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2017年我国DOE行业基本原理及产业链结构分析(图)

字体大小: 2017-10-24 15:18

中国报告网提示: DOE对于结构光方案至关重要 在3D视觉结构光方案中,必须采用特定的pattern光学图案(

        DOE对于结构光方案至关重要

        在3D视觉结构光方案中,必须采用特定的pattern光学图案(如激光散斑等)实现深度信息的测量,因此DOE对于结构光方案是至关重要的核心部件之一。

 
图:光的衍射示意图


图:光栅衍射实现不同空间分布的光束
 

        DOE衍射光学元件(DiffractiveOpticalElements)是基于光的衍射原理,利用计算机辅助设计,并通过半导体芯片制造工艺,在基片上(或传统光学器件表面)刻蚀产生台阶型或连续浮雕结构(一般为光栅结构),形成同轴再现、且具有极高衍射效率的一类光学元件。


图:衍射光学元件表面微结构
 


图:DOE可实现不同光学功能
 

        DOE的基本原理是利用衍射原理在元件表面制备一定深度的台阶(光栅),光束通过时产生不同的光程差,满足布拉格衍射条件。通过不同的设计来控制光束的发散角和形成光斑的形貌,实现光束形成特定图案的功能。

        参考中国报告网发布《中国光学元件市场现状调研与未来趋势研究报告(2013-2017)

        DOE是一个单一光学元件,可将入射光束分散成无数个光束再射出。每一个分散之后再射出的光束,都与原先入射进来的光束拥有相同的光学特性,包括偏振性、相位等。DOE可产生1D(1xN)或2D(MxN)的光束矩阵,视DOE的表面微结构而定。


图:DOE衍射光学元件将光束分散
 

        在3D视觉结构光方案中,DOE的作用就是利用光的衍射原理,将激光器的点光源转换为散斑图案(pattern)。首先根据特定衍射图像的光学需求,设计并制作出三维母模,然后根据母模再制作出DOE光栅,光栅表面具有三维的微结构图案,尺寸都在微米级别。激光器发射的线性激光通过DOE的时候发生衍射,衍射光的角度和数量是受DOE上pattern的控制,衍射出来的光斑具备lightingcode信息。


图:DOE衍射光栅在结构光方案中的工作原理
 

        在苹果的结构光方案中,DOE也将居于重要地位。我们可以分析苹果Primesense的结构光专利,如下右图所示,其发射端组件中DOE衍射光栅是实现激光散斑的关键。


图:谷歌Tango结构光方案激光散斑图
 


图:PrimeSense方案中衍射光学元件(DOE)
 

        DOE衍射光学元件的产业链结构主要为:DOE光学图案设计、DOE制造与加工、光学元件模组封装,此外还需要原材料(主要为特种石英玻璃、光敏玻璃等)与精密光学加工设备(如光刻机等)这两大支持性辅助环节。


图:DOE衍射光学元件产业链结构
 

        在苹果公司方面,结合台湾产业链(中时电子报和Digitimes等)的信息,我们认为苹果3D视觉结构光用DOE将由Primesense自行设计pattern图案、台积电提供pattern微纳加工、采钰提供ITO材料、精材科技提供器件封装。

        目前具有先进DOE设计与制造的公司不多,全球范围内主要供应商有德国CDA、法国Silios、德国Holoeye等,特别是在移动端微小型DOE器件方面还没见相关产品。根据台湾科技媒体中时电子报的分析,高通目前正积极研发3D视觉结构光方案,在DOE和WLO方面,将采用Himax奇景光电的方案。国内方面,目前未见具有DOE设计与加工能力的公司。


图:法国Silios衍射光学元件(DOE)表面微结构
 


图:德国HOLOEYE衍射光学元件(DOE)
 
资料来源:中国报告网整理,转载请注明出处(GQ)


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