投影芯片的新工作

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“通过使用很多德州仪器DLP开发工具，我们的团队完成了大量基于光刻的3D打印工作及其他项目。DLP技术的高质量和高性能使得我们可以从简单的研究3D打印到开始我们自己的3D打印机业务。”

——Jürgen Stampfl

维也纳科技大学教授

“中国市场一直以来都是DLP的一个重要的战略性市场，我们希望能加强同更多中国开发者和合作伙伴的沟通和交流，帮助他们开发更多基于DLP领先技术的未来智能显示应用。”

——Kent Novak

德州仪器高级副总裁兼DLP产品事业部总经理

德州仪器的DLP技术相信很多用户都有所了解，使用该技术的DMD成像芯片被广泛应用于各种投影成像领域，从最常见的商用及家用投影机，到电影院中的数字放映机（3DLP），以及集成在手机或平板电脑中的微投影模块都能够看到它的身影。然而独特的光学技术特性使它还拥有更加广阔的发展空间，例如它可以应用在车载显示系统、3D打印系统、3D扫描系统、医疗诊断系统中，给我们的生活带来与众不同的改变。

从技术原理上看，我们可以把DMD芯片理解成一个拥有数量庞大小镜面的矩阵，例如DLP Pico高清芯片的分辨率为1280×800，就意味着在这个DMD芯片上的镜面矩阵有1 280列、800行，总共1 024 000个小镜子。在投影机中每个小镜子事实上都对应一个独立的像素点。精彩的地方在于，在控制芯片的驱动下，每个小镜子都可以发生偏转，将照在其上的光线反射到需要的地方，例如我们投影机中某个像素点此时需要亮起时，对应像素点的小镜子只需偏转一下，即可将来自灯泡的光线投射到该点。更重要的是这个电力驱动的偏转镜面组结构拥有极高的响应速度，可以轻松超过120Hz，满足快门3D投影等技术的需求。

正是这个快速偏转光线的能力给了DMD芯片光明的“就业前景”，使它不仅仅可在投影机中找到工作，还能够帮助我们创造出很多新奇的玩意。

3D打印系统

3D打印无疑是近些年来十分热门的话题，目前3D打印机的基本实现原理十分类似。我们可以把3D物体想象成是由一层层切片堆叠而成，3D打印机可以打印这一层层切片的边缘形状，由于每层切片都有一定厚度，因此将它们堆叠在一起即可形成一个完整的3D模型。目前主流的3D打印机都采用类似传统喷墨打印机的结构，打印头中集成加热单元，并将经过加热的塑料丝等打印材料从喷头口挤出，随着挤出动作和打印头的来回移动，3D物体的一层即可被打印出来，此时承载被打印物体的打印台会向下移动一层的厚度，打印头会在这一层上继续打印物体的下一层。采用这种技术的3D打印机结构简单，但是精度略差，更关键的问题在于由于需要等待打印材料凝固，因此其整体打印速度并不会太快。

而EnvisionTEC公司推出的3D打印机则采用了光固化技术，这种方式让DLP技术有了用武之地。简单来说，这种3D打印机采用的打印耗材通常情况下为液态，在经过特殊光谱的光线照射后，被照射的部分会迅速凝固。EnvisionTEC的3D打印机拥有一个液态原料池，放置打印物体的打印台浸没于液态原料中，液态原料仅在打印台平面上覆盖极薄的一层。LED光源将光线照射到DMD芯片上，DMD芯片根据该层需要的形状将需要的光线反射到液态原料上，被照射的部分将迅速固化，之后打印平台将垂直移动，仍旧让液态原料薄薄地覆盖在打印出的第一层上，再次照射固化出第二层，如此往复，最终可以获得一个完整的3D模型。这种技术可以有效地减少材料在固化过程中产生的收缩形变，并能够明显提高打印效率，目前其主流产品能实现10mm/h的打印速度，是当前同类产品的近两倍。

车载显示系统

采用DLP技术的车载显示系统可以被理解成微型投影机更加灵活的一种应用案例。DLP的HUD（挡风玻璃显示，Head Up Displays）系统可以直接将导航信息、安全警告、来电信息等投射到我们面前的挡风玻璃上，与传统的HUD系统相比，DLP的系统可以投射全彩色的画面，并且能够提供更好的自适应特性，随着用户座椅位置等状态发生变化，这个投影系统也能够改变投影画面的位置。

微型投影机还能够应用于车用仪表台，本质上采用DLP技术的仪表台实际上就是车中一个背投影显示系统，用户所接触的仪表台表面就是一个背投幕布，而DMD芯片、镜头和光源均位于这个幕布之后。它拥有传统背投或前投系统同样的优势，能够通过软件或光学进行画面校准，可以在曲面上投影出比例正常的画面，甚至能够投影出异形的画面。这两个优势能让我们将画面显示区域与物理按键结合使用，并且能够根据显示内容的变化改变物理按键周边的显示内容。例如当前在收音机界面下旋转中控台中的旋钮，旋钮的功能就会是音量调整，围绕旋钮还会显示音量变化的信息。当切换到空调界面时，旋转按钮就可以调整温度，而旋钮的周边也会显示温度变化的信息。另外，这一系统还可以附加摄像头和其他传感器，实现很多特殊的交互特性，如判断用户的手是否接近仪表台，并根据接近的动作调整画面的内容以及实现多点触摸等。根据德州仪器的预计，它们最早会在2016年将DLP的显示技术应用到销售的汽车产品中。

3D扫描系统

随着Kinect的兴起，围绕3D扫描的应用开始越来越多，然而面向家用市场的3D扫描设备如Kinect的扫描精度暂时还差强人意，在对精度有较高要求的应用领域往往派不上用场。而传统的高精度3D扫描仪造价较高，而且扫描速度通常比较慢。而能够轻松控制光线的DLP芯片在与摄像头和相关软件配合后，却可以实现相对低成本、高精度、高速度的3D扫描。

这种3D扫描仪由DLP成像系统与摄像头相互结合而成，DLP成像系统按照一定的频率周期投射一条条直线，而与之配合的摄像头也会周期地拍下这些画面，通过设定固定的镜头和特定的角度，在拍摄来自一个平面反射回来的直线时，拍摄到的线条也将是直的。此时，在拍摄一个3D物体时，线条会从物体的边缘一条条“扫”过整个物体，此时由于物体存在凹凸，导致摄像头拍摄下的线条发生弯曲，通过计算该线条的变化即可知道线条所投射到的物置距离镜头的远近。将每条线条的数据拼合在一起，即可得到整个物体表面的凹凸信息，即深度（z轴）信息，借助这些深度信息就能够生成整个物体的3D模型。由于DLP芯片具有极高的刷新率，且每个小镜子可偏转的角度能够精确控制，因此该系统可以在很短的时间内投射出密度极高的线条，线条密度越高意味着扫描的精度越高，获得的3D模型与真实的物体就越接近。目前根据德州仪器的说法，这种3D扫描设备的扫描精度误差可降至1μm。

医疗诊断系统

除了工程监控和制造行业外，DLP开发套件还在医学领域有很大的发展，例如Christie公司推出的产品利用DLP技术可以将皮下血管结构和血流图像的实时数码影像直接投射到皮肤表面，帮助医院提升诊疗效率。

该产品对皮肤发送红外光并收集反射回来的数据，由于有血液流动的血管会吸收一定的红外光，因此收集到的红外光即可生成血管的图像。借助DLP技术Christie的设备可以将这些图像实时投影在皮肤的对应位置上，这样医生就能够很清楚地看到皮下血管的位置，了解整个血液流动的状况，进而进行病情诊断或注射。