DLC9500P24開發(fā)套件是聞亭在W4100開發(fā)套件的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)的，基于Virtex-6芯片提供了功能更強(qiáng)大的硬件平臺(tái)和傳輸通道，新平臺(tái)包括以下功能：

1) 采用Xilinx公司Virtex-6系列的FPGA產(chǎn)品，功能更強(qiáng)大；

2) 支持PCIE 2.0或者Rapid IO兩種高速數(shù)據(jù)傳輸模式：

PCIE傳輸模式：PCIE 2.0 x 4 = 5.0 Gbps x 4 = 20 Gbps

Rapid IO 傳輸模式：Rapid IO x 4 = 3.125 Gbps x 4 = 12.5 Gbps

3) 支持2條800Mhz速率2GByte緩存的DDR3內(nèi)存條，內(nèi)存條容量可根據(jù)客戶的需求定制

4) 支持1920 x 1080分辨率0.95" DMD的圖象和視頻功能

5) USB接口可支持GPIF和FIFO兩種工作模式，默認(rèn)工作模式為GPIF工作模式

6) 具有4通道16bit的AD外部輸入接口

7) 具有1個(gè)25Khz的PWM信號(hào)外部接口以及LED的控制信號(hào)輸出接口

8) 修改了控制板與DMD的通信接口，通過一個(gè)連接器和一條高速線纜與0.95" DMD連接

Pin1: 2.5V power

Pin2 : trigger signal output. High: 2.1V-2.5V; low: 0V-0.4V.

Pin3: trigger signal input, low to high edge is one trigger. High: 1.7-2.5V; Low: 0-0.7V

Pin4: 信號(hào)發(fā)生器

Pin10: GND

a. 光學(xué)測(cè)量/結(jié)構(gòu)照明

利用采用 DLP 技術(shù)的高速、非接觸式 3D 掃描

光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)可用于許多不同的應(yīng)用，其中包括：三維表面形狀、輪廓、粗糙度和間斷面。DLP 技術(shù)幫助您快速、精確設(shè)計(jì)借助光源（紫外線至近紅外線）工作的非接觸式 3D 掃描系統(tǒng)。

3D 光學(xué)測(cè)量設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單并且使用 DLP 技術(shù)能得到高質(zhì)量結(jié)果：

結(jié)構(gòu)光投射在目標(biāo)物體上

攝像機(jī)或傳感器捕獲目標(biāo)物體表面畸變后的結(jié)構(gòu)光

得到數(shù)據(jù)經(jīng)處理器分析

得到精確結(jié)果，3D定位點(diǎn)可提供目標(biāo)位置信息 (x, y, z)

應(yīng)用示例：

管道內(nèi)檢測(cè)，牙科掃描，自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)，面部識(shí)別，機(jī)器視覺，校準(zhǔn)設(shè)備，美容 / 皮膚健康，工業(yè)自動(dòng)化，產(chǎn)品制造，鑒識(shí)，CAD/CAM建模。 

b. 醫(yī)療與生命科學(xué)

DLP 為下一代醫(yī)療和生命科學(xué)解決方案提供了指導(dǎo)

DLP 提供各種創(chuàng)新、非侵入式醫(yī)療儀器，可提高患者預(yù)后能力并降低成本。無論是照明靜脈還是用于牙科工作的 3D 掃描，DLP 可編程燈光控制或轉(zhuǎn)向正在進(jìn)入操作和檢查室應(yīng)用。臨床醫(yī)生與醫(yī)療設(shè)計(jì)公司合作，為醫(yī)療社區(qū)帶來這項(xiàng)多用途 MEMS 技術(shù)。

在實(shí)驗(yàn)室中，DLP 為生命科學(xué)研究提供了強(qiáng)大的光子控制，現(xiàn)在和未來都提供了科學(xué)突破。作為一種高速、多用途空間光線調(diào)節(jié)器，DLP 提供改進(jìn)的共焦距顯微技術(shù)、選擇性樣片照明等等。大學(xué)和研究實(shí)驗(yàn)室通過與 DLP 開發(fā)套件進(jìn)行試驗(yàn)，繼續(xù)尋找用于數(shù)字微鏡器件 (DMD) 的新用途。

應(yīng)用示例：

牙科掃描，自適應(yīng)外科手術(shù)照明，信息覆蓋，眼科學(xué)，DNA 合成，血管成像，光線療法，皮膚測(cè)量，手勢(shì)控制，光學(xué)鑷子，高光譜成像，顯微鏡，整形外科，智能照明。

c. 光纖網(wǎng)絡(luò)

切換至 DLP，用于電信解決方案

DLP 是可重新配置的多通道光學(xué)片上系統(tǒng)，用于布線、衰減和測(cè)量。

通過因特網(wǎng)下載視頻的快速增加以及 3G 移動(dòng)電話與光線到戶服務(wù)的成功結(jié)合，快速推動(dòng)了新視頻網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的發(fā)展。為支持此擴(kuò)展，光線網(wǎng)絡(luò)模塊制造商需要靈活、可靠且具有成本優(yōu)勢(shì)的組件。那就是 DLP 技術(shù)所能提供的。DLP 可啟用需要?jiǎng)討B(tài)波長(zhǎng)選擇、光學(xué)衰減和性能監(jiān)控的可重新配置電信系統(tǒng)。

應(yīng)用示例：

ROADM - 可重新配置的光分插多路復(fù)用器

WSS - 波長(zhǎng)選擇性開關(guān)

OCM - 光通道監(jiān)視器

VOA - 可變光衰減器

光學(xué)開關(guān)

d. 光譜分析

DLP 技術(shù)可提供設(shè)計(jì)靈活的光譜儀和分析器

作為 DLP 技術(shù)的核心，數(shù)字微鏡器件 (DMD) 是一種反射式 MEMS 器件。想象一下在衍射光柵上發(fā)出寬帶光并在微鏡陣列長(zhǎng)度間擴(kuò)展波長(zhǎng)光譜。這個(gè)簡(jiǎn)單的概念可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能，它可對(duì)多個(gè)列和像素密度進(jìn)行數(shù)字控制，在單一系統(tǒng)中啟用多個(gè)波長(zhǎng)選擇，而無需機(jī)械盤或?yàn)V波器。

光譜分析適用于跨多領(lǐng)域的各種氣體和材料分析設(shè)備。DLP 通過使用選擇性微鏡控制啟用波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)選擇，可提供靈活的光譜系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

應(yīng)用示例：

比色法，食品安全/質(zhì)量控制，環(huán)境分析和監(jiān)控，主成分分析，制藥開發(fā)和檢查，有害物質(zhì)檢測(cè)，鑒識(shí)，礦物學(xué)，分子高光譜影像，農(nóng)業(yè)高光譜影像，地質(zhì)高光譜影像，醫(yī)療高光譜影像。

e. 數(shù)碼曝光

讓您的應(yīng)用達(dá)到 DLP 的速度

DLP 是一種可編程的光控技術(shù)，作為高效曝光解決方案應(yīng)用于固化感光材料的設(shè)備中。

應(yīng)用示例：

直接成像光刻技術(shù)，數(shù)碼曝光，激光修復(fù)，3D打印，快速原型，立體光刻，計(jì)算機(jī)直接制版，計(jì)算機(jī)絲網(wǎng)印刷，直寫印刷。 

f. 其它應(yīng)用

在過去幾年內(nèi)，開發(fā)者已利用 DLP? 技術(shù)的強(qiáng)大功能創(chuàng)建范圍廣泛的創(chuàng)新應(yīng)用，滿足各種新興和高價(jià)值市場(chǎng)的需要。一些新興市場(chǎng)已建立，包括醫(yī)療成像、光纖網(wǎng)絡(luò)、生命科學(xué)、光譜分析、光學(xué)測(cè)量和直接成像無掩模光刻技術(shù)。

這些解決方案空間中的每一個(gè)都從 DLP? 技術(shù)提供的靈活性中受益，動(dòng)態(tài)切換數(shù)百萬個(gè)獨(dú)立控制雙級(jí)鏡片借助高性能和高分辨率對(duì)光進(jìn)行利用。

此外，有多種基于 DLP 的應(yīng)用迅速推廣，例如：

擴(kuò)增實(shí)境，共焦距顯微技術(shù)，導(dǎo)航顯示屏，全息數(shù)據(jù)存貯器，全息，舞臺(tái)照明，NIR投影系統(tǒng)，神經(jīng)科學(xué)成像，望遠(yuǎn)鏡，立體顯示。

DMD 是電輸入、光輸出內(nèi)存器件。 每個(gè) DMD 微鏡可以單獨(dú)偏轉(zhuǎn) +/- 12 度，約一個(gè)鉸鏈軸的角度。 每個(gè)微鏡的偏轉(zhuǎn)角（正或負(fù)）通過更改基礎(chǔ) CMOS 存儲(chǔ)元件（后跟鏡片復(fù)位脈沖應(yīng)用）的二元狀態(tài)進(jìn)行控制。 DMD 數(shù)字控制器是將用戶電子產(chǎn)品連接到 DMD 的方便途徑。 DMD 微鏡驅(qū)動(dòng)器緊密地集成到模擬控制為 DMD 微鏡計(jì)時(shí)所需的單個(gè)芯片中。 TI 既提供了用于存儲(chǔ)數(shù)字控制器的程序數(shù)據(jù)的控制器配置 PROM，又提供了數(shù)字控制器程序數(shù)據(jù)的可下載固件代碼。

DLP 芯片組包含這些優(yōu)化的組件，以為用戶提供快速、獨(dú)立的微鏡控制。 為實(shí)現(xiàn)可靠操作，建議您將這些 DLP 芯片組組件結(jié)合使用。 DLP 芯片組提供了將 DLP 技術(shù)集成到光處理應(yīng)用的簡(jiǎn)便方法，并有助于加快產(chǎn)品的開發(fā)速度。

一、什么是ＤＬＰ數(shù)字投影

DLP是“Digtal Light Processing”的縮寫,即數(shù)字光處理，這種技術(shù)要先把影像訊號(hào)經(jīng)過數(shù)字處理，然后再把光投影出來。它是基于德州儀器公司（TEXAS INSTRUMENT）開發(fā)的數(shù)字微反射鏡器件—DMD來完成顯示數(shù)字可視信息的最終環(huán)節(jié)。而DMD則是Digtal Micro Mirror Device的縮寫，字面意思為數(shù)字微鏡元件，它是DLP技術(shù)系統(tǒng)中的核心——光學(xué)引擎心臟采用的數(shù)字微鏡晶片，它是在CMOS的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制程上，加上一個(gè)可以調(diào)變反射面的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形成的器件。說得更具體些，DLP投影技術(shù)是應(yīng)用了數(shù)字微鏡晶片（DMD）來做主要關(guān)鍵元件以實(shí)現(xiàn)數(shù)字光學(xué)處理過程。其原理是將光源藉由一個(gè)積分器（Integrator）將光均勻化，通過一個(gè)有色彩三原色的色環(huán)（Color Wheel），將光分成R、G、B三色，再將色彩由透鏡成像在DND上。以同步訊號(hào)的方法，把數(shù)字旋轉(zhuǎn)鏡片的電訊號(hào)，將連續(xù)光轉(zhuǎn)為灰階，配合R、G、B三種顏色而將色彩表現(xiàn)出來，最后再經(jīng)過鏡頭投影成像。參見下圖： 

二、數(shù)字光學(xué)處理過程

    如上所述，DMD器件是DLP的基礎(chǔ)。單片、雙片以及多片DLP系統(tǒng)被設(shè)計(jì)出來以滿足不同市場(chǎng)的需要。一個(gè)DLP為基礎(chǔ)的投影系統(tǒng)包括內(nèi)存及信號(hào)處理功能來支持全數(shù)字方法。DLP投影機(jī)的其它元素包括一個(gè)光源、一個(gè)顏色濾波系統(tǒng)、一個(gè)冷卻系統(tǒng)、照明及投影光學(xué)元件。

    一個(gè)DMD可被簡(jiǎn)單描述成為一個(gè)半導(dǎo)體光開關(guān)。成千上萬個(gè)微小的方形16x16um鏡片，被建造在靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存（SRAM）上方的鉸鏈結(jié)構(gòu)上而組成DMD,如圖１所示。每一個(gè)鏡片可以通斷一個(gè)象素的光。鉸鏈結(jié)構(gòu)允許鏡片在兩個(gè)狀態(tài)之間傾斜，+１０度為“開”。-１０度為“關(guān)”，當(dāng)鏡片不工作時(shí)，它們處于０度“停泊”狀態(tài)。

    根據(jù)應(yīng)用的需要，一個(gè)ＤＬＰ系統(tǒng)可以接收數(shù)字或模擬信號(hào)。模擬信號(hào)可在DLP的或原設(shè)備生產(chǎn)廠家（OEM’s）的前端處理中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，任何隔行視頻信號(hào)通過內(nèi)插處理被轉(zhuǎn)換成一個(gè)全圖形幀視頻信號(hào)。從此，信號(hào)通過ＤＬＰ視頻處理變成先進(jìn)的紅、綠、藍(lán)（RGB）數(shù)據(jù)，先進(jìn)的RGB數(shù)據(jù)然后格式化為全部二進(jìn)制數(shù)據(jù)的平面。 一旦視頻或圖形信號(hào)在一種數(shù)字格式下，就被送入DMD。信息的每一個(gè)象素按照1：1的比例被直接映射在它自己的鏡片上，提供精確的數(shù)字控制，如果信號(hào)是640x480象素，器件中央的640x480鏡片采取動(dòng)作。這一區(qū)域處的其它鏡片將簡(jiǎn)單的被置于“關(guān)”的位置。 

    圖1：一個(gè)848x600數(shù)字微鏡器件。器件中部反射部分包括508，800個(gè)細(xì)小的、可傾斜的鏡片。一個(gè)玻璃窗口密封和保護(hù)鏡片。DMD顯示為實(shí)際尺寸。 

    通過對(duì)每一個(gè)鏡片下的存儲(chǔ)單元以二進(jìn)制平面信號(hào)進(jìn)行電子化尋址，ＤＭＤ陣列上的每個(gè)鏡片被以靜電方式傾斜為開或關(guān)態(tài)。決定每個(gè)鏡片傾斜在哪個(gè)方向上為多長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)被稱為脈沖寬度調(diào)制（PWM）。鏡片可以在一秒內(nèi)開關(guān)1000多次，這一相當(dāng)快的速度允許數(shù)字灰度等級(jí)和顏色再現(xiàn)。在這一點(diǎn)上，DLP成為一個(gè)簡(jiǎn)單的光學(xué)系統(tǒng)。通過聚光透鏡以及顏色濾波系統(tǒng)后，來自投影燈的光線被直接照射在DMD上。當(dāng)鏡片在開的位置上時(shí)，它們通過投影透鏡將光反射到屏幕上形成一個(gè)數(shù)字的方型象素投影圖像，如圖２所示。

    圖2：三個(gè)鏡片有效地反射光線來投影一個(gè)數(shù)字形象。入射光射到三個(gè)鏡片象素上，兩個(gè)外面的鏡片設(shè)置為開，反射光線通過投影鏡頭然后投射在屏幕上。這兩個(gè)“開”狀態(tài)的鏡片產(chǎn)生方形白色象素圖形。中央鏡片傾斜到“關(guān)”的位置。這一鏡片將入射光反射偏離開投影鏡頭而射入光吸收器，以致在那個(gè)特別的象素上沒有光反射上去，形成一個(gè)方形、黑色象素圖像。同理，剩下的508797個(gè)鏡片象素將光線反射到屏幕上或反射離開鏡片，通過使用一個(gè)彩色濾光系統(tǒng)以及改變適量的508，800 DMD鏡片的每個(gè)鏡片為開態(tài)，一個(gè)全彩色數(shù)字圖像被投影到屏幕上。

三、ＤＬＰ技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.　噪音優(yōu)勢(shì) 

    技術(shù)發(fā)展至今天，我們已經(jīng)擁有了數(shù)字撲捉、編輯、廣播、接收數(shù)字信息的能力，不過必須先把它轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后才能顯示。信號(hào)每次由數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬（D/A）或從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字（A/D），信號(hào)噪音都會(huì)進(jìn)入數(shù)據(jù)通道，轉(zhuǎn)換越少噪聲越降，并且當(dāng)（A/D）、（D/A）轉(zhuǎn)換器減少時(shí)成本隨之降低。由于DLP固有的數(shù)字性質(zhì)能使噪聲消失，因?yàn)镈LP具有完成數(shù)字視頻底層結(jié)構(gòu)的最后環(huán)節(jié)的能力，并且為開發(fā)數(shù)字可視通信環(huán)境提供了一個(gè)平臺(tái)，DLP技術(shù)提供了一個(gè)可以達(dá)到的顯示數(shù)字信號(hào)的投影方法，這樣就完成了全數(shù)字底層結(jié)構(gòu)（圖3），具有最少的信號(hào)噪音。

圖3：視頻底層結(jié)構(gòu)。DLP為一個(gè)完全數(shù)字視頻底層結(jié)構(gòu)提供了最后環(huán)節(jié)。  

2.    精確的灰度等級(jí) 

    它的數(shù)字性質(zhì)可以獲得具有精確數(shù)字灰度等級(jí)的精細(xì)的圖像質(zhì)量以及顏色再現(xiàn)。ＤＬＰ比之要競(jìng)爭(zhēng)的透射式液晶顯示（的LCD）技術(shù)更有效，因?yàn)樗苑瓷涫紻MD為基礎(chǔ)，不需要偏振光；并且因?yàn)槊總€(gè)視頻或圖像幀是由數(shù)字產(chǎn)生，每種顏色8位到10位的灰度等級(jí)，精確的數(shù)字圖象可以一次又一次地重新再現(xiàn)。例如：一個(gè)每種顏色為8位的灰度等級(jí)使每個(gè)原色產(chǎn)生256不同的灰度，允許數(shù)字化生成256x3，或16.7百萬個(gè)不同的顏色組合（圖4）。 

    圖4：ＤＬＰ可產(chǎn)生數(shù)字灰度等級(jí)和顏色等級(jí)。假設(shè)每種顏色用8位，可以數(shù)字化地產(chǎn)生16.7x10的6次方個(gè)顏色組合。以上是每一種原色不同灰度的幾種組合和產(chǎn)生的數(shù)字象素顏色。
 

3.　反射優(yōu)勢(shì) 

    因?yàn)镈MD是一種反射器件，它有超過60%的光效率，使得DLP系統(tǒng)比LCD投影顯示更有效率。這一效率是反射率、填充因子、衍射效率和實(shí)際鏡片“開”時(shí)間產(chǎn)生的結(jié)果。而LCD依賴于偏振，所以其中一個(gè)偏振光沒有用。這意味著50%的燈光甚至從來不進(jìn)入LCD，因?yàn)檫@些光被偏振片濾掉了。剩下的光被LCD單元中的晶體管、門、以及信號(hào)源的線所阻擋。除了這些光損失外，液晶材料本身吸收了一部分光，結(jié)果是只有一少部分入射光透過LCD面板照到屏幕上。最近，LCD在光學(xué)孔徑和光傳輸上有經(jīng)驗(yàn)上的進(jìn)展，但它的性能仍然有局限，因?yàn)樗鼈円蕾囉谄窆狻?/span>

4.　無縫圖像優(yōu)勢(shì) 

    DMD上的小方鏡面積為16um平方，每個(gè)間隔1um，給出大于90%的填充因子。換言之，90%的象素/鏡片面積可以有效地反射光而形成投影圖像。整個(gè)陣列保持了象素尺寸及間隔的均勻性，并且不依賴于分辨率。越高的DMD填充因子給予出越高的可見分辨率，這樣，加上逐行掃描，創(chuàng)造出比普通投影機(jī)更加真實(shí)自然的活生生的投影圖像（圖5）。 

圖5：用來證明DLP優(yōu)點(diǎn)的照片。一個(gè)鸚鵡的數(shù)字化照片被用來證明無縫的象膠片一樣效果的DLP圖像的優(yōu)點(diǎn)，其細(xì)節(jié)將在圖6a和6b演示。
 

    在圖５a中，是主導(dǎo)的視頻圖形適配器（VGA）ＬＣＤ投影機(jī)用來投影圖5的鸚鵡照片?？梢院苋菀卓吹剑蹋茫耐队皺C(jī)中常見的象素點(diǎn)、屏幕門效應(yīng)，如圖５a；同樣這副鸚鵡的照片用ＤＬＰ投影機(jī)投影成像，如圖５b所示。由于ＤＬＰ的高填充因子，屏幕門效應(yīng)不見了，我們所看到的是由信息的方形象素形成的數(shù)字化投影圖像。注意，ＬＣＤ圖像中象素的高水平對(duì)照于無縫ＤＬＰ圖像。ＤＬＰ提供了優(yōu)越的圖像質(zhì)量，因?yàn)椋模停溺R片象素間隔僅為1um，這樣消除了象素。如證明過的一樣，兩個(gè)投影機(jī)投影的圖像分辨率是相同的，通過ＤＬＰ人眼可以看到更多的可視信息、察覺到更高的分辨率。如照片表明的一樣，ＤＬＰ提供令人喜愛的更加優(yōu)質(zhì)的畫面。 

ＬＣＤ投影圖像５(a)和ＤＬＰ投影圖像５(b)中實(shí)際的特寫圖像。ＬＣＤ和ＤＬＰ照片都在相同條件下攝得，每個(gè)投影機(jī)都把聚焦、亮度和顏色調(diào)到最佳。
 

5.　可靠性 

    ＤＬＰ系統(tǒng)成功地完成了一系列規(guī)定的、環(huán)境的及操作的測(cè)試。選擇已證明可靠的標(biāo)準(zhǔn)元件來組成用于驅(qū)動(dòng)ＤＭＤ的數(shù)字電路。對(duì)于照明和投影透鏡，無明顯的可靠性降低的現(xiàn)象。絕大部分可靠性測(cè)試集中在ＤＭＤ上，因?yàn)樗蕾囉谝苿?dòng)鉸鏈結(jié)構(gòu)。為測(cè)試鉸鏈?zhǔn)ъ`，大約100個(gè)不同的ＤＭＤ被用于模擬一年的操作。一些ＤＭＤ已經(jīng)被測(cè)試了超過1G次循環(huán)，相當(dāng)于20年的操作。在這些測(cè)試以后檢查這些器件 ，發(fā)現(xiàn)在任何器件上均無鉸鏈折斷現(xiàn)象。鉸鏈?zhǔn)ъ`不是ＤＭＤ可靠性的一個(gè)因素。

    ＤＭＤ已通過所有標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體合格測(cè)試。它還通過了模擬ＤＭＤ實(shí)際操作環(huán)境條件的障礙測(cè)試，包括熱沖擊、溫度循環(huán)、耐潮濕、機(jī)械沖擊，振動(dòng)及加速實(shí)驗(yàn)。基于數(shù)千小時(shí)的壽命及環(huán)境測(cè)試，ＤＭＤ和ＤＬＰ系統(tǒng)表現(xiàn)出內(nèi)在的可靠性。

四、ＤＬＰ系統(tǒng)簡(jiǎn)介 

通過多種配置，ＤＬＰ可以滿足一個(gè)廣泛的不同種類的市場(chǎng)和需要。每一種ＤＬＰ系統(tǒng)都可實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的投影質(zhì)量，單片ＤＬＰ系統(tǒng)年可提供誘人的性能價(jià)格比，三片ＤＬＰ系統(tǒng)可提供最高亮度的性能，能顯示高達(dá)幾千流明的亮度。雙片ＤＬＰ系統(tǒng)依靠單片的顏色濾波系統(tǒng)和三片的分光秀鏡概念可提供ＤＬＰ的另一種性能水平。這三種ＤＬＰ系統(tǒng)為ＤＬＰ提供了滿足從臺(tái)式監(jiān)視器到未來的數(shù)字電影的廣泛的投影機(jī)市場(chǎng)的能力。下面解釋單片、雙片和三片ＤＬＰ系統(tǒng)如何用來投影數(shù)字彩色影像。

1.　單片ＤＬＰ系統(tǒng) 

    在一個(gè)單ＤＭＤ投影系統(tǒng)中，用一個(gè)色輪來產(chǎn)生全彩色投影圖像。色輪是由一個(gè)紅、綠、藍(lán)濾波系統(tǒng)組成，它以60Hz的頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，每秒提供180色場(chǎng)。在這種結(jié)構(gòu)中，ＤＬＰ工作在順序顏色模式。

    輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)化RGB數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)按順序?qū)懭耄模停牡腟RAM，白光光源通過聚焦透鏡聚集焦在色輪上，通過色輪的光線然后成象在ＤＭＤ的表面。當(dāng)色輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，紅、綠、藍(lán)光順序地射在ＤＭＤ上。色輪和視頻圖像是順序進(jìn)行的，所以當(dāng)紅光射到ＤＭＤ上時(shí)，鏡片按照紅色信息應(yīng)該顯示的位置和強(qiáng)度傾斜到“開”，綠色和藍(lán)色光及視頻信號(hào)亦是如此工作。人體視覺系統(tǒng)集中紅、綠、藍(lán)信息并看到一個(gè)全彩色圖像。通過投影透鏡，在ＤＭＤ表面形成的圖像可以被投影到一個(gè)大屏幕上（圖６-1）。 

圖６-1：?jiǎn)纹模蹋型队跋到y(tǒng)。白光聚焦在以60Hz旋轉(zhuǎn)的色輪濾光系統(tǒng)上，這個(gè)輪子以紅、綠、藍(lán)的順序旋轉(zhuǎn)，將視頻信號(hào)送到ＤＭＤ。依照每個(gè)電視場(chǎng)中每個(gè)彩色的位置及亮度，鏡片打開。人體視覺系統(tǒng)將順序的顏色疊加在一起，看到一幅全彩色圖像。
 

    因?yàn)殡娨曄到y(tǒng)委員會(huì)（NTSC）制定的電視場(chǎng)為16.7毫秒（1/60秒），每一原色必須被顯示在5.6毫秒。因?yàn)椋模停挠幸粋€(gè)小于20微秒的開關(guān)速度，一個(gè)8比特/顏色的灰度等級(jí)（256灰度）可以用單ＤＭＤ系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這給出每一原色256灰度，或者說能夠產(chǎn)生256的3次方（16.7x 10的6次方）種顏色組合。

當(dāng)使用一個(gè)色輪時(shí)，在任一給定的時(shí)間內(nèi)有2/3的光線被阻擋。當(dāng)白光射到紅色濾光片時(shí)，紅光透過，而藍(lán)光和綠光被吸收。藍(lán)光和綠光擁有同樣的道理，藍(lán)色濾光片通過藍(lán)光而吸收紅、綠光；綠包濾光片通過綠色而吸收紅、藍(lán)光。

2.　三片ＤＬＰ系統(tǒng) 

    另外一種添加顏色的方法是將白光通過棱鏡系統(tǒng)分成三原色。這種方法使用三個(gè)ＤＭＤ，一個(gè)ＤＭＤ對(duì)應(yīng)于一種原色。應(yīng)用三片ＤＬＰ投影系統(tǒng)的主要原因?yàn)榱嗽黾恿炼?。通過三片ＤＭＤ，對(duì)整個(gè)16.7毫秒的電視場(chǎng)，來自每一原色的光可直接連續(xù)地投射到它自己的ＤＭＤ上。結(jié)果是更多的光線到達(dá)屏幕，給出一個(gè)更亮的投影圖像，除了已增加的亮度，可使用更高字節(jié)的顏色。因?yàn)楣饩€在整個(gè)電視場(chǎng)直接投到每個(gè)ＤＭＤ上，使每種顏色10比特灰度等級(jí)成為可能。這種高效的三片投影系統(tǒng)將被用在大屏幕和高亮度應(yīng)用領(lǐng)域。

圖６-2：三片ＤＬＰ投影機(jī)系統(tǒng)。白光分解成原色，每一原色在整個(gè)幀時(shí)間內(nèi)直接投射到它自己的ＤＭＤ上，比顏色一順序系統(tǒng)中產(chǎn)生更大的亮度。 

３.　雙片ＤＬＰ系統(tǒng) 

    此外還有州一種獨(dú)特的雙ＤＭＤ結(jié)構(gòu)，為某些投影顯示應(yīng)用提供了理想的工具。這一系統(tǒng)利用了一般金屬鹵化物投影燈光譜平衡輸出的優(yōu)點(diǎn)。

    單片和三片ＤＬＰ系統(tǒng)為了光譜平衡輸出依靠來自投影燈的相等數(shù)量的紅、綠、藍(lán)光。為了在單片ＤＬＰ系統(tǒng)中得到均勻顏色的光，設(shè)計(jì)了順序?yàn)V色片系統(tǒng)來通過一個(gè)來自三原色的均衡數(shù)量的光。為了低成本和高效率，在單片系統(tǒng)中使用了金屬鹵化物燈。三原色中任意一種多余的光線可用來提高整體的光輸出，或者多余的光被顏色濾光片的密度濾掉來保持光譜的均勻性。典型地，在投影工業(yè)中要在光輸出和精確的顏色水平之間進(jìn)行權(quán)衡。

    應(yīng)用來自單片ＤＬＰ系統(tǒng)的順序色輪的方法以及來自三片ＤＬＰ系統(tǒng)的雙色分光棱鏡的概念，雙片ＤＬＰ系統(tǒng)利用了金屬鹵化物燈紅光缺乏的優(yōu)點(diǎn)。這一系統(tǒng)中的色輪不用紅、綠、藍(lán)濾光片，取而代之，系統(tǒng)使用兩個(gè)輔助顏色，品紅和黃色。色輪的品紅片段允許紅光和藍(lán)光通過，同時(shí)黃色片段可通過紅色和綠色。結(jié)果是紅光一直通過濾色系統(tǒng)，紅光在所有時(shí)間內(nèi)都通過，藍(lán)色和綠色在品紅-黃色色輪交替旋轉(zhuǎn)中每種光實(shí)質(zhì)上占用一半時(shí)間。一旦通過色輪，光線直接射到雙色分光棱鏡系統(tǒng)上。在這點(diǎn)，連續(xù)的紅光被分離出來而射到專門用來處理紅光和紅色視頻信號(hào)的ＤＭＤ上，順序的藍(lán)色與綠色光投射到另一個(gè)ＤＭＤ上，專門處理交替顏色，這一ＤＭＤ由綠色和藍(lán)色視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)（圖６-3）。 

圖６-3：雙片ＤＬＰ投影系統(tǒng)。紅光通過棱鏡系統(tǒng)直接照射在它自己的ＤＭＤ上，同時(shí)藍(lán)光和綠光順序照射到另外的ＤＭＤ上，這兩種顏色組合成青色。不同的紅色與青色混合形成非常協(xié)調(diào)的全彩色圖像。 

    單片ＤＬＰ系統(tǒng)中，紅光只能通過1/3的時(shí)間，與此相比，雙片系統(tǒng)紅光輸出是原來的大約三倍。并且因?yàn)樯啲F(xiàn)在只由兩個(gè)而不是三個(gè)濾光片組成，在一給定的視頻畫面中藍(lán)光和綠光輸出增加了大約50%（16.7ms/2=8.35ms,8.35ms/5.6ms-1=49.1%)。盡管一般金屬鹵化物燈紅光缺乏，三倍的紅光輸出以及藍(lán)光和綠光輸出50%的增大，使雙片ＤＬＰ系統(tǒng)有能力產(chǎn)生優(yōu)秀逼真的顏色。由于更多的光在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)被收集，光學(xué)效率也很高了。二片ＤＬＰ系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)能夠?qū)γ客咻斎氲玫酱笥?流明的光譜平衡光輸出。

五、ＤＬＰ技術(shù)的發(fā)展

    ＤＬＰ投影技術(shù)的關(guān)鍵是ＤＭＤ器件，為了提高集光效率和ＤＭＤ的良率，德儀公司首先將每一個(gè)微小鏡片（Micro mirror）的尺寸從２年前的１７μm減小到１４μm，ＤＭＤ的晶片縮小后，良率也隨之增加。同時(shí)制程中鏡片的旋轉(zhuǎn)軸的尺寸也減小，以提高收光效能。目前最大的突破是鏡片的旋轉(zhuǎn)角度從10度增加到12度，若以系統(tǒng)的集光效率觀之，此增加角度的動(dòng)作F/#會(huì)從３.５提高到３.０，此整體的ＤＬＰ光機(jī)引擎的效率已經(jīng)可與ＬＣＤD投影機(jī)相媲美了。

    在ＤＬＰ技術(shù)應(yīng)用市場(chǎng)方面，與ＬＣＤ投影技術(shù)相比，ＤＬＰ投影的最大優(yōu)勢(shì)在于有高解析度與高亮度等優(yōu)點(diǎn)，圖像更加清晰銳利，黑色和白色更純正，灰度層次更加豐富，更具有體積小和重量輕的優(yōu)勢(shì)。其應(yīng)用正逐漸朝向大型投影機(jī)及電影放映機(jī)（Digital Cinema）用等高階機(jī)種以及２kg（或低于２kg）以下超小型等兩極化方向發(fā)展。特別是在大型會(huì)場(chǎng)投影放映中，目前仍是以ＤＬＰ投影機(jī)一枝獨(dú)秀。

中所周知，投影技術(shù)最大的應(yīng)用市場(chǎng)其實(shí)是在家用電視中，隨著經(jīng)濟(jì)生活水平的提高以及數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，未來數(shù)字電視的開播將為此市場(chǎng)大門的打開起到?jīng)Q定性的作用，因此無論做為前投影還是做為背投影，ＤＬＰ技術(shù)的投影機(jī)都將在這一市場(chǎng)中得到新的應(yīng)用。

展望未來，ＤＬＰ技術(shù)具有微機(jī)電高速成長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)相助，同時(shí)也有巨大的應(yīng)用市場(chǎng)正在開發(fā)之中，應(yīng)用前景非常看好。目前廠商應(yīng)及時(shí)掌握ＤＬＰ技術(shù)及ＤＭＤ器件的開發(fā)動(dòng)態(tài)，同時(shí)掌握投影顯示器中的其他關(guān)鍵技術(shù)，在最佳的時(shí)間點(diǎn)將產(chǎn)品推出，獲取最大的利潤(rùn)。 

一、DLP色輪技術(shù)的基本原理
眾所周知，由于DLP采用DMD微鏡片反射技術(shù)，在色彩處理中，單片和兩片DMD方式均采用色輪來完成對(duì)色彩的分離和處理。

一般來說，色輪（COLOR WHEEL）是由紅、綠、藍(lán)、白等分色濾光片的組合，可將透過的白光進(jìn)行分色，并通過高速馬達(dá)使其轉(zhuǎn)動(dòng)，然后順序分出不同單色光于指定的光路上，最后經(jīng)由其它光機(jī)元件合成并投射出全彩影像。


從物理結(jié)構(gòu)來看，色輪的表面為很薄的金屬層，金屬層采用真空膜鍍技術(shù)，鍍膜厚度根據(jù)紅、綠、藍(lán)三色的光譜波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，白色光通過金屬鍍膜層時(shí)，所對(duì)應(yīng)的光譜波長(zhǎng)的色彩將透過色輪，其它色彩則被阻擋和吸收，從而完成對(duì)白色光的分離和過濾。

在單片ＤＭＤ投影系統(tǒng)中，輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)化為ＲＧＢ數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)按順序?qū)懭耄模停牡模樱遥粒?，白光光源通過聚焦透鏡聚集焦在色輪上，通過色輪的光線然后成像在ＤＭＤ的表面。當(dāng)色輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，紅、綠、藍(lán)光順序地射在ＤＭＤ上。色輪和視頻圖像是順序進(jìn)行的，所以當(dāng)紅光射到ＤＭＤ上時(shí)，鏡片按照紅色信息應(yīng)該顯示的位置和強(qiáng)度傾斜到“開”，綠色和藍(lán)色光及視頻信號(hào)亦是如此工作。人體視覺系統(tǒng)集中紅、綠、藍(lán)信息并看到一個(gè)全彩色圖像。通過投影透鏡，在ＤＭＤ表面形成的圖像可以被投影到一個(gè)大屏幕上。

在兩片DMD投影系統(tǒng)中，為了提高亮度并彌補(bǔ)金屬鹵化物的紅色不足，色輪采用兩個(gè)輔助顏色—品紅和黃色。品紅片段允許紅光和藍(lán)光通過，同時(shí)黃色片段可通過紅色和綠色。而三片DMD則采用分色棱鏡，無需分色輪。以下我們主要討論目前在DLP背投單元中主要采用的單片DMD的幾種色輪技術(shù)。

二、目前常用的幾種色輪處理技術(shù)及特點(diǎn)
由于單片DMD投影機(jī)色輪在同一時(shí)間內(nèi)一次只能處理一種顏色，因此會(huì)帶來部分的亮度的損失，同時(shí)，由于不同顏色光的光譜波長(zhǎng)的固有特性存在著差別，從而會(huì)產(chǎn)生色彩還原的不同，畫面色彩往往表現(xiàn)出紅色不夠鮮艷。因此，如何使投影機(jī)既具有足夠的顯示亮度，同時(shí)又能充分的保證色彩的真實(shí)還原，是每個(gè)投影機(jī)廠家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵的問題，而其中一個(gè)最重要的因素，就是色輪技術(shù)的設(shè)計(jì)解決方案。

以下是目前常用的幾種DLP色輪技術(shù)：

三段色輪RGB由紅R、綠G、藍(lán)B三段色組成，不同廠家的產(chǎn)品，其紅、綠、藍(lán)的開口角度的設(shè)計(jì)各不相同，一般來說，紅色開口角度較大，這樣可以彌補(bǔ)圖像紅色的不足。采用該色輪技術(shù)的前提條件是投影機(jī)光機(jī)部分具有比較足夠的光亮度，否則可能會(huì)帶來圖像的亮度問題，同時(shí)，使用三段色輪技術(shù)的色彩還原性相對(duì)來說比較好。 
四段色輪RGBW由紅R、綠G、藍(lán)B、白W四段色組成，加白段色的目的主要是為了進(jìn)一步提高投影機(jī)亮度，一般可比三段色輪提高20％左右。但同時(shí)，這種色輪技術(shù)也會(huì)帶來投影機(jī)的色彩還原不夠的問題，使圖像色彩失真，降低了畫質(zhì)。另外，在設(shè)計(jì)中，可以將脈沖信號(hào)同步鎖定在W段中，脈沖寬度與W段寬度對(duì)應(yīng)，可以一定程度上減少畫面的閃爍現(xiàn)象。該技術(shù)主要應(yīng)用在會(huì)議室、教學(xué)用投影機(jī)。 
六段色輪RGBRGB由于DLP技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用在具有巨大市場(chǎng)潛力的家庭影院投影和背投電視，因此，人們對(duì)DLP的色彩體現(xiàn)和播放連續(xù)動(dòng)態(tài)視頻畫面效果提出了更高的要求。六段色輪是由RGBRGB共6段顏色組成的色輪，隨著色輪轉(zhuǎn)速相應(yīng)提高（180HZ）和單位時(shí)間內(nèi)處理畫面更多，因此，這種設(shè)計(jì)有效地減少了運(yùn)動(dòng)圖象和邊緣的彩虹效應(yīng)，視頻動(dòng)態(tài)效果更好，圖象的色彩更豐富、更艷麗。但由于六色分段分隔較多，集光柱通過各色段之間時(shí)光損耗也較多，因此，投影機(jī)的光亮度往往比較低，因此，也有少數(shù)投影機(jī)廠家開始設(shè)計(jì)采用7段色輪RGBRGBW技術(shù)，以提高投影機(jī)亮度和減少畫面的閃爍。該技術(shù)主要用于針對(duì)家用消費(fèi)和視頻要求較高的應(yīng)用。 
增益型色輪SCRSCR（Sequential Color Recapture）也稱連續(xù)色彩補(bǔ)償技術(shù)，其基本原理與以上色輪技術(shù)相似，不同之處在于色輪表面采用阿基米德原理螺旋狀光學(xué)鍍膜，集光柱（光通道）采用特殊的增益技術(shù)，可以補(bǔ)償部分反射光，使系統(tǒng)亮度有較大提高（約40％）。但該色輪的處理技術(shù)相對(duì)較復(fù)雜，目前只有少數(shù)投影機(jī)廠家在產(chǎn)品中采用，從技術(shù)發(fā)展方向來說，該技術(shù)非常具有市場(chǎng)潛力 

TI 提供專用的 DLP 芯片組。 這些優(yōu)化的 DLP 芯片組為設(shè)計(jì)人員提供了可對(duì)數(shù)字微鏡器件 (DMD) 進(jìn)行快速地像素級(jí)控制的輕松、可靠的方法，從而加快了產(chǎn)品開發(fā)速度。包括：DMD數(shù)字微鏡器件，DMD數(shù)字控制器，DMD微鏡驅(qū)動(dòng)器，控制器配置PROM。

0.95 1080p 芯片組及系統(tǒng)框圖