3D攝像頭的紅外光源主要有紅外LED和激光器兩種。而激光器按工作方式分為VCSEL、FP、DFB和EML等幾種方式；而按原理區(qū)分，VCSEL則完全不同，VCSEL的光發(fā)射垂直于半導(dǎo)體襯底，而其他邊發(fā)射激光器光發(fā)射（又稱EEL）平行于襯底方向。

重獲生機的紅外光源市場

1961年，紅外LED問世，次年紅外激光器問世。紅外光源從研發(fā)到應(yīng)用經(jīng)歷了20多年的時間。最初，紅外光源主要應(yīng)用于光通信領(lǐng)域；進入20世紀80年代，紅外LED開始被整合到各種消費類應(yīng)用中，如遙控器；然后，紅外光源市場受夜視應(yīng)用驅(qū)動，如安防監(jiān)控攝像機；近期，隨著智能手機的發(fā)展，3D成像、自動對焦、虹膜識別、人臉識別等突破性功能正在被整合進手機中，紅外LED和激光器重獲生機，預(yù)計紅外光源市場將迎來10年的增長！麥姆斯咨詢預(yù)計紅外光源市場將從2016年4.5億美元增長至2022年的15.5億美元，復(fù)合年增長率高達22.7%！

2017~2027年紅外光源市場預(yù)測

從上圖可以看出，新興應(yīng)用是紅外光源市場增長的主要貢獻者，這其中3D攝像頭功不可沒。紅外光源是3D攝像頭中工作的“源頭”，是實現(xiàn)深度測量的主要“功臣”。例如基于ToF 3D攝像頭原理：紅外光源發(fā)射出紅外光，經(jīng)過人手或人臉的反射之后，紅外信息（IR Light）被紅外光圖像傳感器所接收，這個圖像信息用來計算物體的深度信息。

3D攝像頭的紅外光“源”來有這些

紅外光的波長大于780nm，目前由于攝像頭中的CMOS圖像傳感器對于900nm以上紅外光感知較差，同時對低于800nm的紅外光因靠近可見光而容易受到環(huán)境光的干擾，因此目前紅外攝像頭的波長普遍在800~900nm之間。

電磁波按波長、頻率分類

3D攝像頭的紅外光源主要有紅外LED和激光器兩種。而激光器按工作方式分為VCSEL（垂直腔面發(fā)射）、FP（法布里-泊羅）、DFB（分布式反饋）和EML（電吸收調(diào)制）等幾種方式；而按原理區(qū)分，VCSEL則完全不同，VCSEL的光發(fā)射垂直于半導(dǎo)體襯底，而其他邊發(fā)射激光器光發(fā)射（又稱EEL）平行于襯底方向，F(xiàn)P和DFB都屬于EEL。VCSEL在設(shè)計、功耗、成本上具有突出的優(yōu)點，更適合短距離傳感等商業(yè)應(yīng)用，因此受到消費電子設(shè)備特別是3D攝像頭的青睞。

三種工作方式不同的紅外光源的發(fā)射原理、最終光束比較

“突出重圍”的紅外LED市場

在可見光LED市場殺得血流成河的時候，紅外LED被視為潛在的新興藍海市場，為可見光LED廠商帶來了具有吸引力的商機。過去，只有少數(shù)廠商涉足紅外LED業(yè)務(wù)，但是截至2017年第一季度，廠商數(shù)量已激增至40多家。歐司朗（Osram）和威世（Vishay）仍然處于領(lǐng)先地位，但是也有一些廠商，如Everlight和Epistar，也獲得了可觀的投資收益。

普通的紅外LED外形和一般可見光LED相似，但發(fā)出的是紅外線，其選擇的半導(dǎo)體材料不同。普通發(fā)光二極管的材料有磷化鎵（GaP）、磷砷化鎵（GaAsP），而紅外發(fā)光二極管的材料為砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs），其中用得最多的是GaAs。紅外LED由紅外輻射效率高的材料制成PN結(jié)后，外加正向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。

根據(jù)應(yīng)用場景不同，紅外LED選擇的波長范圍也有所差異。比如，靜脈識別一般選擇760nm波段，車牌識別系統(tǒng)一般選擇850nm或940nm的波段，安防監(jiān)控通常采用850nm或940nm波段，心率監(jiān)測采用940nm波段，血氧檢測則采用940nm波段，虹膜識別通常采用810nm波段。

紅外光源市場份額（2016年 vs. 2022年）

2016年，紅外LED市場仍占據(jù)整個紅外光源市場的65%，到2022年其市場份額將被VCSEL吞食20%，降至45%。雖然營收持續(xù)增長，但是不能不承認，隨著VCSEL技術(shù)的成熟，性能的絕對優(yōu)勢必將獲得與紅外LED“平分天下”的地位。

來勢洶洶的VCSEL市場

VCSEL是什么？有什么優(yōu)勢可以獲得未來6年里如此強勁的增長？