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全普光电:引领MEMS微激光投影和照明

工夫:2016-06-26 06:41阅读:

  全普光电科技(上海)无限公司坐落在上海张江高科技园区内,建立于2013年1月,注册资源3亿元人民币。注册前公司已用4年工夫集环球精英之力埋头技能研发和产物开辟,将微激光技能与微机电零碎(MEMS,Micro-Electro-Mechanical-System)完满地联合在一同,并将其使用于终端挪动产物。全普光电是环球MEMS微激光投影技能的领军者。

  全普光电的MEMS微激光投影中心技能打破性地发明了“随时随地大视屏”的全重生活体验。近期由全普光电推出的全新MEMS微激光投影智能手机集手机功用和投影功用为一体,引发了一场视觉反动。全普光电的技能必将****传统,引领古代多种挪动互联网终端使用及将来的假造天下。依托丰富的技能力气及一流的软硬件开辟团队,全普光电将把企业打形成为国际极具气力的挪动互联网终端微激光投影产物的研发,消费及贩卖厂商,为挪动终端行业和终端用户提供极具竞争力的光电产物,技能及方案。

  全普光电的技能研发及产物开辟始于2009年。经过与美国微视公司(Microvision LLC)结成战略同伴,全普光电将MEMS微激光表现零碎的技能进一步提拔。2011年,辨别率为600x480的MEMS微激光投影模组研制乐成;2013年后,辨别率提拔至960x640及1080x720。现在辨别率已达1920x720,是现今市场上最具竞争力的微激光投影模组。与此同时,光学模组的设计和改良不断在日本东京光学实行室展开,以不时优化光学零碎的体积、激光束空间相干性、光路消耗、及制造工艺。现在MEMS微激光投影技能已完成财产化,乐成地使用于微型投影仪及投影智能手机当中。

  全普光电的环球合作同伴有来自美国,日本,韩国及欧洲的各大着名企业,包罗:美信(Maxim),微视(Microvision),德州仪器(TI),博通(Broadcom),高通(Qualcomm),康宁(Corning),索尼(Sony),日立(HITACHI),住友电工(Sumitomo),夏普(Sharp);三星(Samsang),古代(Hyundai),乐金(LG);欧司朗(OSRAM);意法半导体(ST),莱卡(Leica),蔡司(Zeiss),等。

  全普光电的MEMS微激光投影技能构造次要有两大局部。一是由激光模组中的红绿蓝三基色(RGB)激光管经过外部光学零碎发生一颜色光强可变且具有高度空间相干性的单像素点激光束,以完成无需调焦投影。二是将单像素点激光束投射至同步扫描的双轴MEMS微镜上,应用像素阵列扫描形式的微镜活动将图像一点一点地“画”在投影屏上。

  与传统投影设置装备摆设中的卤化物灯相比,激光是一种十分高效的光源。卤化物灯只将光芒能量的一小局部(2%~3%)停止转化,其他的都酿成热量糜费了。并且卤化物灯价钱昂贵,易消耗,亮度衰减敏捷,对震惊十分敏感。而激光投影零碎的机器部件很少,激光束可以经过镜面停止偏转,零碎波动性好。运转工夫长达1万多个小时。

  各像素点激光的颜色及亮度受图像信号调制,在每个像素点上可发生1600万种颜色(24位真彩)。如许发生出来的图像具有极端鲜亮的颜色。激光管可关可开。如许的零碎功耗小且图像比照度高。传统投影表现零碎中光源总是处于延续照明形态。暗光像素点的发生依赖于空间光调制器(Spatial Light Modulator – SLM)将多余的光折射开或吸取失。由于不克不及封闭光源,光应用率低,功耗高。别的,传统投影表现零碎不克不及发生全黑图像,以是其图像比照度较差。

  单像素点光学零碎的设计包管了激光束的高度空间相干性,以是投影出来的图像总是聚焦的,明晰的。换言之,全普光电的MEMS微激光投影无需对焦。不论因此垂直或倾斜角度投影到立体上,照旧投就任意三维体的外表,图像都是明晰的,是真正意义上的随时随地,为所欲为的投影技能。停止现在为止,市道市情上一切的投影设置装备摆设当投影间隔改动时都需求对焦,给便携投影体验带来困扰。

  以上复杂的光学机器设计给电子电路设计带来应战。表现的庞大性要求电路设计职员准确控制像素点地位并以像素率精确调制激光。可以集成诸多庞大功用的电子电路使得投影表现便携式电子消耗产物的小型化成为能够。

  综上所述,MEMS微激光投影技能构造复杂、体积小,光路消耗小(约3%的消耗)、功耗低、颜色范畴广、比照度大、辨别率高,无需对焦。

  MEMS微激光投影技能的次要部件有MEMS激光模组(包罗MEMS微镜和RGB微激光管及其光学零碎),MEMS驱动电路,激光驱动电路,图像处置控制电路,如下图所示。

   

  l MEMS微镜

  MEMS微镜是单晶硅经过微电子工艺联合别的特别工艺制造而成。典范的工艺步调包罗氧化,光刻,离子注入,干法刻蚀,湿法刻蚀,化学气相堆积,物理气相堆积,电镀,溅射,键合,高宽深比深槽刻蚀,激光划片等等。

  微镜反射面直径约莫为1毫米。微镜经过微镜臂与框架衔接,微镜以微镜臂为旋转轴的最大转角(横向投影角)为43度。框架经过框架臂与硅基板衔接。框架以框架臂为旋转轴的最大转角(纵向投影角)为24度。微镜零碎的质量,质量散布以及转动轴的刚度决议了MEMS微镜的共振频率,终极决议了扫描所得图像的辨别率。

  二维扫描器芯片尺寸为4.65mm *7.55mm。整个MEMS芯片与小型磁铁一同封装在MEMS模组里。磁铁提供的磁场偏向与MEMS的双轴都成45角度。单一驱动线圈坐落在框架上,承受外来双频率复合驱动信号,在磁场中发生力矩,招致微镜作二维转动。一个频率相反于MEMS微镜共振频率的正弦信号用来驱动微镜的疾速横向扫描,另一个频率与帧频相反的锯齿波信号用来驱动微镜的慢速纵向扫描。压阻感测机制为MEMS驱动电路提供反应信号(确定微镜的地位和活动)。

  MEMS微镜的长处在于体积小,分量轻,功能波动,反复性好,功耗小。

   

  l MEMS 驱动

  MEMS驱动电路在闭环控制下为MEMS线圈提供一个驱动信号。信号包括一个MEMS的共振频率重量(比方27kHz)和帧频信号重量(比方60Hz)。MEMS驱动电路经过承受MEMS的反应信号调理驱动信号以坚持微镜的衡幅共振活动。

  两维图像是经过微镜来回扫描激光束而发生的。横向用微镜零碎的共振频率信号驱动微镜,所需的功耗极小。双向图像扫描增加视频的消隐间隙,最大化激光服从。统一激光输入功率的状况下,投影仪的流明度会有所进步。

  纵向扫描通常是规范的锯齿波形。图像从上到下匀速扫描每帧完毕后敏捷回到顶部重新开端。此进程异样是在闭环控制下停止以坚持腻滑和线性的轨迹。锯齿波频率普通在50-60Hz左右,在低辨别率状况下可以绝对进步。

  l 微激光模组

  激光表现技能因此红、绿、蓝,三基色(RGB)延续可见波激光为光源的表现技能,最真实地再现客观天下丰厚、美丽的颜色,提供更具震撼的体现力。激光的长处是色域空间广,颜色丰厚,色饱和度高,比照度高,因而激光表现被称为“人类视觉史上的反动”,是将来表现范畴竞争的核心。

  色域是指一台表现设置装备摆设可以表现出的颜色的范畴。色域掩盖率是可以到达人眼所能辨认颜色空间的百分比数。在表现设置装备摆设上这个百分比越高越好,越高阐明该设置装备摆设表现的颜色越多。激光光源的色域高于90%,而液晶(LED)的色域是27%,等离子(PDP)的色域是32%。

  颜色数是能表现的颜色的个数。颜色越多越能表现庞大的图像,画面的条理也越丰厚。现在最高的为1677万色(24位真彩)。激光的颜色就具有24位真彩。

  色饱和度表现光芒的黑色深浅度或艳丽度,取决于黑色中的白色光含量,白光含量越高,即黑色光含量就越低,颜色饱和度即越低。其数值为百分比,介于0 - 100%之间。当这个值为0的时分。则是彩色灰等无色颜色,当颜色的饱和度低时,就会发白, 而纯黑色光的饱和度则为100%。激光的色饱和度很高。

  比照度是指投影图像最亮和最暗之间的地区之间的比率,比值越大,从黑到白的突变条理就越多,从而颜色体现越丰厚,图像越明晰夺目,颜色也越光显美丽;而比照度小,则会让整个画面都灰蒙蒙的。激光的比照度可高达80000:1。

  激光波长的选择基于两个思索。一是人眼对波长的明视反响。这个反响通常是高斯曲线外形,峰值在绿光波长上,红光及蓝光波长上略低些。构成白光所需的红光,蓝光的功率随波长的变革而敏捷变革。比方红光波长从650nm变到635nm,人眼的明视反响添加一倍。以是红光激光管的功率增加一半仍然可以到达异样所需的明视反响,使得零碎愈加低功耗。异样的原理,蓝色激光管的频率应该只管即便选择长波长。现在市道市情上蓝激光管波长在440-445nm之间。以后应该思索选择行将上市的460-470nm波长的蓝激光管。

  第二个思索是色域。由于明视反响在绿光波长上到达峰值,以绿光波长的选择到达最好的颜色展现为准。530nm的绿光便是不错的选择,可以最大水平地优化色域。

  全普光电接纳波长为630微米的红光激光管, 波长为530微米的绿光激光管和波长为450微米的蓝光激光管。激光管功耗都在毫瓦级。

  RGB微激光管收回的三色激光束经过棱镜零碎获取3%的光能量(下图中粗箭头光束)作为光控制零碎的反应信号,让其他97%的光能量透射或反射至一处,三束光汇合构成一束白光或一束红光,或一束绿光或一束蓝光。三色激光管及相干的光学零碎一同被封装在激光模组中。

   

  l 激光驱动

  间接调制激光的才能是零碎设计的中心。激光驱动与传统的CRT驱动有许多差别之处。起首,CRT扫描中,横向线从右边开端扫描到左边,然后飞快地前往右边停止下一条线的扫描。MEMS激光表现零碎中,应用古代先辈的电子电路技能,奇数行的扫描可以从左到右,偶数行的扫描可以从右到左。其次,横扫描线上像素点地位所需的时序变革也不相反。MEMS微镜的活动在起振和转向时都应有加(减)速率,但是由于微镜的惯性,微镜在南北极端处反而速率减慢,形成恒定像素时钟收回的信号在端点处堆积在一同。不修正的话,两头图像会变形变亮。处理方案之一是发生一个假造像素集。在扫描线的两头微镜速率最高,每个假造视频时钟对应一个像素点。在扫描线的两头,每3-5个假造视频时钟周期对应于一个像素点。如许使得扫描线上像素点散布平均。

  控制每个高速激光像素,需求电路可以敏捷开启封闭像素及高条理的接口,资源和功用块。由于激光的高电容高电感负载,封闭激光像素具有肯定的应战性。用美国美信的特有像素封闭帮忙功用块,像素降落沿速可达1ns。别的,一个三通道DAC运转在250MHz包管了视频的高清辨别率。

  LCD,DLP等背投技能在夜间会由于背光泄漏而发生暗影和幽灵图像。MEMS微激光表现不会有相似的题目,由于它是前光照射技能。激光束是一个像素点一个像素点加上去的,大局部图像表现时激光管不是百分之百地开启。全黑图像时激光管可以完全封闭,功耗只要80mW。MAX3601中的乘法DAC可以平安牢靠地将光强度从黑夜的1流明调制到明丽阳光下的30流明。

  激光的颜色遭到延续监控以确保在种种温度下颜色的分歧性,并确保平安的激光条件。也接纳颜色传感器在白昼,暗影,夜间条件下停止亮度赔偿。

  l 图像处置

  视频处置器可以承受RGB或YUV输出。运用视频缓冲区容许无伪扫描转换的视频输出。伽马校正和颜色空间转换的使用使输出颜色精确的映射到广大的激光色域上。缩放引擎可供转换辨别率较低的视频内容。

  一个独占的假造像素分解(Virtual Pixel Synthesis,VPS)引擎运用一个高辨别率插值输出将像素点映射到正弦程度轨迹上。VPS是电子电路功用代替庞大光学功用最好的展现。它十分无效地将输出像素映射到高辨别率的假造坐标网格上。除了以高像素精度将视频信息定位到正弦扫描上,VPS引擎还能优化图像质量。VPS引擎经过调解控制表现器的全体亮度图中的系数来到达亮度平均性。

  光学畸变,包罗梯形、平行四边形、和某些范例的枕形畸变可以接纳VPS引擎调解像素点地位来补偿。VPS引擎还容许每个颜色像素地位的独立调解。即便激光模组组装进程中三基色激光束没有完全对齐,红绿蓝色像素地位可经过电路独立调解使得视频图像完满瞄准。这个功用还可以用来修正MEMS激光表现在大型光学零碎中的色像差。

  数字视频到激光驱动的映射由自顺应激光驱动器(Adaptive Laser Driver, ALD)来完成。 ALD是一个应用各激光器的光反应,积极赔偿激光特性随温度及老化变革的闭环零碎。这确保了最佳的亮度,颜色表现和灰度功能。

  l MEMS激光模组

  联合激光模组和MEMS微镜模组所构成的MEMS激光模组的尺寸与一元人民币相称。厚度6.2mm,分量仅10g。

   

  全普光电现有三款产物:激光智能控制器,微型投影仪,和MEMS激光投影手机。

  激光智能控制器是假造键盘, 线飞鼠, 3D 举措捕获,激光指示器4合1的便携产物,是一个即插即用的微型接纳器,兼容USB1.1和USB2.0;激光控制器形状时髦,飞鼠+激光键盘,可继续任务两小时;设计感强,线体流利;分量适中,玩体感游戏时更有觉得。手握激光鼠标,拥偶然尚科技。

   

  微型投影仪是一个装在口袋的公家影院。接纳最新的MEMS微激光投影技能,这款小体积便携投影仪使得随时随地的大屏幕表现成为理想。这款微型投影仪支持1080高清画质;亮度40流明;不插电可运作3-4小时,配上挪动电源能全天运作;光源寿命2万小时;激光成像,无需对焦,比照度80000:1。最佳投影间隔0.3m-3m,投影尺寸:10-200寸;11.5mm的轻浮机身;自带安卓4.4.2版,内置内存32G,蓝牙4.0,WIFI2.5G/5G(支持WIFI热门,WIFI表现),喇叭功率1W。

  微型投影仪一机制霸:办公投影,家庭影院,户外商演,三大场景!

   

  最新生产的MEMS激光投影手机是手机+集会室+游戏室+娱乐室+家庭影院+展览厅。这款激光投影手机将MEMS微激光投影技能劣势与安卓手机零碎完满地联合起来,承载了多项全普公司专利技能和创造效果,成为新一代时髦新潮的投影手机。

  零件尺寸仅有148×70×11mm。手机具有像素高、功耗低、功用弱小、构造复杂、颜色范畴广,该机运用了现在最好的表现屏,辨别率达1080P,其颜色复原度达95%,与别的产物相比,颜色复原度超过跨过同类产物的25%以上,从而使得手机辨别率更高,画面更明晰。同时该手机也是一部照相手机,前置摄像头达500万像素,后置则达1300万像素。

  投影局部,接纳了天下开始进的MEMS微激光技能。亮度:35流明,比照度:80000:1,辨别率:1920*720,投影尺寸:200寸(视情况而定);投影尺寸比例:16:9;激光成像,无需对焦;可投影文件款式:办公牍档(ppt,pdf,Word,Excel),视频(mp4,3gp,mov,mkv,avi,flv,mpeg),图片(jpg,bmp,gif,png)。

   

  全普光电的MEMS微激光投影技能服从高、体积小、寿命长、牢靠性高、图像颜色范畴广、比照度大、辨别率高,无需对焦,有着极端普遍的使用远景。上面引见的是全普光电正在研发的产物及不久未来的产物,技能方案设想。

  1. 超广角投影

  将MEMS激光投影技能与传统机顶盒或云终端机顶盒相联合,接纳先辈的光学零碎对MEMS激光投影出来的图像停止修正,到达超广角/超短间隔投影的结果。由于投影间隔短,投影图像流明度会大大进步。加上图像颜色艳丽,画质明晰,高颜色饱和度,高比照度,高辨别率,此使用可替换现在市场上的大屏电视机。无需昂贵的表现屏,只需一只机顶盒及一堵白墙,更优选地设置装备摆设蓝牙喇叭,数字直播,视频点播,时移回看,互动游戏,家庭影院,家庭电子商务顺手可得。

   

  2. 口袋PC

  设置装备摆设弱小的CPU,重整联合现有的假造键盘技能与MEMS激光投影手机技能,一台口袋PC就降生了。它是一台便携式盘算机,又是一台手机,更是一台投影仪。底座既是充电器也是PC的支架,只需一张桌子和一堵白墙,随时随地可办公,可分享,可演示,可游戏,可影视。玲珑小巧,携带方便,是商务娱乐必备品。

   

  3. 智能眼镜

  这是一副看似平凡的眼镜。可以是远视眼镜,也可以是老花眼镜,随时随地可调。镜框上装有像手机一样的独立操纵零碎,由用户装置软件、游戏等顺序,可经过语音或举措操控完成添加日程、舆图导航、与挚友互动、拍摄照片和视频、视频通话等功用,经过挪动通讯网络来完成无线网络接入。是表现天下和假造天下完满联合的电子产物。

   

  4. 智能手环

  可穿着智能手环停止就寝,心率,血压,呼吸频率,皮肤湿度/温度,活动量,卡路里监测,安康预警,及四周情况如大气压强,情况湿度/温度陈诉等不只是古代安康生存的需求,更是理解本人,应战本人,寻求幸福的意味。

  内置MEMS激光投影功用的智能手环可以让你随时随地寓目本人的体征参数,无需智能手机,无需下载APP。内置摄像头可以捕获手势,让你轻松操纵智能手环零碎。

   

  5. 假造投影(影院)

  要让人发生身临其境的裸眼3D假造理想寓目感,必需要有充足多的影像通道。依照现有盘算机数字化处置技能,多通道影像信号的获取及保管(在一个或多个影像文件中)已不是难事。要害在于把浩繁的影响信号复原表现出来以到达与拍摄时类似的结果。

  接纳先辈的MEMS激光投影表现技能,让多台投影仪在多方位投影,并经过盘算机影像处置零碎,在差别的地位发生差别的投影图像,营建一种奇幻动感的交互体验,让你进入一种真假交融、亦真亦幻的巧妙天下。

   

  6. 室外告白牌

  在迷信技能迅猛开展的古代社会,户外告白也援用了不少新资料、新技能、新设置装备摆设,并成为丑化都会的一种艺术品,是都会经济兴旺水平的标记之一。顶尖的告白创意、绝佳的天文地位、超大的告白尺寸被奉为经典户外告白的制胜要害。

  现在大型告白牌有三种。一是高速路旁的牢固运动式告白牌,次要以射灯作照明配备。告白画面制造装置需求人力物力及财力。一旦定好告白内容及展现工夫段,统一告白就24小时原封不动,信息量小,告白服从极差。二是很多商务楼宇外墙上的大型液晶表现屏。信息量大,有静态感,但后期实体大表现屏投资可观。第三种是户外告白安装中较昂贵的三面翻。这种安装带有三面棱柱,告白画面内容运用喷绘、电脑写真或户外黑色即时贴等材质。当这些棱柱转动时,可构成三副差别的告白画面。

  全普光电创造的MEMS激光表现告白牌不需实体液晶表现屏,只需一堵白“墙”。投影仪装置在告白牌的顶部地方,投射口向下,全体防水。可以正投,可以背投。无线衔接,告白内容改换便捷。差别时段,差别告白,告白信息量大,且可对症下药。画面明晰度高,可视范畴广,动理性强。增加因大型喷绘形成的情况净化,让生存情况愈加平安。

   

  7. 激光路灯

  全普光电的激光模组可用于最新一代照明配备。激光光源灯是一自然的低眩光和低光净化照明源。激光光源灯的颜色均衡很容易完成。激光灯收回的光束的方式和投射偏向也可以依据差别的条件和要求停止调解,从而提供差别照明方法和进一步改进灯光在差别条件中使用。

  比方,当公路照明会发生光净化对左近住民形成影响时,激光灯可被调理出现黄色以减小光净化。又如节庆日时激光灯的颜色及光强可调解变革以表达喜庆氛围。再如突发事情时,激光打可收回特定的颜色及闪光形式以收回正告。控制器可根据时钟信号控制激光灯开和关的工夫,比方,在早晨7点开启激光灯,在早上6点封闭激光灯。

  由于激光电源的高能率、低功耗,一小块太阳能电池板和/或一微型风能发电安装装备一蓄电池即可为激光路灯提供不连续电源。这一特性不只节能,还无需近程电源及控制布线,为偏僻地域的照明设备建立及运作提供了一省时、省料、省工、节能的处理方案。并且,激光光源灯牢靠且耐久,能进一步低落运用和维修本钱。装备运作顺序贮存及无线通讯安装,激光路灯零碎可到达无线操控。

   

  8. 激光前车灯

  与现有光源(钨丝灯,卤素灯,HID灯,LED灯)相比,激光车灯将电能转化成光能的服从明显进步。别的,由于激光具有高度工夫和空间相干性,激光前车灯的运用可以增加眩光。眩光是搅扰驾驶员视物的一主因,是夜间驾驶的严重平安隐患。激光前车灯在种种运用情况下牢靠耐用并具有较长的运用寿命。

  全普光电激光模组做成的激光前车灯可由汽车控制器控制所发光束的颜色及光强。激光车灯的照射偏向可以呼应于汽车控制器的指令信号(低光灯,高光灯,转弯)而改动。

  比方,暗中中一个物体被蓝光照射时通常会发生一更激烈更明晰的反射。在夜间驾驶时,调接车前灯中激光光源组件发生具有更多蓝色光的组合激光束。另一方面,在夜间行车时,一个次要的平安隐患是劈面而来车辆的车灯发生的眩光。由于黄光眩光较小,当开车靠近劈面而来的车辆,紧跟后方同偏向车辆,或有雾时,车前灯中调接激光光源组件以发生更多的白色光和绿色光以使组合激光束出现黄色。一些公用车辆,如警车,救护车,消防车,公路维护车,告急救济车,冰淇淋贩卖车等,常常运用特别的颜色灯或闪光灯提示左近的其他车辆或惹起人们的留意。

  全普光电科技(上海)无限公司本着诚信,创新,互赢的中心代价观,盼望与新老合作同伴共创美妙的将来。(文/周辉)

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