从DMD谈起 细看DLP投影机前世与发展

PChome | 编辑: 陈嘉就 2011-04-12 00:00:00原创 一键看全文

1987年,Dr. Larry Hornbeck和Dr. William E. "Ed" Nelson将第一枚DMD芯片带到了世界上,随后不久DMD成了DLP投影机的核心部件,经过多年的发展,DLP投影机更是成为了投影机主流产品,获得了丽讯、三菱、Acer众多投影机厂商的支持,TI更是凭借着垄断DMD芯片的生产获得丰厚的利

DMD芯片

1987年,Dr. Larry Hornbeck和Dr. William E. "Ed" Nelson将第一枚DMD(Digital Micromirror device,数字微型反射镜)芯片带到了世界上,随后不久DMD成了DLP(Digital Light Processing,数字光处理)投影机的核心部件,经过多年的发展,DLP投影机更是成为了投影机主流产品,获得了丽讯、三菱、Acer众多投影机厂商的支持,TI更是凭借着垄断DMD芯片的生产获得丰厚的利润与引导投影机的发展。

TI的DLP 0.55 XGA Series 450 DMD芯片

在外观上,DMD芯片与CPU、GPU等的半导体芯片非常相似,但是无论是DMD芯片表面或是其内部都拥有着与后者截然不同的结构。DMD芯片是MEMS(Micro Electro Mechanical systems,微电子机械系统)技术下的产物的,在其芯片表面集成了数十万乃至百万个微反射镜(Micromirror Pitch),微反射镜是其DMD芯片的物理像素,微反射镜越多,DMD芯片所能的显示的分辨率越高。如上图所示的是TI DLP 0.55 XGA Series 450 DMD芯片,其表面拥有1024×768个微反射镜,微反射镜的间距有10.8微米,旋转角度达到正负12°,刷新频率达到200MHz。

微型反射镜结构

DMD芯片拥有着与LCD、CRT截然不同的工作方式,它并不依靠改变的入射光线的偏振态或是自身发光实现显示,而是依靠众多的微反射镜控制光线的反射方向实现的。因此,除了微反射镜的数量外,微反射镜性能对着DLP投影机亦有着决定性的影响——微反射镜的偏转角度越大,图像的对比度越高,偏转速度越快,图像的延迟越低。经过多年的发展,微反射镜已经从早期只能实现正负10°的偏转发展为正负12°偏转,刷新频率也能达到200MHz。值得一提的是,微反射镜并不是依靠机械臂或是液压装置调节偏转角度的,而是通过电极电压控制实现,因此在理论上,若无外力破坏以及自身无老化的话,DMD的寿命是无限的。(顺便一提的是,DMD芯片发明者研发时从未有考虑把DMD芯片用于投影机上。)此外,由于DMD芯片间距非常小,每个像素的中间的间距非常小,图像通过镜头放大后依然显得非常细腻,非常适合投影机使用。

微反射镜的工作原理


正如前文所说DMD芯片是利用反射光线显示图像的,自然存在着入射光线与反射光线,而且入射光线与反射光线的数量与微反射镜数量正比,也就说在投影机内部至少存在着数十万对有效的入射光线与反射光线(入下图所示),要正确显示图像必须避免入射光线对反射光线造成干扰,这自然对投影机的投影系统提出高要求。

DLP投影机的内部光路

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