《電子技術(shù)應(yīng)用》
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DMD芯片的優(yōu)勢及常見的應(yīng)用場景分析

2018-07-16
關(guān)鍵詞: DLP DMD芯片 激光 手機(jī)

  隨著投影技術(shù)的廣泛運(yùn)用,DLP相關(guān)的技術(shù)也被人熟知,而DLP背投的核心就是DMD芯片,本文將從DMD芯片的優(yōu)勢與應(yīng)用,帶大家全面認(rèn)識投影技術(shù)。

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  DMD器件是DLP的基礎(chǔ),一個DMD可被簡單描述成為一個半導(dǎo)體光開關(guān),DMD的工作原理就是借助微鏡裝置反射需要的光,同時通過光吸收器吸收不需要的光來實現(xiàn)影像的投影,而其光照方向則是借助靜電作用,通過控制微鏡片角度來實現(xiàn)的。

  DMD芯片技術(shù)的三大優(yōu)勢

  一、體積小

  DMD芯片上密密麻麻地排列了80萬至100萬面小鏡子,而且每個小鏡子都可以獨(dú)立向正負(fù)方向翻轉(zhuǎn)10度,并可以每秒鐘翻轉(zhuǎn)65000次。光源通過這些小鏡子反射到屏幕上直接形成圖像。其光學(xué)路徑也相當(dāng)簡單,體積更小。

  二、成像逼真

  DMD可以提供1670萬種顏色和256段灰度層次,從而確保DLP投影機(jī)可投影的活動影像畫面色彩艷麗的細(xì)膩、自然逼真。DMD最多可內(nèi)置2048×1152陣列,每個元件約可產(chǎn)生230萬個鏡面,這種DMD已有能力制成真正的高清晰度電視。

  三、健康環(huán)保

  一般的三管背投影電視無可避免地會產(chǎn)生X射線輻射,但DLP的DMD芯片本身采用了數(shù)字光學(xué)反射原理,不會發(fā)出X射線,可以保護(hù)觀看者的健康。

  這些優(yōu)勢可廣泛應(yīng)用于以下行業(yè)

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  無屏電視

  這得益于TI的DLP技術(shù),這種技術(shù)要先把影像訊號經(jīng)過數(shù)字處理,然后再把光投影出來。DLP技術(shù)最核心的器件叫DMD芯片,即數(shù)字微鏡元件,它是在CMOS的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制程上,加上一個可以調(diào)變反射面的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形成的器件。DMD也被稱作光學(xué)的調(diào)制器,它能調(diào)制光線的方向。IC的數(shù)字電流是用0和1信號控制開和關(guān),DMD鏡片控制光線的開和關(guān)對應(yīng)著不同的反射角度。

  激光電視:4K超高清

  對于電視,大眾一致崇尚超高清和大屏幕,這兩項可以讓觀影效果更加震撼。例如海信的4K超高清激光電視,畫面非常清晰,采用了TI的DLP芯片DLP660TE。4K顯示要滿足CA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的兩個核心因素,第一,要真正能夠顯示830萬像素,這是4K DLP最基本的要求;第二,830萬像素顯示在大尺寸屏幕上,需要保證每個像素點(diǎn)是精準(zhǔn)對準(zhǔn)。如果說在對準(zhǔn)過程中,稍微有點(diǎn)偏差,成像效果會很差,在單芯片DLP沒有這個問題,像素點(diǎn)是一一對應(yīng)的,因此單芯片的DLP方案在4K上有非常好的優(yōu)勢。

  桌面顯示

  投影顯示的電腦桌面,用戶可以直接觸控操作,方便快捷。筆者覺得唯一的問題是清晰度不夠,專業(yè)人士分析,“桌面顯示的清晰度受幾個因素影響:一是面板分辨率,分辨率越高清晰度越高;二是光學(xué)鏡頭的性能,因為這個是超短距的投影光學(xué),所以用戶可能會看到邊角有些模糊,這和鏡頭的制造工藝有關(guān)?!?/p>

  汽車抬頭顯示

  抬頭顯示一直是汽車應(yīng)用的熱點(diǎn),如果用DLP技術(shù)實現(xiàn)會是怎樣的情景?目前林肯的Continental是第一款已經(jīng)集成了DLP前裝的HUD,明年林肯有第二款叫做navigator也是會發(fā)布帶DLP車規(guī)的車型。德州儀器針對車載抬頭顯示(HUD)系統(tǒng)推出了DLP3030-Q1芯片組以及配套的評估模塊(EVM),可幫助汽車制造商和一級供應(yīng)商將高亮度的動態(tài)增強(qiáng)現(xiàn)實(AR)內(nèi)容顯示到擋風(fēng)玻璃上,從而將關(guān)鍵信息呈現(xiàn)于駕駛員的視線范圍內(nèi)。

  設(shè)計人員可以利用車規(guī)認(rèn)證的DLP3030-Q1芯片組來開發(fā)可投射7.5米或更遠(yuǎn)的虛擬圖像距離(VID)的AR HUD系統(tǒng)。DLP技術(shù)的獨(dú)特架構(gòu)使HUD系統(tǒng)能夠承受投射遠(yuǎn)VID時伴隨的強(qiáng)烈的太陽光負(fù)荷(最高溫度達(dá)105攝氏度),從而實現(xiàn)這一目標(biāo)。增強(qiáng)的VID和在寬視場(FOV)中顯示圖像的能力相結(jié)合,使設(shè)計人員能夠靈活地創(chuàng)建具有增強(qiáng)景深的AR HUD系統(tǒng),以實現(xiàn)交互式而非分散的信息娛樂和儀表組系統(tǒng)。

  光譜檢測

  顯示自然是DLP的重頭戲,除了顯示,還更多領(lǐng)域可以拓展,比如光譜檢測。光譜檢測傳統(tǒng)的方式怎樣做?純光學(xué)的方式。先確定一種物質(zhì)的光譜特征和吸收程度,然后把特定光譜的光打上去,通過分析它是不是真正的吸收50%,來勾勒出來它處理完之后的光譜,再和標(biāo)準(zhǔn)光譜做比對分析。

  如果一個物質(zhì)有三個光譜曲線,它后面有所謂的線性陣列,我用三個檢測系來檢測不同的波長的吸收效應(yīng)。問題是檢測水是用一個陣列,檢測油又換成另一個陣列,更換陣列的成本非常昂貴。而DLP技術(shù)是用的數(shù)字方式,可以用數(shù)字編程的方式掃描,三個不同的光譜掃描一遍或者掃描十遍來提升信噪比,掃描完之后檢驗者只需要一個單一的檢測器就可以了。數(shù)字技術(shù)最大的優(yōu)勢在于它的可重復(fù)性、響應(yīng)速度,以及數(shù)字編程技術(shù)非常有保障。

  數(shù)字曝光應(yīng)用于PCB制板、美容設(shè)備等

  在PCB制板工藝中,數(shù)字曝光的應(yīng)用取代傳統(tǒng)的掩膜方式是一個大趨勢。有兩種方式:第一是取代既有的PCB電路制版工藝;第二是它的數(shù)字化優(yōu)勢可以優(yōu)化高密度和多層的PCB電路制板。除了PCB制板外還有很多應(yīng)用,比如美容設(shè)備。在激光祛斑、傷疤祛除手術(shù)中,實際是用UV光去照射病變皮膚,殺死真菌。因為病變的位置一般不是規(guī)則的圖形,當(dāng)它照射的時候或多或少會損害正常的皮膚。

  如果用高精度的基于DLP的數(shù)字曝光技術(shù),可以清晰地勾勒出病變區(qū)域,不會出現(xiàn)損害正常皮膚的風(fēng)險。

  總結(jié):DMD芯片技術(shù)作為DLP的核心,在工業(yè)投影領(lǐng)域早已經(jīng)普及,但在民用消費(fèi)領(lǐng)域尚未得到很廣泛運(yùn)用,原因無外乎價格、場景與量產(chǎn)等因素,未來隨著用戶對這個技術(shù)的認(rèn)知提升、企業(yè)的推動,相信像手機(jī)一樣,人手一部投影儀,也未可知。


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