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英唐MEMS振鏡系統在激光雷達及投影顯示的應用
所屬分類：公司動態 閱讀次數：18293 發布時間：2021-09-13
什么是MEMS振鏡
MEMS振鏡是一種基于微機電系統(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)技術制作而成的微小可驅動反射鏡。鏡面直徑通常只有幾毫米。與傳統的光學掃描鏡相比，具有重量輕，體積小，生產成本較低的優點。在光學，機械性能和功耗方面表現更為突出。
圖1：MEMS振鏡工作示意圖
圖2： 電磁式MEMS振鏡
MEMS振鏡的運動方式包括平動和扭轉兩種機械運動。對于扭轉MEMS振鏡，當其光學偏轉角度較大（達到10°以上），可以實現激光的指向偏轉、圖形化掃描、圖像掃描。
MEMS振鏡的市場應用
基于其特異的性能，MEMS振鏡已滲透到消費電子、醫療、軍事國防、通訊等領域。這其中有已經量產的應用，還有許多概念性的應用。主要應用領域有三個方面：激光掃描、光通訊、數字顯示。激光掃描主要是指激光雷達、3D攝像頭、條形碼掃描、激光打印機、醫療成像；光通訊主要指光分插復用器、光衰減器、光開關、光柵；數字顯示指高清電視、激光微投影、數字影院、汽車抬頭顯示（HUD）、激光鍵盤、增強現實（AR）等方面的應用。以下特對MEMS振鏡在激光雷達和投影顯示領域的應用情況。
1.MEMS振鏡在激光雷達方面的應用
早在1960年激光雷達概念就已提出，近些年來激光雷達才進入迅速發展時期，學術界和產業界一致認為激光雷達是無人駕駛（包括自動駕駛車輛，AGV，UAV等）不可或缺的探測和傳感部件。激光雷達可用于物體探測與規避，物體識別與跟蹤，即時定位與地圖構建等。隨著無人駕駛的快速發展，對于激光雷達的需求日益增長。
何為MEMS激光雷達？MEMS振鏡（代替宏觀機械式掃描器）通過在微觀尺度上實現激光雷達發射端的光束操縱，采用上述光束操縱方式的激光探測和測距系統稱為MEMS激光雷達。激光雷達采用MEMS振鏡作為激光光束掃描元件，具有體積小、宏觀結構簡單、可靠性高、功耗低等優勢，是目前激光雷達實現落地應用的最合適的技術路徑。
一是MEMS振鏡幫助激光雷達擺脫了笨重的馬達、多棱鏡等機械運動裝置，毫米級尺寸的微振鏡大大減少了激光雷達的尺寸，無論從美觀度、車載集成度還是成本角度來講，其優勢都令人驚嘆！
第二，MEMS振鏡的引入可以減少激光器和探測器數量，極大地降低成本。傳統的機械式激光雷達要實現多少線束，就需要多少組發射模塊與接收模塊。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激光雷達的工作原理
2.顯示領域的應用
微機電系統(MEMS)顯示技術以卓越的圖像質量而聞名，全球80%以上的數字影院都采用這種技術。現在，尺寸、效率和亮度上的最新創新使這一成熟技術也可用于外形小巧且電池供電的設備，允許開發商、品牌廠商和系統集成商創建大量應用和設計產品，幾乎可將任何表面轉換成高品質的高清投影顯示器。如高清電視、激光微投影（手機、平板電腦和便攜式投影儀等為載體）、數字影院、汽車抬頭顯示（HUD）、激光鍵盤、增強現實（AR）等。MEMS激光投影相比傳統光源具有不可比擬的優點:
色彩好、飽和度高
激光投影機能實現遠大于傳統光源的色彩空間，具有極好的方向性，光束的發散立體角很小。
壽命長，可靠性好
普通投影機的燈泡光源壽命一般在上千小時為極限，而激光光源的壽命可以達到數萬小時之久，可以做到真正的免維護、高可靠性。
高功率、低能耗
激光光源的功耗遠低于氙燈燈泡，此外因為結構的原因，也不會有爆碎的危害。
圖4：手機投影顯示應用
圖5：手機投影顯示應用
圖6：汽車抬頭顯示（HUD）應用
圖7：AR眼鏡應用
（注：以上圖片均來源于網絡）
同時在物聯網領域，基于MEMS和MOEMS（微型光機電系統）技術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，并持續掃描，以檢測用戶的手勢和交互，例如觸摸、拖動或點擊，無需受到物理控制撥號和按鈕的阻礙，將為物聯網和消費產品空間帶來革新，為“打造更加智能的世界”發揮巨大的作用。
英唐MEMS振鏡系統的布局及應用
公司子公司英唐微技術一直專注于光電轉換和圖像處理的模擬IC和數字IC產品的研發生產，通過其多年的光電轉換技術積累和自有晶圓生產線提供的產能保證，近年來一直布局MEMS振鏡產品市場。
目前英唐微技術MEMS振鏡的第一代產品主要應用于車用激光雷達的MEMS組件，已經實現小批量生產及銷售。
表1：英唐微技術MEMS振鏡初代產品規格（激光雷達用）
上表所示產品規格為英唐微技術初代產品規格，目前相關指標已有較大程度的提升，其中用于車載激光雷達的更大直徑即更大視場角的第二代MEMS振鏡（φ4mm）產品也正在設計開發中；同時英唐微技術也正在研發面向激光投影顯示等應用場景更加豐富的MEMS振鏡產品。
基于MEMS振鏡產品較高的技術門檻和廣泛應用前景，公司將牢牢把握現有優勢，加快拓展MEMS振鏡產品在車用激光雷達市場的銷售規模，同時也將持續投入研發力量，盡快實現公司自有產品在激光投影、AR以及IOT顯示領域的產業化應用。
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