透過DMD芯片歷程細(xì)看DLP投影發(fā)展之路

中國投影網(wǎng)投影機(jī)資訊　2011-5-3 9:34:39　編輯：影子　[ 大中小 ]

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透過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，對比度400：1至800：1不等，通過適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)設(shè)計(jì)，整機(jī)對比度可以提高到1000：1。

　　從第二代DMD開始，DLP才算開始大規(guī)模進(jìn)入家庭影院投影機(jī)市場，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，可以大大降低來自這些金屬反射出的雜散光，對比度因之提升到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，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年以來的第100萬顆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)獲得豐厚的利潤與引導(dǎo)投影機(jī)的發(fā)展。

透過DMD芯片歷程細(xì)看DLP投影發(fā)展之路
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)十萬乃至百萬個(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，圖像的對比度越高，偏轉(zhuǎn)速度越快，圖像的延遲越低。經(jīng)過多年的發(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，而是通過電極電壓控制實(shí)現(xiàn)，因此在理論上，若無外力破壞以及自身無老化的話，DMD的壽命是無限的。（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，也就說在投影機(jī)內(nèi)部至少存在著數(shù)十萬對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反射光線造成干擾，這自然對投影機(jī)的投影系統(tǒng)提出高要求。

　　

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