近日，总部位于硅谷的基于MEMS光束操纵技术的产品和系统解决方案供应商Mirrorcle Technologies，正与近5000家公司共同参加在美国拉斯维加斯（Las Vegas）举办的2020年国际消费电子展（Consumer Electronics Show，CES），这也是全球最大的消费产品技术盛会之一。Mirrorcle工作人员再次携合作伙伴在拉斯维加斯国际会展中心（LVCC）的Microchip Technology展位展示了其主打产品——采用Microchip（美国微芯科技公司）集成电路芯片（IC）驱动的最新可编程照明解决方案（programmable light solution，PLS）。Mirrorcle和Microchip的技术专家在现场与大家共同探讨如何整合各种解决方案或子系统，以在包括汽车、医疗、工业等在内的各个领域创建智能、互联且安全的产品。具体来讲，Mirrorcle在Microchip的展位展示其最新的基于MEMS微镜的3D激光雷达（LiDAR）系统，名为“SyMPL”。同时，还将展出的产品有：紧凑型全彩向量图像激光投影架构（Vector Graphics Laser Projection Architecture，VGLP）系统“RGB Playzer”以及3D扫描和量测演示器“3DSM”（3D Scanning Metrology），该产品通过将高分辨率激光扫描与高帧率的USB 3.0相机相结合，可生成3D点云数据。

“能够有机会在CES的Microchip展位上展示我们最新的系统级解决方案，我们感到很荣幸。”Mirrorcle的首席执行官（CEO）Milanovic博士说道，“此次参展是我们与Microchip在CES舞台上的第二次合作了，此次推出的最新客户驱动型系统解决方案也结合了Microchip的PIC32MZ MCU和MEMS驱动IC技术。我们感谢Microchip对于我们MEMS微镜技术的支持和信任，相信CES 2020将有助于我们进一步开拓快速增长的细分市场，例如我们的激光雷达系统SyMPL就是专门为快速增长的工业机器人市场而设计的。”

图1 Mirrorcle的紧凑型、轻量级3D激光雷达系统“SyMPL”（左图），用于“激光雷达视图”的点云可视化和分析（中间图），搭载Mirrorcle Cloud的3D点云资源管理器视图（右图）

PIC32MZ MCU是Mirrorcle的MEMS控制板核心器件，它能够使用户精确控制光束操纵时MEMS微镜的倾斜运动，同时还能与复杂的传感器或投影系统同步。该MCU为32位架构，工作频率高达252 MHz，处理能力达到415 DMIPS（Dhrystone Million Instructions executed Per Second，测整数计算能力），高达2MB的闪存和512KB的内存（RAM）。此外，该系统解决方案包含多种Microchip的IC技术，尤其是其四路高压放大器阵列HV264，可完美匹配静电驱动式MEMS微镜的需求。由于偏置电流非常低，该阵列的功耗也很低，同时还能够为苛刻的MEMS微镜设计提供足够的带宽和电压范围。

“自2014年以来，我们就与Mirrorcle合作，他们的静电式MEMS微镜产品与基于Microchip独特的工艺能力制造的高性能高压驱动器能够完美匹配。”Microchip负责高压接口、DMOS、ACDC产品的高级产品市场经理Donald Humbert说道，“随着近年来技术的发展，我们已经能够使用高性能的32位MCU和混合信号IC来增加对数字端的支持。同时，我们也洞察到了基于MEMS微镜的激光束操纵领域的机遇，如光纤网络中的光纤交换，汽车、零售和消费产品中的投影显示器，AR/VR（增强现实和虚拟现实）应用以及各种汽车安全辅助驾驶和自动驾驶汽车子系统，包括激光雷达和基于激光的动态前照灯等。”

3D激光雷达系统SyMPL

此次CES展会是Mirrorcle团队有史以来第一次在实时和交互式演示中展示其最新的3D激光雷达系统SyMPL。这是一款紧凑型、轻量级的即插即用型解决方案，为飞行时间（ToF）距离探测光束提供可编程扫描功能，从而生成3D点云数据，可用于机器人、无人机及其它工业环境中的客户端应用。该系统结合平均功率极低的905nm激光器和低成本的ToF解决方案，但能以1cm分辨率有效地探测不同材料的物体，最远探测距离约为30m。该解决方案使用户能够轻松控制超过10000 x 10000个离散角度的扫描，可快速、多功能地扫描整个能视域（field of regard，FoR），如果需要，还可增加特定关注区域的点密度。SyMPL用户可自由对所需的长宽比、扫描速度、扫描旋转和距离范围进行控制和编程。基于Mirrorcle专利授权的双轴固态MEMS微镜，SyMPL系统的点云数据被传输到显示器上，在CES现场，大家可以近距离观看到俯视图和颜色编码（基于每个三维像素的距离值）的“3D图像”精彩演示。

“我们提供的固态激光雷达系统是即插即用型解决方案，为硬件和软件集成于一体的应用服务。”高级电子工程师Abhishek Kasturi说道，“该系统包含能够以每秒数百行进行极高重复2D扫描的微镜，而此高重复精度使我们的‘SyMPL’架构成为可能。”借助更复杂的开发套件（sophisticated development kit，SDK）配置，Mirrorcle的SDK具备可编程性，同时也能够实现定制化。该产品主要针对机器人视觉和类似的中低端激光雷达应用，包括自主移动机器人(AMR)、自动导引小车（AGV）和无人机。

新款全色投影系统Playzer/RGB Playzer

Mirrorcle在CES 2020上还将展示其向量图像激光投影架构（VGLP）系统，尤其是通过组合红、绿、蓝三色激光光源进行全色投影的RGB Playzer。该系统结合了公司的快速点对点光束操纵功能和可见光激光器，可显示专门设计的向量图像内容，以向观众传达信息。Mirrorcle的解决方案均采用了完整的系统级堆栈，包括光学和电子硬件、固件和软件等。因此，此灵活的解决方案从应用软件层开始，客户就可以通过各种方式，包括图像、文件、激光显示（ILDA）文件以及触摸屏等输入内容。内容通过Mirrorcle庞大的软件API进行处理，然后提供给MEMS和激光控制器硬件，Mirrorcle对该硬件的开发已长达十多年，应用领域包括汽车、生物医学等。最后，无万向节的点对点MEMS微镜可以快速且重复地追踪明亮的激光束中的信息，从而让观看者只能感知到高对比度的无闪烁图像。与其它投影技术（如微型投影仪Pico Projector）相比，Playzer的亮度和对比度要高出约100倍，尤其适合户外使用，例如汽车显示应用。

图2 Mirrorcle的向量图像激光投影（VGLP）架构投影仪（左图），新的RGB投影仪开发套件（中间图）和室外演示（右图）

RGB Playzer的第一版在CES 2019上进行了首次展示，并引起了汽车展位的其他参观者的浓厚兴趣。但是，该早期版本依赖于光纤耦合激光光源，该激光光源的功率非常低，且无法实现紧凑封装。在CES 2020上展示的新型Playzer基于通常用于微型投影仪中的自由空间耦合源，因此具有更高的光功率、更好的光束质量以及更紧凑的封装。

“我们将Playzer系统作为开发套件的一部分，可提供给可能对基于此OEM子系统推出产品的所有团队进行评估。”Milanovic博士说道，“这些套件为测试激光投影应用提供了易于使用、简单且有趣的功能。其中包括单波长激光源或实现全彩色投影的RGB激光模组。”Playzer的目标市场包括工业和广告激光投影、平视显示器（HUD）、汽车数字标牌和娱乐系统。

3D扫描和量测演示器（3DSM）

3D扫描和量测演示器（3DSM）旨在通过基于Windows操作系统的简单应用程序演示Mirrorcle的MEMS微镜和控制器的功能，从而为3D扫描应用提供可编程照明。传统的3D扫描和量测工具是通过使用安装在支架上的线束激光器和摄像头以及可移动平台来照明目标。而3DSM可作为演示工具套件（DEMO-06）使用，其中包含MEMS镜面扫描模块，该模块可进行编程以执行具有可变的线时间、线密度和线方向的线扫描，最终成像并捕获3D形状生成3D点云数据。用户可以以编程方式将激光束控制在约40° x 40°或更广的能视域。该软件使用Basler Pylon平台的API来捕获逐帧图像，以推断3D点云数据。“借助我们的MEMS技术实现了重复性高且更可靠的2D扫描，可以按照多种不同的策略来检索3D信息。”Milanovic博士说道，“大家可以将我们的扫描仪与我们在LiDAR解决方案中演示的ToF子系统相结合，或者与传统的2D相机相结合，2D相机通过基于照明激光扫描仪和相机之间已知距离的计算对可预测的逐像素照明进行三角测量，从而生成3D点云。”3DSM针对需要3D数据集的应用而开发，例如工业过程控制和质量保证，以及逆向工程或其它可能使用3D打印机重新创建对象的任务。

图3 Mirrorcle的带有样本点云数据的3D扫描和量测演示器DEMO-06（左图），目标扫描区域较大时能显示所有对象（中间图），相同数量的像素点缩放到较小的目标区域（右图）

Mirrorcle产品出现在中国展商展位

在此次CES展会上，Mirrorcle的SyMPL 3D激光雷达和RGB Playzer产品还在另一展位展出：China’s Great Star展位（展位25661，Great Star Industrial USA，LLC）。该展位来自中国的杭州欧镭激光技术有限公司（机器人应用的激光雷达制造商），与Mirrorcle已建立业务合作伙伴关系。尽管Mirrorcle的演示系统在Microchip的CES展台上备受关注，但其它公司在CES上展示的多种固定和移动解决方案不少基于Mirrorcle技术（Powered by Mirrorcle）。但大多数解决方案都是最新推出的，信息共享受限，因此MEMS微镜充当“背后功臣”的角色。“我们很高兴看到我们的MEMS微镜在此次展会上得到多家客户的使用。”