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DLP微显示投影机技术原理

国贸360 2018-7-20 544

 1. DMD微显示器件的工作原理是怎样的?
DLP (Digital Light Processing)即数字光处理器,是美国德州仪器(TI)公司于1987 年研制成功的数字光处理器件,并很快制作成投影机。我国市场上从1995年开始有DLP投影机销售。
DLP的核心是被称为DMD (Digital Micro mirror Device) 装置的成像器件,DMD通常称为数字微镜装置。它是在硅片上“植”上按行和列紧密排列的微小镜片,每个微小镜片的下面用“支柱”支撑(可以把这个“支柱”称为驱动电压“支柱”),“支柱”的下面与寻址驱动电路连接着。这个在CMOS硅片上的微小镜片和驱动电压“支柱”就组成了一个像素。
  DMD是微机电系统组件,小微镜片的尺寸很小,如15 μmX 15 μum,间隔为1 μm,小微镜片以微型铰链固定,小微镜片的转动驱动信号通过微型铰链驱动小微镜片,如图4-1-1所示。每个小微镜片相当于一个光开关,小微镜片在控制信号(激励信号)的作用下进行偏转,微镜片偏转到位(士10°(或士12°)或更大角度)并锁定约为15 μs,每秒钟可以开关几千次。光是不能储存的,入射到DMD每个小微镜片上的光会即时反射出去。如果在场的时间内一直给 小微镜片加数字信号“1”,表示光开关在一场的时间内一直处于开的位置,形成亮的图像:如果在一场的时间内直给小微镜片加数字信号“0”,表示光开关在一场的时间内一 直处于关的位置,形成黑的图像。如果在一场的时间给 小微镜片加的是“1”和“O”的信号,表示光开关处于开和关的交替变化状态,在屏幕上就会形成灰度图像,数字信号“1”和“0”的数值决定央度图像的差别,如图4-1-1所示。

图4-1-1 DMD的像素结构示意图
每个正方形小微镜片的边长为12~16μm之间,镜片间距为1 μm。
寻址驱动电路输出的数字信号“0”和“1”通过驱动电压“支柱”控制微镜片的状态,使之产生士10° (或士12° )或更大角度的倾斜。DMD像素光开关动作示意图如图4-1-2所示。

图4-1-2 DMD像素光开关动作示意图
不通电时,像素镜片处于水平位置。若给微镜片加数字驱动信号,当数字信号为“1”时,微镜片由水平位置偏转+10° (或+12° ),入射到微镜片上的光被反射到投影透镜上,通过投影透镜投射到屏幕上形成一个亮的图像;当数字信号为“0”时,微镜片由水平位置偏转- 10° (或-12° ),入射到微镜片上的光被反射到旁边去,并被吸光物质吸收,屏幕变成黑色。
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国贸360 2018-7-20
引用 1

如图41-2所示,图的上方像素图像中间的白色方块表示我们要讲的那个像素所形成的图像。不通电时,像素镜片处于水平位置,为了讲述方便,我们假设此时有一束光以20°于像素镜片法线的角度入射到像素镜片上,根据光的反射原理,入射光以20°于像素镜片法线的角度反射出去,岩反射光镜片偏转+10° (虚线左边在水平线上方,右边在水平线下方的位置),此时像素镜片的法线相对于微镜水平位置时的法线向右偏移了10°,因为入射光的位置不变化,入射光以与现在位置的法线夹角10°的角度入射到微镜面上,反射光以与现在位置的法线夹角10° 的角度反射出去,刚好反射到投影透镜上,并通过投影透镜投射到屏幕上,从而形成亮的图像:若微镜片偏转-10° (虚线左边在水平线下方, 右边在水平线上方的位置),此时像素镜片的法线相对于微镜水平位置时的法线向左偏移了10°,若入射光的位置不变化,入射光以与现在位置的法线夹角30。的角度入射到微镜面上,反射光以与现在位置的法线夹角30°的角度反射出去(图上标有-10的那根线),这束光线偏离投影透镜,屏幕呈现为黑色。这就是一个微镜片的光开关作用的工作过程描述。若DMD的全部微镜片同时这样动作,那么屏幕上就形成一一个全亮图像或一个全黑的图像。DMD的微镜片的数量就是DMD的物理分辨力,如1024x768的DMD,其物理分辨力就是1024x768。
把输入的视频信号变成二进制码流数据,小微镜片阵列驱动电路在寻址的同时把代表图像信号的二进制码流数据加到DMD的微镜片阵列中的相应微镜片上,由于二进制码的数值不同,微镜片开关反射光的时间不同,这样在屏幕上人眼感觉到的光的强弱就不同,从而形成了灰度图像。
为了形成彩色图像,在单片DLP系统中将白光通过色轮,利用色轮的滤色作用产生红、绿、蓝光,然后顺序打到DMD的表面上。小微镜开关根据彩色图像信号的二进制码流数据变化“开”或“关”的投影时间,投射到屏幕上的彩色光的强弱被人眼的视觉特性混合在一起, 于是便可以看到彩色图像。
在3片式系统中,投影灯产生的白光通过校镜分成红、绿、蓝3种光。每个DMD芯片负责其中一种颜色,经过合色并投射到屏幕上形成彩色图像。

詹姆斯 2018-7-31
引用 2
点赞,兄弟们的文章好专业啊,受教
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