DLP大屏幕拼接单元

DLP投影技术简介

德州仪器公司的 Digital Light Processing技术是一项全数字化的显示解决方案。它能够让企业、家庭娱乐和电影院的投影系统将影像和图形展现得淋漓尽致。DLP? 投影技术对光进行精密控制，以重复显示全数字化的图像。这些图像在任何光线中都明亮夺目，在任何分辨率下都清晰分明。

DLP大屏幕拼接单元

• 全新的数字处理技术,投影技术的革命
• 美国德州仪器（ TI ）公司专利产品
• 核心部件: Digital Micromirror Device 数字微镜处理器(DMD)
• 集光学、电子、机械新技术于一体
• 超短焦距镜头
• 透光性能更好
• 最短的投影距离和箱体厚度67英寸一次反射箱体厚度仅为730mm
• 最小的线性失真，几何线性平直，拼接不弯曲，不错位，不损失像素

DLP显示技术原理

DLP是投影和显示信息领域的一个革命性的新方法，由数字电路驱动，是完成显示数字可视信息的最终环节。对于影视投影显示、计算机幻灯展示或全球范围内多人通过交互技术进行合作等方面，DLP是现在和未来在数字可视通信方面的唯一选择。正如CD在音视频领域的革命一样，DLP必将带来一场视频投影领域的革命。DLP投影机克服了传统投影机的弱点，具有高亮度、高解析度、调整简单和结构轻巧的特点，并且在图像质量、分辨率水平、寻址方式、光收集效率等方面有着CRT、LCD投影机不可比拟的优势，创造出具有史无前例的数字投影技术。

每个DMD是由成千上万个倾斜的、显微的、铝合金镜片组成，这些镜片被固定在隐藏的轭上，扭转铰链结构连接轭和支柱，扭力铰链结构允许镜片旋转±10度。支柱连接下面的偏置/复位总线，偏置/复位总线连接起来使得偏置和复位电压能够提供给每个镜片。镜片、铰链结构及支柱都在互补金属氧化半导体上（CMOS）地址电路及一对地址电极上形成（如图1）。

图1

图1：一个DMD上单独镜片的分解示意图。DMD上每一个16um的平方镜片包括这样三个物理层和两个“空气隙”层，“空气隙”层分离三个物理层并且允许镜片倾斜+10度或-10度。

在一个地址电极上加上电压，连带着把偏置/复位电压加到镜片结构上，将在镜片与地址电极一侧产生一个静电吸引，镜片倾斜直到与具有同样电压的着陆点电极接触为止。在这点，镜片以机电方式锁定在位置上。在存储单元中存入一个二进制数字使镜片倾斜+10度，同时在存储单元中存入一个零使镜片倾斜-10度（图2a,b,c）。

DMD以2048x1152的阵列构成，每一个器件共有约2.3x10的6次方镜面，这些器件具有显示真的高分辨率电视的能力。首次大量生产的DMD为848x600。这种DMD将能投影NTSC、相位交换线（PAL）、VGA以及高级视频图形适配器（SVGA）图形，并且它将可以显示16：9纵横比信号源。

（a） （b） （c）

图2

图2：一个DMD的表面上的镜片的特写镜头以及它的底层结构。图（a）演示九个镜片中的三个镜片倾斜到“开”位置，+10度。图（b）中央的镜片被移开以演示底部隐藏的铰链结构。图（c）给出镜片微观的结构的特写。与镜片相连的支柱，直接位于底部表面的中央。

这一新的投影技术的诞生，使我们在拥有捕捉、接收、存储数字信息的能力后，终于实现了数字信息显示。

数字光学处理技术

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。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。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。

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。

图3（a） 图3（b）

图3(a)：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。一个玻璃窗口密封和保护镜片。DMD显示为实际尺寸。

图3(b)：一个1024*768数字微镜器件。器件中部反射部分包括768,432个细小的、可倾斜的镜片。一个玻璃窗口密封和保护镜片。DMD显示为实际尺寸

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。

图4

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（图4）。

图4：三个镜片有效地反射光线来投影一个数字形象。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。