在庫克口中被描述為“定義未來智能手機形態(tài)”的新款旗艦機iPhoneX,開創(chuàng)技術先河,采用3D 人臉識別Face ID,即將顛覆智能手機用戶的使用體驗。泰克科技全程參與Face ID技術的量產測試,為這個耀眼的未來科技實現(xiàn)商用化提供了堅實而精準的合作支持。
那么,這兩個高科技公司究竟擦出了什么火花呢?
iPhoneX的炫酷技術Face ID
iPhone X 是如何實現(xiàn)對臉部三維信息的捕捉獲取的?它的前置黑色齊劉海由8個元件組成,與人臉識別相關的元件包括:Infrared camera(紅外相機)、Flood illuminator(泛光照明燈)、Proximity Sensor(距離傳感器)、Ambient light sensor(環(huán)境光傳感器)和Dot projector(點陣投影器)。
圖1. iPhoneX Face ID 主要元件
其中,發(fā)布會的這張新聞照片令人印象深刻:實現(xiàn)人臉識別的紅外線通過點陣投影,在面部形成30000多個紅外點,再利用紅外相機拍攝,根據(jù)系統(tǒng)中一定的算法對掃描到的臉部輪廓進行三維建模,匹配識別。
圖2. iPhone Face ID 人臉識別
這些紅外線在人臉識別中扮演了重要角色,那么它們是如何產生的?
來自VCSEL面發(fā)射激光器的光
Face ID使用某波段的近紅外激光,結合TOF和結構光的建模技術,進行3D 建模和匹配識別。
幾乎所有現(xiàn)代的激光都由激光二極管產生,這里不得不提到目前光電行業(yè)里最炙手可熱的名詞: VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)垂直腔面發(fā)射激光器,它屬于面發(fā)射激光器的一種。
VCSEL的四大特性極其適用于手機3D 傳感的應用,業(yè)界預測VCSEL的產量在未來幾年因光通訊,手機3D攝像頭,LiDAR應用呈爆發(fā)式增長:
1. 類半導體制程可直接在Wafer上完成工藝制作與測試,成本低廉,適于大規(guī)模商用。
2. 相比邊沿發(fā)生激光器,VCSEL可集成為2D陣列,適用不同光功率和傳輸距離的應用。
3. 波長穩(wěn)定,尤其是環(huán)境溫度對光波長的影響小。
4. 光斑窄且圓、閾值電流小,功耗低。
泰克旗下的Keithley 品牌的源表(SMU)和高精度高采樣萬用表(DMM)是光電行業(yè)VCSEL激光器、各類激光二極管、光電二極管、二極管等光學器件的行業(yè)測試標準。隨著科技的日新月異,新的測試挑戰(zhàn)也層出不窮,泰克科技的測試儀器也與時俱進,參與到最先進的未來科技Face ID的測試中。
從VCSEL Array測試到吉時利 源表、采樣電流計
VCSEL和 VCSEL Array,以及各類激光二極管的標準檢測有很多重要參數(shù)要測量,來表征一個激光器的LIV (光-電流-電壓)特性。其中一項是激光器發(fā)光功率的測量。
圖5. 激光二極管的部分典型參數(shù)測試
依據(jù)ANSI美國國家激光安全標準規(guī)定,各波長的激光有對應的功率輸出上限,以保護人體尤其人眼安全。而近紅外光激光應用于3D人臉識別,注視感知,實現(xiàn)真正的大規(guī)模商用,使用者的安全是第一要素。因此,VCSEL Array的光功率測試在Face ID的量產測試中變得至關重要,必不可少。
使用吉時利的源表和采樣電流計搭建標準的激光器光功率測試系統(tǒng):源表作為精密的電流脈沖源,驅動激光器發(fā)出不同波長的激光,激光通過特制的積分球進行收光和光電轉換,然后使用采樣電流計進行超小電流的快速采樣,來精準測算激光器發(fā)出的激光功率。經典的測試原理,還要結合測試儀器卓越的性能和指標才能夠完成一個復雜而挑戰(zhàn)的測試系統(tǒng)的搭建。
圖6. 典型的激光器光功率測試原理
當不久的將來,果粉們體驗炫酷的3D 人臉識別功能的時候,別忘了在這些尖端科技的研發(fā)和商用背后,泰克科技都在保駕護航。