在2016年美國MEMS與傳感器執行大會期間
，我見到了Mic roVision 公司係統工程與先進應用部門總監Jari Honkanen，他向我介紹了MicroVision公司發明的令人稱奇的MEMS移動鏡技術。

 

圖1：我手裏捏著的就是單個微型MEMS掃描鏡組件。

 

2016年底MicroVision公司和意法半導體公司宣布合作開發
、銷售和推廣激光束掃描(LBS)技術。目前這兩家公司正利用其LBS解決方案開發微型投影儀和平視顯示器(HUD)市場
，兩家公司還有意進一步開發新興市場與應用，包括虛擬現實和增強現實(VR
，AR)
、3D檢測以及先進駕駛輔助係統(ADAS)。

 

另外，MicroVision和意法半導體還期望探索在未來的技術開發方麵進行合作的方案，包括LBS產品聯合路線圖。這些合作將充分整合意法半導體公司的工藝設計與製造專長和MicroVision公司的LBS係統與解決方案。
 

 

這是業內的熱門話題，很多大公司都想從中分得一杯羹。英飛淩去年通過收購Innoluce獲得了激光雷達專用技術。ADI公司也從Vescent Photonics公司收購了LBS技術
，以支持主流汽車激光雷達係統的普及。我希望未來會有更多同類的收購案發生，使這個市場火熱起來。

獨特的MicroVision MEMS 掃描鏡構造和工作原理

 

圖2：MEMS鏡組件中有一個反射鏡懸浮在常平架(Gimbal Frame)內

，常平架上有一個 微加工的通電線圈。MEMS裸片周圍安裝有永磁體，用於提供磁場。隻要給MEMS線圈 施加一個電流
，就能在常平架上產生一個磁力扭矩，並沿旋轉軸的兩個方向產生分量。

 

這種設計的一個關鍵特性是隻有一個驅動信號輸入到MEMS。為了產生雙軸移動，垂直和水平移動的波形隻需做簡單的疊加。

 

圖3：扭矩的一個分量使常平架繞其撓曲懸架旋轉(左)；另一個分量則激發掃描鏡諧振 模式的振動
，使反射鏡繞常平架的撓曲懸架旋轉(右)。

 

這種複合的鏡驅動波形由60Hz垂直掃描鋸齒波函數和激發水平掃描諧振的高頻正弦波疊加而成(圖4)。

 

圖4：複合驅動波形。

 

兩個所需掃描角度的位置反饋是用壓阻式(PZR)應變傳感器產生的，應變傳感器是通過微加工做到反射鏡撓曲懸架和常平架撓曲懸架上的(圖5)。

 

圖5：圖中所示的MEMS掃描鏡裸片與用於垂直掃描位置反饋的壓阻式應變傳感器 靠得很近。位置係統反饋信號可以提高投影式顯示器長時間使用和在不同環境條件 下的穩定性。

 

紅
、藍和綠色激光二極管與 MEMS掃描鏡集成在一起形成一個緊湊的彩色顯示引擎，如圖6所示。掃描鏡係統在設計中使用了MEMS和小型激光器，包含光源在內，整個體積不超過5cm3，高度僅6mm。

 

圖6：包含MEMS掃描鏡和激光光源的掃描引擎子係統。

PicoP激光束掃描技術工作原理

 

圖7：PicoP掃描技術的工作原理。

 

當需要顯示某種顏色的單個像素時
， 係統中的激光器會打開。若由於圖像內容而不需使用三個激光器中的某一個時

，可將其關閉

，從而最大程度地減小功耗。

 

這個係統可以產生720p
、1280×720的圖形顯示分辨率，亮度可達25lm
，在1.1m的投影距離上可以形成對角線尺寸約為1m的(de)圖(tu)像(xiang)。因(yin)此(ci)這(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)具(ju)有(you)功(gong)耗(hao)低(di)和(he)體(ti)積(ji)小(xiao)的(de)特(te)點(dian)。使(shi)用(yong)激(ji)光(guang)光(guang)源(yuan)的(de)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)優(you)勢(shi)是(shi)，圖(tu)像(xiang)在(zai)任(ren)何(he)投(tou)影(ying)距(ju)離(li)點(dian)都(dou)處(chu)於(yu)聚(ju)焦(jiao)狀(zhuang)態(tai)

，不(bu)需(xu)要(yao)任(ren)何(he)調(tiao)整(zheng)。使(shi)用(yong)激(ji)光(guang)光(guang)源(yuan)還(hai)能(neng)給(gei)顯(xian)示(shi)器(qi)提(ti)供(gong)很(hen)寬(kuan)的(de)色(se)域(yu)，產(chan)生(sheng)鮮(xian)豔(yan)生(sheng)動(dong)的(de)顏(yan)色(se)，如(ru)圖(tu)8中的CIE色度圖。

 

圖8：激光光源可以提供很寬的色域
，並且能夠產生鮮豔的色彩。

 

圖9：顯示引擎與視頻和MEMS驅動電路集成在一起。這種係統形成了PicoP掃描引擎。

 

圖10：基於MicroVision PicoP掃(sao)描(miao)技(ji)術(shu)的(de)引(yin)擎(qing)。這(zhe)個(ge)器(qi)件(jian)的(de)體(ti)積(ji)比(bi)一(yi)個(ge)硬(ying)幣(bi)大(da)不(bu)了(le)多(duo)少(shao)，但(dan)其(qi)將(jiang)圖(tu)像(xiang)投(tou)影(ying)到(dao)任(ren)何(he)表(biao)麵(mian)而(er)不(bu)失(shi)真(zhen)的(de)強(qiang)大(da)功(gong)能(neng)令(ling)人(ren)稱(cheng)奇(qi)。它(ta)還(hai)能(neng)用(yong)作(zuo)圖(tu)像(xiang)捕(bu)獲(huo)器(qi)件(jian)。

 

 

 

MicroVision公gong司si的de嵌qian入ru式shi解jie決jue方fang案an采cai集ji和he處chu理li來lai自zi數shu據ju源yuan的de信xin號hao，用yong於yu對dui單dan個ge像xiang素su的de顏yan色se混hun合he和he布bu局ju進jin行xing控kong製zhi和he同tong步bu。通tong過guo改gai變bian每mei個ge激ji光guang光guang源yuan的de強qiang度du，可ke以yi形xing成cheng一yi個ge顏yan色se漸jian變bian的de完wan整zheng調tiao色se板ban。微wei型xing投tou影ying儀yi中zhong的deMEMS 掃描鏡將光束導向投影表麵就是一個很好的例子(圖11)。

 

在平視顯示器中，專門的光部件將光束導向掃描引擎外部的光學器件，因此駕駛員可以在前向視野中直接看到圖像。

 

圖11：圖中所示的紅、藍、綠激光光源可以產生幾乎所有可見可辨的顏色。MEMS掃描器利用這樣的光源

，能夠產生總是處於聚焦狀態的明亮的投影圖像。

高清圖像

 

weilexingchengxianyandegaoqingtuxiang
，zhezhongqianrushijiejuefangantongguozhongfudeshuipingyuchuizhisaomiaoyidonglaipailiexiangsu。zhegeguochengkeyichanshengfengfudeneirong，danbuhuizengjiawaixingchicun(器件尺寸)和功耗(圖12)。

 

圖12：生成光柵圖形案的水平與垂直掃描移動。

 

MicroVision公司采用Honkanen 的(de)技(ji)術(shu)


，使(shi)用(yong)平(ping)視(shi)顯(xian)示(shi)器(qi)疊(die)層(ceng)將(jiang)關(guan)鍵(jian)信(xin)息(xi)投(tou)影(ying)到(dao)汽(qi)車(che)擋(dang)風(feng)玻(bo)璃(li)上(shang)作(zuo)為(wei)駕(jia)駛(shi)場(chang)景(jing)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)，這(zhe)樣(yang)駕(jia)駛(shi)員(yuan)的(de)雙(shuang)眼(yan)不(bu)用(yong)離(li)開(kai)路(lu)麵(mian)就(jiu)能(neng)瀏(liu)覽(lan)到(dao)這(zhe)些(xie)信(xin)息(xi)(圖13)。在MEMS與傳感器執行大會上，Honkanen演示了這一應用。

 

圖13：平視顯示器示例。

 

Honk anen還演示了如何使用MicroVision公司配備了近紅外(IR)激光器和紅外光電探測器的激光束掃描技術開發基於MEMS的掃描式激光雷達係統。

 

圖14：基於MEMS的掃描式激光雷達係統。

 

基於MEMS的掃描式激光雷達的優勢是具有很高的水平與垂直分辨率， 並(bing)且(qie)能(neng)夠(gou)動(dong)態(tai)改(gai)變(bian)檢(jian)測(ce)分(fen)辨(bian)率(lv)和(he)幀(zhen)速(su)率(lv)。根(gen)據(ju)具(ju)體(ti)的(de)應(ying)用(yong)或(huo)駕(jia)駛(shi)情(qing)況(kuang)，同(tong)一(yi)個(ge)掃(sao)描(miao)式(shi)激(ji)光(guang)雷(lei)達(da)既(ji)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)慢(man)速(su)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)捕(bu)獲(huo)
，也(ye)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)快(kuai)速(su)低(di)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)捕(bu)獲(huo)。

本文來源於電子技術設計。