高畫質電視和數字影院晶片助力醫療影像創新

數字光處理技術迎來20週年,但其發明者已將目光投向未來

數字光處理(DLP)技術是高畫質電視和數字影院背後的技術,以及目前正在開發的3D影像渲染技術,後者可能在醫療診斷和治療方面取得突破——本月迎來20週年。

DLP技術由德州儀器(TI)於1987年推出,它使用一種稱為數字微鏡器件(DMD)的光學半導體來數字調製光線。DMD透過使用微觀鏡片的矩形陣列來實現這一點,這些鏡片對應於投影影像中的光線。這些鏡片每秒數千次地向光源傾斜或遠離光源,可以產生多達1,024種灰度陰影,在某些高階投影顯示器中,這些灰度陰影可以組合成超過35萬億種不同的顏色。

DLP技術實現了令人驚歎的色彩和清晰度顯示,對此,愛好者們可以感謝德州儀器的研究員拉里·霍恩貝克,是他的一系列創新將他的工作(探索如何利用反射原理來操縱光線)轉變為今天的高畫質娛樂,更不用說未來的3D醫療影像系統了。霍恩貝克,64歲,他說DLP技術開啟了“數字啟蒙時代”,在德州儀器工作了三十多年後,他將於本月底在華盛頓特區被 inducted into 美國國家工程院。


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在1970年代後期,德州儀器指派霍恩貝克為國家安全域性(NSA)的一個專案工作,該專案旨在開發光學相關器,以便在監視期間快速檢測物體,例如坦克和裝甲運兵車。該專案為霍恩貝克開發DMD鋪平了道路,DMD成為DLP技術的基礎。

迄今為止,德州儀器已出貨超過1200萬臺DLP裝置,並且這項技術可以在大約50種不同的高畫質電視型號中找到,這些型號來自許多不同的電視製造商。此外,根據德州儀器的說法,目前正在使用4000多臺DLP影院投影機,這佔全球影院數字影院安裝量的99%。

DLP的引入對電影行業產生了巨大影響,直到最近,電影行業還依賴昂貴而笨重的膠片卷軸將電影運送到影院。故事片導演兼製片人喬治·盧卡斯從一開始就是數字電影和投影技術的擁護者。事實上,DLP影院投影機技術的 seminal moment 出現在1999年,當時它在洛杉磯和紐約市的兩個螢幕上首次公開演示,標誌著盧卡斯影業的《星球大戰前傳I:幽靈的威脅》的上映。“當星球大戰電影首映時,我熱淚盈眶,”霍恩貝克說。“我真的,真的很投入到電影技術的歷史中。有一種歷史性的過渡感。”

高畫質電視和數字影院僅僅觸及了DLP功能的表面。“想象一下一個3D投影儀,它可以瞄準應該切除腫瘤的組織區域,”霍恩貝克說。醫生們希望DLP技術能幫助他們在放射治療期間更準確地定位腫瘤,從而保護周圍的健康組織。

DLP技術是位於馬薩諸塞州貝德福德的 Actuality Systems 開發的 Perspecta 成像系統的關鍵組成部分,該系統用於建立患者內部器官的3D渲染圖,包括其中的惡性和良性腫塊。為了製作這些3D表示,每秒以5,000張影像的速度投影每個器官橫截面的數千張二維影像。人眼無法以這種速度檢測到單獨的二維影像,而是將它們的累積視為一個3D數字模型。最終結果看起來像一個全息圖,為醫療專業人員提供人體360度數字渲染圖。

對於一位畢業於克利夫蘭凱斯西儲大學並獲得固態物理學博士學位的博士來說,這還不錯,他最初曾被一家公司拒絕工作,但後來卻在這家公司度過了他生命中的接下來的34年。“我當時都準備去開出租車了,”他在談到1973年的第一次面試時說。然而,他在交通運輸行業的職業生涯並沒有起飛,因為他很快被召回,並獲得了一份幫助德州儀器開發其新興的電荷耦合器件(CCD)技術的工作。“我告訴他們我對那個不太瞭解,”霍恩貝克說,“他們告訴我沒關係,我已經得到這份工作了。他們正確地認為,基於我的博士論文研究,我可以將各種事物整合在一起並使它們發揮作用。”

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