投影机DLP技术及性能说明书

1、当前文档档修改密密码：8836228399 HYPERLINK 当前文档档修改密密码：8836228399 HYPERLINK 投影机DDLP技技术及性性能指标标投影显示示领域的的现代工工艺规范范数字字光学处处理（DDLP）技术术介绍 数字光光学处理理（DLLP）是投投影和显显示信息息的一个个革命性性的新方方法。基基于Teexass仪器公公司开发发的数字字微反射射镜器件件（DMD），DLLP完成成了显示示数字可可视信息息的最终终环节。数字光光学处理理（DLLP）技术术在消费费者、商商业和投投影显示示工业的的专业领领域方面面被作为为子系统统或“发动机机”提供给给市场主主管。正正如CDD在音频频领

2、域的的革命一一样，DDLP将将在视频频投影方方面带来来革命。 DLPP有三个个超过现现有投影影技术的的关键优优势。DDLP固固有的数数字性质质能使噪噪声消失失，获得得具有数数字灰度度等级的的精细的的图像质质量以及及颜色再再现。它它的数字字性质也也把DLLP置于于数字视视频底层层结构的的最后环环节。DDLP比比与此竞竞争的透透射式液液晶显示示（LCCD）技技术更有有效，因因为它以以反射式式DMDD为基础础，不需需要偏振振光。最最后，封封闭间隔隔的微反反射镜使使视频图图像投影影成具有有更高可可见分辨辨率的无无缝隙图图像。对对于影视视投影显显示、计计算机幻幻灯展示示或全球球范围内内多人通通过交互互技

3、术进进行合作作方面，DLPP是现在在和未来来在数字字可视通通信方面面的唯一一选择。数字光学学处理：如何工工作 正正如中央央处理单单元（CCPU）是计算算机的核核心一样样，DMMD是DLPP的基础础。单片片、双片片以及多多片DLLP系统统被设计计出来以以满足不不同市场场的需要要（附录录A）。一一个DLLP为基基础的投投影系统统包括内内存及信信号处理理功能来来支持全全数字方方法。DDLP投投影机的的其它元元素包括括一个光光源、一一个颜色色滤波系系统、一一个冷却却系统、照明及及投影光光学组件件。 一一个DMMD可被被简单描描述成为为一个半半导体光光开关。成千上上万个微微小的方方形166x166um镜

4、镜片，被被建造在在静态随随机存取取内存（SRAAM）上上方的铰铰链结构构上而组组成DMMD（图图1）。每每一个镜镜片可以以通断一一个象素素的光。铰链结结构允许许镜片在在两个状状态之间间倾斜，+100度为“开”。-100度为“关”，当镜镜片不工工作时，它们处处于0度“停泊”状态（附录BB）。 根据应应用的需需要，一一个DLLP系统统可以接接收数字字或模拟拟信号。模拟信信号可在在DLPP的或原原设备生生产厂家家（OEEMss）的前前端处理理中转换换为数字字信号，任何隔隔行视频频信号通通过内插插处理被被转换成成一个全全图形帧帧视频信信号。从从此，信信号通过过DLPP视频处处理变成成先进的的红、绿绿、

5、蓝（RGBB）数据，先先进的RRGB数数据然后后格式化化为全部部二进制制数据的的平面。 一旦视视频或图图形信号号在一种种数字格格式下，就被送送入DMMD。信信息的每每一个象象素按照照1：1的比例例被直接接映像在在它自己己的镜片片上，提提供精确确的数字字控制，如果信信号是6640 xx4800象素，器件中中央的6640 xx4800镜片采采取动作作。这一一区域处处的其它它镜片将将简单的的被置于于“关”的位置置。 图1：一个个8488x6000数字字微镜器器件。器器件中部部反射部部分包括括5088，8000个细小小的、可可倾斜的的镜片。一个玻玻璃窗口口密封和和保护镜镜片。DDMD显显示为实实际尺寸

6、寸。 通过对对每一个个镜片下下的存储储单元以以二进制制平面信信号进行行电子化化寻址，DMDD阵列上上的每个个镜片被被以静电电方式倾倾斜为开开或关态态。决定定每个镜镜片倾斜斜在哪个个方向上上为多长长时间的的技术被被称为脉脉冲宽度度调制（PWMM）。镜镜片可以以在一秒秒内开关关10000多次次，这一一相当快快的速度度允许数数字灰度度等级和和颜色再再现。 在这一一点上，DLPP成为一一个简单单的光学学系统。通过聚聚光透镜镜以及颜颜色滤波波系统后后，来自自投影灯灯的光线线被直接接照射在在DMDD上。当当镜片在在开的位位置上时时，它们们通过投投影透镜镜将光反反射到屏屏幕上形形成一个个数字的的方型象象素投

7、影影图像（图2）。图2：三三个镜片片有效地地反射光光线来投投影一个个数字形形象。入射光射射到三个个镜片象象素上，两个外外面的镜镜片设置置为开，反射光光线通过过投影镜镜头然后后投射在在屏幕上上。这两两个“开”状态的的镜片产产生方形形白色象象素图形形。中央央镜片倾倾斜到“关”的位置置。这一一镜片将将入射光光反射偏偏离开投投影镜头头而射入入光吸收收器，以以致在那那个特别别的象素素上没有有光反射射上去，形成一一个方形形、黑色色象素图图像。同同理，剩剩下的55087797个个镜片象象素将光光线反射射到屏幕幕上或反反射离开开镜片，通过使使用一个个彩色滤滤光系统统以及改改变适量量的5008，8000DMDD

8、镜片的的每个镜镜片为开开态，一一个全彩彩色数字字图像被被投影到到屏幕上上。数字优势势： 早早在十年年前音频频世界已已开始数数字技术术的流行行趋势。目前，大量的的新的数数字视频频技术已已经进入入娱乐及及通信市市场。数数字卫星星系统（DSSS）很快成成为所有有时期内内销售最最快的电电子产品品，按照照于它进进入市场场的第一一年销售售记录。Sonny,JJVC和和Pannasoonicc最近都都已引进进了数字字照相设设备。 EPSSON、Koddak和和Appple是是现在在在市场上上已经拥拥有数字字照像机机的几家家公司。数字万万用盘（DVDD），被被广泛地地认为是是新的存存储媒介介，将以以其好于于少

9、许光光视盘视视频质量量的在一一张盘面面上存放放17GG字节信信息的能能力放映映全长度度电影。 今天，我们已已经拥扑扑拥捉、编辑、广播、接收数数字信息息的能力力，不过过必须先先把它转转换成模模拟信号号后才能能显示。DLPP具有完完成数字字视频底底层结构构的最后后环节的的能力，并且为为开发数数字可视视通信环环境提供供一个平平台。信信号每次次由数字字转换为为模拟（D/AA）或从从模拟转转换为数数字（AA/D），信号号噪音都都会进入入数据通通道。转转换越少少噪声越越降，并并且当（A/DD）、（D/AA）转换换器减少少时成本本随之降降低。DDLP提提供了一一个可以以达到的的显示数数字信号号的投影影方法，

10、这样就就完成了了全数字字底层结结构（图图3）。图3：视视频底层层结构。DLPP为一个个完全数数字视频频底层结结构提供供了最后后环节。 DLPP的另一一个数字字优势是是它的精精确的灰灰度等级级与颜色色水平的的再生，并且因因为每个个视频或或图像帧帧是由数数字产生生，每种种颜色88位到100位的灰灰度等级级，精确确的数字字图象可可以一次次又一次次地重新新再现。例如：一个每每种颜色色为8位的灰灰度等级级使每个个原色产产生2556不同同的灰度度，允许许数字化化生成2256xx3，或或16.7百万万个不同同的颜色色组合（图4）。图4：DDLP可可产生数数字灰度度等级和和颜色等等级。假假设每种种颜色用用8位

11、，可可以数字字化地产产生166.7xx10的的6次方个个颜色组组合。以以上是每每一种原原色不同同灰度的的几种组组合和产产生的数数字象素素颜色。反射优势势： 因为DMMD是一一种反射射器件，它有超超过600%的光光效率，使得DDLP系系统比LLCD投投影显示示更有效效率。这这一效率率是反射射率、填填充因子子、衍射射效率和和实际镜镜片“开”时间产产生的结结果。 LCDD依赖于于偏振，所以其其中一个个偏振光光没有用用。这意意味着550%的的灯光甚甚至从来来不进入入LCDD，因为为这些光光被偏振振片滤掉掉了。剩剩下的光光被LCCD单元元中的晶晶体管、门、以以及信号号源的线线所阻挡挡。除了了这些光光损失

12、外外，液晶晶材料本本身吸收收了一部部分光，结果是是只有一一少部分分入射光光透过LLCD面面板照到到屏幕上上。最近近，LCCD在光光学孔径径和光传传输上有有经验上上的进展展，但它它的性能能仍然有有局限，因为它它们依赖赖于偏振振光。无缝图像像优势 DMDD上的小小方镜面面积为116umm平方，每个间间隔1uum，给给出大于于90%的填充充因子。换言之之，900%的象象素/镜片面面积可以以有效地地反射光光而形成成投影图图像。整整个阵列列保持了了象素尺尺寸及间间隔的均均匀性，并且不不依赖于于分辨率率。LCCD最好好也只有有70%的填充充因子。越高的的DMDD填充因因子给予予出越高高的可见见分辨率率，这

13、样样，加上上逐行扫扫描，创创造出比比普通投投影机更更加真实实自然的的活生生生的投影影图像（图5，6a和6b）。 主导的的视频图图形适配配器（VVGA）LCDD投影机机用来投投影图55的鹦鹉鹉照片。在图66a中，可以很很容易看看到LCCD投影影机中常常见的象象素点、屏幕门门效应。同样这这副鹦鹉鹉的照片片用DLLP投影影机投影影成像，如图66b所示示。由于于DLPP的高填填充因子子，屏幕幕门效应应不见了了，我们们所看到到的是由由信息的的方形象象素形成成的数字字化投影影图像。尽管，如证明明过的一一样，两两个投影影机投影影的图像像分辨率率是相同同的，通通过DLLP人眼眼可以看看到更多多的可视视信息、察

14、觉到到更高的的分辨率率。如照照片表明明的一样样，DLLP提供供令人喜喜爱的更更加优质质的画面面。图5：用用来证明明DLPP优点的的照片。一个鹦鹦鹉的数数字化照照片被用用来证明明无缝的的象胶片片一样效效果的DDLP图图像的优优点，其其细节将将在图66a和6b演示示。 图6：LLCD投投影图像像(a)和DLPP投影图图像(bb)中实际际的特写写图像。一个三三板多晶晶硅VGGA分辨辨率的LLCD投影机机(a)和一个个单片VVGA分分辨率的的DLPP投影机机(b)都投影影显示在在图5中的鹦鹦鹉的照照片，LLCD和和DLPP照片都都在相同同条件下下摄得，每个投投影机都都把聚焦焦、亮度度和颜色色调到最最佳

15、。注注意，LLCD图图像中象象素的高高水平对对照于无无缝DLLP图像像。DLLP提供供了优越越的图像像质量，因为DDMD镜镜片象素素间隔仅仅为1uum，这这样消除除了象素素。可靠性 DLPP系统成成功地完完成了一一系列规规定的、环境的的及操作作的测试试。选择择已证明明可靠的的标准组组件来组组成用于于驱动DDMD的的数字电电路。对对于照明明和投影影透镜，无明显显的可靠靠性降低低的现象象。绝大大部分可可靠性测测试集中中在DMMD上，因为它它依赖于于移动铰铰链结构构。为测测试铰链链失灵，大约1100个个不同的的DMDD被用于于模拟一一年的操操作。一一些DMMD已经经被测试试了超过过1G次循循环，相相

16、当于220年的的操作。在这些些测试以以后检查查这些器器件，发发现在任任何器件件上均无无铰链折折断现象象。铰链链失灵不不是DMMD可靠靠性的一一个因素素。 DMDD已通过过所有标标准半导导体合格格测试。它还通通过了模模拟DMMD实际际操作环环境条件件的障碍碍测试，包括热热冲击、温度循循环、耐耐潮湿、机械冲冲击，振振动及加加速实验验。基于于数千小小时的寿寿命及环环境测试试，DMMD和DLPP系统表表现出内内在的可可靠性。结论 简而言言之，DDLP是是由数字字电路驱驱动的光光学系统统。数字字电路及及光学组组件会聚聚于DMMD。用用一个视视频或图图形输入入信号，DLPP创造出出具有史史无前例例图像质质

17、量的数数字投影影图像。 DLPP有三个个关键的的优势超超过现在在的投影影技术。DLPP的数字字本质能能实现数数字灰度度等级和和颜色再再现，并并且把DDLP置置于数字字视频底底层结构构的最后后一环。因为它它以反射射DMDD为基础础，所以以DLPP比与其其竞争的的透过式式LCDD技术更更有效。最后，DLPP有产生生无缝、胶片式式图像的的能力，DLPP使图像像更为好好看。你你已听说说过数字字革命，那么现现在你可可以用数数字光学学处理看看到它。0附录A：DLP系统统介绍 通通过多种种配置，DLPP可以满满足一个个广泛的的不同种种类的市市场和需需要。每每一种DDLP系系统都可可实现优优秀的投投影质量量，

18、单片片DLPP系统年年可提供供诱人的的性能价价格比，三片DDLP系系统可提提供最高高亮度的的性能，能显示示高达几几千流明明的亮度度。双片片DLPP系统依依靠单片片的颜色色滤波系系统和三三片的分分光秀镜镜概念可可提供DDLP的的另一种种性能水水平。这这三种DDLP系系统为DDLP提提供了满满足从台台式监视视器到未未来的数数字电影影的广泛泛的投影影机市场场的能力力。下面面解释单单片、双双片和三三片DLLP系统统如何用用来投影影数字彩彩色影像像。单片DLLP系统统 在在一个单单DMDD投影系系统中，用一个个色轮来来产生全全彩色投投影图像像。色轮轮是由一一个红、绿、蓝蓝滤波系系统组成成，它以以60HH

19、z的频频率转动动，每秒秒提供1180色色场。在在这种结结构中，DLPP工作在在顺序颜颜色模式式。 输入信信号被转转化RGGB数据据，数据据按顺序序写入DDMD的的SRAAM，白白光光源源通过聚聚焦透镜镜聚集焦焦在色轮轮上，通通过色轮轮的光线线然后成成象在DDMD的的表面。当色轮轮旋转时时，红、绿、蓝蓝光顺序序地射在在DMDD上。色色轮和视视频图像像是顺序序进行的的，所以以当红光光射到DDMD上上时，镜镜片按照照红色信信息应该该显示的的位置和和强度倾倾斜到“开”，绿色色和蓝色色光及视视频信号号亦是如如此工作作。人体体视觉系系统集中中红、绿绿、蓝信信息并看看到一个个全彩色色图像。通过投投影透镜镜，

20、在DDMD表表面形成成的图像像可以被被投影到到一个大大屏幕上上（图AA-1）。图A-11：单片片DLPP投影系系统。白白光聚焦焦在以660Hzz旋转的的色轮滤滤光系统统上，这这个轮子子以红、绿、蓝蓝的顺序序旋转，将视频频信号送送到DMMD。依依照每个个电视场场中每个个彩色的的位置及及亮度，镜片打打开。人人体视觉觉系统将将顺序的的颜色叠叠加在一一起，看看到一幅幅全彩色色图像。 因为国国家电视视系统委委员会（NTSSC）制制定的电电视场为为16.7毫秒秒（1/60秒秒），每每一原色色必须被被显示在在5.66毫秒。因为DDMD有有一个小小于200微秒的的开关速速度，一一个8比特/颜色的的灰度等等级（

21、2256灰灰度）可可以用单单DMDD系统实实现。这这给予出出每一原原色2556灰度度，或者者说能够够产生2256的的3次方（16.7x 10的的6次方）种颜色色组合。 当使用用一个色色轮时，在任一一给定的的时间内内有2/3的光光线被阻阻挡。当当白光射射到红色色滤光片片时，红红光透过过，而蓝蓝光和绿绿光被吸吸收。蓝蓝光和绿绿光拥有有同样的的道理，蓝色滤滤光片通通过蓝光光而吸收收红、绿绿光；绿绿包滤光光片通过过绿色而而吸收红红、蓝光光。三片DLLP系统统 另外一一种添加加颜色的的方法是是将白光光通过棱棱镜系统统分成三三原色。这种方方法使用用三个DDMD，一个DDMD对对应于一一种原色色。应用用三片

22、DDLP投投影系统统的主要要原因为为了增加加亮度。通过三三片DMMD，对对整个116.77毫秒的的电视场场，来自自每一原原色的光光可直接接连续地地投射到到它自己己的DMMD上。结果是是更多的的光线到到达屏幕幕，给出出一个更更亮的投投影图像像，除了了已增加加的亮度度，可使使用更高高字节的的颜色。因为光光线在整整个电视视场直接接投到每每个DMMD上，使每种种颜色110比特特灰度等等级成为为可能。这种高高效的三三片投影影系统将将被用在在大屏幕幕和高亮亮度应用用领域。双片DLLP系统统 德德州仪器器还开发发了一种种独特的的双DMMD结构构，为某某些投影影显示应应用提供供了理想想的工具具。这一一系统利利

23、用了一一般金属属卤化物物投影灯灯光谱平平衡输出出的优点点。 前面讨讨论的单单片和三三片DLLP系统统为了光光谱平衡衡输出依依靠来自自投影灯灯的相等等数量的的红、绿绿、蓝光光。为了了在单片片DLPP系统中中得到均均匀颜色色的光，设计了了顺序滤滤色片系系统来通通过一个个来自三三原色的的均衡数数量的光光。为了了低成本本和高效效率，在在单片系系统中使使用了金金属卤化化物灯。三原色色中任意意一种多多余的光光线可用用来提高高整体的的光输出出，或者者多余的的光被颜颜色滤光光片的密密度滤掉掉来保持持光谱的的均匀性性。典型型地，在在投影工工业中要要在光输输出和精精确的颜颜色水平平之间进进行权衡衡。 应用来来自单

24、片片DLPP系统的顺顺序色轮轮的方法法以及来来自三片片DLPP系统的的双色分分光棱镜镜的概念念，双片片DLPP系统利利用了金金属卤化化物灯红红光缺乏乏的优点点。这一一系统中中的色轮轮不用红红、绿、蓝滤光光片，取取而代之之，系统统使用两两个辅助助颜色，品红和和黄色。色轮的的品红片片段允许许红光和和蓝光通通过，同同时黄色色片段可可通过红红色和绿绿色。结结果是红红光一直直通过滤滤色系统统，红光光在所有有时间内内都通过过，蓝色色和绿色色在品红红-黄色色色轮交替替旋转中中每种光光实质上上占用一一半时间间。 一旦通通过色轮轮，光线线直接射射到双色色分光棱棱镜系统统上。在在这点，连续的的红光被被分离出出来而

25、射射到专门门用来处处理红光光和红色色视频信信号的DDMD上上，顺序序的蓝色色与绿色色光投射射到另一一个DMMD上，专门处处理交替替颜色，这一DDMD由由绿色和和蓝色视视频信号号驱动（图A-3）。 单片DLLP系统统中，红红光只能能通过11/3的的时间，与此相相比，双双片系统统红光输输出是原原来的大大约三倍倍。并且且因为色色轮现在在只由两两个而不不是三个个滤光片片组成，在一给给定的视视频画面面中蓝光光和绿光光输出增增加了大大约500%（16.7mss/2=8.335mss,8.35mms/55.6mms-11=499.1%). 尽管一一般金属属卤化物物灯红光光缺乏，三倍的的红光输输出以及及蓝光和

26、和绿光输输出500%的增增大，使使双片DDLP系系统有能能力产生生优秀逼逼真的颜颜色。由由于更多多的光在在更长的的时间内内被收集集，光学学效率也也很高了了。二片片DLPP系统的的结构能能够对每每瓦输入入得到大大于3流明的的光谱平平衡光输输出。图A-22：三片片DLPP投影机机系统。白光分分解成原原色，每每一原色色在整个个帧时间间内直接接投射到到它自己己的DMMD上，比颜色色一顺序序系统中中产生更更大的亮亮度。图A-33：双片片DLPP投影系系统。红红光通过过棱镜系系统直接接照射在在它自己己的DMMD上，同时蓝蓝光和绿绿光顺序序照射到到另外的的DMDD上，这这两种颜颜色组合合成青色色。不同同的红色色与青色色混合形形成非常常协调的的全彩色色图像。附录B：DMDD结构 每每个