ROHM - 超小型VCSEL*反射式光电传感器的应用潜力

　　反射式光电传感器是一种利用光的反射来检测物体有无的传感器，其应用非常广泛。在可穿戴设备等与我们日常生活密切相关的产品中，反射式光电传感器的应用不断增加。但是，如果要更方便地将其应用于工业设备等领域，则需要精度更高、响应速度更快的反射式光电传感器产品。一般来说，反射式光电传感器多被用于开关用途，但如果能够将其特性更有效地利用起来，那么这类器件还有很大的应用潜力。本文将会介绍这种光学器件的信息，并探讨其未来的发展前景。
　　Vertical Cavity Surface Emitting Laser（垂直腔面发射激光器）的缩写。

　　以往多用于通信领域，近年来也被用于感测系统发光单元的光源。

　　1．什么是反射式光电传感器？

　　反射式光电传感器是一种利用光的反射、主要用来检测位置的器件。通常，这种器件被用于开关用途。近年来，受新冠疫情等的影响，市场对于操作过程中无需接触的相关应用的需求不断扩大。在我们的日常生活中，无需接触即可测量体温的体温计、只要伸手就能出水的水龙头、零接触的电梯按钮等应用不断增多，这些应用的器件就是反射式光电传感器。

　　除此之外，反射式光电传感器还被广泛运用于智能手机和可穿戴设备等应用，比如通过接近检测功能，控制手机液晶屏幕的亮屏息屏；通过脱戴检测功能，检测可穿戴设备的穿戴和脱下；在开和关之间进行切换等。
　　2．反射式光电传感器在工业设备领域的应用
　　在工业设备领域，反射式光电传感器也开始大显身手。过去，在开关应用中，通常使用简单的机械开关或者磁性开关进行开和关的控制。但是近年来，随着工业设备的自动化和无人化程度的提升，性能优异且支持高性能设备的反射式光电传感器开始崭露头角。

　　与机械开关和磁性开关相比，反射式光电传感器的封装尺寸更小，所以如果需要在细小的位置或狭窄的位置配备开关功能，或者需要在狭窄的场所乃至几乎没有空间的场所配备物体检测功能，那么反射式光电传感器可以充分发挥其优势。

　　另外，光学开关有数字式开关和模拟式开关两种。模拟式开关虽然操作困难，但具有设计灵活性高的优点，而数字式开关则设计灵活性有限，但具有操作简单的优点。

　　3．反射式光电传感器在开关用途之外的众多应用方向反射式光电传感器的应用并不仅仅局限于“开关”这一单一用途。通过设计创意，还可以用于更广泛的领域，因此发展潜力非常大。比如，利用血液中的血红蛋白可以吸收紫外线这一性质，反射式光电传感器被广泛用于测量脉搏和心率的应用及设备中。此外，由于反射式光电传感器能够对光的反射情况做出反应，所以除了用来检测“有/无”之外，还可以用来检测“黑/白”。在工业领域，反射式光电传感器还被用于电机的旋转检测等应用。

　　

   4．ROHM开创的反射式光电传感器的新应用

　　以往的反射式光电传感器通常使用LED作为发光器件。然而ROHM使用自主生产的比LED功耗更低、指向性更出色的VCSEL作为发光器件，同时还使用自主生产的数字输出光电IC作为光接收器件，成功开发出超小型反射式光电传感器“RPR-0720”。
　　① RPR-0720的特点1　VCSEL

　　反射式光电传感器“RPR-0720”的特点就在于使用VCSEL作为发光器件。通常来说，VCSEL多用于车载应用等大型设备，所以很难买到低功率的VCSEL。ROHM利用可以自主生产VCSEL的优势，通过以“点”的形式（而非“面”的形式）使用VCSEL发光器件，成功地开发出非常适用于反射式光电传感器的低功率VCSEL。它的光不会像LED那样发散，因此相比以往的反射式光电传感器，可以实现更高的检测精度。

　　另外，通过优化由光束发散角更窄的VCSEL和光电IC组成的模块，大幅降低了产品的尺寸，相比使用LED作为发光器件的以往反射式光电传感器，新产品的封装面积减小了约78%。

　　② RPR-0720的特点2 无需升压电路
　　以往的反射式光电传感器支持的电压范围通常为2.9V～3.6V，需要配置升压电路和降压电路。而ROHM的反射式光电传感器由于使用的是VCSEL，驱动范围更广，支持的电压范围宽达2.7V～4.5V，因此无需配置升压电路。

　　这不仅使反射式光电传感器本身的体积更小，还可以削减用于升压的外围元器件数量，从而进一步节省空间。正是因为具备这些特点，ROHM的反射式光电传感器产品可支持使用锂离子电池（2.7V），因而非常适用于需要脱戴检测的可穿戴设备和小型电子设备。

　　5．VCSEL反射式光电传感器在工业设备领域的应用除了可穿戴设备之外，ROHM也在积极研究将这种采用了VCSEL的超小型反射式光电传感器用于工业设备领域，以取代传统的机械开关和磁性开关。

　　比如，在位置狭窄或者空间受限的场所进行物体的检测、电机的旋转检测等场景中，通过使用ROHM的超小型反射式光电传感器，可以完成过去无法实现的检测需求，或者进一步提升传统检测方式的便利性。

　　目前，除了数字式的RPR-0720之外，ROHM还在研发模拟式的新产品，以进一步完善产品体系，满足客户的多样化需求。