从无屏电视到汽车抬头显示 DLP 技术不断带给我们惊喜

时间:2018-01-04 10:43来源:电子技术应用网

摘要:DLP技术最核心的器件叫DMD芯片,即数字微镜元件,它是在CMOS的标准半导体制程上,加上一个可以调变反射面的旋转机构形成的器件。

很早之前我就有个梦想:如果能躺在床上看电影真是太美了,无奈用屋顶做幕布投影仪不知如何安装,更何况在卧室安装一个投影仪也不现实。直到有一天我见到了无屏电视,尤其是集成了投影功能的手机和笔记本,我的梦想终于如愿。
  
无屏电视
这都得益于 TI 的 DLP 技术,这种技术要先把影像讯号经过数字处理,然后再把光投影出来。DLP 技术最核心的器件叫 DMD 芯片,即数字微镜元件,它是在 CMOS 的标准半导体制程上,加上一个可以调变反射面的旋转机构形成的器件。DMD 也被称作光学的调制器,它能调制光线的方向。IC 的数字电流是用0和1信号控制开和关,DMD 镜片控制光线的开和关对应着不同的反射角度。
  
最初,这项技术应用在数字投影中,TI 与好莱坞探讨推出了数字影院的放映机,这对数字电影的发展起到了巨大推动的作用,电影行业因此从胶片过渡到了数字时代。如今,TI 在全球影院市场的占有率高达85%,而中国市场超过90%的影院都是采用DLP数字源放映机。为此,DLP 技术的发明者 LarryHornbeck 博士还获得了奥斯卡金像奖。
  
DLP 技术都能应用在哪些领域?这也是 TI 一直在探讨和研究的问题。在今年的 DLP 研讨会上,我看到了更多好玩的应用,下面带大家一起来看一看:
  
激光电视:4K 超高清
对于电视,大众一致崇尚超高清和大屏幕,这两项可以让观影效果更加震撼。
 
海信 4K 激光电视
  
以上是海信的 4K 超高清激光电视,画面非常清晰,采用了 TI 的 DLP 芯片 DLP660TE。4K 显示要满足 CA 标准规定的两个核心因素,第一,要真正能够显示830万像素,这是 4K DLP 最基本的要求;第二,830万像素显示在大尺寸屏幕上,需要保证每个像素点是精准对准。如果说在对准过程中,稍微有点偏差,成像效果会很差,在单芯片 DLP 没有这个问题,像素点是一一对应的,因此单芯片的 DLP 方案在 4K 上有非常好的优势。
  
德州仪器 DLP 产品中国区业务拓展经理郑海兵表示,“为了进一步推动 4K 的普及,TI 又发布了两款 DLP 芯片:DLP470TE 和 DLP470TP。两者的最大区别是封装尺寸不同,因此散热性能不同。比如:边际尺寸越大,散热面积越大,散热效果越有效,可以支持更高的亮度。当做最简单的应用时,DLP470TP 亮度比较低,但是注重便携性、移动性和性价比,它可以支持到最高到1500流明的产品,它是凸现便携跟亮度、性价比最佳的组合。”
  
桌面显示:便携简单
以上是一个投影显示的电脑桌面,用户可以直接触控操作,方便快捷。笔者觉得唯一的问题是清晰度不够,郑海兵分析,“桌面显示的清晰度受几个因素影响:一是面板分辨率,分辨率越高清晰度越高;二是光学镜头的性能,因为这个是超短距的投影光学,所以用户可能会看到边角有些模糊,这和镜头的制造工艺有关。”
  
如果镜头制造工艺加以精进,我想办公室的投影就不再需要额外配备笔记本电脑了。

汽车抬头显示量产之路不远
抬头显示一直是汽车应用的热点,如果用 DLP 技术实现会是怎样的情景?见上图。目前林肯的 Continental 是第一款已经集成了 DLP 前装的 HUD,明年林肯有第二款叫做 navigator 也是会发布带 DLP 车规的车型。德州仪器针对车载抬头显示(HUD)系统推出了 DLP3030-Q1 芯片组以及配套的评估模块(EVM),可帮助汽车制造商和一级供应商将高亮度的动态增强现实(AR)内容显示到挡风玻璃上,从而将关键信息呈现于驾驶员的视线范围内。
  
设计人员可以利用车规认证的 DLP3030-Q1 芯片组来开发可投射7.5米或更远的虚拟图像距离(VID)的 ARHUD 系统。DLP 技术的独特架构使 HUD 系统能够承受投射远 VID 时伴随的强烈的太阳光负荷(最高温度达105摄氏度),从而实现这一目标。增强的 VID 和在宽视场(FOV)中显示图像的能力相结合,使设计人员能够灵活地创建具有增强景深的 ARHUD 系统,以实现交互式而非分散的信息娱乐和仪表组系统。
  
光谱检测:可重复利用
显示自然是 DLP 的重头戏,除了显示,还更多领域可以拓展,比如光谱检测。光谱检测传统的方式怎样做?纯光学的方式。先确定一种物质的光谱特征和吸收程度,然后把特定光谱的光打上去,通过分析它是不是真正的吸收50%,来勾勒出来它处理完之后的光谱,再和标准光谱做比对分析。
  
如果一个物质有三个光谱曲线,它后面有所谓的线性阵列,我用三个检测系来检测不同的波长的吸收效应。问题是检测水是用一个阵列,检测油又换成另一个阵列,更换阵列的成本非常昂贵。而 DLP 技术是用的数字方式,可以用数字编程的方式扫描,三个不同的光谱扫描一遍或者扫描十遍来提升信噪比,扫描完之后检验者只需要一个单一的检测器就可以了。数字技术最大的优势在于它的可重复性、响应速度,以及数字编程技术非常有保障。
  
数字曝光应用于 PCB 制板、美容设备…
  
在 PCB 制板工艺中,数字曝光的应用取代传统的掩膜方式是一个大趋势。有两种方式:第一是取代既有的 PCB 电路制版工艺;第二是它的数字化优势可以优化高密度和多层的 PCB 电路制板。除了PCB制板外还有很多应用,比如美容设备。在激光祛斑、伤疤祛除手术中,实际是用 UV 光去照射病变皮肤,杀死真菌。因为病变的位置一般不是规则的图形,当它照射的时候或多或少会损害正常的皮肤。如果用高精度的基于 DLP 的数字曝光技术,可以清晰地勾勒出病变区域,不会出现损害正常皮肤的风险。
  
除此之外,DLP 技术还在探索更多可能,虽然工业领域和汽车领域的应用进程缓慢,但是相信 TI 会努力将 DLP 技术应用到更多领域。
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