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数字投影技术DLP简介
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      DLP是“Digital Light Processing”的缩写。它的意思为数字光处理,也就是说这种技术要先把影像讯号经过数字处理,然后再把光投影出来。它是基于德仪公司开发的数字微反射镜器件—DMD来完成显示数字可视信息的最终环节,而DMD则是Digital Micromirror Devices 的缩写,字面意思为数字微镜元件,这是指在DLP技术系统中的核心——光学引擎心脏采用的数字微镜晶片,它是在CMOS的标准半导体制程上,加上一个可以调变反射面的旋转机构形成的器件。
      说得更具体些,就是DLP投影技术是应用了数字微镜晶片(DMD)来做主要关键元件以实现数字光学处理过程。其原理是将光源藉由一个积分器(Integrator),将光均匀化,通过一个有色彩三原色的色环(Color Wheel),将光分成R、G、B三色,再将色彩由透镜成像在DMD上。以同步讯号的方法,把数字旋转镜片的电讯号,将连续光转为灰阶,配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来,最后在经过镜头投影成像。参见下图:

 

 

二、数字光学处理过程
      如上所述,DMD器件是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。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,被建造在静态随机存取内存(SRAM)上方的铰链结构上而组成DMD,如图1所示。
      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。DMD显示为实际尺寸。
      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,如图2所示。


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。

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