指纹识别的算法 对3D和vcesl产业做一个超详细的科普(12)

3、三种重要激光器光学元件分析之二：准直镜头

在3D摄像技术以及激光投影等消费电子应用领域，对激光器发出的光束进行整形更加具有必要性。在激光投影技

术中光束需要通过匀光、整形单元以满足LCD、LCoS、DMD的均匀照明需求；在基于结构光技术的3D摄像中也需要将光束进行匀光、分束均匀地分布投射至周围环境中，形成多个散斑来进行捕捉、分析。同时若不进行匀束地话光束中心能量过大还可能对人眼造成伤害。采用微准直透镜对VCSEL出射光束进行准直、形成散斑等整形处理。

准直器属于激光器件中用于输入输出的一个光学元件，其结构简单一般为透镜系统，作用是使发散光通过前置的准直系统变成平行光（高斯光束，越靠中心能量越高）。

在光通信及工业级激光加工领域，均需要通过准直器件将激光光束转变为平行光束，从而保证在高功率光束下的稳定光束质量或者使光最大效率的耦合进入所需的光通信器件。与光通信领域及激光加工领域不同，消费电子领域通常采用多片结构组成微型准直透镜，我们将在后文对制造微型准直透镜的WLO（晶圆级光学制程工艺）进行介绍。福晶科技已为JDSU（Lumentum）、Finisar等光通信企业供给通信级准直镜头。

4、三种重要激光器光学元件分析之三：滤光片

近红外识别系统中所用到的窄带滤光片及超薄高性能镀膜也是基于结构光及TOF的3D技术关键。3D在接收反射光时要求只有特定波长的光线能够穿过镜头，拦截频率带之外的光线，即隔离干扰光、通过信号光凸显有用信息。

目前窄带红外滤光片领域主流厂商包括由JDSU分拆出的VIAVI，我国的水晶光电等等。Kinect一代体感设备所用的窄带滤光片即为水晶光电所供应，窄带滤光片置于CMOS之前，仅有近红外线能够通过并给CMOS感光，以获取景深数据。

窄带滤光片的选取需要考虑多个光学指标，包括带宽、中心波长、截止波长、截止深度、峰值透过率、产品厚度等等。

5、一种重要的光学镜头封装方式：WLO将大幅降低生产成本，提升效率和良率

工艺方面，晶圆级别光学制程（WLO）有望被大范围运用至光学传感器及微型光学器件（镜头、DOE等）生产。近年来高精度的紫外压印光刻技术和紫外贴合技术为晶圆级别制程提供了技术基础，晶圆级别制程的运用为大幅降低微型光学透镜提供了可能，从而开始逐渐替代传统的筒形模组技术。

WLO首先利用紫外压印光刻技术（UV imprint）在晶圆级别生产微型透镜，之后利用紫外贴合技术（UV bonding）将各层透镜进行堆叠。如果是生产光学传感器的话，最后还要在晶圆级别上将透镜部分和传感器进行集成和模组。

因此当我们在谈论晶圆级别光学制程时，实际上包括：透镜制造、传感器制造、传感器封装、透镜堆叠、集成以及模组至少六项晶圆级别工艺。

基于紫外线的压印、固化以及贴合技术是WLO关键技术，从光学元件制造过程来看：首先将涂覆液体聚合物的衬底和透明压模（一般采用石英玻璃或PDMS）装载进对准机，完成光学对准后开始接触，透过压模的紫外曝光促使压印区域的聚合物发生聚合和固化成型。固化后再进行退模、刻蚀等工艺就可以得到微型光学元件，继续进行后续的堆叠、集成等工艺。

与传统光学制造工艺相比，晶圆级别光学制程主要具有以下优点：

1、大幅降低成本（不过设备价格十分高昂）；

2、基于紫外压印光刻和紫外贴合技术，能够实现高精度光学元件制造和堆叠；

3、完美切合微型化光学元件和光电器件；

目前WLO领域Know-How主要掌握在四大厂商Heptagon、Aptina、Himax、Visera以及设备厂EV Group手中，其中我们预计Heptagon和Himax有望为大客户新产品光学传感器及微型光学元件提供WLO工艺。中国大陆掌握晶圆级封装技术的厂商有晶方科技与华天科技。

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