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探索 TI DLP® 技术 | 第一站:前世今生

2019-05-05 01:58:57 PM

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TI DLP® 技术是 TI 的一项专利,旨在利用 MEMS 技术打造的光学处理系统。

 

其中zui重要的部分就是 DMD,Digital Micromirror Device,原理则是利用MEMS 技术在芯片上形成镜面阵列,通过调节镜子的偏转角度,对光学进行反射,从而呈现各种影像。DMD 芯片,是由 TI 的 Larry Hornback 博士于 1977 年发明的。zui开始,主要是为了开发印刷技术的成像机制,先以模拟技术开发微型机械控制,1981 年才改用数字式的控制技术,正式命名为 Digital Micro-mirror Devices,并开始分成印刷技术与数字成像两个方向来研发。到了 1991 年 TI 决定将数字成像的开发独立成一个事业部,并于 1996 年开发出第一个数字图像产品,1997 年正式终止印刷技术的研发,全力进行数字图像的研发。


上帝给你关上一道门之后,还会顺道关上窗吗?显然不会。没曾想开始只是用来进行印刷技术革命的 DMD,竟然在图像显示领域大放异彩。墙路人暗想浮生


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|zui早的 DMD 器件只有 840 个微镜,如今一个 DMD 器件中拥有 800 多万个微镜。


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|这就是 DLP 成像的简单原理,通过光学发送、DMD 配合图像控制器进行反射控制,最后形成图案放大即可得到。


墨子不服:看起来也没有比小孔成像难多少


而 DLP 系统是什么样的呢?


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这是一个典型的 DLP 成像系统图,包括系统前端处理、光源、DMD 驱动以及 DMD 芯片几大部分组成。


TI :我有 DMD、有控制器、还有处理器、电源管理和其他模拟产品,只有我能提供这项技术的完整方案啦。 


现在的 DLP 技术都用在哪些地方?


DLP 技术有着出色的光学特性,因此只要和光相关的应用都有可能用到。


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我们看一下 DLP 技术至今 30 年的历程中可以看出,大致可分为三个阶段,第一个十年左右是技术预热期,第二个阶段是发展期,主要应用领域是电影院和投影仪,而从 2009 年开始的第三个阶段是 DLP 技术的爆发期,可以看到在微投、汽车、工业等领域,DLP 技术都有了突破性的进展。


显示


目前采用 DLP 技术的放映机在全球数字放映机市场拥有超过 85% 的市占率,在中国则超过 90%。因为 DLP 技术在显示领域所做的贡献,先后获得了艾美奖以及奥斯卡奖,一个工程师拿到小金人,从此走向人生高峰,和某些人比起来……

 

凭什么比我还早一年?


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TI 一直希望将 DLP 技术引入消费电子,十几年前,当年的背投电视也许土豪家里就有,那时候背投电视比液晶屏拥有更细腻的图画以及更大的屏幕。但是却有一些致命缺陷,首先是背投光源寿命不长,需要几千小时就更换光源。其次是焦距过长,所以又大又蠢,安装非常不方便。


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我们随便看一下当初背投电视的尺寸和重量…比你大比你沉,关键占用了接近一平米的地方,所以...恭喜当初为了放背投买了个大客厅的朋友们,早就把电视钱赚回来了。


到了 2009 年,TI 希望投影仪能够跟消费电子结合,所以推出了 DLP Pico 技术,再加上光源和整个光学结构,短焦技术的发展,很多微型投影仪孕育而生。除了微投,现在的 4K 激光电视市场,同样是利用了 DLP 技术。

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看看现在激光电视的尺寸和重量…不过也恭喜现在买激光电视的朋友,除了价格比液晶更低之外,还省了好大一块空间。


汽车


|实际上汽车 HUD 也是显示的一部分,只不过由于车内空间、热管理、显示承载等更为特殊,所以需要更特殊的技术。


DLP 技术在 AR HUD 抬头显示和智能大灯两方面进行着尝试。


|对于 AR HUD 来说,DLP 技术拥有更宽的视角,更远的虚像,更亮的显示效果,支持佩戴太阳镜观看,耐温性更好等特性。


|目前商用 HUD 技术大概 FOV 可视角度为 7-8°,无法显示更多信息,真正具有 AR 特性时,FOV 需要大于 12°,而到 20° 时,HUD 技术可以显示车道信息等其他更多的 ADAS 要素。


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如图所示,随着可视角度不断提高,可承载的内容也就越多


2017 年,林肯发布的 Continental 车型就采用了 DLP 技术进行 HUD 开发,同时 2018 年领航者将装载采用 DLP 技术的亮度更高视角更宽的 HUD。


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感觉不远的将来就会有汽车版的战五渣咯


对于智能大灯来说,搭载 DLP 技术可以实现防眩光,投射自定义路标等个性化功能。


卡梅隆大学研发出可识别周围物体的智能大灯




这样“聪明贴心”的大灯是由卡内基梅隆大学(CMU)机器人学院的工程师们进行研发的。


着急问,如果我把我的保时捷改装成智能大灯,再投射一个心形,我能否追到心爱的女孩?


传感


传感应用,主要是利用 DLP 技术进行光谱扫描。目前采用 DLP 技术的光谱分析主要集中在近红外光,可支持 900nm 到 2500nm 光谱分析。这也是由于在近红外光部分生物特性比较明显,包括食品anquan,成分检测等领域。

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|除了光谱扫描,DLP 技术还可用在 3D 扫描建模中,由于 DLP 技术可以灵活的生成各种结构光,同时也支持不同光源,可以方便检测不同物质。



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|利用 DLP 技术配合结构光的产品,就相当于沼跃鱼在宠物小精灵中的地位


工业


随着 DMD、光源等技术不断突破,TI 看到了高端工业市场的前景,因为 DLP 技术支持紫外线光,所以可以用在一些特殊领域。


比如数字曝光、3D 打印等功能。


所以什么是初心?zui开始设计的时候印刷市场没有打开,转了一圈之后,又回到了数字曝光印刷市场,就这么任性。


DLP 技术这么酷,不止是 DMD 和控制器本身,还需要包括光机厂、方案商、光源方、镜头等通力配合。


目前 TI 已经构建了一套生态系统,如果想体验,就请快快加入吧。


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