透過(guò)DMD芯片歷程 細(xì)看DLP投影發(fā)展之路
中國(guó)投影網(wǎng)投影機(jī)資訊 2011-5-3 9:34:39 編輯:影子 [
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第2頁(yè):光學(xué)系統(tǒng)
第3頁(yè):DLP投影機(jī)缺陷
第4頁(yè):DLP投影機(jī)發(fā)展
透過(guò)DMD芯片歷程 細(xì)看DLP投影發(fā)展之路
摘要:第一代DMD主要偏重于商務(wù)應(yīng)用,分辨率是848X600,可以兼顧800X600的SVGA電腦標(biāo)準(zhǔn)和848x480的480p(16:9)視頻標(biāo)準(zhǔn)。這一代的DMD微鏡偏轉(zhuǎn)角度為1()度,對(duì)比度400:1至800:1不等,通過(guò)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)設(shè)計(jì),整機(jī)對(duì)比度可以提高到1000:1。
從第二代DMD開(kāi)始,DLP才算開(kāi)始大規(guī)模進(jìn)入家庭影院 投影機(jī) 市場(chǎng),這一代的DMD芯片,稱為HDl,不僅分辨率 提高到高清 標(biāo)準(zhǔn)的1280X720,微鏡偏轉(zhuǎn)角度也增加到12度,這樣光線可以被反射到更邊遠(yuǎn)的地方被吸收掉,雜散光線的影響大大降低,因此黑色表現(xiàn)更好,對(duì)比度 進(jìn)一步提高。
在HDl之后,Ti發(fā)現(xiàn)如果將微鏡低下的金屬統(tǒng)統(tǒng)處理成黑色,可以大大降低來(lái)自這些金屬反射出的雜散光,對(duì)比度 因之提升到2000:1,這一技術(shù) 被稱為“Darkchip 1”,采用此一技術(shù) 的DMD芯片,除了HD2,還有一塊1024X576的標(biāo)清芯片。
DMD是德州儀器的數(shù)字光處理技術(shù) (DLP)的核心器件。DMD最初的構(gòu)想出現(xiàn)在1977年,由德州儀器公司的科學(xué)家Larry J.Horn-beck發(fā)明。有意思的是,當(dāng)初發(fā)明這一技術(shù) 并不是要用于顯示設(shè)備,而是準(zhǔn)備作為印刷技術(shù) 中的成像器。雖然當(dāng)初已經(jīng)使用DMD這個(gè)正式名稱,但其英文全稱與現(xiàn)在不完全一樣。因?yàn)槟菚r(shí)數(shù)字技術(shù) 還未發(fā)展起來(lái),芯片上的微鏡還是使用模擬技術(shù) 進(jìn)行驅(qū)動(dòng),反射面是采用一種柔性材料,所以這種技術(shù) 當(dāng)時(shí)被稱為“變形鏡器件(Deformable Mirror De-vice”。10年之后,Hornbeck博士正式以數(shù)字控制技術(shù) ,開(kāi)發(fā)出了新一代DMD器件,并將名稱改為“數(shù)碼微鏡器件(Digital Mirror Device)”。
數(shù)字控制的DMD誕生的早期就已朝向印刷技術(shù) 和數(shù)字成像兩個(gè)不同方向發(fā)展,到了1992年,德州儀器投資成立數(shù)字成像事業(yè)部,探索DMD在商業(yè)應(yīng)用的可能性。兩年之后,第一臺(tái)用于演示的DLP投影原型機(jī)誕生,再過(guò)兩年的1996年4月,第一臺(tái)商用DLP投影機(jī) 正式誕生。
1997年,Ti終止了在印刷技術(shù) 方面的研發(fā),全力投入數(shù)字成像技術(shù) 的研究。其后,DMD以驚人的速度發(fā)展,2001年,Ti宣布其自1996年以來(lái)的第100萬(wàn)顆DMD芯片誕生。1987年,Dr. Larry Hornbeck和Dr. William E. “Ed”Nelson將第一枚DMD(Digital Micromirror device,數(shù)字微型反射鏡)芯片帶到了世界上,隨后不久DMD成了DLP(Digital Light Processing,數(shù)字光處理)投影機(jī) 的核心部件,經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,DLP投影機(jī) 更是成為了投影機(jī) 主流產(chǎn)品,獲得了麗訊、三菱、Acer眾多投影機(jī) 廠商的支持,TI更是憑借著壟斷DMD芯片的生產(chǎn)獲得豐厚的利潤(rùn)與引導(dǎo)投影機(jī) 的發(fā)展。
德州儀器的DLP DMD芯片
在外觀上,DMD芯片與CPU、GPU等的半導(dǎo)體芯片非常相似,但是無(wú)論是DMD芯片表面或是其內(nèi)部都擁有著與后者截然不同的結(jié)構(gòu)。DMD芯片是MEMS(Micro Electro Mechanical systems,微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù) 下的產(chǎn)物的,在其芯片表面集成了數(shù)十萬(wàn)乃至百萬(wàn)個(gè)微反射鏡(Micromirror Pitch),微反射鏡是其DMD芯片的物理像素,微反射鏡越多,DMD芯片所能的顯示的分辨率 越高。
DMD芯片擁有著與LCD、CRT截然不同的工作方式,它并不依靠改變的入射光線的偏振態(tài)或是自身發(fā)光實(shí)現(xiàn)顯示,而是依靠眾多的微反射鏡控制光線的反射方向?qū)崿F(xiàn)的。因此,除了微反射鏡的數(shù)量外,微反射鏡性能對(duì)著DLP投影機(jī) 亦有著決定性的影響——微反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度越大,圖像的對(duì)比度 越高,偏轉(zhuǎn)速度越快,圖像的延遲越低。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,微反射鏡已經(jīng)從早期只能實(shí)現(xiàn)正負(fù)10°的偏轉(zhuǎn)發(fā)展為正負(fù)12°偏轉(zhuǎn),刷新頻率也能達(dá)到200MHz。值得一提的是,微反射鏡并不是依靠機(jī)械臂或是液壓裝置調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)角度的,而是通過(guò)電極電壓控制實(shí)現(xiàn),因此在理論上,若無(wú)外力破壞以及自身無(wú)老化的話,DMD的壽命是無(wú)限的。(順便一提的是,DMD芯片發(fā)明者研發(fā)時(shí)從未有考慮把DMD芯片用于投影機(jī) 上。)此外,由于DMD芯片間距非常小,每個(gè)像素的中間的間距非常小,圖像通過(guò)鏡頭 放大后依然顯得非常細(xì)膩,非常適合投影機(jī) 使用。
正如前文所說(shuō)DMD芯片是利用反射光線顯示圖像的,自然存在著入射光線與反射光線,而且入射光線與反射光線的數(shù)量與微反射鏡數(shù)量正比,也就說(shuō)在投影機(jī) 內(nèi)部至少存在著數(shù)十萬(wàn)對(duì)有效的入射光線與反射光線,要正確顯示圖像必須避免入射光線對(duì)反射光線造成干擾,這自然對(duì)投影機(jī) 的投影系統(tǒng)提出高要求。
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