Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
DLP CINEMA. Технология Texas Instruments

Цифровое микрозеркала устройство , или DMD , является microoptoelectromechanical системы (MOEMS) , которая является ядром товарной проекционной технологии DLP от Texas Instruments (TI). DMD Texas Instrument был создан физиком твердого тела и почетным научным сотрудником TI доктором Ларри Хорнбеком в 1987 году. [1] Однако технология восходит к 1973 году, когда Харви К. Натансон (изобретатель МЭМС в 1965 году) использовал миллионы микроскопических микроскопов. движущиеся зеркала для создания видеодисплея того типа, который сейчас используется в цифровых проекторах. [2]

Проект DMD начался в 1977 году как устройство с деформируемым зеркалом, в котором использовались микромеханические аналоговые модуляторы света. Первым аналоговым продуктом DMD был принтер для авиабилетов TI DMD2000, в котором вместо лазерного сканера использовался DMD.

Микросхема DMD имеет на своей поверхности несколько сотен тысяч микроскопических зеркал, расположенных в виде прямоугольной матрицы, которая соответствует пикселям отображаемого изображения. Зеркала можно поворачивать по отдельности на ± 10-12 °, во включенное или выключенное состояние. Во включенном состоянии свет от лампы проектора отражается в линзу, заставляя пиксель казаться ярким на экране. В выключенном состоянии свет направляется в другое место (обычно на радиатор ), из-за чего пиксель кажется темным.

Для получения оттенков серого зеркало включается и выключается очень быстро, а соотношение времени включения и времени выключения определяет создаваемый оттенок (двоичная широтно-импульсная модуляция ). Современные микросхемы DMD могут воспроизводить до 1024 оттенков серого (10 бит). См. Раздел « Цифровая обработка света» для обсуждения того, как создаются цветные изображения в системах на основе DMD.

Схема цифрового микрозеркала, показывающая зеркало, установленное на подвесной вилке, с торсионной пружиной, движущейся снизу слева направо (светло-серый), с электростатическими подушками ячеек памяти внизу (вверху слева и внизу справа)

Сами зеркала сделаны из алюминия и имеют диаметр около 16 микрометров. Каждый из них установлен на ярме, которое, в свою очередь, соединено с двумя опорными стойками соответствующими торсионными шарнирами . В шарнирах этого типа ось закреплена с обоих концов и поворачивается посередине. Из-за небольшого масштаба усталость шарниров не является проблемой [3], и испытания показали, что даже 1 триллион (10 12 ) операций не вызывает заметных повреждений. Испытания также показали, что шарниры не могут быть повреждены обычными ударами и вибрациями, поскольку они поглощаются надстройкой DMD.

Две пары электродов регулируют положение зеркала за счет электростатического притяжения. Каждая пара имеет по одному электроду с каждой стороны шарнира, при этом одна из пар расположена так, чтобы воздействовать на ярмо, а другая действует непосредственно на зеркало. В большинстве случаев к обеим сторонам одновременно прикладываются одинаковые заряды смещения. Вместо поворота в центральное положение, как можно было бы ожидать, это фактически удерживает зеркало в его текущем положении. Это связано с тем, что сила притяжения на стороне, к которой зеркало уже наклонено, больше, поскольку эта сторона находится ближе к электродам.

Чтобы переместить зеркала, необходимое состояние сначала загружается в ячейку SRAM, расположенную под каждым пикселем, которая также подключена к электродам. После загрузки всех ячеек SRAM напряжение смещения снимается, позволяя зарядам от ячейки SRAM преобладать, перемещая зеркало. Когда смещение восстанавливается, зеркало снова удерживается на месте, и следующее необходимое движение может быть загружено в ячейку памяти.

Система смещения используется, потому что она снижает уровни напряжения, необходимые для адресации пикселей, так что они могут управляться непосредственно из ячейки SRAM, а также потому, что напряжение смещения может быть снято одновременно для всего чипа, поэтому каждое зеркало перемещается в тот же момент. Преимущества последнего - более точная синхронизация и более кинематографичное движущееся изображение .

Сломанный чип DMD, на котором «белые точки» появляются на экране как «белые пиксели».

Описанный вид отказа на них вызван внутренним загрязнением, обычно из-за повреждения уплотнения, разъедающего опоры зеркал. Связанный с этим недостаток - клей, который использовался между 2007 и 2013 годами, который под воздействием тепла и света разлагается и выделяется газами: это обычно вызывает запотевание внутри стекла и, в конечном итоге, белые / черные пиксели. Обычно это не может быть отремонтировано, но дефектные микросхемы DMD могут иногда использоваться для менее важных проектов, не требующих быстрого изменения шаблонов, если существующие плохие пиксели могут быть сделаны частью проецируемого изображения или иным образом нанесены на карту, включая 3D-сканирование.[4]

Приложения [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Ларри Хорнбек, цифровое микрозеркальное устройство, патент США № 5061049, введенный в действие в 2009 году» , «Национальный зал славы изобретателей»
  2. ^ Патент США 3746911 , Натансон и др «электростатический отклоняемые световые клапаны для проекционных дисплеев», выданный 1973-7-17 
  3. ^ Дуглас, MR (1998). «Оценка срока службы и уникальные механизмы отказа цифрового микрозеркального устройства (DMD)». Материалы 36-го ежегодного международного симпозиума по физике надежности IEEE, 1998 г. (каталожный номер 98CH36173) RELPHY-98 . С. 9–16. DOI : 10,1109 / RELPHY.1998.670436 . ISBN 0-7803-4400-6. S2CID  33779816 .
  4. ^ «[Решено] Объяснение отказа микросхемы DLP: белые точки и белая дымка? - Форум продуктов DLP® - Продукты DLP® - Форумы поддержки TI E2E» .
  5. ^ Метрология .
  6. ^ Хит, Дэниел Дж; Feinaeugle, Матиас; Грант-Джейкоб, Джеймс А; Миллс, Бен; Исон, Роберт В. (01.05.2015). «Динамическое пространственное формирование импульса с помощью цифрового микрозеркального устройства для структурированного лазерно-индуцированного прямого переноса твердых полимерных пленок» (PDF) . Оптические материалы Экспресс . 5 (5): 1129. Bibcode : 2015OMExp ... 5.1129H . DOI : 10.1364 / ome.5.001129 . ISSN 2159-3930 .  
  7. ^ Георгиева, Александра; Белашов, Андрей; Петров, Николай В (2020-10-02). «Оптимизация независимой амплитудной и фазовой модуляции на основе DMD: пространственное разрешение и квантование». п. 2010.00955. Arxiv : 2010.00955 [ physics.optics ].
  8. ^ Ли, Kyeoreh; Ким, Кюхён; Ким, Геон; Шин, Сыну; Пак, Ён-Гын (2017-02-28). «Структурированное освещение с мультиплексированием по времени с использованием DMD для оптической дифракционной томографии» . Письма об оптике . 42 (5): 999–1002. arXiv : 1612,00044 . Bibcode : 2017OptL ... 42..999L . DOI : 10.1364 / OL.42.000999 . ISSN 0146-9592 . PMID 28248352 . S2CID 46878533 .   

Внешние ссылки [ править ]

  • Библиотека информационных материалов DLP
  • Ресурс DMD