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投影机中的核心组件DLP介绍。先看看明基投影机的DLP拆解

DLP的原理

核心组件1:色轮

色轮(COLOR WHEEL)在DLP投影机中的作用是色彩的分离和处理,只有单片式DLP和双片式DLP投影机需要安装色轮,三片式DLP投影机则不需要色轮。色轮通过高速旋转将复合光过滤成红、绿、蓝三原色光。

色轮的表面是非常薄的金属层,这层金属层采用的是真空镀膜技术,镀膜的厚度根据红绿蓝三色的光谱波长相对应。白色光通过金属镀膜层时,所对应的光谱波长的色彩将透过色轮,其它色彩则被阻挡和吸收,从而完成对白色光的分离和过滤。

目前单片DLP投影机,色彩与亮度是成倒数关系的,亮度提高,则色彩一定会损失,而色彩提高,亮度一定会降低,这是因为DLP投影机的颜色是通过色轮的RGB三色组合而成的,其光效率只能达到60%。当然,要提高光效率,可以用在色轮上增加一片无色的滤光片来实现。增加无色滤光片后,光效率可以提高20%左右,但由于无色滤光片透过的是白光,叠加在三原色光上,使画面比其原始的表现要明亮些,以至降低了色彩饱和度,使DLP的画面表现的色彩单薄,并且产生抖动或者说是闪烁感。

为了解决闪烁和彩虹现象,6倍速色轮的转速提高到360转/秒,为360Hz。一般高端的机器上采用,一般的倍数为4倍。

四段式色轮是在传统的三段式色轮增加了一段无色的滤光片,光效率可以提升了20%左右。但是由于无色滤光片透过的是白光,但是投影机的色彩饱和度却有了明显下降。因为透明滤片经过时,会冲淡前面的色彩,并且会造成有白点闪过的错觉,因此会让人感觉到画面抖动。这也是DLP投影机所被诟病的另外一个问题了——“色彩亮度”偏低。

五段式色轮是在四段式色轮上增加了黄色滤片,有效的利用了灯泡在580nm波长中的能量,明基将这种色轮称为“黄金色轮”,东芝将这种色轮称为“旋彩轮”。五段式色轮提升了DLP投影机的色彩表现,但是画质提升有限,画面抖动的现象也依然存在。

六段式色轮分为好几种,不同的DLP投影机制造商生产的六段式色轮可能都不相同。在各种六段式色轮中,其中应用最多的便是双重三段式色轮,这种色轮采用的是红绿蓝红绿蓝(RGBRGB)双重色段的排列方式,在RGB三段色轮的基础上,又增加了RGB滤片各一段。这样设计最大的好处便是提升了RGB颜色出现的频率,比如在1倍速色轮中RGB颜色出现的频率由三段式的60Hz提升到了120Hz。当然,由于取消了白色滤光片,采用6段式色轮的投影机亮度也大大下降。

核心组件2:DMD芯片

DMD芯片就完全掌握在了德州仪器的手中了。经过十多年的发展,DMD芯片不仅尺寸上从0.55吋到0.95吋,技术上也从SDR DMD芯片组发展到了DDR 芯片组,同时分辨率最高已经可以达到了4K(第一块DMD的分辨率仅为16×16),德州仪器甚至将DMD芯片称为世界上最精密的光学元器件。

DMD的作用就是将色轮透过来的三原色光混合在一起,并且通过数据控制转换为彩色图像。虽然看似简单,但是技术含量极高,那么DMD又是如何实现这一功能的呢?

DMD是一种整合的微机电上层结构电路单元,利用COMS SRAM记忆晶胞所制成。DMD上层结构的制造是从完整CMOS内存电路开始,再透过光罩层的使用,制造出铝金属层和硬化光阻层交替的上层结构,铝金属层包括地址电极、绞链(hinge)、轭(yoke)和反射镜,硬化光阻层做为牺牲层(sacrificiallayer),用来形成两个空气间隙。铝金属经过溅镀沉积及等离子蚀刻处理,牺牲层则经过等离子去灰(plasma—ashed)处理,制造出层间的空气间隙。

如果从技术角度来看,DMD芯片的构造包括了电子电路、机械和光学三个方面。其中电子电路部分为控制电路,机械部分为控制镜片转动的结构部分,光学器件部分便是指镜片部分。当DMD正常工作的时候,光线经过DMD芯片,DMD表面布满了体积微小的可转动镜片便会通过转动来反射光线,每个镜片的旋转都是由电路来控制的。每个镜子一次旋转只反射一种颜色(例如,投射紫颜色像素的微镜只负责在投影面上反射红蓝光,而投射桔红色像素的微镜只负责在投影面上按比例反射红和绿光(红色的比例高、绿色比例低),镜子的旋转速度可达到上千转,如此之多的镜子以如此之快的速度进行变化,光线通过镜头投射到屏幕上以后,给人的视觉器官造成错觉,人的肉眼错将快速闪动的三原色光混在一起,于是在投影的图像上看到混合后的颜色。

DLP的优势

原生对比度高

机器小型化

光路采用封闭式

MD芯片采用的是半导体结构,在高温下运作镜片也不易发生太大的变化,所以DLP投影机采用封闭式光路,降低了灰尘进入了概率。

DLP的劣势

色彩还原能力不足,技术上依靠色轮和DMD芯片。

基于DLP技术的投影仪主要有:明基,优派,三洋等