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看似普通其实非凡的DMD芯片

发布时间:2020-05-28 09:26:04 浏览量:60


很多时候,看似平凡的物件,你越是用心去了解,你就越能发现它的美与不平凡。DMD(Digital Micromirror Device)数字微镜系

统芯片也许能算得上这样一个角色,一块只有指甲盖大小的镜片,看似普普通通,但你可别太小瞧它。


 

图一:DMD芯片模组

出身名门

DMD芯片由德州仪器(TI)公司研发,德州仪器公司目前全世界最大的模拟芯片公司,被誉为是推动因特网不断发展的半导体引擎。

起初,为了获得更高品质的显示,1987年,Larry Hornback博士用他天才的智慧、高超的工艺水准和极为严苛的品质精神设计了

DMD芯片。使得DMD在MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System)微机电系统领域成为当之无愧的科技之光。


图二:DMD微镜单元的工作原理和结构

能力出众

如何保证DMD芯片能胜任各种各样的使用环境,在设计之初,设计师就对DMD的性能提出了极高的要求,这才使得DMD拥有出彩的

性能。

-  苛刻的品质要求:能在65℃环境下工作,上限工作温度85℃;支持160瓦光功率;能在20G加速度下正常工作,完成10000G加速冲

击试验;同时TI对DMD在承受应力,光强,静电、紫外辐射……诸多方面都进行了测试。

-  极高的响应速度:每秒显示二进制图片帧数达5万次。在实时控制模式下,从图形数据读取到显示的时延小于1500µs;

-  超长的设计寿命:铰链的设计使用寿命超过120000小时,铰链偏转超1012次。

-  高品质的显示:可以提供1670万种颜色,256灰度等级的图像显示,保真度高,色彩细腻。

在几微米的尺寸上,集成了铝制微镜、铰链、弹性垫片、cmos存储单元。数以百万的微镜,做到没有缺陷,在数字信号的控制下,

以极快的速度做到协调统一。这些特点的综合,造就了DMD芯片卓越的品质和稳定性。让DMD在响应速度、调制精度、使用寿命、成

像亮度、均一性等诸多方面,其他任何一款空间光调制器不能望其项背。


应用广泛

三维扫描:机器视觉的形成,少不了对目标三维图像的捕捉。牙齿矫正,零部件加工等都需要获得目标精细的三维结构。FPGA芯片具

有高速、并行的特点,而DMD芯片,可以产生高品质的结构光,基于DMD的三维扫描,具有速度快,准确度高等特点。



3D打印:基于DMD芯片的3D打印,相较于传统的打印模式。具有精度高,速度快,即使打印复杂模型,也能达到比较高的质量标

准。可以适应大物件和细微特诊结构的打印,已经被广泛应用在打印医用人体植入物、消费电子等诸多领域。


 

无掩膜光刻:传统光刻掩膜制作难度大、价格昂贵。DMD空间光调制器具有灵活、高速、可编程等特点。可以通过对DMD芯片图形的

编程,控制DMD的衍射图像,从而取代传统光学掩膜。简化传统光刻的复杂流程,减低成本。


 

光谱分析: DMD芯片上的每个像素都可以通过编程进行控制,可以对光线进行有选择的衰减,通过DMD控制,筛选所需要的光谱。

同时因为DMD芯片,体积小,耗能小等特点,集成DMD芯片的光谱仪可以做成便携式。

除了以上这些已经比较成形的领域,DMD芯片还在航天与国防、结构光超分辨、波分复用、光学主动变焦、彩色三维全息等领域有很好的应用前景。近些年以来,随着对DMD的研究逐渐深入,对高品质空间光调制需求的增加和大量与DMD芯片有关的科学论文的发表,DMD芯片出色能力被越来越多的领域所发掘。DMD芯片从军工,逐渐走向民用,越来越多的出现在我们生活的方方面面。


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