MEMS反射镜应用有哪些？

经过几十年的快速开发，微机电系统（MEMS）镜子正在进入新的应用领域。

图1，通过1D反射镜（沿单轴；a）和2D反射镜（沿双轴；b）移动光束。

微机电系统（MEMS）反射镜的基本功能是在曝光时偏转和移动聚焦光束。光束可以沿单轴（一维反射镜）或双轴（二维反射镜）移动。（见图1）这种接收和偏转聚焦光束的简单操作是扫描技术的核心，该技术正在众多应用中不断发展，这在不久之前还是无法想象的。

三种制造MEMS反射镜的竞争设计方法

制造MEMS镜子的技术在过去十年中已经成熟，主要有三种相互竞争的设计技术，这些技术根据用于移动镜子的驱动原理进行分类。它们是：静电驱动、电磁驱动和压电驱动。这三种技术都有利有弊。

这三种技术都使用硅作为核心材料来制造MEMS反射镜，尽管其中一些需要额外的材料来使反射镜移动。例如，在电磁驱动的情况下，需要磁铁。在压电驱动的情况下，需要锆钛酸铅（PZT）薄膜。客户在选择MEMS反射镜之前，需要考虑给定应用的关键性能参数。

MEMS 反射镜尺寸的选择取决于目标应用。对 MEMS 反射镜制造商网站的调查显示，目前 MEMS 反射镜的直径范围为 0.5 毫米至 10 毫米。大多数反射镜为圆形，而有些为椭圆形。

新型应用

MEMS 反射镜主要应用于电信中的光学开关、光学投影仪以及生物医学光学相干断层扫描 (OCT) 等专业应用。然而，随着新应用的不断涌现，这种情况正在发生变化。

MEMS反射镜移动光的能力被巧妙地用于创建两组基本产品，这两组产品正在推动大多数新应用。这两组产品是：用于动画视觉信息和视频投影的激光投影仪，以及用于三维（3D）感知传感的LiDAR。

激光投影仪将移动的光转换为更高级别的信息，用于实际用途，如标志、图形和视频。信息本身可以以矢量图形激光投影（VGLP）模式或光栅模式呈现，而MEMS镜的使用对于这两种模式都至关重要。基于MEMS镜的VGLP（MEMS VGLP）目前正受到关注，因为它能够在室外日光条件下产生高对比度的图像，从而为许多新应用开辟了道路。

激光雷达产品目前使用多种技术。其中一种解决方案是MEMS激光雷达，它将扫描和移动光转换为关于周围环境的3D信息，可用于不同的应用。在MEMS激光雷达中使用MEMS反射镜进行扫描，可以实现产品的小型化、低功耗、性能改进和成本降低。

除此之外，MEMS镜扫描技术与其它技术的融合可以带来具有其他不可能功能的新产品。一个很好的例子是MEMS镜扫描仪与相机的融合，这导致了3D计量产品的创建，该产品正被迅速应用于精密制造。这组产品提供了小型化、快速测量，具有几微米的高分辨率和低成本。

汽车应用

在过去几十年中，微电子技术的发展与许多传感器的结合，使得汽车行业大规模采用半导体器件。如今，一辆汽车大约有1500个半导体器件，所有这些器件协同工作以提高汽车性能或安全性。安全已成为新的口号，在被称为高级驾驶员辅助系统（ADAS）的范围内，许多新功能被用于汽车。许多已经成为标准功能，并且是使用基于MEMS-mirror系统的肥沃土壤。关键应用包括：

自动紧急制动（AEB）—使用MEMS LiDAR

行人探测（PD）——使用MEMS LiDAR

机器人出租车作为自动驾驶服务——使用MEMS激光雷达

动态激光大灯 (DLH)—使用基于 MEMS 的白光投影仪

礼貌灯——使用MEMS VGLP

非汽车应用

非汽车市场中的MEMS镜子、MEMS VGLP和MEMS LiDAR的机会也很多（在我们的分类中，非汽车市场包括工业、电信、商业、消费和医疗细分市场）。关键应用包括：

扩展/增强/虚拟现实（XR/AR/VR）—MEMS 镜子

生物医学/光学相干断层扫描（OCT）—MEMS 反射镜

电信/自由空间光通信（FSOC）——MEMS 反射镜

精密制造和3D计量——MEMS反射镜

光学开关——MEMS 反射镜

智慧城市——MEMS激光雷达和MEMS VGLP

机器人技术——MEMS激光雷达和MEMS VGLP

交通/铁路/公共汽车——MEMS LiDAR和MEMS VGLP

假日照明——MEMS VGLP

MEMS镜雪崩式增长

MEMS 反射镜的预期数量的爆发来自许多使用多个基于 MEMS 反射镜的系统或具有多个 MEMS 反射镜的系统解决方案的应用。在某些应用中，可能需要多达10个MEMS反射镜。这导致未来将需要大量MEMS反射镜。

正如新技术经常出现的情况一样，发现其他不可预见的应用的可能性很高。我们相信，继压力传感器、加速度计和麦克风等成熟MEMS技术之后，MEMS技术的下一波浪潮将是MEMS镜子。我们预计，在未来10年内，它们的出货量将达到每年10亿台。

按细分市场计算。汽车应用是最大的设备量，其中 ADAS 中的 MEMS LiDAR 与 Robotaxi、动态激光头灯和抬头显示器将占据 20% 以上的市场份额。仅汽车应用就将达到数亿台。

在非汽车领域，XR/AR/VR，结合智慧城市和安全应用，将成为MEMS镜头的领先应用。尽管如此，许多其他应用将达到数百万台，这将使MEMS镜头的年产量达到10亿台。

作者：Lj. Ristic是Mirrorcle Technologies（加州里士满）的业务发展和战略主管。

审核编辑：黄飞