庖丁解牛：深度剖析酷乐视coolux α3+微型投影机

    LCOS作为一种微型显示技术，在上世纪90年代末出现，随着技术的进步，目前正成为继LCD、DLP后第三种主流投影显示器件，尤其是在投影行业，目前正以较快的速度增长，本文将以深圳世纪维优科技有限责任公司最新推出的旗舰级产品酷乐视COOLUXα3+产品做为范例，对时序LCOS微投作一次全面的剖析、介绍，并对该微型投影机一些特点做一分析。

    LCOS是硅基液晶（Liquid Crystal on Silicon）技术的缩写，属于新型的反射技术；目前LCOS显示芯片在高端投影显示与微型投影中应用广泛。高端投影显示以SONY、JVC为代表，主要应用在高端家庭影院及商业影院之中。这里，我们着重介绍目前在IT数码业界如火如荼地发展中的LCOS微型投影机。

    在过去的10多年，LED亮度的迅速增长，这种增长使得用LED光源在投影领域的应用成为可能。对于投影来说LED光源最具吸引的特点就是长寿命，而且驱动电压低、响应速度快、色域宽、没有紫外或红外的辐射，因此使用LED光源来作为投影是非常理想的光源，LCOS微型投影正是在LED高速发展下取得爆发性增长。

    LCOS的结构是在单晶硅上生长电晶体，利用半导体集成制作驱动面板，然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并在上面镀铝膜电极作为反射镜，形成CMOS有源点阵基板，然后将CMOS基板与含有ITO透明电极上的玻璃基板贴合，再注入液晶，进行封装。像素电极同时也作为反射镜，像素的尺寸一般可以做的很小，约7~20μm，开口率高达96%，LCOS成像原理见下图：

    利用单片LCOS器件进行投影开发大致分为两大类：一是利用白光作为光源，采用单片CF-LOCS（CF-Color Filter:彩色滤光膜）作为成像器件直接成像为彩色图像；二是利用RGB色光作为光源，利用单色LCOS较高的场刷新率特点（240---360Hz），采用时序方式将场信号分解为R场、G场、B场分别显示，然后利用人眼的视觉暂留特性进行时间混色，形成一副完整的彩色图像。

    CF-LCOS面板由于采用了和传统TFT-LCD相似的成像原理，故使用起来比较简单，只需要单片面板+白光光源就能生成彩色图像；而时序LCOS投影相比CF-LCOS效果较好，优点较多，因此得到了较快的发展，相比白光技术，时序LCOS投影具有以下优点：

    l         光利用率高，由于CF-LCOS是采用在LCOS面板上覆盖CF膜的方式来形成彩色图像，尽管LCOS本身的反射率很高，但是经过CF膜后，其光通过率大下降，而时序方式是使用一张单色的LCOS直接反射色光，因此能充分利用LCOS高反射率的特性来提时序光机的光利用率。

    l         色域、对比度高，目前CF-LCOS的色域只有30-50%NTSC（注：目前的液晶电视色域一般在30-60%之间），而且随着其色饱和度的增加，对光线反射率必然会下降，最终影响光输出，而时序方式的色彩完全以3只LED色管来决定，其色域可达到并超过100%NTSC；下图是两个不同色域对比效果图，可以看出色域高的显示设备色彩表现相当丰富、出色。

    l         功耗上，虽然白光LED具有比较高的能效，可经过CF-LCOS的CF膜上损耗后，其整个光机的最终能效会明显低于时序光机，因此在输出亮度相同的情况下，时序LCOS投影机的整机功率可以明显低于CF-LCOS光机

    l         图像分辨率可以做得更高，由于CF-LCOS是将单色LCOS面板利用CF膜分隔成R、G、B显示点陈，最终是每3个物理像素点形成一个显示像素；而时序方式采用时间混色，其面板一个物理像素就对应一个显示像素；因此相同面积的显示面板，CF-LCOS的分辨率会明显低于时序方式。

    下面以深圳世纪维优科技最新推广的旗舰级产品的酷乐视COOLUX-α3+来介绍时序LCOS特点以及他所带来的人性化功能：

    酷乐视COOLUX-α3+是在原α3基础上的升级机型，亮度提升到目前业界最高水平200流明，让用户得到前所未有的体验，并且其在行业里创造了多个第一：第一个支持1080P多媒体片源的微投；第一个支持自动梯形校正、自动翻转的微投；第一个支持多种电源管理模式的微投。

1.  整机构架：下图是该投影的整机构架示意图。

    该机的LCOS芯片采用台湾HIMAX公司的一款最新型号的0.45英寸XGA的显示芯片，该分辨率芯片将微投领入XGA时代，整个画面表现相当细腻。

    整个系统控制及视频处理均由MST6M48完成，MST6M48芯片是Mstar公司针对高端显示设备开发的一块专业视频处理芯片，该芯片内置3D comb-filter、可编程12bit RGB gamma CLUT、3-D数字视频降噪、音效处理、流媒体解码等技术，图像画质得到更好表现。带有HDMI1.3接口，支持Full HD 1080P 60Hz；同时该芯片支持流媒体文件，支持高清文件播放，最高可支持1920X1080分辨率视频文件，拥有他，等于同时拥有一部高清播放器。

    HX7809是台湾HIMAX一块LCOS高分辨率的控制芯片，该芯片支持720P分辨率信号，同时提供LED控制信号，使其LED显示与画面色彩同步显示。该芯片支持Gamma编程控制，可以针对LCOS特性高度出最佳的画面效果。该芯片的最大特别是支持梯形校正控制，该功能的引入打破了微投没有梯形校正的尴尬局面。

    酷乐视COOLUX-α3+采用美国流明公司（Luminus）生产的三颗P39作为光源，PT39是流明公司针对微型投影开发出的光源，体积小巧，约0.40-0.55英寸，光输出流明高，在脉冲驱动方式下分别可输出：R:540流明；G：1100流明；B：190流明。COOLUX产品为发挥PT39的极致效果，适当增大了机身，并结合整体风路设计，确保在可靠散热的基础上（也即是控制光衰的基础上），完完全全“榨出”了PT39的每一流明的亮度输出。

    MST6M48将送入的视频或媒体信号进行处理，送出Digital RGB信号到HX7809,HX7809经过处理后分别送出LCOS显示面板与LED驱动部分，时序工作示意图如下：

    时序LCOS投影机面板为卷进式彩色工作方式设计，因此，视频数据写进LCOS面板采用逐行扫描方式，为显示图像，对视频信号进行分离，分离成RGB单场信号，按一定时序送入LCOS面板，在送入不同色彩的信号时，同时点亮相应颜色的LED灯，上图为RGBRGB时序工作方式，根据LCOS面板或者实际效果要求，也可以按RRGGBB或者RRGGBBGG时序方式工作：

    2.         特色功能

    a)         自动梯形校正：

    由于微投的出现，使得投影机不再只是适合专业场合使用了，因为微型投影机其体积、价格、寿命等优势因素使得更多的普通消费者接受该产品，但是投影机固有的操作较复杂，一般情况的安装使用都会需专业人士指导下使用，因此增加一些人性化的功能特别显得实用，该机的设计正是考虑了些这个因素，增加自动梯形校正、自动翻转功能，这样普通消费者拿到投影机后不需要进行复杂的操作就可以使得图像方向正确、画面方正，酷乐视α3+自动校正原理如下：

    当角度传感检测到角度发生变化时，输出一个代表角度的电压，该电压经过放大器放大，将信息送入MST6M48芯片，芯片根据偏离角度大小，送出梯形校正的数据到HX7809的寄存器，HX7809收到相应的数据后做出处理，根据倾斜的角度来作出相应方向的校正，如下图所示：

    该机的角度传器处于业界领先水平，主要是表现在：

    i.        分辨率超过千分之一；

    ii.        多种输出模式；

    iii.        可承受50000g的冲击力

    iv.      宽电压（3-5.25V）适应范围；

    v.        独立的轴可编程；

    vi.        支持X/Y轴角度输出。

    下图是该机型的传感器位置示意图：

    l         梯形校正画面失真的问题：一般简单的梯形校正均会出现如图所示的现象，经过梯形校正后画面上下拉长了，

    这是因为当投影机倾斜时画面上下将会被拉长，而经过梯形校正后把长于下边都压缩了，这样就会使画面变长，不是4：3状态了，可能是4：4或者3：4了；而α3+机型在设计时就有考虑这点，当进入梯形校正时，画面上部也开始压缩，始终让画面保持为4：3比例，不会让画面变形，如下图所示：

    b)        自动翻转功能：

    自动翻转也是一个人性化的功能，客户在吊装前投或者正放前投，画面始终都是正确的，省去通过遥控去操作，而且有时画面翻转后去找翻转的菜单还真是不方便，酷乐视COOLUX-α3+机型在设计时就考虑到了这点，增加自动翻转功能，系统框图如下图所示：

    翻转的传感器（一般是滚珠开关或者水银开关）负责，其两只脚的通断，MST6M48通过这个状态就知道整机有没有翻转了，当翻转后将信号送入HX7809，HX7809再送到LCOS控制水平垂直的翻转，如下图所示：

    该传感器的安装则需要垂值于机器底面，否则会引起误差。该传感在工作时同样会存在似角度传感器的问题，由于内部是滚珠器件，当受到振动时，该传感器将会有通断的现象产生，致使画面连续翻转，这种可能性是相当大的，如机器内部的音量较大时，就会引起传感器的振动；为解决此问题，对数据采集时增加采集次数，当翻转后检测到1000次均为断开时，表面机器已经翻转，当这1000次检测中有一次数据出入，则又重新开始计数，只有检测到1000次的数据都统一时才发生翻转的指令。

    c)        电源模式：

    该机机型在设计时考虑了客户的各种使用环境，固化了几个电源模式在投影机里，用户通过选择不同的模式可得到最佳的视听效果：

    电源模式包括以下几种：

    l         标准模式：这是出厂默认设置；

    l         影院模式：整机功耗轻微下降，风机运转噪音下降，适合观看影片；

    l         节能模式：整机功耗下降，风机运转噪音很低，适合夜间或较小尺寸画面时使用；

    l         KTV模式：适合KTV等商业娱乐场所连续工作；

    l         演示模式：亮度较高，噪音较低，适合演示时使用；

    l         用户模式：可供客户自己调节，可改变画面色温，适合专业人士调节。

    每一种模式都是为用户量身定做，用户可根据实际情况选择使用，也符合当今的低碳生活要求。

    其他，还包括夜光遥控器、自动关机、自动聚焦等不少创新特色，林林种种的这些智能化新功能，其实都是围绕更加人性化、更加方便用户这一个中心的，或许这正是微型投影机在亮度、分辨率等性能日渐适用化之后，产品再次发展的新趋势。