船井电气株式会社（总部：大阪府大东市，总裁兼首席执行官：前田哲宏，以下简称“船井电气”）是日本国立先进产业技术研究所（AIST，位于茨城县筑波市，会长：中钵亮司，以下简称“AIST”）电子和制造领域的成员先进涂层技术研究中心开发的光学扫描元件（以下简称“金属镜”）开发了用于大面积扫描的原型测距传感器。 （研究中心主任：朱户淳）。
十多年来，AIST 一直致力于研究由压电薄膜驱动的光学扫描设备，使用一种称为气溶胶沉积法（AD 法）的独特陶瓷涂层技术。其中，AIST自己的兰姆波谐振驱动原理※和金属底座结构※并宣布可以提高光学元件的性能并降低成本（2010 年 2 月 9 日 AIST 新闻稿“新开发的光学扫描元件，投影显示器等的核心 - 同时实现25 kHz或更高的高速扫描和100度或更大的宽扫描角度”）。
光学扫描元件是一种扫描激光或LED等光的设备，广泛应用于激光打印机和投影仪等产品。MEMS 镜子※是啊多边形镜※在性能和成本方面都有局限性。另一方面，AIST独立设计兰姆波谐振压电驱动方式※的金属镜是一种光学扫描元件，以低成本实现高扫描速度和宽扫描角度，解决了过去的技术问题。
船井电机从日本综合技术研究所获得了这种金属镜型光学扫描元件的技术转让，并对其进行了实际开发，现已开发出应用该元件的原型距离测量传感器。该原型利用了金属镜的特性，宽约4m，成本低廉。2可进行大面积广角检测TOF（飞行时间）方法※的距离传感器。
该距离测量传感器中使用的原型光学扫描元件的镜面反射面积为20毫米×25毫米，超过了2010年2月9日AIST新闻稿时被认为是极限的10毫米见方极限，并且远低于当时被认为是稳定工作下限的100赫兹频率15赫兹谐振的金属镜确保了TOF方法所需的光接收灵敏度。此外，针对实际应用中仍存在的问题，即镜面不受环境温度波动影响稳定运行，我们通过独特的结构设计和控制方法，实现了在宽温度范围内波动范围小于1%，适用于实际产品。
未来，我们将基于该原型机进行验证，提高金属镜作为光学扫描元件的可靠性，提高应用器件的性能和可靠性。我们还将结合市场和行业的反馈，创造出更多有用和有效的光学扫描元件和应用器件。
该原型计划于 2017 年 1 月 5 日至 8 日在 CES2017（美国内华达州拉斯维加斯）上进行展示，假设其用于数字标牌，作为售后触摸面板，用单个测距传感器覆盖整个屏幕，并安装在大型显示器上用于人体检测。
我们开发的第一代原型机（距离测量传感器）采用 TOF 距离测量方法，通过发射红外激光脉冲并测量其从目标反射并返回的飞行时间（脉冲的相位差）来测量距离。通常，为了获得大范围的距离信息，需要扫描强度调制激光并以高灵敏度检测反射光的调制。采用广角扫描金属镜进行大角度扫描，利用大镜面检测较远物体的反射光，实现大面积检测。
·高速、广角扫描：扫描速度15Hz至25kHz，偏转角度140度（硅基MEMS镜为60度或更小）
·扩大镜面面积（与硅基MEMS相比）
·低功耗
·高抗冲击性：
硅基MEMS反射镜在受到外部冲击时会变脆，但金属反射镜由金属弹簧钢制成，因此具有高强度
·高可靠性·高耐用性：
连续耐久性测试（AIST）超过6年，扭转运动测试（船井电气）超过10^7次（1000万次）
·低成本：与硅基MEMS反射镜相比，材料单位成本和制造成本更低
| 图 1 光学扫描元件的比较 |
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·解决传统光学扫描元件在性能方面面临的技术问题
·实现了不适合各种用途的MEMS反射镜的多种规格
船井电气原型金属镜已确认频率为 15 Hz（镜子尺寸：20 mm x 25 mm）至 25 kHz（镜子尺寸：12 mm x 4 mm）和 140 度偏转角。
·适合创建紧凑且需要高图像质量和精度的产品，例如激光打印机、便携式投影仪和测距传感器（LiDAR）
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| 图2测距传感器的传感图像 |
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| 图3测距传感器的数字标牌应用图像 |
我们开发的原型机的主要规格如下。在距离测量性能方面，我们计划通过改变TOF电路来提高精度和速度，并扩大应用范围。
·距离测量方法 ：TOF（飞行时间）
·光源 ：红外激光（1 级）
·距离测量范围 ：0~2m（最大）
·检测角度（视角）：90°
·距离测量精度 ：可以达到±60mm ⇒ ±6mm
·响应时间 ：500ms ⇒ 可以达到50ms
·电源 ：5V（USB供电）
·尺寸 ：146（宽）x114（深）x61（高）毫米