会造成任何光损耗。与LED相比，这大大提高了效率，因为LED通常需要消耗更多功率才能在传感器上达到相同的有效照度。
VCSEL的另一项特性将使DMS和OMS的性能远超当前基于LED的系统。具体而言，这就是能够以极高的速度（超过50 MHz）对VCSEL的输出进行调制（脉冲）。LED根本无法达到这一水平。
这种快速脉冲的优势在于可用于3D感知。这可以通过直接飞行时间（dToF）或间接飞行时间（iToF）技术来实现。dToF方法仅需测量VCSEL脉冲从物体反射并返回传感器所需的时间，进而利用该时间数据计算出与物体的距离。 在iToF中，系统利用反射光波的相位偏移来确定距离。当环境光干扰或需要快速距离计算等因素导致dToF方法难以实施或精度降低时，这种最新方法往往更为有效。
高意 ，在DMS和OMS系统中将LED替换为VCSEL，将提升系统的效率和性能。更重要的是，这能显著增强这些组件的功能。我们已经是全球领先的VCSEL制造商之一，产品广泛应用于各类领域，并始终致力于提升功率、可靠性和效率。 此外，凭借垂直整合的优势，我们能够制造和封装符合 AEC-Q102 标准的 VCSEL 及照明模块，使 ADAS 设计师能够充分利用这项技术带来的全部优势。
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