投影顯示DLP 技術(shù)

投影機(jī)工作的主要光路流程是：光源燈發(fā)出白光，經(jīng)過(guò)光路系統(tǒng)達(dá)到光學(xué)引擎，白光被分色鏡分成 R，G，B 三種單基色光，通過(guò)成像器件形成單基色的圖像， 再由合光系統(tǒng)合光進(jìn)而形成彩色圖像，最后則是通過(guò)投影物鏡，已形成的彩色圖 像被放大投射到顯示屏幕上。

1 DLP

為 Digital Light Processing 的縮寫(xiě)，又名數(shù)字光處理技術(shù)。單片式 DMD 投影顯示系統(tǒng)示 意圖如圖 1 所示：

電視系統(tǒng)委員會(huì)（NTSC）制定的電視場(chǎng)為16.7ms（1/60 s），每一原色必須被顯示在5.6ms。因?yàn)镈MD有一個(gè)小于20us的開(kāi)關(guān)速度，一個(gè)8比特/顏色的灰度等級(jí)（256灰度）可以用單DMD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這給每一原色256灰度，或者說(shuō)能狗產(chǎn)生256的3次方（16.7X10的6次方）種顏色組合。

1.1 單片DMD芯片

光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)反光碗的會(huì)聚后，通過(guò)色輪分光，此時(shí)視頻信號(hào)的輸入與彩色輪的旋同時(shí)進(jìn)行的，當(dāng)紅光射入時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)需要顯示紅光的信息（位置和強(qiáng)度），將處于合適位置的芯片變?yōu)殚_(kāi)態(tài)，同樣的，當(dāng)綠光和藍(lán)光射入時(shí)也如此。光棒勻光，透鏡聚光，全反射鏡折疊光路后形成的均勻光斑投射到 DMD 顯示芯片上，通過(guò)控制 DMD 的開(kāi)關(guān)就可以達(dá)到亮態(tài)與暗態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)顯示，最終通過(guò)投影物鏡將 DMD 芯片上 的圖像投射到大屏幕上。

當(dāng)使用一個(gè)色輪時(shí)在任一給定的時(shí)間內(nèi)有2 / 3的光線被阻擋。當(dāng)白色光照射到紅色濾光片時(shí)，紅光透過(guò)，而藍(lán)光和綠光被吸收。藍(lán)光和綠光擁有同樣的道理，藍(lán)色濾光片通過(guò)藍(lán)光而吸收紅、綠光；綠光濾光片通過(guò)綠色而吸收紅、藍(lán)光。所以光源利用率較低，光效最高只有1/3。

LED光源種可以同時(shí)使用紅，綠、藍(lán)三原色，因此對(duì)投影機(jī)得光學(xué)結(jié)構(gòu)也做了響應(yīng)得調(diào)整。在單片DLP投影機(jī)中，是將LED紅，綠、藍(lán)三基色共3個(gè)LED驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成鑲嵌在一塊陶瓷底板上，形成一個(gè)點(diǎn)光源，作為投影機(jī)得光源。由于可以實(shí)現(xiàn)三原色LED的單獨(dú)快速通斷，三原色就可以輪流發(fā)光，快速分時(shí)，到達(dá)投影系統(tǒng)，這樣通過(guò)變換投影燈得色彩實(shí)現(xiàn)彩色投影，就不再需要采用復(fù)雜而精密得色輪系統(tǒng)。

1.2 雙片DMD芯片

為了降低成本和提高效率，在單片系統(tǒng)中使用了金屬鹵化物燈。但在某些應(yīng)用領(lǐng)域光亮度又顯不夠，需要在光輸出和精確的顏色之間進(jìn)行權(quán)衡，因此提出了獨(dú)特的雙DMD結(jié)構(gòu)，入圖所示。雙片系統(tǒng)中的色輪不用紅、綠、藍(lán)濾光片，取而代之，系統(tǒng)使用兩個(gè)輔助顏色，品紅和黃色。色輪的品紅片段允許紅光和藍(lán)光通過(guò)，同時(shí)黃色片段通過(guò)紅色和綠色。結(jié)果是紅光一直通過(guò)濾色系統(tǒng)，紅光在所有時(shí)間內(nèi)都通過(guò)，藍(lán)色和綠色在品紅和黃色色輪交替旋轉(zhuǎn)中每種光實(shí)質(zhì)上占用一半時(shí)間。

一旦通過(guò)色輪，光線直接照射到雙色分光棱鏡系統(tǒng)上。在這點(diǎn)，連續(xù)的紅光被分離出來(lái)而射到專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理紅光和紅色視頻信號(hào)的DMD上，順序的藍(lán)色和綠色光投射到另外的DMD上，專(zhuān)門(mén)處理交替顏色，這一DMD由綠色和藍(lán)色視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)。

與單片DLP系統(tǒng)相比，雙片系統(tǒng)紅光輸出是原來(lái)的大約三倍。并且因?yàn)楝F(xiàn)在只由兩個(gè)而不是三個(gè)濾光片組成，在一給定的視頻畫(huà)面中藍(lán)光和綠光輸出增加了大約50%（16.7ms/2=8.35ms,8.35ms/5.6ms-1=49.1%）。

1.3 三片DMD芯片

光源發(fā) 出的光線會(huì)被棱鏡分成紅綠藍(lán)三種原色每種顏色則分別被導(dǎo)向適當(dāng)?shù)腄MD ，這表示紅光、綠光和藍(lán)光都各有一顆DMD組件負(fù)責(zé)執(zhí)行光調(diào)變組件負(fù)責(zé)執(zhí)行光調(diào)變。三片DMD提供的屏幕像素是三個(gè)微反射鏡輸出的組合/聚光結(jié)果。一個(gè)微反射鏡調(diào)變紅光，第二個(gè)調(diào)變綠光，第三個(gè)調(diào)變藍(lán)光。三片DMD的反射光路如圖1.10 c 所示。此系統(tǒng)用棱鏡代替了色輪，工作特性更穩(wěn)定，但價(jià)格更貴。對(duì)于大型投影系統(tǒng)比如電影院或者大劇院，通常會(huì)使用一種復(fù)雜的三片設(shè)計(jì)。每一個(gè)顏色分配一個(gè)和一個(gè)三棱鏡。三棱鏡將白光光源分成許多種顏色?然后在圖像通過(guò)投影視鏡之前重新將三個(gè)影像組合。這套系統(tǒng)被稱(chēng)為影院系統(tǒng)，可以生成35萬(wàn)億種顏色。

審核編輯：劉清