我们如何设计出更小的应用于投影显示技术的DMD

2022-4-15

Other Parts Discussed in Post: DLP2000, DLP160CP, DLP2010

当您正根据设计需求将投影显示技术集成到新一代的家电设备、智能机器人或增强现实 (AR) 眼镜中；或者当您正设计一款能够将健康参数与睡眠状态指数投射在床头柜上的智能手机配件时，该如何选择更小的DLP^®投影解决方案？DLP数字微镜器件 (DMD) 的设计是如何影响投影模块的尺寸的? 超小型的投影设备是否依然能够呈现明亮而清晰的图像？本文就将解答这些问题并深入介绍 TI所推出的这款 0.16 英寸 DLP160CP DMD的设计思路。

我们首先来了解一下DMD，然后再关注它对投影模块尺寸的影响。

上一代0.2英寸版本的DMD产品，也就是 0.2 英寸nHD分辨率的DLP2000具有640 × 360个微镜排成的阵列，其微镜之间的间距为 7.6µm，而如今这款全新的DMD采用了更新的5.4µm tilt-and-roll pixel (TRP) 技术，将微镜阵列的对角线长度减小了20%，即降至0.16英寸。这事实上使得微镜阵列的总面积减小了49%，从而显著降低了光学模块的尺寸，而光学模块正是DLP PICO显示设备的核心模块。请参见图 1。

图1：光学模块示例

为了实现尺寸的减小，就需要评估 DMD 设计对光学模块架构的影响。根据市场团队的要求，我们的光学设计团队根据以下目标设计出了更小的光学模组：

DLP160CP尺寸对比如图 2 所示
侧面投射形式的光学器件
能够良好匹配现有的 LED
比 DLP2000系列产品拥有更高的亮度和效率

图2：0.16 英寸 DLP160CP DMD

光学元件设计和架构原理

DMD的光源投射方向会对系统整体尺寸产生显著影响。通过将0.16英寸的DLP160CP DMD设计成侧面投射的方式能够极大地缩小光学器件的尺寸。与采用转角投射的0.2英寸DLP2000 DMD光学器件必须使用到U型光路的设计相比，侧面投射的光路设计能够极大地减小光机结构的高度和宽度。

此外，我们的市场团队及光学团队还积极地与 LED供应商（包括OSRAM 和 Luminus）合作，选择光扩展度（用于定义光能传输中面积与发散角之间积分的物理量）最匹配的LED用于DLP160CP系统的设计。高度匹配的光扩展度可以优化光机亮度和能效并实现更紧凑的模组体积。目前，有多款LED可与DLP160CP DMD进行良好的匹配。

最终设计出的基于0.16英寸nHD DMD光学模块比基于0.2英寸DLP2000的超小光学模块小80%，比基于0.2英寸DLP2010的光学模块小50%（如图3所示）。这极大地有助于将投影模块集成到超小型产品或空间有限的系统中。DLP160CP在支持将高效的投影模块集成进极小的空间的同时并不会影响最终产品的外形和尺寸。