数字光学处理(dlp)技术介绍

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1、数字光学处理（DLP）技术介绍　　数字光学处理（DLP）是投影和显示信息的一个革命性的新方法，基于美国Texas仪器公司开发的数字微反射镜器件（DMD）。数字光学处理：如何工作　　正如中央处理单元（CPU）是计算机的核心一样，DMD是DLP的基础。单片、双片以及多片DLP系统被设计出来以满足不同市场的需要（附录A）。一个DLP为基础的投影系统包括内存及信号处理功能来支持全数字方法。DLP投影机的其它元素包括一个光源、一个颜色滤波系统、一个冷却系统、照明及投影光学元件。　　一个DMD可被简单描述成为一个半导体光开关。成千上万个微小的方形16x16um镜片，被建造在静随机存取

2、内存（SRAM）上方的铰链结构上而组成DMD（图1）。每一个镜片可以通断一个象素的光。铰链结构允许镜片在两个状态之间倾斜，+10度为“开”。-10度为“关”，当镜片不工作时，它们处于0度“停泊”状态。　　根据应用的需要，一个DLP系统可以接收数字或模拟信号。模拟信号可在DLP的或原设备生产厂家（OEM's）的前端处理中转换为数字信号，任何隔行视频信号通过内插处理被转换成一个全图形帧视频信号。从此，信号通过DLP视频处理变成先进的红、绿、蓝（RGB）数据，先进的RGB数据然后格式化为全部二进制数据的平面。一旦视频或图形信号在一种数字格式下，就被送入DMD。信息的每一个象素按

3、照1：1的比例被直接映射在它自己的镜片上，提供精确的数字控制，如果信号是640x480象素，器件中央的640x480镜片采取动作。这一区域处的其它镜片将简单的被置于“关”的位置。图1：一个848x600数字微镜器件。　　器件中部反射部分包括508，800个细小的、可倾斜的镜片。一个玻璃窗口密封和保护镜片。　　通过对每一个镜片下的存储单元以二进制平面信号进行电子化寻址，DMD阵列上的每个镜片被以静电方式倾斜为开或关态。决定每个镜片倾斜在哪个方向上为多长时间的技术被称为脉冲宽度调制（PWM）。镜片可以在一秒内开关1000多次，这一相当快的速度允许数字灰度等级和颜色再现。　　在

4、这一点上，DLP成为一个简单的光学系统。通过聚光透镜以及颜色滤波系统后，来自投影灯的光线被直接照射在DMD上。当镜片在开的位置上时，它们通过投影透镜将光反射到屏幕上形成一个数字的方型象素投影图像（图2）。　　　图2：三个镜片有效地反射光线来投影一个数字形象。入射光射到三个镜片象素上，两个外面的镜片设置为开，反射光线通过投影镜头然后投射在屏幕上。这两个“开”状态的镜片产生方形白色象素图形。中央镜片倾斜到“关”的位置。这一镜片将入射光反射偏离开投影镜头而射入光吸收器，以致在那个特别的象素上没有光反射上去，形成一个方形、黑色象素图像。同理，剩下的508797个镜片象素将光线反射

5、到屏幕上或反射离开镜片，通过使用一个彩色滤光系统以及改变适量的508，800DMD镜片的每个镜片为开态，一个全彩色数字图像被投影到屏幕上。单片DLP系统　　在一个单DMD投影系统中，用一个色轮来产生全彩色投影图像。色轮是由一个红、绿、蓝滤波系统组成，它以60Hz的频率转动，每秒提供180色场。在这种结构中，DLP工作在顺序颜色模式。　　输入信号被转化RGB数据，数据按顺序写入DMD的SRAM，白光光源通过聚焦透镜聚集焦在色轮上，通过色轮的光线然后成象在DMD的表面。当色轮旋转时，红、绿、蓝光顺序地射在DMD上。色轮和视频图像是顺序进行的，所以当红光射到DMD上时，镜片按照

6、红色信息应该显示的位置和强度倾斜到“开”，绿色和蓝色光及视频信号亦是如此工作。人体视觉系统集中红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。通过投影透镜，在DMD表面形成的图像可以被投影到一个大屏幕上（图A-1）。图A-1：单片DLP投影系统。　　白光聚焦在以60Hz旋转的色轮滤光系统上，这个轮子以红、绿、蓝的顺序旋转，将视频信号送到DMD。依照每个电视场中每个彩色的位置及亮度，镜片打开。人体视觉系统将顺序的颜色叠加在一起，看到一幅全彩色图像。　　因为国家电视系统委员会（NTSC）制定的电视场为16.7毫秒（1/60秒），每一原色必须被显示在5.6毫秒。因为DMD有一个小于20微秒

7、的开关速度，一个8比特/颜色的灰度等级（256灰度）可以用单DMD系统实现。这给予出每一原色256灰度，或者说能够产生256的3次方（16.7x10的6次方）种颜色组合。　　当使用一个色轮时，在任一给定的时间内有2/3的光线被阻挡。当白光射到红色滤光片时，红光透过，而蓝光和绿光被吸收。蓝光和绿光拥有同样的道理，蓝色滤光片通过蓝光而吸收红、绿光；绿包滤光片通过绿色而吸收红、蓝光。三片DLP系统　　另外一种添加颜色的方法是将白光通过棱镜系统分成三原色。这种方法使用三个DMD，一个DMD对应于一种原色。应用三片DLP投影系统的主要原