英唐MEMS振鏡系統(tǒng)在激光雷達(dá)及投影顯示的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2021-09-13 所屬分類:集團(tuán)新聞 閱讀次數(shù):15412
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)動方式包括平動和扭轉(zhuǎn)兩種機(jī)械運(yùn)動。對于扭轉(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(包括自動駕駛車輛,AGV,UAV等)不可或缺的探測和傳感部件。激光雷達(dá)可用于物體探測與規(guī)避,物體識別與跟蹤,即時(shí)定位與地圖構(gòu)建等。隨著無人駕駛的快速發(fā)展,對于激光雷達(dá)的需求日益增長。
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和測距系統(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)簡單、可靠性高、功耗低等優(yōu)勢,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)動裝置,毫米級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)勢都令人驚嘆!
第二,MEMS振鏡的引入可以減少激光器和探測器數(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)?,F(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,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,以檢測用戶的手勢和交互,例如觸摸、拖動或點(diǎn)擊,無需受到物理控制撥號和按鈕的阻礙,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。
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,加快拓展MEMS振鏡產(chǎn)品在車用激光雷達(dá)市場的銷售規(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。
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