DMD数字微镜器件空间光调制器

每一个 DLP 芯片组的核心都有一个高反射铝微镜阵列，即数字微镜器件 (DMD)。DMD 是一种电子输入、光学输出的微机电系统 (MEMS)，开发人员可借助该系统执行高速、高效及可靠的空间光调制。采用 TI 成熟的半导体生产技术，每一个 DMD 都含有最多 200 万个独立控制的微镜（构建于相应的 cmos 存储单元上）。在运行期间，DMD 控制器为每个基本存储单元加载一个“1”或一个“0”。接下来会施加镜像复位脉冲，这会引起每个微镜静电偏离大约一个铰链，从而达到相应的 +/-12° 状态。由于会受到两个弹簧顶针的阻力而物理停止，这两个有效状态的偏离角度是可重复的。在投影系统中，+12° 状态对应“开”像素，-12° 状态对应“关”像素。通过对每个镜片的开/关占空比进行编程来创建灰度图形，并且可以多路复用多个光源以创建 RGB 全彩图像。

DMD数字微镜器件空间光调制器（DMD®开发套件）基于DLP® Discovery™ 4100芯片组，代表了市场上DMD空间光调制器产品的最高性能。配备USB3.0超高速数据接口，128Gbits板载内存，帧频高达50KHz，4百万像素分辨率，得益于DLPCx10 控制器芯片组的持续带宽，DMD数字微镜器件空间光调制器在镜像控制方面提供了独特的灵活性以及出色的模式频率。可用光谱范围涵盖从 363nm UVA 到 2500nm NIR 的所有波长。A 型 DMD 封装提供高效的冷却选项，每个 DMD 能够实现高达 160W 的持续光功率传输。DMD数字微镜器件空间光调制器可利用 DLP 技术快速启动应用程序开发。该模块配备完全配置的高速 FPGA 逻辑和固件，以便客户节省专用硬件和固件开发的时间和成本。全面且经过长期验证的应用程序编程接口 ALP‑4 是通用控制器套件，可为所有DMD空间光调制器提供完全的软件兼容性。  DMD空间光调制器适用于压缩感知，单像素3D成像，波前整形，光谱成像，量子成像，生物成像，数字成像平板印刷，激光打标，LCD和OLED修复，SLA&SLS 3D打印，自适应照明，场景模拟，3D机器视觉和质量控制，3D扫描。

DLP®(DMD)空间光调制器优势：

• 超高速：图形数据从读取到显示过程延时小于1500µs，非实时图形刷新速率高达22.272kHz

• 超高分辨率：2560x1600,像元大小7.6微米

• USB3.0超高速数据传输接口：二值图形数据从电脑到128Gbits片上内存的传输速率大于4000Hz.

• 128Gbits（16GB）片上内存:至多可存储17万张1bit二值图形数据。

• 单像素级的精确控制：图形数据中的一个像素直接mapping映射一个DMD像素，并贯穿整个处理过程

• 高兼容性DLL动态函数库：Python，C++，C#，.NET，LabVIEW，MATLAB

• 开源多个编程环境下的Demo软件源代码

超高速DMD空间光调制器

超高速DMD空间光调制器提供灵活的控制，具有最高像素分辨率和最大数据速率，能适用于各种相关应用。利用DLP® Discovery 4100芯片组61Gbit/s（DLPC910) 的带宽特性，帧频可高达22272fps。通用高性能编程开发工具ALP4.3支持只使用部分像元（AOI)，可实现高达50000fps帧频.

型号	STVL-V-7001	STVL-V-7001+	STVL-V-9501        STVL-V-9501C	STVL-V-6501	STVL-V-9001        STVL-V-9001C        STVL-V-9001T	STVL-V-650L
简图
芯片组	DLP7000        DLPC410	DLP7000        DLPC410	DLP9500        DLPC410	DLP6500        DLPC910	DLP9000X        DLPC910	DLP650LNIR        DLPC410
A类DMD	0.7”XGA	0.7”XGA	0.95”1080p	0.65''1080p	0.9” WQXGA	0.65''WXGA
优化波段	VIS、UV	VIS、UV	VIS、UV	VIS	VIS、UV	NIR
分辨率	1024 x 768	1024 x 768	1920 x 1080	1920 x 1080	2560 x 1600	1280 x 800
像素大小	13.7µm	13.7µm	10.8µm	7.6µm	7.6µm	10.8µm
通光面大小	14.0 x 10.5mm²	14.0 x 10.5mm²	20.7 x 11.7mm²	14.5 x 8.2mm²	19.4 x 12.1mm²	13.8 x 8.6mm²
控制板类型	V4395	VDIF	V4395	V4390	V4390	V4395
控制板尺寸	162 x 99mm²	120 x 97mm²	162 x 99mm²	162 x 99mm²	162 x 99mm²	162 x 99mm²
DMD板尺寸	67 x 50mm²	48 x 66mm²	102 x 83mm²	101 x 78mm²	95 x 88mm²	63 x 47mm²
柔性电缆长度	105/283/573mm	44 x 139mm	105/283/573mm	105/283/573mm	105/（283）mm	105mm
板上RAM容量	64 Gbit/128 Gbit	64Gbit/128 Gbit	64 Gbit/128 Gbit	64 Gbit/128 Gbit	64 Gbit/128 Gbit	64 Gbit/128 Gbit
板上的二进制模式	87381/174762	87381/174762	31 068/62 137	31 068/62 137	16 777/33 554	55 924/111 848
硬件触发器	主/从	主/从	主/从	主/从	主/从	主/从
开发工具	ALP-4.3	ALP-4.4	ALP-4.3	ALP-4.3	ALP-4.3	ALP-4.3
刷新率（1bit ）	22727Hz	22727Hz	17857Hz	10309Hz	12987Hz	10752Hz
刷新率（6bit）	1091Hz	1091Hz	987Hz	871Hz	1013Hz	856Hz
刷新率（8bit ）	290Hz	290Hz	266Hz	266Hz	303Hz	258Hz
刷新率（12bit ）	18Hz	18Hz	17Hz	17Hz	20Hz	17Hz
PC接口	USB3.0	USB3.0	USB3.0	USB3.0	USB3.0	USB3.0
PC传输速率	>4000fps*	>4000fps*	>1600 fps*	>1600fps*	>1100fps*	>3000fps*
摄像头端口	-	2倍	-	-	-	-
摄像头电缆长度	-	600/250mm	-	-	-	-
图像传感器（应要求）	-	IMX174（IMX 422 | 426 | 536）	-	-	-	-
开发组件（摄像头选项）	-	DLS-API标准	-	-	-	-

*典型值，可根据数据压缩比和PC而变化。

高速DMD空间光调制器

高速DMD空间光调制器V-7000 支持0.7" XGA 分辨率可见光波段（400-700nm)或紫外波段（363-420nm)优化的DMD芯片，USB 2.0 计算机接口通过无损压缩加速，板载内存可容纳 21845 个二进制图像。ALP‑4 控制器套件具有完整的功能，并且软件与超高速DMD空间光调制器兼容。

*典型值，可根据数据压缩比和PC而变化。

ALP-4控制器套件

ALP-4控制器套件是一个通用平台，可实现DLP微镜的高级控制系统。为工业、医学、研究和开发而设计的一套广泛的库功能为应用程序开发提供了便利。我们推出了第一个ALP控制器套件TM，从2001年TI在市场上推出的第一个DLP Discovery芯片组开始。多年来，基于FPGA的DLP芯片组一直得到支持，保持了应用程序编程接口的完全兼容性。使用ALP-4的客户可以快速启动产品设计，而无需耗时开发软件、固件和高频FPGA逻辑代码。控制和数据流的方案如下面的框图（下图左）所示。操作原理与标准多媒体投影完全不同。图案序列在PC中生成，并通过压缩的USB传输上传到板载存储器。高度复杂的FPGA逻辑用于处理数据并将数据流传输到微镜阵列。ALP-4控制器套件包含在所有V模块中，如图（下图右）所示。它也可作为德州仪器DLP Discovery4100评估模块（EVM）的附件提供。

ALP-4应用程序编程接口（API）提供高级DLP控制，是一种经过验证的工具，支持从概念验证到产品开发和系列产品的各种用例。API是在一个可移植的DLL中实现的，它可以在C++、C#、Visual Basic（.NET）、Python、MATLAB、LabVIEW和其他开发平台中使用，Python运行在Microsoft Windows操作系统上。*ALP-4.3控制器套件充分利用USB 3.0 SuperSpeed的功能，并通过无损压缩模式来提高有效传输速率。微镜阵列的低延迟更新可通过PC进行反馈操作，刷新周期≤1.5ms。

ALP-4.3控制器套件的广泛可用性得益于模式控制的高度灵活性。图案序列可以在ALP-4.3中自定义，以满足各自的要求和四种不同的操作模式可用。

二进制模式

二进制模式序列在应用程序中定义，并上传到板载RAM中。可以精确地控制用于序列显示的时序参数。ALP-4在20µs到几秒的图片时间范围内提供了很高的灵活性。这意味着，镜子可以保持静止而不发生任何移动，也可以在高达50kHz的频率下进行切换。一个全面的触发设施可以在主模式或从模式下与外部设备同步。多个序列被组织在一个队列中，以方便并行上传和显示，并被连接以实现无间隙显示。

灰度图案

通过设计，DMD只能在给定时刻显示二进制图案。为了投影灰度图像，必须相应地对多个二进制帧进行时间控制。ALP-4以FPGA时序的数字精度生成灰度值的模式。最大钻头深度为12比特；可以选择较低的分辨率。使用同步检测器产生10ppm的完美灰度线性，这是DLP的计量应用中通常需要的。灰度图案序列包含指定数量的位平面，并且在ALP-4中实现了脉冲宽度调制（PWM）的有效算法，该算法对于各种DLP芯片组产生260-300fps（8位）。整个灰度图像受到触发设施的影响，因此可以很容易地同步相机。Flex PWM是一种高级操作模式，用户可以通过外部触发器自由控制位平面时序。

图案序列组成

ALP-4支持通过使用帧查找表（FLUT）来进行间接帧选择。输出显示序列由存储在RAM中的模式组成，使用指向相应帧的FLUT条目。以这种方式，用户在生成显示序列方面具有最大的灵活性，并且可以通过仅仅改变FLUT内容来修改它们。在不将多个副本存储在RAM中的情况下，可以重复显示相同的模式，因此FLUT操作节省了上传时间和内存容量FLUT应用之一是通过德尔塔-西格玛方法进行灰度编码。

图案滚动

移动DLP曝光头在光刻和3D打印等工业曝光应用中是最先进的。这种方法要求图案以相同的速度滑动通过微镜阵列。这是通过将图案数据条上传到RAM并逐行遍历来有效地实现的。以这种方式，通过添加一条线并丢弃另一条线，在每个步骤中生成新的DLP图案。从PC上传到板载RAM的数据显著减少。更复杂的用例需要旋转图案的滑动显示；这已经通过在飞行中应用额外的剪切操作来解决。支持永久像素掩模，从而能够修改目标上的最终图案曝光水平。

ALP控制器套件的特点

• 垂直滚动：ALPAPI支持按任意行数在多个连接帧之间线性步进。
       使用案例：更快、更高效地使用板内存用于光刻和3D打印应用。

• 水平剪切：可以通过可配置的值在水平方向（基于行）剪切帧，而无需修改帧数据。
       使用案例：通过预处理在垂直方向上应用附加剪切，在DMD上生成旋转图像。

• DMD掩码：DMD掩码是一个单色位图，在帧显示期间覆盖ALP帧。受影响的位置固定在DMD上。
       使用案例：垂直滚动一系列帧时，水平调整曝光能量

• 帧查找表：除了线性显示帧序列外，ALP还通过查找表支持随机访问顺序。图像只被完全加载一次。
       使用案例：灵活选择低延迟的投影图像，因为只有订单已加载的图像信息。

• DMD感兴趣的领域：ALP API支持额外的显示模式，减少图像数据。可以通过连续DMD行来选择感兴趣区域（AOI）。
       使用案例：支持增加帧速率/提高速度。

• 用于连续投影的帧连接：多个帧可以组合为一个序列。
       使用案例：连续显示图像，两个投影之间没有任何中断

• 通过外部触发进行投影控制（从模式）：可以通过外部信号触发并同步到下一个投影帧的转换。
       使用案例：多个投影仪或V型模块的链接。

• 多个可自定义的帧同步输出：V模块最多可生成和输出三个可自定义同步信号。
       使用案例：触发和同步外部硬件，例如作为多色光源。

• PWM输出：V模块通过脉宽调制GPIO引脚（模拟信号）支持此功能
       使用案例：使用模拟信号控制光源。