【原创】30年不忘初心,这项获奥斯卡奖的半导体技术将激发你无限的想象力!

winniewei 提交于 周三, 07/17/2019
【原创】30年不忘初心,这项获奥斯卡奖的半导体技术将激发你无限的想象力!

作者:张国斌

2015年2月,好莱坞各大巨星、制片人、导演、电影摄影师及编剧等齐聚一堂,走上奥斯卡奖红毯,互相较量看看谁能有幸获得娱乐界含金量最高的高13.5英寸,重8.5磅的奥斯卡小金人。而来自德州仪器公司的Larry Hornbeck博士则在距离好莱坞杜比剧院1400多英里外,位于德州Van Alstyne的家中舒服、放松地观看颁奖典礼,因为他知道,目前全球有超过12万台德州仪器DLP®电影放映机在播放着精彩的影片。

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Larry博士获奥斯卡的“年度科学技术奖”

就在2015年奥斯卡颁奖仪式正式举行的两周前,Larry博士因其发明的数百万片微镜在奥斯卡的“年度科学技术奖”上被授予奥斯卡奖,同时Larry因发明数字微镜装置(DMD)被授予“学院功绩奖”。该数字微镜装置是包括IMAX®在内的大部分影院所使用的DLP影院芯片的基础。所以当你在影院中舒服地欣赏着大片的时候,不要忘记TI的贡献。

1 DLP技术的前世今生

可能很多人对DLP技术还比较陌生,其实它是已经诞生30多年的技术了,随着半导体技术和MEMS技术的发展,基于DLP技术的应用日益拓展,从我们在电影院看到的IMAX影院放映机到极米、坚果等智能投影仪再到各种AR眼镜、物质识别设备、3D打印设备都有DLP技术的影子,下面稍微做下科普。

DLP技术是一项投影显示技术。DMD芯片是DLP的核心,一个DMD可被简单描述成为一个半导体光开关阵列,由数以百万计的微镜片集成在CMOS硅基片上。      

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DMD上一片微镜片表示一个像素,变换速率高达每秒数千次,为便于调节其方向与角度,在其下方均设有类似铰链作用的转动装置。微镜片的转动受控于来自CMOS RAM的数字驱动信号。当数字信号被写入SRAM时,静电会激活地址电极、镜片和轭板(YOKE)以促使铰链装置转动。一旦接收到相应信号,镜片会根据SRAM的数字信号而翻转。简而言之,DMD的工作原理就是借助微镜装置反射需要的光,同时通过光吸收器吸收不需要的光来实现影像的投影。

每一个微镜片控制投影画面中的一个像素。微镜片的数量与投影画面的分辨率相符,1024×768、1280×800,1920 x 1080(FHD)和3840x2160 (UHD)是一些常见的DMD的尺寸。

本质上来说,微镜片的角度只有两种状态:“开”和“关”。微镜片在两种状态间切换的频率是可以变化的,这使得DMD反射出的光线呈现出黑(微镜片处于“关”状态)与白(微镜片处于“开”状态)之间的各种灰度。 

1987年,前文提到的Larry Hornbeck博士发明了数字微镜芯片(DMD)之后,DLP技术开始起步,最早的840个微镜微镜和两个连接到微镜本身的铰链组成,弹指三十年,今天的DMD已经发展到支持4K画质,有数百个微镜,同时其应用已经大大拓展,从电影院到手持式光谱仪,3D打印机、AR眼镜、汽车平视显示器(HUD)等等,DLP芯片已经可以处理从紫外(UV)到近红外(NIR)光的广泛电磁波长。

DLP的应用超出你的想象

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TI DLP Pico产品经总经理Frank Moizio

如今,基于DLP技术的应用真是五花八门,在投影方面从便携口袋投影发展到100寸以上的巨幅投影。TI DLP Pico产品经总经理Frank Moizio在近日的DLP产品创新应用研讨会上表示DLP有以下几个发展趋势:

1、 口袋式投影仪,体积缩小,DLP230NP只有0.23英寸却可以实现200流明以上的亮度,随手可以实现40寸投影。

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DLP光机已经可以做的很小很薄

在研讨会上,我看到各种DLP光机,有支持巨幅投影的也有支持超短焦的还有支持便携的,应有尽有,这也说明,TI打造了一个超有力的DLP生态系统。

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2、3D建模和3D扫描,把投影和互动结合起来;比如这个投影棋盘。

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3、在穿戴设备上使用,已经有公司利用DLP技术实现AR眼镜功能。这是我在DLP应用研讨会上看到的展示方案,体验了一下,显示效果不错。

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4、助力3D打印升级---DLP650LNIR 在近红外频段实现显示,针对950到1150nm波长的近红外频段,使得DLP技术可以做3D金属粉末,塑料粉末和尼龙粉末的打印。

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5、汽车领域的创新应用

Frank Moizio表示汽车领域是DLP技术的重要应用领域,未来汽车要和环境和行人和驾驶员有更多互动,因此DLP技术可以运用到更多应用,其中有一个是汽车透明玻璃显示,例如出租车可以把乘客的信息显示出来,方便找寻车辆。

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他表示其实DLP可以提供更多交互内容,这是在TI DLP产品研讨会上的汽车玻璃显示演示,直接在一个车门玻璃上显示出图案。

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还有一个更酷的应用就是汽车前大灯的应用。

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对于人类新物种女司机来说,在一条窄路上遭遇两车会车是件让人抓狂的事情,胆小的甚至不敢开车,虽被后车一顿狂骂,但还是不敢向前一步,现在,TIDLP技术可以让女司机们消除你恐惧,勇往直前,这就是DLP在汽车前大灯上的应用。

 “DMD有百万级的小镜子,通过反射来发射信息,如果用在汽车前大灯上,则可以显示很多互动内容,例如可以显示转弯,安全宽度提示等等,这样会车的时候可以放心跟随安全宽度提示驾驶。”Frank Moizio解释说。“由于DLP产品的 分辨率可以做的很高,所以可以显示很多信息,它是汽车和人交互的一种新形式。”

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目前,随着智能化的深入,汽车与人的交互也日益普遍,我们看到的最新交互是宝马车的天使之翼迎宾毯灯, 目前宝马采用的是AMS公司的微透镜阵列(Micro Lens Array)方式,它可以在地面投射转向或者刹车的图案,这样周边的行人、汽车都可以清晰地到这个警示。

这个大家熟悉吧,仔细看看女士的脚下

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Frank强调TI不是追随LED或者激光阵列显示方式,或是将其取代,而是提供一种新的交互形式。他表示DLP技术还可以用于汽车增强现实抬头显示,他指出增强现实抬头显示可以用于在现实世界中显示虚拟图像,“驾驶员前方的视野宽度达到12度,虚拟图像距离达到20m , 图像在偏光与非偏光环境下均可见,在-40至105摄氏度的温度范围内均可呈现清晰的图像。”他指出。

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他透露首批采用DLP产品的高分辨率智能前照灯的汽车目前正在量产中,而使用DLP技术的抬头显示的汽车已经上路了。

总之,交互、智能、更便捷地显示是未来DLP技术的发展方向,对于它的应用,没有做不到只有你想不到,so ,开动你的大脑想象力吧,TI已经提供了一个创新的基础,搭上你的想象,也许你就会引爆一个全新的市场!(完)

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注:本文为原创文章,转载请注明作者及来源

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