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英唐MEMS振鏡系統(tǒng)在激光雷達(dá)及投影顯示的應(yīng)用
所屬分類：公司動(dòng)態(tài) 閱讀次數(shù)：19003 發(fā)布時(shí)間：2021-09-13
什么是MEMS振鏡
MEMS振鏡是一種基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)技術(shù)制作而成的微小可驅(qū)動(dòng)反射鏡。鏡面直徑通常只有幾毫米。與傳統(tǒng)的光學(xué)掃描鏡相比，具有重量輕，體積小，生產(chǎn)成本較低的優(yōu)點(diǎn)。在光學(xué)，機(jī)械性能和功耗方面表現(xiàn)更為突出。
圖1：MEMS振鏡工作示意圖
圖2： 電磁式MEMS振鏡
MEMS振鏡的運(yùn)動(dòng)方式包括平動(dòng)和扭轉(zhuǎn)兩種機(jī)械運(yùn)動(dòng)。對(duì)于扭轉(zhuǎn)MEMS振鏡，當(dāng)其光學(xué)偏轉(zhuǎn)角度較大（達(dá)到10°以上），可以實(shí)現(xiàn)激光的指向偏轉(zhuǎn)、圖形化掃描、圖像掃描。
MEMS振鏡的市場(chǎng)應(yīng)用
基于其特異的性能，MEMS振鏡已滲透到消費(fèi)電子、醫(yī)療、軍事國(guó)防、通訊等領(lǐng)域。這其中有已經(jīng)量產(chǎn)的應(yīng)用，還有許多概念性的應(yīng)用。主要應(yīng)用領(lǐng)域有三個(gè)方面：激光掃描、光通訊、數(shù)字顯示。激光掃描主要是指激光雷達(dá)、3D攝像頭、條形碼掃描、激光打印機(jī)、醫(yī)療成像；光通訊主要指光分插復(fù)用器、光衰減器、光開關(guān)、光柵；數(shù)字顯示指高清電視、激光微投影、數(shù)字影院、汽車抬頭顯示（HUD）、激光鍵盤、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等方面的應(yīng)用。以下特對(duì)MEMS振鏡在激光雷達(dá)和投影顯示領(lǐng)域的應(yīng)用情況。
1.MEMS振鏡在激光雷達(dá)方面的應(yīng)用
早在1960年激光雷達(dá)概念就已提出，近些年來激光雷達(dá)才進(jìn)入迅速發(fā)展時(shí)期，學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界一致認(rèn)為激光雷達(dá)是無人駕駛（包括自動(dòng)駕駛車輛，AGV，UAV等）不可或缺的探測(cè)和傳感部件。激光雷達(dá)可用于物體探測(cè)與規(guī)避，物體識(shí)別與跟蹤，即時(shí)定位與地圖構(gòu)建等。隨著無人駕駛的快速發(fā)展，對(duì)于激光雷達(dá)的需求日益增長(zhǎng)。
何為MEMS激光雷達(dá)？MEMS振鏡（代替宏觀機(jī)械式掃描器）通過在微觀尺度上實(shí)現(xiàn)激光雷達(dá)發(fā)射端的光束操縱，采用上述光束操縱方式的激光探測(cè)和測(cè)距系統(tǒng)稱為MEMS激光雷達(dá)。激光雷達(dá)采用MEMS振鏡作為激光光束掃描元件，具有體積小、宏觀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、功耗低等優(yōu)勢(shì)，是目前激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)落地應(yīng)用的最合適的技術(shù)路徑。
一是MEMS振鏡幫助激光雷達(dá)擺脫了笨重的馬達(dá)、多棱鏡等機(jī)械運(yùn)動(dòng)裝置，毫米級(jí)尺寸的微振鏡大大減少了激光雷達(dá)的尺寸，無論從美觀度、車載集成度還是成本角度來講，其優(yōu)勢(shì)都令人驚嘆！
第二，MEMS振鏡的引入可以減少激光器和探測(cè)器數(shù)量，極大地降低成本。傳統(tǒng)的機(jī)械式激光雷達(dá)要實(shí)現(xiàn)多少線束，就需要多少組發(fā)射模塊與接收模塊。而采用二維MEMS振鏡，僅需要一束激光光源，通過一面MEMS振鏡來反射激光器的光束。
圖3：MEMS激光雷達(dá)的工作原理
2.顯示領(lǐng)域的應(yīng)用
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)顯示技術(shù)以卓越的圖像質(zhì)量而聞名，全球80%以上的數(shù)字影院都采用這種技術(shù)。現(xiàn)在，尺寸、效率和亮度上的最新創(chuàng)新使這一成熟技術(shù)也可用于外形小巧且電池供電的設(shè)備，允許開發(fā)商、品牌廠商和系統(tǒng)集成商創(chuàng)建大量應(yīng)用和設(shè)計(jì)產(chǎn)品，幾乎可將任何表面轉(zhuǎn)換成高品質(zhì)的高清投影顯示器。如高清電視、激光微投影（手機(jī)、平板電腦和便攜式投影儀等為載體）、數(shù)字影院、汽車抬頭顯示（HUD）、激光鍵盤、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等。MEMS激光投影相比傳統(tǒng)光源具有不可比擬的優(yōu)點(diǎn):
色彩好、飽和度高
激光投影機(jī)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)光源的色彩空間，具有極好的方向性，光束的發(fā)散立體角很小。
壽命長(zhǎng)，可靠性好
普通投影機(jī)的燈泡光源壽命一般在上千小時(shí)為極限，而激光光源的壽命可以達(dá)到數(shù)萬小時(shí)之久，可以做到真正的免維護(hù)、高可靠性。
高功率、低能耗
激光光源的功耗遠(yuǎn)低于氙燈燈泡，此外因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的原因，也不會(huì)有爆碎的危害。
圖4：手機(jī)投影顯示應(yīng)用
圖5：手機(jī)投影顯示應(yīng)用
圖6：汽車抬頭顯示（HUD）應(yīng)用
圖7：AR眼鏡應(yīng)用
（注：以上圖片均來源于網(wǎng)絡(luò)）
同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，基于MEMS和MOEMS（微型光機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)的交互式投影模塊正在成為新的解決方案，通過該模塊將虛擬用戶界面圖像投影到表面上，并持續(xù)掃描，以檢測(cè)用戶的手勢(shì)和交互，例如觸摸、拖動(dòng)或點(diǎn)擊，無需受到物理控制撥號(hào)和按鈕的阻礙，將為物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)產(chǎn)品空間帶來革新，為“打造更加智能的世界”發(fā)揮巨大的作用。
英唐MEMS振鏡系統(tǒng)的布局及應(yīng)用
公司子公司英唐微技術(shù)一直專注于光電轉(zhuǎn)換和圖像處理的模擬IC和數(shù)字IC產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，通過其多年的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)積累和自有晶圓生產(chǎn)線提供的產(chǎn)能保證，近年來一直布局MEMS振鏡產(chǎn)品市場(chǎng)。
目前英唐微技術(shù)MEMS振鏡的第一代產(chǎn)品主要應(yīng)用于車用激光雷達(dá)的MEMS組件，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)及銷售。
表1：英唐微技術(shù)MEMS振鏡初代產(chǎn)品規(guī)格（激光雷達(dá)用）
上表所示產(chǎn)品規(guī)格為英唐微技術(shù)初代產(chǎn)品規(guī)格，目前相關(guān)指標(biāo)已有較大程度的提升，其中用于車載激光雷達(dá)的更大直徑即更大視場(chǎng)角的第二代MEMS振鏡（φ4mm）產(chǎn)品也正在設(shè)計(jì)開發(fā)中；同時(shí)英唐微技術(shù)也正在研發(fā)面向激光投影顯示等應(yīng)用場(chǎng)景更加豐富的MEMS振鏡產(chǎn)品。
基于MEMS振鏡產(chǎn)品較高的技術(shù)門檻和廣泛應(yīng)用前景，公司將牢牢把握現(xiàn)有優(yōu)勢(shì)，加快拓展MEMS振鏡產(chǎn)品在車用激光雷達(dá)市場(chǎng)的銷售規(guī)模，同時(shí)也將持續(xù)投入研發(fā)力量，盡快實(shí)現(xiàn)公司自有產(chǎn)品在激光投影、AR以及IOT顯示領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
