帳號:
密碼:
CTIMES / 文章 /   
ST:LBS是開發AR眼鏡應用的最佳技術
 

【作者: 王岫晨】   2021年12月06日 星期一

瀏覽人次:【1657】
  

關於擴增實境(AR),大家很清楚「實境」有不同的含義。第一個是虛擬實境,即個人完全沉浸在虛擬世界的體驗中。接著是擴增實境,即把簡單的數位內容覆蓋顯示在現實世界中。意法半導體亞太區類比元件、MEMS和感測器事業部(AMS) MEMS產品及應用副總裁、智慧手機創新中心負責人Davide BRUNO認為,智慧眼鏡是最重要的擴增實境使用案例。至於混合實境,這個概念介於虛擬實境和擴增實境之間,具有相似的特性。因此我們有必要進一步瞭解擴增實境,特別是智慧眼鏡,以及ST技術如何讓智慧眼鏡能更快速地導入市場。



圖一 :   VR、AR與MR
圖一 : VR、AR與MR

首先,要先弄明白要討論的是哪種眼鏡。眼鏡的主要特徵或特性是能適合全天候佩戴。如果每天都必須配戴眼鏡,左側這樣的解決方案肯定不適用。當然,左側這個設計也很複雜,我們不確定是否會出現在市面上,因為每天都配戴這樣的眼鏡很不舒適,而且更多地是混合現實技術。因此,我們正在尋求的智慧眼鏡是與我們日常生活中所佩戴的眼鏡非常相似,即設計時尚、輕便,而且非常漂亮。總而言之,我們想要追求的是一副適合全天候佩戴的AR眼鏡。



圖二 :   眼鏡型態
圖二 : 眼鏡型態

開發這樣的眼鏡需要注意幾個參數,例如,重量應該很輕,低於60克。但是,Davide Bruno認為,最重要的是第二點,設計應該美觀時尚。所以,外觀尺寸非常重要,這意味著我們今天使用的硬體、電池和所有系統必須非常精實,而且體積非常小。另一個非常重要的參數是功耗。我們希望智慧眼鏡可以使用一整天,就如同使用智慧型手機,晚上充電,白天使用。然後,當我們想要戶外體驗,也就是戶外使用時,亮度是一個關鍵問題。



圖三 :   適合全天候配戴之AR眼鏡需求
圖三 : 適合全天候配戴之AR眼鏡需求

所以,我們需要達到特定的亮度才能在鏡片上看到非常清晰的影像。顯示參數有視角和解析度。這些是重要參數。意法半導體只有一種技術方案,那就是雷射光束掃描(LBS)解決方案,可以實現全天候佩戴的AR眼鏡。接下來我們看看為什麼只有LBS技術可以滿足這一需求。



圖四 :   MEMS微鏡
圖四 : MEMS微鏡

在LBS技術中,可以看到有兩個MEMS微鏡,我們想在每天佩戴的智慧眼鏡中實現所有這些功能。這兩個微鏡反射雷射光束,透過MEMS微鏡的震動,一個像素一個像素的掃瞄出影像,這是非常重要的一點,是與其他技術的不同之處。



圖五 :   ScanAR技術
圖五 : ScanAR技術

擴增實境(AR)是一種可將簡單的數位內容疊加到現實世界的系統,智慧眼鏡是AR一個最佳應用。哪種技術更適合實現全天候佩戴的智慧眼鏡?當然是雷射光束掃描(LBS)技術,我們將證明為什麼是這樣。ST是這個領域先行者,ST LBS解決方案中的所有產品都使用ScanAR商標。



圖六 :   ST的LBS承諾
圖六 : ST的LBS承諾

Davide Bruno指出,LBS是實現AR的最佳技術,關鍵在於AR系統的複雜性,而ST與合作夥伴共同建構的生態系統,也可以協助客戶加速智慧眼鏡產品的研發和上市。



圖七 :   ST的MEMS技術
圖七 : ST的MEMS技術

關於ST的公司概況,ST已經在MEMS 市場深耕20多年。今天,我們在動作MEMS市場擁有非常大的市佔率。ST是消費性MEMS應用市場的第一大廠商,出貨量已超過200億片。ST還是第一大微機械致動器廠商,其中一項著名的應用是噴墨印表機。不僅如此,今天,ST亦是第一大MEMS微鏡廠商。



圖八 :   ST的MEMS微鏡技術
圖八 : ST的MEMS微鏡技術

接著看看ST的具體技術。微鏡是智慧眼鏡的核心,透過微鏡震動,在眼鏡上產生影像。今天,ST有三種不同的MEMS微鏡技術:靜電式、電磁式、壓電式,其中壓電式是最重要的,因為它可以優化光機功耗和外形尺寸。壓電式微鏡是最新的MEMS微鏡技術。在晶圓製造方面,這些 MEMS是在ST位於Agrate(義大利米蘭)和新加坡的8 吋晶圓廠生產。在光機系統中,有許多雷射驅動器和微鏡驅動器。這些產品都使用ST專有技術BCD生產的,仍然在我們的義大利米蘭和卡塔尼亞的8吋晶圓廠生產。要想做到小尺寸和低功耗,肯定離不開壓電MEMS微鏡技術。



圖九 :   LBS技術
圖九 : LBS技術

LBS並非是非常新的技術嗎。這是一個已經商用的成熟技術, 例如,微軟、North和英特爾都使用LBS技術。LBS還能用於車用光達。在終端使用者設備方面,比較新的應用是偵測患者手臂靜脈的醫療設備。因此,LBS不是新推出的東西,而是一種成熟的技術,已經過市場全面檢驗。



圖十 :   LBS成功案例
圖十 : LBS成功案例

ST 雷射光束掃描技術的成功案例始於10年前,約2012年,ST開始推出市面上第一個微型投影儀,然後轉向了其他應用領域,例如,英特爾筆記型電腦Realsense視覺技術。ST與Microvision進行了非常廣泛的長期合作,並在市面上推出了多款產品。兩年前,ST與North合作推出了第一款智慧眼鏡。然後,又與英特爾合作開發Realsense機器視覺產品。ST的微型化AR眼鏡光機這是一個很長的成功案例,有許多產品已經上市。



圖十一 :   LBS解決方案
圖十一 : LBS解決方案

意法半導體亞太區類比元件、MEMS和感測器事業部(AMS)MEMS光電技術研究員楊家逢指出,ST的LBS系統主要是由雷射和光學元件,以及MEMS mirror組成。而RGB三色的雷射光從雷射模組發出後,經由光學元件準直以及合光以後,抵達MEMS mirror,再經由MEMS mirror反射出來以後,耦合到波導裡面。波導就像一般眼鏡的鏡片一樣,光線會在波導裡面傳遞,然後最終投影到使用者的眼睛裡面。在這個雷射以及相關元件的驅動上,ST也有設計的參考的電路板。藉由這樣的設計,可以做到高亮度、低功耗、以及輕薄的AR眼鏡方案。



圖十二 :   LBS雷射光束掃描
圖十二 : LBS雷射光束掃描

接下來將來探討ST Laser Beam Scanning相較其他競爭者之優勢。相較其他競爭者比如μLED、LCoS和DLP,我們在顯示方面具有較少的畫面滯留。因為雷射的反應時間是nanosec等級,而其他方案是milisec等級。接下來,畫面的低延遲性是因為MEMS mirror是進行每一個單一像素的更新,而其他競爭者則是每一幀每一幀的更新。另外,因為我們採用了雷射光源,所以亮度也是比較高的。再來是功耗部分,因為ST採用單行的畫面緩衝更新,而我們競爭者採用的是整幀的更新,因此ST的功耗更小。第二個是在Piezo mirror上面,ST設計了一個energy recovery的裝置。



圖十三 :   LBS優勢
圖十三 : LBS優勢

另外,在laser driver這邊,我們設計了前瞻邏輯電路,在少數連續圖元關閉時,可快速開關雷射。此外,我們在體積和重量上有優勢。由於我們採用是單一像素掃描更新,當客戶需要擴大視角和解析度時,我們可以調整MEMS mirror的震動頻率和反轉角度,以達成不同的視角和解析度。相較於其他競爭者,他們必須在尺寸上放大,以達到更高的解析度和更大的視角。那麼在產品/光機的尺寸上,他們就沒有辦法比ST做得更小。



圖十四 :   完整的AR眼鏡系統
圖十四 : 完整的AR眼鏡系統

Davide Bruno指出,與其他不同的技術相比,LBS無疑是當今所有可用之智慧眼鏡技術中更好的技術。LBS與其他三種技術的差異之處可以做以下的比較。LBS的參數更好,光機體積是一個重要的參數。LBS光機的體積比其他三個小很多。而且,顯示畫面的黑色區域是純粹黑,可取得最高的對比度,色彩比其他技術豐富很多。雷射光束的色域比其他技術寬得多。最後,因為具有這些產品優勢,因此LBS是目前市場上更佳的智慧眼鏡解決方案。開發智慧眼鏡成品需要不同模組,包括了MEMS微鏡、三合一雷射二極體、光機、雷射二極體驅動器和MEMS驅動器。ST目前提供所有這些產品。ST與歐司朗合作,為解決方案開發了一個非常小的雷射二極體。然後,另一個關鍵元件是波導。實際上,ST的合作夥伴廣達電腦(Quanta Computer)也正在研製成品。



圖十五 :   LBS一站式方案
圖十五 : LBS一站式方案

值得強調的一點的是,ST的客戶無需到處尋找不同供應商。ST MEMS ScanAR提供LBS 解決方案一站式服務。ST能提供LBS系統的全部硬體,而ST的合作夥伴將透過 LaSAR聯盟提供其餘的元件。今天,縮短產品上市時間,加速智慧眼鏡推出是非常重要的。ST和LaSAR聯盟的所有成員都希望智慧眼鏡能如同智慧型手機改善人們的生活方式。因此,ST決定聯合幾個重要的製造商和技術專家打造一個產業聯盟,為開發最終的智慧眼鏡解決方案提供不同的元件。ST是聯盟創始人。大家可以在此處看到目前的聯盟成員,將來還會有更多的企業加入。



圖十六 :   ST完整生態系統
圖十六 : ST完整生態系統
相關文章
適用於電池供電設備的熱感知高功率高壓板
導入NFC標籤功能實作 全球連網香水首見現身
用於檢測裸矽圓晶片上少量金屬污染物的互補性測量技術
意法半導體:回顧2021年與展望2022年
企業發揮正向影響 力 為台灣社區推動有意義變革
comments powered by Disqus
相關討論
  相關新品
CWFA205: WiFi+BT
原廠/品牌:鉅景
供應商:鉅景
產品類別:RF
GPS SiP Module
原廠/品牌:鉅景
供應商:鉅景
產品類別:RF
CGPA10x: GPS SiP
原廠/品牌:鉅景
供應商:鉅景
產品類別:RF
  相關新聞
» 意法半導體公布2021第四季與全年財報 淨營收年增24.9%
» Check Point:資料中心正迅速演變成混合式架構
» ST數位可程式同步降壓轉換器 提升USB PD供電設計簡易和彈性
» ST資助Switchback格鬥機器人 強化機器人技術趣味與娛樂性
» 意法半導體強化REV Robotics「Switchback」格鬥機器人技術樂趣
  相關產品
» ROHM推出小型物聯網設備高效電池管理方案評估板
» 意法半導體推出高效節能且更纖薄的首款PowerGaN產品
» 意法半導體升級機器學習開發工具--NanoEdge AI Studio成效
» ST工業智慧感測器評估套件 加速收發器和MCU應用設計
» 採用u-blox的AWS IoT ExpressLink模組 可迅速連結AWS雲端

AD


刊登廣告 新聞信箱 讀者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2022 遠播資訊股份有限公司版權所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29號11樓 / 電話 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw