是狼真的来了吗 谈DLP投影显示技术

二、DLP技术的原理及优势

　　1、原理

　　 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，被建造在静态随机存取内存（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（附录B）。

　　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。

　　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。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。

　　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。
　　
　　2、优势：

　　 因为DLP所使用的DMD是数字成像结构，所以这种投影仪技术也是一种全数字反射式投影技术。该技术的最大特点就是数字优势，采用了数字技术之后，可以大大提高图像的灰度等级，使图像噪声消失并稳定画面质量，在图像定位上也比以往精确了许多。并且该种技术还具有反射优势，采用反射式的DMD器件之后，成像器件的总光效率得到了很大提高，对比度、亮度、均匀性都非常出色。单片DLP投影仪的三原色光都是由同一个微镜反射到同一像素点，并不存在会聚问题，所以黑色区域是真正的黑色，像素点边缘也不会出现毛边和阴影。由于工作原理简单，其工作可靠性也相应提高，能够适应各种苛刻的使用环境。
　　
　　 更清晰

　　DLP技术使图象随着窗口的刷新而更加清晰，它通过增强黑白对比度、描绘边界线和分离单个颜色而将图象中的缺陷抹去。你的眼睛是不会欺骗你的，你可以尽情享受这种视觉结果。

　　DMD是由超过五十万块的微小镜而组成，而一个镜面则代表一个像素，一个镜面之下有一个合叶装置。这种结构可以对输入进来的数字信号做出每秒开关超过5000次的响应，以产生像素。DMD镜器件这一非凡的快速开关速度与被称为双脉冲宽度调制的一种精确的图象颜色和灰度复制技术相结合，产生的是透明似水晶的令人叹为观止的图象。

　　更细致

　　如果你坐在会议室的最后一排，你依然可以清晰的看到荧幕上的图象。而且无论从中央还是边上，你都看不到声名狼籍的“纱们”效果——在模拟放映技术中存在于像素之间的恼人缝隙。无论你的座位在哪里，图象总是非常清晰，而且最大化地填充屏幕。

　　DMD镜片体积微小，每一侧边的长度为16微米，相邻镜头之间的缝隙小于1微米。镜头是方形的，所以每一个镜片显示的内容要比实际图象更多。我们将一台LCD投影机与一台DLP投影机做一个比较，图象将在相同条件下进行放映，每一台投影机的焦距、亮度和颜色都调到最佳。与LCD投影机图象上的“纱们”效果相对比的是DLP投影机的无缝效果，当一个图象的尺寸增加时，LCD投影机图象中的缝隙将变得更大。

　　DMD镜面的大小和形状决定了这一切，每个镜面90%的面积动态地反射光线以生成一个投影图象，由于一个镜头与另一个镜头之间是如此地接近，所以图象看起来没有缝隙，再加上当分辨率在增加时大小及间距仍保持一致，因此无论分辨率如何变化，图象始终能够保持很高的清晰度。

　　更明亮

　　你愿意在观看投影的时候同时拥有光明吗？观众在做笔记的时候希望保持亮度或打开窗帘，与传统的模拟投影机相比，DLP投影机将更多的光线打到屏幕上，这样，图象的演示效果在光亮中同在黑暗中一样好。

　　DLP的技术有效地解决了这个问题。DMD的强反射表面通过消除光路上的障碍及将更多的光线反射到屏幕上，而最大化地利用了投影机的光源。DLP技术依据图象的内容对图象进行反射，DLP的光源有两种工作方式，或者通过一个透镜打到屏幕上，或者直接进入一个吸光器。相计较的是，LCD技术则是偏振光在图象到达屏幕之前必须通过大量的附加光学元件。

　　更为有利的是，基于DLP技术的投影机的亮度是随着分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情况下，DMD提供更多的反射面积，如此一来就可以更为有效地利用灯光的亮度。

　　更逼真

　　随着其它显示技术及摄影技术的出现，DLP使得那些无生命的图象拥有了逼真的色彩。数字彩色的再现保证了图象与真实物质的还原性，而且没有发亮的斑点或其它投影机典型的冲失现象。

　　DLP不仅仅是简单地投影图象，它还对它们进行了复制。在它的处理过程中，首先将源图象数字化为8到10位每色的灰度图象。然后，这些而进制输入进DMD，在那里它们与来自光源并经过仔细过滤的彩色光相结合。这些图象离开DMD后就成像到屏幕上，保持了原图象所有的光亮和微妙之处。DLP独一无二的色彩过滤过程控制了投影图象的色彩纯度，此技术的数字化控制支持无限次的色彩复制，并确保了原始图象栩栩如生地再现。

　　更可靠

　　恶劣条件下的测试强有力地保证了DLP技术的可靠性，TI的工程师在每一种可以想象的情况下对DMD进行了测试。他们曾经将它放在热、冷、振动、爆炸、潮湿以及许许多多其它苛刻的条件下进行检测，从而用户可以确信DMD以及其它组成DLP技术的所有元件在相当长的时间内可以保持高可靠性。

　　DMD不仅通过了所有的标准半导体资格测试，而且还证明了在模拟操作环境下，它的生命期超过10万个小时，测试证明，DMD可以进行超过1.7千万亿次循环无故障运行，这相当于投影机的实际使用时间超过1995年。其它测试结果显示，DMD在超过11万个电力周期和1万1千个温度周期下无故障，以确保在需求较大的应用领域中提供30年以上的可靠运行期。TI为其它DLP组件提供了类似的保证。

　　更便携

　　重量不足10磅并能在屏幕上投影1000流明亮度的基于DLP的超便携投影机为“减重量，但不是肌肉”这一说法赋予了全新的含义。与包含大型、笨重光学器件的传统模拟投影系统不同，DLP的数字化设计使一个小型的、结构更为紧凑的光学系统就可以产生重大的视觉冲击效果。

　　TI的开发人员和合作伙伴帮助超重的投影机进行了“减肥”，他们将DLP的电子元件压缩了一半，而同时，其表现比第一代系统亮度更高、对比度更强。使用一个单片DMD就可以实现大小、重量和亮度的统一，这将使用户可以得到一个更小、更亮、更易于携带而且足以提供出色图象质量的系统。