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从无屏电视到汽车抬头显示,DLP技术不断带给我们惊喜

2018/01/02
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阅读需 23 分钟
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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 Larry Hornbeck 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


桌面显示

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。


德州仪器 DLP 产品中国区业务拓展经理郑海兵

汽车抬头显示量产之路不远


汽车抬头显示

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 AR HUD 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 AR HUD 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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德州仪器

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德州仪器 (TI) 设计和制造模拟、数字信号处理和 DLP 芯片技术,帮助客户开发相关产品。从连接更多人的经济实惠的手机到支持远程学习的教室投影仪到可信度、灵活度和自由度更高的修复器械 - TI 技术均采用了新的理念,产生了更好的解决方案。

德州仪器 (TI) 设计和制造模拟、数字信号处理和 DLP 芯片技术,帮助客户开发相关产品。从连接更多人的经济实惠的手机到支持远程学习的教室投影仪到可信度、灵活度和自由度更高的修复器械 - TI 技术均采用了新的理念,产生了更好的解决方案。收起

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