دستگاه دیجیتال میکروآینه (DMD) یکی از تکنولوژی‌های کلیدی در سیستم‌های نوری میکرو-الکترومکانیکی (MEMS) است که به واسطه داشتن آرایه‌ای از میکروآینه‌های با بازتابندگی بالا معروف است. این آینه‌های کوچک و دقیق که از آلومینیوم ساخته شده‌اند، قادرند نور را با دقت بسیار بالا منعکس کنند. این فناوری در دستگاه‌های پیشرفته نمایش داده مانند پروژکتورها و برخی ابزارهای پزشکی و صنعتی کاربرد فراوان دارد.

عملکرد پیکسل‌های DMD

هر پیکسل در DMD، که در واقع یک میکروآینه است، می‌تواند در دو حالت زاویه‌ای مختلف قرار گیرد: +12 درجه و -12 درجه. این دو حالت که با استفاده از نیروهای الکترواستاتیک و با طراحی هندسی خاصی تعریف شده‌اند، به پیکسل‌ها اجازه می‌دهند تا نور را به دو جهت مختلف منحرف کنند. در نتیجه، DMD به عنوان یک تعدیل‌کننده نور فضایی عمل می‌کند، که می‌تواند نور را به حالت “روشن” (زاویه مثبت) یا “خاموش” (زاویه منفی) هدایت کند.

ساختار مکانیکی و الکتریکی

از لحاظ مکانیکی، هر پیکسل از یک میکروآینه تشکیل شده است که به لولایی متصل است و تحت تأثیر نیروی فنر، به دو حالت پایدار تنظیم می‌شود. در بخش الکتریکی، زیر هر میکروآینه یک سلول حافظه وجود دارد که شامل دو عنصر حافظه CMOS است که همیشه در حالت‌های مکمل یکدیگر قرار دارند. این حافظه برای تعیین موقعیت مکانیکی میکروآینه‌ها استفاده می‌شود، اما تغییر حالت میکروآینه‌ها نیازمند دریافت پالس ساعت آینه‌ای است.

پالس ساعت آینه و کنترل عملکرد

پالس ساعت آینه‌ای، که قبلا به عنوان بازنشانی شناخته می‌شد، نقش کلیدی در انتقال وضعیت حافظه CMOS به موقعیت مکانیکی میکروآینه دارت دارد. این پالس، میکروآینه‌ها را لحظه‌ای آزاد می‌کند و باعث می‌شود که بر اساس وضعیت حافظه CMOS، مجدداً در موقعیت‌های معین قرار گیرند. تأکید می‌شود که سلول‌های حافظه نباید در طول این پالس دوباره نویسی شوند، زیرا این امر می‌تواند به دقت تنظیم موقعیت میکروآینه‌ها آسیب بزند. داده‌ها در سلول‌های حافظه CMOS باید قبل و بعد از پالس، با دقت بارگیری شوند تا اطمینان حاصل شود که میکروآینه‌ها به درستی و به صورت همزمان با پالس ساعت آینه تغییر موقعیت می‌دهند.

روشن و خاموش کردن

فرایند روشن و خاموش کردن در DMD‌ها بسیار مهم است و باید دقیقاً مطابق دستورالعمل‌های تولیدکننده انجام شود. وقتی DMD فعال (روشن) است، میکروآینه‌ها به دقت تنظیم می‌شوند تا نور را به شکل مورد نظر منعکس کنند. در زمان خاموشی، میکروآینه‌ها باید به طور ایمن رها شوند تا از آسیب دیدگی جلوگیری شود. کنترل دقیق این فرایند‌ها در دستگاه‌های مختلف DLP و DMD توسط شیت‌های اطلاعاتی شرکت‌ها توضیح داده شده است.

کاربرد آرایه‌های DMD

آرایه‌های DMD شامل تعداد زیادی پیکسل هستند که هر کدام می‌توانند به طور مستقل کنترل شوند. ابعاد این آرایه‌ها به وضوح تصویر نهایی بستگی دارد؛ به عنوان مثال، یک DMD با وضوح XGA شامل 1024 ستون و 768 ردیف است. حافظه هر پیکسل در DMD به صورت ردیفی بارگیری می‌شود، و برای تغییر در هر پیکسل، باید یک سطر کامل بارگذاری شود. این طراحی اطمینان می‌دهد که تغییرات مورد نیاز در نمایش تصویر به سرعت و با دقت اجرا شود.

دستگاه‌های DMD به دلیل قابلیت‌های بالای کنترل نور و دقت فوق‌العاده در منعکس کردن نور، در صنایع مختلفی از جمله پروژکتورهای سینمایی، تجهیزات پزشکی و سایر کاربردهای نمایشی پیشرفته استفاده می‌شوند. بهینه‌سازی عملکرد و کاربرد این فناوری نقش مهمی در پیشرفت صنایع نوین ایفا می‌کند.