光电子显示中的数字光处理器的进展.ppt

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1、DMD晶片与一只蚂蚁腿晶片与一只蚂蚁腿DLP的颜色生成的颜色生成DLP产生色彩是由于产生色彩是由于放在光源路径上的色放在光源路径上的色轮（由红、绿、蓝组轮（由红、绿、蓝组成）。成）。由一个微型电机驱动由一个微型电机驱动的三原色滤光色轮与的三原色滤光色轮与视频信号严格地同步视频信号严格地同步以便在视频信号一帧以便在视频信号一帧的时间内合成所要求的时间内合成所要求的颜色的颜色。光源、色轮、光源、色轮、DMD、变焦成像镜、变焦成像镜色轮工作示意图色轮工作示意图光源光源灯光会聚灯光会聚色轮色轮集成输出光会聚在集成输出光会聚在DMD上上传光透镜传光透镜DMD数控数控DMDDMD-DLP投影机投影机DMD

2、-DLPDLP投影的机分类投影的机分类DLP投影机可分为：投影机可分为：单片单片DMD机（主要应用在小型投影机产品）机（主要应用在小型投影机产品）;两片两片DMD机（应用于大型拼接显示墙）机（应用于大型拼接显示墙）;三片三片DMD机（应用于超高亮度投影机）。机（应用于超高亮度投影机）。目前的目前的DLP投影机最常见的是单片式投影机最常见的是单片式DLP投影投影机。机。在单片式在单片式DLP投影机中，放在光源路径上的红、投影机中，放在光源路径上的红、绿、蓝三原色滤色镜组成的色轮是一个关键的绿、蓝三原色滤色镜组成的色轮是一个关键的着色部件。着色部件。单片式单片式DLP投影机投影机单片式单片式DLP

3、投影机的基本原理是投影机的基本原理是:由由DMD产生的灰度信号，通过放在光源路径上产生的灰度信号，通过放在光源路径上的色轮交替地反射彩色光，这样一来，就会使的色轮交替地反射彩色光，这样一来，就会使各种色彩的图像以很高的速率呈现在屏幕上，各种色彩的图像以很高的速率呈现在屏幕上，并在观察者的眼睛中组合成为一幅完整的彩色并在观察者的眼睛中组合成为一幅完整的彩色画面。画面。控制电路可根据当前的色轮旋转位置，把相应控制电路可根据当前的色轮旋转位置，把相应色彩的图像信号传递给色彩的图像信号传递给DMD器件，交替显示在器件，交替显示在投影屏幕上，红、绿、蓝单色图像就组合成一投影屏幕上，红、绿、蓝单色图像就组

4、合成一幅色彩丰富的画面幅色彩丰富的画面。单片式单片式DLP投影机投影机光源光源色轮色轮变焦透镜变焦透镜DMD芯片芯片单片式单片式DLP投影机投影机DLP主板主板处理器处理器存储器存储器变焦投影透镜变焦投影透镜屏幕屏幕光源光源会聚透镜会聚透镜色轮色轮成形透镜成形透镜DMD光学元件光学元件单片式单片式DLP投影机投影机由于每种颜色的灰阶都是由于每种颜色的灰阶都是8bit，即，即256种，种，那么三原色总共便可产生那么三原色总共便可产生256x256x256大大约约1600万种不同的颜色。万种不同的颜色。单片式单片式DLP投影机的体积非常小，重量轻，投影机的体积非常小，重量轻，最适合于使用者便携使用

5、最适合于使用者便携使用。单片式单片式DLP投影机投影机色轮色轮高亮度灯高亮度灯透镜系统透镜系统光通道光通道投影透镜系统投影透镜系统棱镜棱镜DMD三片式三片式DLP投影机投影机棱镜组合棱镜组合DMD三片式的三片式的DLPDLP的投影机的投影机三片式的三片式的DLPDLP的投影机是由三片的投影机是由三片DMDDMD器件组成；器件组成；DLPDLP投投影影机机的的三三片片DMDDMD器器件件的的空空间间位位置置经经专专门门计算设计安排；计算设计安排；来来自自照照明明光光源源的的白白光光经经特特殊殊设设计计的的分分光光棱棱镜镜系统后分成红、绿、蓝三色光；系统后分成红、绿、蓝三色光；红红、绿绿、蓝蓝三三

6、色色光光分分别别以以一一定定的的角角度度照照射射到到三三个个DMDDMD器器件件上上，在在三三个个DMDDMD器器件件上上当当处处于于“开开”状状态态的的微微反反射射镜镜把把该该颜颜色色的的光光反反射射后后再再次次通通过过该该棱棱镜镜系系统统重重新新合合成成，最最后后通通过过变变焦焦物镜把彩色图像投影到屏幕上。物镜把彩色图像投影到屏幕上。三片三片DMDDMD式的式的DLPDLP的空间安排的空间安排三片三片DMD三片（三片（DMDDMD）式的）式的DLPDLP的投影机的投影机彩色滤波棱镜彩色滤波棱镜光学透镜光学透镜光源光源DMD三片（三片（DMDDMD）式的）式的DLPDLP的光路的光路光路单片

7、机、两片机、三片机示意图单片机、两片机、三片机示意图三片机微型微型DMD-DLP投影机投影机0.9kg机体尺寸机体尺寸:63.4mm(H)x148.8mm(L)x199.0mm(W)4,4,数字光处理器（数字光处理器（DLP）投影机的优点）投影机的优点 DLP投影机清晰度高、画面均匀、色彩锐利；投影机清晰度高、画面均匀、色彩锐利；三片式三片式DLP投影机亮度可达投影机亮度可达2000流明以上，可流明以上，可随意变焦，分辨率高，不经压缩分辨率可达随意变焦，分辨率高，不经压缩分辨率可达12801024；DLP投影机独到的特点是随着分辩率的增加，投影机独到的特点是随着分辩率的增加，亮度也在增加，较高

8、的分辩率意味着有更多的亮度也在增加，较高的分辩率意味着有更多的微反射镜反射光。微反射镜反射光。DLP投影机具有以下的优点投影机具有以下的优点 1 1，对对比比度度高高。DLPDLP技技术术可可以以使使图图像像随随窗窗口口的的刷刷新新而而更更加加清清晰晰，其其黑黑白白对对比比度度高高，目目前前DMDDMD图图像的对比度已超过像的对比度已超过100100：1 1；2，高清晰度。，高清晰度。DLP投影机投射的图像，无投影机投射的图像，无论远的或近的图像都是非常清晰的，并且能论远的或近的图像都是非常清晰的，并且能够全屏地填充屏幕；够全屏地填充屏幕；3，高亮度。，高亮度。在在DMD器件中两个微反射器件中

9、两个微反射镜，即两像素的间隔为一个微米，有效反射镜，即两像素的间隔为一个微米，有效反射率在百分之六十以上，更多的光线投射在屏率在百分之六十以上，更多的光线投射在屏幕上使图像演示效果愈嘉，完全可以在白昼幕上使图像演示效果愈嘉，完全可以在白昼光亮中演示；光亮中演示；有效反射率在有效反射率在60%60%以上以上DMD89%92%85%88%61%漫射漫射反射反射占空因子占空因子时间时间XXX=DLP投影机具有以下的优点投影机具有以下的优点 4 4，色色保保真真度度高高。由由于于DMDDMD器器件件的的灰灰阶阶和和色色保保真真度度皆皆由由微微反反射射镜镜“开开”状状态态的的占占空空比比所所决决定定，而

10、而占占空空比比又又是是脉脉冲冲调调制制来来控控制制，最最高高可可达达10 10 bitbit即即10241024级级，而而三三原原色色混混合合可可产产生生1010亿亿种种不不同同的的颜颜色色。数数字字彩彩色色的的再再现现会会保保证证投投影影图图像像更更加加逼逼真真，不不会会出出现现发发亮亮的的斑斑点点；5 5，可可靠靠性性高高。DMDDMD数数字字投投影影机机经经德德克克萨萨斯斯仪仪器器公公司司的的可可靠靠性性模模拟拟试试验验，正正常常工工作作可可达达7600076000小小时时，和和1 1万万多多次次无无故故障障稳定地运行；稳定地运行；6 6，响响应应时时间间快快。由由于于DMDDMD器器件

11、件中中单单个个微微反反射射镜镜重重量量轻轻，转转动动惯惯量量极极小小，从从“开开”态态到到“关关”态大约是态大约是 10 10微秒，其响应时间非常短。微秒，其响应时间非常短。高分辨率高分辨率电脑电脑、电视屏、电视屏幕幕，投影机解析度的标准規格投影机解析度的标准規格：VGA:640 x480像素数像素数 SVGA:800 x600像素数像素数 XGA:1024x768像素数像素数 UXGA:1600 x1200像素数像素数 SXGA:1280 x1024像素数像素数DMD的像素数为的像素数为2048x1152大屏幕放映大屏幕放映多媒体数字投影机多媒体数字投影机DLP/DMDDLP影院放映机DLP

12、新一代新一代DLP-DHTVDLP与与LED放映解析度的比较放映解析度的比较DLPLED照明光源照明光源光源抛物面反射镜抛物面反射镜汞，卤素混合汞，卤素混合弧光放电弧光放电电极电极电极电极5,结语结语以数字微反射镜器件（以数字微反射镜器件（DMD）为核心的）为核心的数字光处理器（数字光处理器（DLP）是一项全新的投）是一项全新的投影显示技术，他的诞生使我们在拥有捕影显示技术，他的诞生使我们在拥有捕捉、接收、存储数字信息的能力后，又捉、接收、存储数字信息的能力后，又实现了数字信息显示。实现了数字信息显示。DMD与与DLP技术的成功是光电子显示领技术的成功是光电子显示领域里的一个划时代的成果，它正

13、如域里的一个划时代的成果，它正如CD在在音频领域产生的巨大影响一样，音频领域产生的巨大影响一样，DLP将将为视频投影显示领域带来一场有深远历为视频投影显示领域带来一场有深远历史意义的革命史意义的革命。可无数次地再现精确的数字图像可无数次地再现精确的数字图像这种新的投影显示技术以这种新的投影显示技术以DMD数字微反射镜数字微反射镜器件作为光学成像器件，采用数字光学处理器件作为光学成像器件，采用数字光学处理技术调制视频信号以驱动技术调制视频信号以驱动DMD光路系统，再光路系统，再通过变焦投影透镜在大屏幕上投影成图像。通过变焦投影透镜在大屏幕上投影成图像。由于采用了数字技术的，使图像灰度等级可由于采

14、用了数字技术的，使图像灰度等级可达达1024级，色彩最高可达级，色彩最高可达10亿种，无图像噪亿种，无图像噪声，在大屏幕上投影成像的画面质量稳定，声，在大屏幕上投影成像的画面质量稳定，可无数次地再现精确的数字图像。可无数次地再现精确的数字图像。DLP技术的发展技术的发展DLP技术发展方向是低成本、高画质的技术目技术发展方向是低成本、高画质的技术目标标;加大加大DMD芯片底板的硅晶圆口径和改善新型封芯片底板的硅晶圆口径和改善新型封装技术装技术;在提高在提高DLP投影机画面质量的技术实现上，投影机画面质量的技术实现上，TI发布发布SCR(sequentialColorRecapture)即即相相续

15、彩色扑捉技术续彩色扑捉技术用于提升投影机的亮度和色彩用于提升投影机的亮度和色彩表现；表现；从从DMD控制器控制器LSI到到DMD元件的数据传送方面元件的数据传送方面采用采用DDR（DoubleDataRate）模式）模式;DLP技术的发展技术的发展2002年下半年，年下半年，DLP投影机光路上采用六投影机光路上采用六段式色轮，进一步提高色彩和亮度段式色轮，进一步提高色彩和亮度;微反射镜的镜面倾斜角度由现在正负微反射镜的镜面倾斜角度由现在正负10度度加大至加大至12度、度、14度以求进一步的亮度提升度以求进一步的亮度提升;DMD芯片尺寸在进一步缩小芯片尺寸在进一步缩小,微反射镜面积微反射镜面积从

16、从1996年边长年边长16微米，间距微米，间距1微米，到微米，到2001年，减小至为边长年，减小至为边长13.7微米，间距微米，间距0.8微米微米.数字投影显示（数字投影显示（DPDDPD）和高清晰度）和高清晰度电视（电视（HDTVHDTV）上百万个微反射镜的集成使成像器件的总光效率上百万个微反射镜的集成使成像器件的总光效率达达60%60%以上，而其对比度和亮度的均匀性都非常出以上，而其对比度和亮度的均匀性都非常出色。因此，这种以数字微反射镜器件（色。因此，这种以数字微反射镜器件（DMDDMD）为核）为核心的数字光处理器（心的数字光处理器（DLPDLP）是近几年来一项十分引）是近几年来一项十分

17、引人注目的全新的投影显示技术，以其投影单元亮人注目的全新的投影显示技术，以其投影单元亮度高、均匀性好、图像高度清晰、色彩鲜艳、工度高、均匀性好、图像高度清晰、色彩鲜艳、工作稳定、寿命长、易于维护等优势在作稳定、寿命长、易于维护等优势在数字投影显数字投影显示示（DPDDPD）和高清晰度电视和高清晰度电视（HDTVHDTV）会得到更广泛）会得到更广泛的应用。的应用。6,6,参考文献参考文献1 1，J JM MFlorence and L.A.YoderFlorence and L.A.Yoder，Display Display system architectures for digital mi

18、cromiror system architectures for digital micromiror divicedivice（DMDDMD）based projectors based projectors，Proc.Proc.，SPIE SPIE 26502650，（，（19961996）193-208.193-208.2 2，L LJ JHornberckHornberck，Digital light Digital light processing for high-brightnessprocessing for high-brightness，high-high-resolut

19、ion applicationsresolution applications，Proc.Proc.，SPIE 3013SPIE 3013，（19971997），），27-41.27-41.3,3,宋菲君宋菲君,S.Jutamulia,S.Jutamulia,北京北京大学出版社大学出版社,199819984,4,杨世宁，李耀棠，王天及等，杨世宁，李耀棠，王天及等，“用数字微反射用数字微反射镜器件合成体视全息图拍摄系统镜器件合成体视全息图拍摄系统”光电子光电子*激光激光，（，（Journal of Optolectronics*LaserJournal of Optolectronics*Las

20、er），），Vol.12,No.7 JunVol.12,No.7 Jun.(2001).(2001)p.719-721p.719-721参考文献参考文献5,R.L.Knipe,ChallengesofaDigitalMicromirrorDevice:ModelingandDesign,SPIEEuroptoProceedings,Vol.2783,pp.135-145(June12-13,1996).6,V.MarkandeyandG.Hewlett,DigitalLightPro-cessing:ADSPPoweredMultimediaDisplay,DSP&MultimediaTech

21、nology,Vol.5,No.4(July/August1996).7,L.J.Hornbeck,DigitalLightProcessingandMEMS:AnOverview(InvitedPaper),DigestofIEEE/LEOS1996SummerTopicalMeetings,OpticalMEMSandTheirAppli-cations,WA3,pp.7-8,Keystone,CO(August5-9,1996).8,F.Skaggs,AutomaticTestingoftheDigitalMicromirrorDevice(DMD),DigestofIEEE/LEOS1

22、996SummerTopicalMeetings,OpticalMEMSandTheirAppli-cations,WB2,pp.11-12,Keystone,CO(August5-9,1996).参考文献参考文献9,W.E.Nelson,DigitalLightProcessingforColorPrinting(InvitedPaper),DigestofIEEE/LEOS1996Sum-merTopicalMeetings,OpticalMEMSandTheirApplications,WC3,pp.19-20,Keystone,CO(August5-9,1996).10,M.Migna

23、rdi,R.Howell,TheFabricationoftheDigi-talMicromirrorDevice,EF/SEMIConference,CommercializationofMicrosystems?6,Kona,HI(October6-11,1996).Proceedingsinprogress.11,L.J.Hornbeck,DigitalLightProcessingforProjec-tionDisplays:AProgressReport(InvitedPaper)SIDEuroDisplay6,Proceedingsofthe16thInternationalDis-playResearchConference,pp.67-71,Birmingham,England(October14-18,1996).谢谢！谢谢！