什么是DMD？ [DMD（Digital Micromirror Device）]–是数字微镜器件简称。

一、数字微反射镜ＤＭＤ简介

DMD(数字微镜器件)是由美国德州仪器公司（ＴＩ）的一名科学家Ｌ.Ｊ.Hornbeck于1982年发明的，是一种电子输入、光学输出的微机电系统（optical micro-electrical-mechanical system (MEMS) ），它由许多小型铝制反射镜面组成，每个镜面被称为一个像素。每个镜面能够绕每一个正偏向小镜子（或者叫一个像素）的对角线偏转±12°，即DMD的微镜有三种状态+12°，0°，-12°。

DMD(数字微镜器件)是一种由多个高速数字式光反射开光组成的阵列。DMD是由许多小型铝制反射镜面组成的,镜片的几多有显示区分率决议，一个小镜片对应一个像素。DMD的反射率高,比照度大。将物体成像于DMD器件上,通过DMD器件的像素级可控特征及其高速的翻转频率,再将每个像点依次扫描到探测器上,实现白天对可见光条件下物体的高速被动式点扫描成像。加入适当光源还可实现自动式扫描成像。

DMD基于半导体制造手艺，由高速数字式光反射开关阵列组成，通过控制微镜片绕牢靠（轭）的旋转和时域响应（决议光线的反射角度和障碍时间）来决议成像图形和其特征。它是一种新型、全数字化的平面显示器件，应用MEMS的工艺将反射微镜阵列和CMOS SRAM集成在统一块芯片上。

微反射镜单位的尺寸约莫是16μm或14μm，通常由多达50至200万的微镜组成阵列来使用，微镜间隙为1微米，反射镜以铝铰链为旋转轴旋转10-12度，可重复使用1兆次。寿命试验批注，凭证通常的使用方法可以使用10万小时。它的开闭控制是通过反射镜阻止时起阻尼作用的弹簧触点靠近反射镜，逐渐降低附加电压的方法来实现的。DMD芯片已升级，原芯片上的微镜尺寸16μm，翻转角度为10°，现在的DMD微镜尺寸为14μm，翻转12°，支持4K区分率的芯片也已经成型，芯片巨细约1.38寸。

由于数字微反射镜装置的优越性能，同时基于DMD的成像系统装备应用很是普遍，引发了工商界和科技界的兴趣。数字微反射镜装置（DMD）可以凭证图像的颜色规模举行整面的光刻，也可以凭证图像的像素巨细举行分块曝光。其事情历程是光、机、电一体化的协调配合历程。

二、数字微反射镜ＤＭＤ芯片的结构

其主要结构分为四层：

第一层是微反射镜单位，处于悬浮状态，形状为正方形，由铝合金制成，在偏转时较为轻盈。

第二层是毗连微镜单位的扭臂梁—铰链，以及微镜的寻址电极。

第三层为金属层，包括扭臂梁的寻址电极、偏置/复位电极、以及微镜单位的着陆平台（限制镜面偏转±12°或±10°）。

第四层为静态存储器（RAM），其接纳大规模集成电路标准CMOS工艺。

三、DMD芯片的事情原理

DMD是原理较量简朴的空间光调制器，一样平常情形下，隶属装备及系统结构越紧凑，就越发能体现出高效率及高度的稳固性。别的，由于DMD是由成熟的大规模集成电路手艺制造，以是DMD具有优良的商品化条件。巧妙的构想与集成电路的制造工艺很好的连系，使得DMD在区分率、比照度、亮度、灰阶、色保真度及响应时间等主要性能参数上都抵达了现在显示手艺的很是高的水平。  每一个微反射镜单位都是一个自力的个体，并且可以翻转差别的角度（正或者负），因此通过微镜单位所反射的光线可以泛起差别的角度，详细体现为其对应的数字图像像素的亮暗水平 。

DMD事情时，在反射镜上加负偏置电压，其中一个寻址电极上加+5V（数字1），另一个寻址电极接地（数字0），这样使微镜与微镜的寻址电极、扭臂梁与扭臂梁的寻址电极之间就形成一个静电场，从而爆发一个静电力矩，使微反射镜单位绕扭臂梁旋转，直到接触到“着陆平台”为止。由于“着陆平台”的限制，使镜面的偏转角度坚持牢靠值（±12°或±10°），并且在DMD整体上能够体现出很好的一致性。在扭矩的作用下，微反射镜单位将一直锁定于该位置上，直至复位信号泛起为止。微反射镜单位的上半部分与下半部分处于平行的关系，且不稳固，一旦加上偏置电压，微反射镜单位和扭臂梁会以很快的速率（微秒级）偏离平衡位置。

每一个微反射镜单位有三个稳态：+12°或+10°（开）、0°（无信号）、-12°或-10°（关）。当给微反射镜一个信号“1”，其偏转+12度或+10度，被反射的光恰恰沿光轴偏向通过投影物镜成像在屏上，形成一个亮的像素。当反射镜偏离平衡位置-12度或-10度时（信号“0”），反射的光束将不可通过投影透镜，因此泛起一个暗的像素？刂菩藕哦进制的“1”，“0”状态，划分对应微镜的“开”“关”两个状态。当给定的图形数据控制信号序列被写入CMOS电路时，通过DMD对入射光举行调制，图形就可以显示于像面上。

四、DMD芯片的封装方法

与所有半导体一样，DMD芯片亦需要举行封装，以；づ橙醯哪诤耍ǚ瓷渚担┖吞峁┥⑷忍跫。BGA（Ball Grid Array，球形栅格阵列封装）、PGA（Pin Grid Array，针状栅格阵列封装、LGA（Land Grid Array，栅格阵列封装）都是一些常见的封装形式，TI在DMD芯片上选择了CPU常用的PGA封装，因别的观上与奔腾3、Althon XP这些CPU很是相似，不过现实上仍保存很大差别。

（1）DMD正面

与CPU差别，位于DMD芯片内核的不是刻蚀电路而是海量的微反射镜，这些微反射镜懦弱的同时又得面向光线，因此在微反射镜外貌是笼罩了一整块高透光率、高硬度的光学玻璃作为；。

（2）DMD背面

DMD芯片散热设计注定是一件贫困的事情，其事情时自身会把电能转化为热量，同时一部分入射光线亦会转换为热量，要；の⒎瓷渚挡慌氯攘亢惋蕴饴放で扑鸨匦杈傩兄评，可是受到微反射镜事情原理决议，不可能在微反射镜外貌贴上散热片，只能把热量转达到背面再举行制冷。从DMD芯片背面图可以看到，大宗针脚结构在基板的外围，用于供电与传输信号；芯片中心空旷是微反射镜阵列的背面，辅以加速热量转达的金属片，DMD芯片正是基于这个区域的将热量转达出去的。

DMD芯片封装制造是一层层向上叠加的，最高可达上百次叠加。每一次的叠加，都必需和前一次完善重叠，重叠误差要求是1~2纳米。

DMD芯片封装完毕，最终要装置到DLP投影机中，为此TI设计了一个很是牢靠但亦很是重大的牢靠装置，而散热片（Heat Sink）则是位于DMD芯片的后方，热量从DMD芯片背面透过导热贴（Thermal Pad）转达到散热片上。

五、DMD芯片的应用

（1）光开关

DMD是光开关的一种，使用旋转反射镜实现光开关的开合，开闭时间稍长，为微秒量级。作用历程十分简朴，光从光纤中出来，射向DMD的反射镜片，DMD翻开的时间，光可经由对称光路进入到另一端光纤；当DMD关闭的时间，即DMD的反射镜爆发一个小的旋转，光经由反射后，无法进入对称的另一端，也就抵达了光开关关闭的效果。

（2）扫描成像

DMD(数字微镜器件)是一种由多个高速数字式光反射开光组成的阵列。DMD是由许多小型铝制反射镜面组成的,镜片的几多由显示区分率决议,一个小镜片对应一个像素。相关于TFT-LCD(液晶)的透射率低,比照度小,DMD的反射率高,比照度大。将物体成像于DMD器件上,通过DMD器件的像素级可控特征及其高速的翻转频率,再将每个像点依次扫描到探测器上,实现白天对可见光条件下物体的高速被动式点扫描成像。加入适当光源还可实现自动式扫描成像。

（3）DLP投影手艺

DLP手艺原理简介：每一个 DLP 芯片组的焦点都有一个高反射铝微镜阵列，即数字微镜器件 (DMD)，开发职员可借助该系统执行高速、高效及可靠的空间光调制。数字微镜器件 (DMD) 是 DLP 手艺的焦点部分，DMD是光学半导体？，允许以数字方法对光举行处置惩罚和投影。连系光源和光学器件，DMD可以实现在速率、精度和效率上远凌驾其它空间光调制方法的二进制图形。DMD 的每个镜片都可划分围绕铰接斜轴举行 +/- 12° 的偏转。镜片的偏转（正极和负极）是通过更改底层 CMOS 控制电路和镜片复位信号的二进制状态举行单独控制的，从而使其可以在 DLP 投影系统倾向光源（翻开）或背离光源（关闭），在投影外貌造成像素的或明或暗。

DLP手艺应用普遍，包括医疗成像、光纤网络、生命科学、光谱剖析、光学丈量和无掩模光刻Ｉ杏，共焦距显微手艺，全息数据存贮，结构照明，立体显示等。

现在其不但应用于高清电视（HDTV）和数字投影显示（Digitial Projection Display）等，近几年其应用领域获得较大扩展，在光纤通讯网络的路由器、衰减器和滤波器、数字相机、高频天线阵列、新一代外层空间望远镜、快速原型制造系统、物体三维轮廓丈量仪、全息照相、数字图像处置惩罚联合变换相关器、光学神经网络、光刻、显微系统中的数字可变光阑以及空间成像光谱等领域都获得了乐成的应用。