MEMS振镜是一种将激光束以指定方式投射的微执行器，被广泛应用于激光雷达（LiDAR）、激光显示、光通信、3D传感等领域。其芯片部分基于成熟半导体工艺制造，易于批量生产，具有良好的一致性。以驱动方式不同，目前主流的技术方案分为电磁式、静电式、压电式三种。据麦姆斯咨询报道，觉芯电子通过多年自主研发，已同时具备电磁、静电和压电MEMS振镜批量供应能力。
MEMS振镜赋能车载激光雷达
近年来，车载激光雷达实现了批量上车，并开始渗透十几万元车型的大众市场，其中MEMS激光雷达正是攻坚拔寨的主角之一。电磁二维振镜，基于通电线圈在磁场中受力驱动镜面运动，由于突出的准静态驱动能力，可以提供更大的镜面尺寸，从而提高同轴收发光路的通光口径。
但市面上主流产品的镜面直径不超过8mm，阻碍了探测距离进一步提升。觉芯电子通过技术创新，打破了镜面尺寸上限，推出了一系列大口径二维电磁振镜（图1）。其中MM-S13拥有边长13.5mm的超大镜面尺寸，支持超远距离探测；MM-S10具有10mm镜面边长，兼顾了大镜面和紧凑的外形，支持250米远距离探测；MM-D8有更好的成本经济性，且具有优秀的抗振动冲击可靠性；MM-D6拥有65°×75°的超大视场角，满足中近距离补盲雷达对视场角（FOV）的极致追求。
图1 二维电磁振镜系列产品
更大的视场角意味着可以减少收发对数量，从而降低成本。例如基于MM-S10或者MM-D8 36°×25°的视场角，只需四个收发对拼接即可实现120°以上的水平视场角，相比于市面上五收发对设计，有效降低了光机成本，也有利于压缩整机尺寸。基于MM-D6，用两个收发对拼接即可实现120°×70°的大视场角（图2左）；规避了大量收发对的堆砌，且探测距离不会因为视场变大而牺牲。值得一提的是，本产品可以实现规整的逐行扫描轨迹，不会出现上下两线交错的“螺线管”情形（图2右）。
图2 120°×70°双视场角拼接方案(左)；MM-S10 实际扫描轨迹（右）
MM系列电磁振镜的第三点优势，是支持灵活调控线密度。通过对扫描幅度和轨迹的定制化控制，激光雷达厂商可以在任意位置实现感兴趣区域（ROI）功能（图3）。这一特性使得MEMS激光雷达在车载、港口、轨道、交通监控等不同领域内有更好的泛用性。
图3 ROI功能开启前（左）、后（右）点云对比（由整机客户授权提供）
针对车规级产品严苛的环境适应性要求，觉芯电子进行了全面的内部验证。测试项目包含-45℃/105℃的极端温度试验、机械冲击、扫频振动、随机振动等，测试结果显示本产品有能力应对各类极端工况。此外，加速老化和长期工作试验，让我们实际确认了单晶硅材料极佳的抗疲劳特性。
以上产品均内置了实时角度传感器和温度传感器，出厂可提供全温区标定数据，可提供MEMS驱动板和上位机软件方便快速应用。
MEMS振镜赋能激光显示应用
激光显示是MEMS振镜的另一重要应用领域。前述激光雷达通常使用红外激光脉冲，经由镜面捕捉微弱回波，因此必须要求大镜面。而激光显示，重心在高谐振频率，以实现更高的分辨率。以60帧逐行扫描为例，720P分辨率要求快轴频率达到27kHz，1080P分辨率则需要快轴频率超过40kHz。面对如此高的谐振频率，行业内的电磁、静电类产品已经捉襟见肘。
觉芯电子推出一维快慢轴镜组（图4上），赋能高分辨率激光显示应用。充当快轴扫描镜的PM101产品，在27kHz扫描频率下，可实现40°以上的视场角；相比于常见的1mm直径产品，有效面积提升150%，为光路设计提供更大的操作空间。充当慢轴扫描镜的MM105产品，享有6×5mm大镜面，并支持60帧线性扫描。两款产品都集成了实时角度传感器。
图4 一维快慢轴镜组（上），双振镜扫描原理图（下）
PM101与MM105分别使用了压电式和电磁式驱动原理，这样可以同时利用压电材料的高频驱动优势和电磁线圈的线性驱动优势。由于有较高的机电耦合系数，压电驱动设计可以轻松延伸至50kHz以上工作频率，并维持较大的扫描角度。觉芯电子现有产品支持60帧720线分辨率，30帧1440线分辨率，未来可延伸到60帧1080线分辨率，全面赋能激光显示应用迈向新台阶。
MEMS激光显示技术的主要应用场景包括AR HUD、透明介质显示、桌面投影交互、MR头显等。现有的AR HUD产品体积庞大、车型兼容性差、易受阳光倒灌和温升的影响。使用MEMS扫描光源，可大幅压缩光学体积，从原理上解决阳光倒灌和明信片效应。而MR头显应用的一大难点，是兼容大视场角和高入瞳亮度，MEMS扫描方案可以比较容易地实现50°以上的对角线视场角，并维持1500尼特以上的亮度。觉芯电子除提供激光显示用的MEMS振镜，也为客户提供高精度MEMS、激光器同步控制方案，助力合作伙伴产品快速落地；激光显示演示效果参见图5。
图5 基于HOE膜的透明介质显示（左），普通幕布投影（右）
MEMS振镜赋能工业和医疗应用
在工业和医疗领域，空间光调制曾长期被DMD器件和机械振镜所主导。例如3D结构光测量、医疗成像等应用。但DMD器件供应商居于垄断地位，采购者很难获得议价空间，成本居高不下；机械振镜也受限于大尺寸和高成本。
觉芯电子布局了系列化静电一维振镜产品（图6），涵盖了1.1mm~6mm的镜面尺寸、30°~80°视场角和多种工作频率。静电式振镜结构简单，尺寸紧凑，易于嵌入各种工业设备。
图6 静电式振镜样品实物图
前述MM105一维电磁振镜，当两片组合时可实现二维矢量扫描（准静态扫描），可应用于激光打标、气体传感等。此外，压电一维振镜，当频率拓展至50kHz甚至100kHz以上时，可在一些高端检测设备中发挥重要作用。觉芯电子具备光学镀膜生产能力，可在MEMS振镜表面定制高反膜，为高功率激光扫描应用提供全新方案。
关于觉芯电子
觉芯电子（无锡）有限公司坐落于无锡市新吴区，致力于光学MEMS芯片等产品的研发与产业化，公司拥有一支富有创新精神、产业经验丰富的精英技术和管理团队。公司通过了ISO9001:2015质量管理体系认证，具备完善的研发与生产质量管理控制体系。
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