光电子显示中的数字光处理器的进展.ppt

1、DMD晶片与一只蚂蚁腿,DLP的颜色生成,DLP产生色彩是由于放在光源路径上的色轮（由红、绿、蓝组成）。 由一个微型电机驱动的三原色滤光色轮与视频信号严格地同步以便在视频信号一帧的时间内合成所要求的颜色 。,光源、色轮、DMD、变焦成像镜,色轮工作示意图,光源,灯光会聚,色轮,集成输出光会聚在DMD上,传光透镜,DMD数控,DMD,DMD-DLP投影机,DMD-DLP,DLP投影的机分类,DLP投影机可分为： 单片DMD机（主要应用在小型投影机产品）; 两片DMD机（应用于大型拼接显示墙）; 三片DMD机（应用于超高亮度投影机）。 目前的DLP投影机最常见的是单片式DLP投影机。 在单片式DL

2、P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着色部件。,单片式DLP投影机,单片式DLP投影机的基本原理是: 由DMD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画面。 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DMD器件，交替显示在投影屏幕上，红、绿、蓝单色图像就组合成一幅色彩丰富的画面。,单片式DLP投影机,光源,色轮,变焦透镜,DMD芯片,单片式DLP投影机,DLP主板,处理器,存储器,变焦投影透镜,屏幕,光源,会聚透镜,色轮,成形透

3、镜,DMD,光学元件,单片式DLP投影机,由于每种颜色的灰阶都是8 bit，即256种，那么三原色总共便可产生256x256x256大约1600万种不同的颜色。 单片式DLP投影机的体积非常小，重量轻，最适合于使用者便携使用。,单片式DLP投影机,色轮,高亮度灯,透镜系统,光通道,投影透镜系统,棱镜,DMD,三片式DLP投影机,棱镜组合,DMD,三片式的DLP的投影机,三片式的DLP的投影机是由三片DMD器件组成； DLP投影机的三片DMD器件的空间位置经专门计算设计安排； 来自照明光源的白光经特殊设计的分光棱镜系统后分成红、绿、蓝三色光； 红、绿、蓝三色光分别以一定的角度照射到三个DMD器件

4、上，在三个DMD器件上当处于“开”状态的微反射镜把该颜色的光反射后再次通过该棱镜系统重新合成，最后通过变焦物镜把彩色图像投影到屏幕上。,三片DMD式的DLP的空间安排,三片DMD,三片（DMD）式的DLP的投影机,彩色滤波棱镜,光学透镜,光源,DMD,三片（DMD）式的DLP的光路,光路,单片机、两片机、三片机示意图,三片机,微型DMD-DLP投影机,0.9 kg 机体尺寸: 63.4 mm (H) x 148.8 mm (L) x 199.0 mm (W),4,数字光处理器（DLP）投影机的优点,DLP投影机清晰度高、画面均匀、色彩锐利； 三片式DLP投影机亮度可达2000流明以上，可随意变

5、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，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。,DLP投影机具有以下的优点,1，对比度高。DLP技术可以使图像随窗口的刷新而更加清晰，其黑白对比度高，目前DMD图像的对比度已超过100：1； 2，高清晰度。DLP投影机投射的图像，无论远的或近的图像都是非常清晰的，并且能够全屏地填充屏幕； 3，高亮度。在DMD器件中两个微反射镜，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幕上使图像演示效果愈嘉，完全可以在白昼光亮中演示；,有效反射率在60%以上,DMD,89%,9

6、2%,85%,88%,61%,漫射,反射,占空因子,时间,X,X,X,=,DLP投影机具有以下的优点,4，色保真度高。由于DMD器件的灰阶和色保真度皆由微反射镜“开”状态的占空比所决定，而占空比又是脉冲调制来控制，最高可达10 bit即1024级，而三原色混合可产生10亿种不同的颜色。数字彩色的再现会保证投影图像更加逼真，不会出现发亮的斑点； 5，可靠性高。DMD数字投影机经德克萨斯仪器公司的可靠性模拟试验，正常工作可达76000小时，和1万多次无故障稳定地运行； 6，响应时间快。由于DMD器件中单个微反射镜重量轻，转动惯量极小，从“开”态到“关”态大约是 10微秒，其响应时间非常短。,高分辨

7、率,电脑、电视屏幕，投影机解析度的标准規格： VGA: 640 x 480像素数 SVGA: 800 x 600像素数 XGA: 1024 x 768像素数 UXGA: 1600 x 1200像素数 SXGA: 1280 x 1024像素数 DMD的像素数为2048x1152,大屏幕放映,多媒体数字投影机DLP/DMD,DLP影院放映机,DLP,新一代DLP-DHTV,DLP与LED放映解析度的比较,DLP,LED,照明光源,光源,抛物面反射镜,汞，卤素混合,弧光放电,电极,电极,5,结语,以数字微反射镜器件（DMD）为核心的数字光处理器（DLP）是一项全新的投影显示技术，他的诞生使我们在拥有

8、捕捉、接收、存储数字信息的能力后，又实现了数字信息显示。 DMD与DLP技术的成功是光电子显示领域里的一个划时代的成果，它正如CD在音频领域产生的巨大影响一样，DLP将为视频投影显示领域带来一场有深远历史意义的革命 。,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DMD数字微反射镜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DMD光路系统，再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，使图像灰度等级可达1024级，色彩最高可达10亿种，无图像噪声，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。,DLP技术的发展,DLP技术发展方向是低

9、成本、高画质的技术目标; 加大DMD芯片底板的硅晶圆口径和改善新型封装技术; 在提高DLP投影机画面质量的技术实现上，TI 发布 SCR (sequential Color Recapture)即相续彩色扑捉技术用于提升投影机的亮度和色彩表现； 从DMD控制器LSI到DMD元件的数据传送方面采用DDR（Double Data Rate）模式;,DLP技术的发展,2002年下半年，DLP投影机光路上采用六段式色轮，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10度加大至12度、14度以求进一步的亮度提升; DMD芯片尺寸在进一步缩小,微反射镜面积从1996年边长16微米，间距1微米，

10、到2001年，减小至为边长13.7微米，间距0.8微米.,数字投影显示（DPD）和高清晰度电视（HDTV）,上百万个微反射镜的集成使成像器件的总光效率达60%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（DMD）为核心的数字光处理器（DLP）是近几年来一项十分引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、工作稳定、寿命长、易于维护等优势在数字投影显示（DPD）和高清晰度电视（HDTV）会得到更广泛的应用。,6,参考文献,1，JMFlorence and L.A.Yoder， Display system architectures

11、 for digital micromiror divice（DMD） based projectors，Proc.，SPIE 2650，（1996）193-208. 2，LJHornberck， Digital light processing for high-brightness， high-resolution applications，Proc.，SPIE 3013，（1997），27-41. 3,宋菲君,S.Jutamulia,北京大学出版社,1998 4, 杨世宁，李耀棠，王天及等，“用数字微反射镜器件合成体视全息图拍摄系统”光电子*激光，（Journal of Optolect

12、ronics*Laser），Vol.12,No.7 Jun.(2001)p.719-721,参考文献,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 Light Pro-cessing: A DSP Powered Multimedia Display, DSP & M

13、ultimedia Technology, Vol. 5, No. 4 (July/August 1996). 7, L.J. Hornbeck, Digital Light Processing and MEMS: An Overview (Invited Paper), Digest 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 Tes

14、ting of the Digital Micromirror Device (DMD), Digest of IEEE/LEOS 1996 Summer Topical Meetings, Optical MEMS and Their Appli-cations, WB2, pp. 11-12, Keystone, CO (August 5-9, 1996).,参考文献,9, W.E. Nelson, Digital Light Processing for Color Printing (Invited Paper), Digest of IEEE/LEOS 1996 Sum-mer To

15、pical 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 Micromirror Device, EF/SEMI Conference, Commercialization of Microsystems ?6, Kona, HI (October 6-11, 1996). Proceedings in progress. 11, L.J. Hornbec