I dispositivi mobili come smartphone, tablet e wearable funzionano grazie a tecnologie che si basano sull’uso della luce – non solo la luce visibile, ma anche la luce infrarossa invisibile, come l’illuminazione del display o l’utilizzo del flash. Il riconoscimento dei gesti, la scansione dell’iride o il riconoscimento del volto sono solo alcuni esempi. OSRAM Opto Semiconductors spiega il ruolo che la tecnologia VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser – laser a emissione superficiale a cavità verticale) potrebbe svolgere in questo sviluppo.
I metodi biometrici di identificazione degli utenti rappresentano le opzioni più affidabili e sicure a nostra disposizione oggi. Sono un’alternativa alla complessa gestione delle password per la sicurezza dei dispositivi mobili, sono utilizzati nel controllo degli accessi e, sempre più spesso, per l’autenticazione dei pagamenti mobili e altre transazioni. Queste soluzioni sono richieste dagli utenti per primi, che gestiscono sempre più spesso tutti gli aspetti della loro vita digitale tramite smartphone e altri dispositivi mobili, il che accelera il progresso di sviluppo.
La biometria si basa sull’uso di caratteristiche umane, come l’interno dell’iride, le caratteristiche del viso o le impronte digitali. I sensori identificano queste caratteristiche e le confrontano con i dati biometrici precedentemente memorizzati. Per un funzionamento affidabile nei dispositivi mobili, è necessaria luce infrarossa per illuminare l’area target. Questa tecnologia è già in uso nei sistemi di controllo degli accessi e la maggior parte dei Paesi la utilizza per i controlli dell’immigrazione. Ma grazie alla crescente miniaturizzazione della tecnologia LED a infrarossi, l’adozione nei device mobili e nei dispositivi consumer sta aumentando rapidamente. Ora la tecnologia VCSEL sta entrando a far parte del portafoglio di soluzioni che consentono l’utilizzo di queste applicazioni in un mercato più ampio.
La tecnologia VCSEL apre nuovi campi di applicazione
La tecnologia laser a emissione superficiale a cavità verticale non è una nuova invenzione ma in passato è stata utilizzata principalmente per la trasmissione di dati mentre recentemente sono state identificate una moltitudine di opportunità applicative in diversi mercati. Il diodo laser irradia la luce verticalmente rispetto alla superficie del chip a semiconduttore, al contrario dei diodi laser edge-emitting, dove la luce viene emessa dal bordo del chip. Le caratteristiche chiave degli emettitori superficiali sono i costi di produzione inferiori rispetto agli edge-emitter e la qualità superiore del fascio, anche se con una potenza di uscita inferiore. Come componente montabile superficialmente, VCSEL combina le caratteristiche di un LED con quelle di un laser. Con questa tecnologia è anche possibile realizzare array VCSEL – un composito di diverse centinaia o addirittura migliaia di VCSEL – realizzando, ad esempio, un chip con 500 aperture di 1 mm x 1mm, incollato e assemblato come un normale LED.
La tecnologia VCSEL è una buona scelta per campi di applicazione come smartphone, droni e dispositivi AR/VR dove la modulazione ad alta velocità rappresenta un vantaggio. Le applicazioni di rilevamento 3D, come il riconoscimento del volto, in particolare per i dispositivi consumer, sono considerate fattori chiave per il successo in questo mercato. Il sito LEDinside stima che il mercato globale dei proiettori laser infrarossi per il rilevamento 3D nei dispositivi mobili abbia raggiunto i 246 milioni di dollari nel 2017, e che crescerà fino a circa 1.953 miliardi di dollari nel 2020.
Le attuali soluzioni per il rilevamento 3D nei dispositivi mobili includono la luce strutturata e il Tempo di Volo (ToF). Uno dei modelli di smartphone più recenti utilizza la luce strutturata e il suo proiettore produce diecimila diversi punti luce a infrarossi (IR) sul viso; quindi la telecamera a infrarossi legge la luce riflessa dal volto per creare un modello facciale in 3D.
Ulteriori campi di applicazione includono l’autofocus e le funzioni di prossimità nelle fotocamere, specialmente quelle degli smartphone. Si sta inoltre integrando il rilevamento 3D nei dispositivi per la Realtà Aumentata (AR) e quella Virtuale (VR) – per occhiali intelligenti, smartphone futuri e altri dispositivi mobili, compresi i droni.
Grazie alla sua vasta gamma di vantaggi, come l’ingombro molto ridotto, i costi relativamente bassi, l’efficienza ottica, il basso consumo energetico, la stabilità della lunghezza d’onda e le elevate velocità di modulazione, la tecnologia VCSEL potrebbe rappresentare la chiave per una più ampia adozione di applicazioni come il rilevamento 3D nel mercato di massa.
Questa tecnologia offre molti vantaggi rispetto a quelle esistenti e dovrebbe essere vista come un’espansione delle tecnologie basate sull’infrarosso e più in generale di quelle basate sulla luce. Per aiutare clienti e consumatori a scegliere la soluzione più adatta ad ogni campo di applicazione, i principali fornitori di componenti optoelettronici stanno integrando i loro portafogli con tecnologie all’infrarosso (IR) con soluzioni VCSEL.
