DLP投影显示原理

2022 05 30 BOAC


数字光学处理(DLP,Digital Light Processing)的核心技术称为数字微镜器件(DMD,Digital Micromirror Device),它在一个拇指指甲大小的芯片上集成了大约数百万个微镜 。在电子开关作用下,每个微镜都能在士12°的位置翻动。图像信号被转换成0、1数字代码,这些代码用来使微镜在士12°两个位置翻动。当 DMD芯片和投影灯、色轮(或分色棱镜)、投影镜头同步工作时,这些翻动的镜片就能在屏幕上形成一幅彩色图像。

DLP投影显示方式采用前述的子帧驱动方式就可能形成图像的亮暗变化,三色发光体形成三基色,利用人眼的视觉惰性和分辨力有限的特点,就能感受到一幅清晰、稳定的图像。

DLP投影显示器有单片式和三片式两种,单片式用于廉价的便携式投影显示器,三片式用于高档投影显示器。单片式DLP 投影显示器的工作原理与前述 相似,在简单的 DMD 投影系统中,用色轮产生彩色图像。色轮是一个具有扇形红、绿、蓝滤光片的系统,它以高速旋转,每秒产生上百个彩色场,DLP工作在场顺序彩色模式,利用人眼的视觉惰性和空间混色效应,就可以形成一幅完整的彩色图像。

三片式DLP投影显示器的结构与工作原理 。DMD 是最简单的反射式光开关阵列,不需要偏光器。金属卤化物或氙灯发出的光由会聚透镜聚光,对于正常的 DMD 光开关,这束光应与 DMD 片的法线成 20°角。在投射透镜和 DMD 色分离/合成棱镜之间加进总内部反射(TIR)棱镜,用以清除照明与投射光学系统之间的机械干扰色分离/合成棱镜利用沉淀在其表面的两色干扰滤光器,通过反射分离光,并把R G、B基色光传输过去。为了保证光以准确的角度射入红色和蓝色DMD 片,红色和蓝色棱镜需要从总内部反射(TIR)棱镜境表面附加一个反射器。从三片DMD的"开"状态微镜反射出来的光被导回棱镜,颜色分量重新合成。因为在棱镜的空气间隙里,对所有内部反射光的角度都减小到临界角以下 所以合成光穿过总内部反射棱镜并射入投射透镜。