數字微鏡器件

概念定義

數字微鏡器件（Digital Micromirror Device，DMD）係一種建基於微機電系統（MEMS）技術嘅光開關器件，將大量可以偏轉嘅微型反射鏡排列成陣列，以數碼方式控制光路。器件可利用微鏡陣列生成圖像，再由多級反射鏡等光學組件處理同放大，主要應用於數字投影同光通信。

工作原理

DMD以靜電驅動微鏡偏轉。控制電路改變微鏡狀態時，微鏡會向不同方向偏轉，令入射光進入或離開指定光路，形成光路接通與關斷。相關微鏡採用雙穩態結構，可處於兩個指定偏轉位置；資料所述偏轉角度為正負10度。大量微鏡按控制訊號高速切換，配合光學系統形成所需圖像或執行光信號切換。

器件核心結合CMOS積體電路同微機械控制，CMOS靜態記憶體負責保存控制狀態，微機械結構則將電訊號轉化為微鏡嘅實際偏轉。單個微鏡尺寸可達16微米乘16微米，切換速度可達每秒5,000次。

技術構成

DMD主要由鋁合金微鏡陣列、靜電驅動結構、CMOS靜態記憶體同封裝結構組成。微鏡陣列可包含數百萬塊可偏轉微鏡，負責反射及分配光線；底層控制部分管理各微鏡狀態；器件採用陶瓷基底密封封裝，將微機械結構同控制電路整合成完整光學元件。

應用場景

數字投影係DMD嘅主要應用之一。微鏡陣列先按影像控制訊號調節反射光，再由後續多級光學組件處理及放大，形成可投射圖像。喺光通信系統，DMD可作為光開關器件，利用微鏡偏轉改變光信號所行嘅路徑。

技術演進與特點

德州儀器喺1987年發明雙穩態數字微鏡結構，並於1996年推出商業化產品。DMD將CMOS控制、微機械運動同反射式光學結合，具備高速切換、較高光效及長使用壽命等特點，相關壽命可達約10萬小時。