光電子顯示中數(shù)字光處理器進(jìn)展02

1、DMD晶片與一只螞蟻腿,DLP的顏色生成,DLP產(chǎn)生色彩是由于放在光源路徑上的色輪（由紅、綠、藍(lán)組成）。由一個(gè)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三原色濾光色輪與視頻信號嚴(yán)格地同步以便在視頻信號一幀的時(shí)間內(nèi)合成所要求的顏色 。,光源、色輪、DMD、變焦成像鏡,,色輪工作示意圖,光源,燈光會聚,色輪,集成輸出光會聚在DMD上,傳光透鏡,DMD數(shù)控,DMD,DMD-DLP投影機(jī),DMD-DLP,,DLP投影的機(jī)分類,DLP投影機(jī)可分為：單片DMD機(jī)（主要應(yīng)用

2、在小型投影機(jī)產(chǎn)品）;兩片DMD機(jī)（應(yīng)用于大型拼接顯示墻）;三片DMD機(jī)（應(yīng)用于超高亮度投影機(jī)）。目前的DLP投影機(jī)最常見的是單片式DLP投影機(jī)。在單片式DLP投影機(jī)中，放在光源路徑上的紅、綠、藍(lán)三原色濾色鏡組成的色輪是一個(gè)關(guān)鍵的著色部件。,單片式DLP投影機(jī),單片式DLP投影機(jī)的基本原理是:由DMD產(chǎn)生的灰度信號，通過放在光源路徑上的色輪交替地反射彩色光，這樣一來，就會使各種色彩的圖像以很高的速率呈現(xiàn)在屏幕上，并在觀察者的眼睛

3、中組合成為一幅完整的彩色畫面?？刂齐娐房筛鶕?jù)當(dāng)前的色輪旋轉(zhuǎn)位置，把相應(yīng)色彩的圖像信號傳遞給DMD器件，交替顯示在投影屏幕上，紅、綠、藍(lán)單色圖像就組合成一幅色彩豐富的畫面。,,單片式DLP投影機(jī),光源,色輪,變焦透鏡,DMD芯片,單片式DLP投影機(jī),DLP主板,處理器,存儲器,變焦投影透鏡,屏幕,光源,會聚透鏡,色輪,成形透鏡,DMD,光學(xué)元件,單片式DLP投影機(jī),由于每種顏色的灰階都是8 bit，即256種，那么三原色總共便可產(chǎn)生25

4、6x256x256大約1600萬種不同的顏色。單片式DLP投影機(jī)的體積非常小，重量輕，最適合于使用者便攜使用。,單片式DLP投影機(jī),色輪,高亮度燈,透鏡系統(tǒng),光通道,投影透鏡系統(tǒng),棱鏡,DMD,,三片式DLP投影機(jī),棱鏡組合,DMD,,,,三片式的DLP的投影機(jī),三片式的DLP的投影機(jī)是由三片DMD器件組成；DLP投影機(jī)的三片DMD器件的空間位置經(jīng)專門計(jì)算設(shè)計(jì)安排；來自照明光源的白光經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的分光棱鏡系統(tǒng)后分成紅、綠、藍(lán)三色光；

5、紅、綠、藍(lán)三色光分別以一定的角度照射到三個(gè)DMD器件上，在三個(gè)DMD器件上當(dāng)處于“開”狀態(tài)的微反射鏡把該顏色的光反射后再次通過該棱鏡系統(tǒng)重新合成，最后通過變焦物鏡把彩色圖像投影到屏幕上。,三片DMD式的DLP的空間安排,三片DMD,,,,三片（DMD）式的DLP的投影機(jī),,彩色濾波棱鏡,光學(xué)透鏡,光源,DMD,三片（DMD）式的DLP的光路,光路,單片機(jī)、兩片機(jī)、三片機(jī)示意圖,三片機(jī),微型DMD-DLP投影機(jī),0.9 kg機(jī)體尺寸:

6、63.4 mm (H) x 148.8 mm (L) x 199.0 mm (W),4,數(shù)字光處理器（DLP）投影機(jī)的優(yōu)點(diǎn),DLP投影機(jī)清晰度高、畫面均勻、色彩銳利；三片式DLP投影機(jī)亮度可達(dá)2000流明以上，可隨意變焦，分辨率高，不經(jīng)壓縮分辨率可達(dá)1280×1024；DLP投影機(jī)獨(dú)到的特點(diǎn)是隨著分辯率的增加，亮度也在增加，較高的分辯率意味著有更多的微反射鏡反射光。,DLP投影機(jī)具有以下的優(yōu)點(diǎn),1，對比度高。DLP技術(shù)可

7、以使圖像隨窗口的刷新而更加清晰，其黑白對比度高，目前DMD圖像的對比度已超過100：1；    2，高清晰度。DLP投影機(jī)投射的圖像，無論遠(yuǎn)的或近的圖像都是非常清晰的，并且能夠全屏地填充屏幕；        3，高亮度。在DMD器件中兩個(gè)微反射鏡，即兩像素的間隔為一個(gè)微米，有效反射率在百分之六十以上，更多的光線投射在屏幕上使

8、圖像演示效果愈嘉，完全可以在白晝光亮中演示；,有效反射率在60%以上,DMD,,,,,89%,,,,,,,,92%,,,,,,,,,,,85%,88%,61%,漫射,反射,占空因子,時(shí)間,X,X,X,=,DLP投影機(jī)具有以下的優(yōu)點(diǎn),4，色保真度高。由于DMD器件的灰階和色保真度皆由微反射鏡“開”狀態(tài)的占空比所決定，而占空比又是脈沖調(diào)制來控制，最高可達(dá)10 bit即1024級，而三原色混合可產(chǎn)生10億種不同的顏色。數(shù)字彩色的再現(xiàn)會保證投影

9、圖像更加逼真，不會出現(xiàn)發(fā)亮的斑點(diǎn)；        5，可靠性高。DMD數(shù)字投影機(jī)經(jīng)德克薩斯儀器公司的可靠性模擬試驗(yàn)，正常工作可達(dá)76000小時(shí)，和1萬多次無故障穩(wěn)定地運(yùn)行；  6，響應(yīng)時(shí)間快。由于DMD器件中單個(gè)微反射鏡重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量極小，從“開”態(tài)到“關(guān)”態(tài)大約是 10微秒，其響應(yīng)時(shí)間非常短。,高分辨率,電腦、電視屏幕，投影機(jī)解析度的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：?V

10、GA: 640 x 480像素?cái)?shù)? SVGA: 800 x 600像素?cái)?shù)? XGA: 1024 x 768像素?cái)?shù)? UXGA: 1600 x 1200像素?cái)?shù)? SXGA: 1280 x 1024像素?cái)?shù)DMD的像素?cái)?shù)為2048x1152,大屏幕放映,多媒體數(shù)字投影機(jī)DLP/DMD,DLP影院放映機(jī),DLP,新一代DLP-DHTV,DLP與LED放映解析度的比較,DLP,LED,,,照明光源,光源,拋物面反射鏡,汞，鹵素混合,

11、弧光放電,電極,電極,5,結(jié)語,以數(shù)字微反射鏡器件（DMD）為核心的數(shù)字光處理器（DLP）是一項(xiàng)全新的投影顯示技術(shù)，他的誕生使我們在擁有捕捉、接收、存儲數(shù)字信息的能力后，又實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信息顯示。DMD與DLP技術(shù)的成功是光電子顯示領(lǐng)域里的一個(gè)劃時(shí)代的成果，它正如CD在音頻領(lǐng)域產(chǎn)生的巨大影響一樣，DLP將為視頻投影顯示領(lǐng)域帶來一場有深遠(yuǎn)歷史意義的革命 。,可無數(shù)次地再現(xiàn)精確的數(shù)字圖像,這種新的投影顯示技術(shù)以DMD數(shù)字微反射鏡器件作為光學(xué)成

12、像器件，采用數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)調(diào)制視頻信號以驅(qū)動(dòng)DMD光路系統(tǒng)，再通過變焦投影透鏡在大屏幕上投影成圖像。由于采用了數(shù)字技術(shù)的，使圖像灰度等級可達(dá)1024級，色彩最高可達(dá)10億種，無圖像噪聲，在大屏幕上投影成像的畫面質(zhì)量穩(wěn)定，可無數(shù)次地再現(xiàn)精確的數(shù)字圖像。,DLP技術(shù)的發(fā)展,DLP技術(shù)發(fā)展方向是低成本、高畫質(zhì)的技術(shù)目標(biāo);加大DMD芯片底板的硅晶圓口徑和改善新型封裝技術(shù);在提高DLP投影機(jī)畫面質(zhì)量的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，TI 發(fā)布 SCR (se

13、quential Color Recapture)即相續(xù)彩色撲捉技術(shù)用于提升投影機(jī)的亮度和色彩表現(xiàn)；從DMD控制器LSI到DMD元件的數(shù)據(jù)傳送方面采用DDR（Double Data Rate）模式;,DLP技術(shù)的發(fā)展,2002年下半年，DLP投影機(jī)光路上采用六段式色輪，進(jìn)一步提高色彩和亮度;微反射鏡的鏡面傾斜角度由現(xiàn)在正負(fù)10度加大至12度、14度以求進(jìn)一步的亮度提升;DMD芯片尺寸在進(jìn)一步縮小,微反射鏡面積從1996年邊長16微

14、米，間距1微米，到2001年，減小至為邊長13.7微米，間距0.8微米.,數(shù)字投影顯示（DPD）和高清晰度電視（HDTV）,上百萬個(gè)微反射鏡的集成使成像器件的總光效率達(dá)60%以上，而其對比度和亮度的均勻性都非常出色。因此，這種以數(shù)字微反射鏡器件（DMD）為核心的數(shù)字光處理器（DLP）是近幾年來一項(xiàng)十分引人注目的全新的投影顯示技術(shù)，以其投影單元亮度高、均勻性好、圖像高度清晰、色彩鮮艷、工作穩(wěn)定、壽命長、易于維護(hù)等優(yōu)勢在數(shù)字投影顯示（DPD

15、）和高清晰度電視（HDTV）會得到更廣泛的應(yīng)用。,,6,參考文獻(xiàn),1，J．M．Florence and L.A.Yoder， Display system architectures for digital micromiror divice（DMD） based projectors，Proc.，SPIE 2650，（1996）193-208.2，L．J．Hornberck， Digital light processing for

16、 high-brightness， high-resolution applications，Proc.，SPIE 3013，（1997），27-41.3,宋菲君,S.Jutamulia,,北京大學(xué)出版社,19984, 楊世寧，李耀棠，王天及等，“用數(shù)字微反射鏡器件合成體視全息圖拍攝系統(tǒng)”《光電子*激光》，（Journal of Optolectronics*Laser），Vol.12,No.7 Jun.(2001)p.719-72

17、1,參考文獻(xiàn),5, R.L. Knipe, "Challenges of a Digital Micromirror Device: Modeling and Design," SPIE Europto Proceedings, Vol. 2783, pp. 135-145 (June 12-13, 1996). 6, V. Markandey and G. Hewlett, "Digital Ligh

18、t Pro-cessing: A DSP Powered Multimedia Display," DSP & Multimedia Technology, Vol. 5, No. 4 (July/August 1996). 7, L.J. Hornbeck, "Digital Light Processing and MEMS: An Overview (Invited Paper)," Di

19、gest of IEEE/LEOS 1996 Summer Topical Meetings, Optical MEMS and Their Appli-cations, WA3, pp. 7-8, Keystone, CO (August 5-9, 1996). 8, F. Skaggs, "Automatic Testing of the Digital Micromirror Device (DMD),"

20、Digest of IEEE/LEOS 1996 Summer Topical Meetings, Optical MEMS and Their Appli-cations, WB2, pp. 11-12, Keystone, CO (August 5-9, 1996).,參考文獻(xiàn),9, W.E. Nelson, "Digital Light Processing for Color Printing (Invited Pap

21、er)," Digest of IEEE/LEOS 1996 Sum-mer Topical Meetings, Optical MEMS and Their Applications, WC3, pp. 19-20, Keystone, CO (August 5-9, 1996). 10, M. Mignardi, R. Howell, "The Fabrication of the Digi-tal Micr

22、omirror Device," EF/SEMI Conference, Commercialization of Microsystems ?6, Kona, HI (October 6-11, 1996). Proceedings in progress.11, L.J. Hornbeck, "Digital Light Processing for Projec-tion Displays: A Progr