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DLP技術(shù)的工作原理及應(yīng)用領(lǐng)域

lPCU_elecfans ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 2022-03-22 10:44 ? 次閱讀

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道(文/李誠)DLP技術(shù)是一項(xiàng)我們?cè)谌粘I钪薪?jīng)常用到,但又很陌生的技術(shù)。DLP是數(shù)字光處理的縮寫,其工作原理是將影像信號(hào)通過數(shù)字處理,在通過光的方式投射出來。這一技術(shù)具有極高的圖像保真度,能夠投射出清晰、明亮、色彩逼真的畫面,多用于投影儀系統(tǒng)。

DLP技術(shù)的核心是MEMS DMD,DMD的全稱是空間光調(diào)制器,DMD的內(nèi)部由許多小型的鋁制反光鏡片構(gòu)成,每一個(gè)鏡片相當(dāng)于是一個(gè)像素點(diǎn),鏡片的數(shù)量直接決定著分辨率的大小。而投影儀所使用到的DLP技術(shù),只是DLP技術(shù)的冰山一角。其實(shí),DMD是一個(gè)可以對(duì)下至363nm的UV紫外光,上至2500nm的紅外光進(jìn)行光的調(diào)制。如此大的覆蓋范圍,以及反光鏡片極高的翻轉(zhuǎn)速率和可控性,使得DMD能夠通過使用不同的光源實(shí)現(xiàn)3D打印、3D機(jī)器視覺以及PCB光刻等非顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。

DLP 3D打印

3D打印是目前市場(chǎng)上較為熱門的一個(gè)領(lǐng)域,隨著科技的進(jìn)步,3D打印技術(shù)已不再是那么高高在上,開始走進(jìn)了大眾的生活。除了在顯示領(lǐng)域,DLP技術(shù)在3D打印方面也有著很高的市場(chǎng)地位。

在3D打印中使用到DLP技術(shù)的主要有SLA和SLS兩種,其實(shí)SLA和SLS是兩個(gè)實(shí)現(xiàn)原理大同小異的3D打印技術(shù),都是通過高強(qiáng)度的光對(duì)光敏樹脂或金屬粉末進(jìn)行照射,實(shí)現(xiàn)打印材料的固化。其中,SLA使用的是UV紫外光對(duì)樹脂表明進(jìn)行固化,SLS使用的是近紅外光對(duì)金屬粉末進(jìn)行熔斷與固化。

基于DLP的SLA和SLS和傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)相比,存在什么優(yōu)勢(shì)呢?基于DLP的SLA和SLS的3D打印技術(shù)使用的是面陣曝光的方式對(duì)打印材料進(jìn)行固化,傳統(tǒng)的3D打印技術(shù)在通常情況下,多以激光光源或掃描的方式,對(duì)打印材料進(jìn)行點(diǎn)陣式曝光固化,整體的打印效率相對(duì)較低,而采用DLP技術(shù)的3D打印以面陣的方式層層疊加,打印效率自然就會(huì)有所提高。同時(shí)由于DMD對(duì)光波支持的波段較寬,因此在面對(duì)不同的打印材料時(shí),可根據(jù)實(shí)際需求更換打印光源,使3D打印技術(shù)顯得更加靈活。

DLP 3D機(jī)器視覺

3D機(jī)器視覺是將人眼所看到的事物,通過一些技術(shù)手段或設(shè)備讓機(jī)器可以看到,當(dāng)機(jī)器擁有3D視覺時(shí)才能夠針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行掃描、檢測(cè)、定位等操作。實(shí)現(xiàn)機(jī)器3D視覺的方式有很多,例如使用雙目攝像頭、激光、結(jié)構(gòu)光等技術(shù)手段,而DLP 3D機(jī)器視覺就是通過結(jié)構(gòu)光的方式實(shí)現(xiàn)的。

DLP 3D機(jī)器視覺的實(shí)現(xiàn)原理如上圖所示,當(dāng)DMD向被測(cè)物體投射出一束光時(shí),被測(cè)物體會(huì)因外形特征產(chǎn)生一些與其相對(duì)應(yīng)的線條,再由高速的工業(yè)攝像頭對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行捕捉,并將捕捉到的數(shù)據(jù)傳輸至電腦,就可以通過軟件的處理,計(jì)算出z軸坐標(biāo)。

實(shí)現(xiàn)機(jī)器視覺結(jié)構(gòu)光生成器的方式有很多,那為什么要使用到DLP技術(shù)呢?主要得益于DMD是一顆具有高穩(wěn)定性的MEMS,同時(shí)基于DLP技術(shù)的結(jié)構(gòu)光生成器可以通過DMD鏡面的高速翻轉(zhuǎn),得到高幀率、高速的輸出。最重要的一點(diǎn)是,基于DLP技術(shù)的結(jié)構(gòu)光生成器可以通過選擇不同的波段在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中使用。例如在生物測(cè)量的應(yīng)用 場(chǎng)景中使用紅外光波段,在金屬、液體、玻璃測(cè)量的應(yīng)用中,使用紫外光進(jìn)行測(cè)量。

DLP 無掩膜光刻

近年來,將DLP技術(shù)應(yīng)用于PCB印刷電路板的光刻領(lǐng)域受到人們的高度關(guān)注.雖然傳統(tǒng)PCB光刻已經(jīng)發(fā)展得很成熟,但是無論從效益、成本、精度、還是環(huán)保等方面來講,都已經(jīng)無法跟上時(shí)代的步伐,而基于DLP的數(shù)字光刻技術(shù)恰好在傳統(tǒng)光刻的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化,使PCB光刻重新跟上了時(shí)代的節(jié)奏.

DLP PCB光刻主要是利用了DLP高速、高分辨率和UV光的支持,其工作原理是UV光束經(jīng)過擴(kuò)束、準(zhǔn)直、均光后,經(jīng)反射鏡面反射,以一定的角度平行射入DMD上,再對(duì)DMD的反光鏡面進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生掩膜圖案,掩膜圖案最終會(huì)通過DMD投射到所要光刻基板的光刻膠上完成曝光操作。與傳統(tǒng)的投影成像光刻相比,DLP光刻的不同之處在于,DLP光刻采用的是數(shù)字成像技術(shù),可通過數(shù)字輸入調(diào)整所需的光刻圖案,無需傳統(tǒng)光刻所需的掩膜,極大地降低了生產(chǎn)的成本。

值得一提的是,DMD芯片上數(shù)十萬的微型反光鏡片,每一塊鏡片都能反射出等效的獨(dú)立光源,這也就意味著在光刻的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)面陣式的曝光,極大地提高了生產(chǎn)效率,尤其是在結(jié)構(gòu)相對(duì)繁瑣的圖形中,DLP光刻技術(shù)更顯優(yōu)勢(shì)。

結(jié)語

DLP技術(shù)是一項(xiàng)數(shù)字光的處理技術(shù),在實(shí)際應(yīng)用中,可根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)調(diào)整,具有極大的延展性。目前DLP技術(shù)已經(jīng)不在局限于顯示領(lǐng)域的應(yīng)用,正逐漸向工業(yè)、汽車電子、醫(yī)療等領(lǐng)域延伸,在未來擁有無限的可能。

原文標(biāo)題:用投影儀的原理,實(shí)現(xiàn)無掩膜光刻、3D打印、3D機(jī)器視覺

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審核編輯:湯梓紅

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