DLP投影機(jī)原理及優(yōu)點(diǎn)介紹

高逼真、高清晰的投影效果永遠(yuǎn)是投影用戶的至愛，然而這樣的投影效果對(duì)于普通投影機(jī)來(lái)說(shuō)，無(wú)論我們?cè)鯓有⌒恼{(diào)試、認(rèn)真操作，好象都很難實(shí)現(xiàn)，畢竟普通投影機(jī)本身的性能以及所利用的技術(shù)很有限，我們?cè)僭蹒坌⌒摹八藕颉彼疾粫?huì)使它達(dá)到質(zhì)的飛躍！為此，要想獲得超大畫面和亮麗色彩的投影效果的話，我們還是將眼光投向那些使用新技術(shù)的高檔投影機(jī)吧。

目前市場(chǎng)上的高檔多媒體投影機(jī)主要分為L(zhǎng)CD投影機(jī)和DLP投影機(jī)兩大類，而LCD投影機(jī)更是市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，對(duì)于它的各方面知識(shí)相信大家肯定能耳熟能詳了；但DLP投影機(jī)由于最近才被人們推出，因此了解DLP投影機(jī)的用戶可能就不是很多了?，F(xiàn)在為了能幫助大家更進(jìn)一步了解DLP投影機(jī)。

一、DLP投影機(jī)的概念

DLP投影機(jī)中的DLP是一種新興的投影技術(shù)，這種技術(shù)是英文Digital Light Processing的縮寫，中文含義為數(shù)字光處理技術(shù)，該技術(shù)是由美國(guó)德州儀器公司研制推出的一種全數(shù)字的反射式投影技術(shù)，它可以被稱為是投影和顯示信息領(lǐng)域中的一個(gè)新思路。由這種技術(shù)生成的投影機(jī)采用DMD（Digital Micromirror Device）數(shù)字微鏡作為光學(xué)成像器件，來(lái)調(diào)制投影機(jī)中的視頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)DMD光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)投影透鏡來(lái)完成數(shù)字投影顯示的，這一技術(shù)的誕生，不僅打破了傳統(tǒng)投影機(jī)市場(chǎng)上多媒體液晶投影機(jī)的壟斷局面，更使我們普通投影用戶在擁有捕捉、接收、存儲(chǔ)數(shù)字信息能力的同時(shí)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化信息顯示；可以豪不夸張地說(shuō)，DLP技術(shù)的核心就是用DMD數(shù)字微鏡裝置來(lái)替代投影機(jī)中普通的成像器件。

DMD數(shù)字微鏡裝置是由美國(guó)德州儀器公司專門生產(chǎn)開發(fā)的一種特殊半導(dǎo)體元件，一個(gè)DMD芯片中含有許許多多的細(xì)微的正方形反射鏡片，這些鏡片中的每一片微鏡都代表一個(gè)像素，每一個(gè)像素面積為16μm×16，鏡片與鏡片之間是按照行列的方式來(lái)緊密排列的，并可由相應(yīng)的存儲(chǔ)器控制在開或關(guān)的兩種狀態(tài)下切換轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制光的反射。

DLP投影機(jī)使用了反射式數(shù)字微鏡后，它內(nèi)部的光學(xué)成像部分的總光效率高達(dá)60%左右，這使得DLP投影機(jī)無(wú)論工作在光線充足的環(huán)境還是光線暗淡的環(huán)境時(shí)，都能將更多的光線投射到投影屏幕上，這也是為什么DLP投影機(jī)比傳統(tǒng)的模擬投影機(jī)具有更高的亮度、對(duì)比度的原因所在。

根據(jù)DLP投影機(jī)中包含的DMD數(shù)字微鏡的片數(shù)，人們又將投影機(jī)分為單片DLP投影機(jī)，兩片DLP投影機(jī)和三片DLP投影機(jī)。

目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的DLP投影機(jī)，有許多都屬于單片機(jī)，這種單片DLP投影機(jī)主要適用在各種便攜式投影產(chǎn)品中，這種投影機(jī)的整個(gè)機(jī)身一般小于A4紙張的面積，專為流動(dòng)行政人員而設(shè)計(jì)，外殼一般是典雅優(yōu)美的鎂合金外殼，不要看這種單片DLP投影機(jī)的體積小巧，但它的功能可強(qiáng)大的很呢，清晰度高、畫面均勻，色彩銳利，有了這種投影機(jī)，大家要工作時(shí)，可以隨時(shí)把它塞進(jìn)公文包里，馬上出發(fā)，直接給客戶展示色彩絢麗、畫面清晰的效果。

兩片DLP投影機(jī)與單片DLP投影機(jī)相比，多使用了一片DMD芯片，其中一片單獨(dú)控制紅色光，另一片控制藍(lán)、綠色光的反射，與單片DLP投影機(jī)相同的，使用了高速旋轉(zhuǎn)的色輪來(lái)產(chǎn)生全彩色的投影圖像，它主要應(yīng)用于大型的顯示墻，適用于一些大型的娛樂(lè)場(chǎng)合和需要大面積顯示屏幕的用戶。

三片DLP投影機(jī)，三片DMD芯片分別反射三原色中的一種顏色，已經(jīng)不需要再使用色輪來(lái)濾光了；使用三片DMD芯片制造的投影機(jī)亮度最高可達(dá)到12000ANSI流明，它拋棄了傳統(tǒng)意義上的會(huì)聚，可隨意變焦，調(diào)整十分便利；只是分辨率不高，不經(jīng)壓縮分辨率只能達(dá)到1280×1024這樣的標(biāo)準(zhǔn)，它常常用于對(duì)亮度要求非常高的特殊場(chǎng)合下。

DLP投影機(jī)從1996年問(wèn)世到現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)幾年的飛速發(fā)展，將基本上與LCD投影機(jī)平分秋色；目前世界上已有近30個(gè)品牌的投影機(jī)選用基于DLP技術(shù)的投影產(chǎn)品，機(jī)型數(shù)量超過(guò)60種。DLP投影機(jī)以其更清晰、更細(xì)致、更明亮、更逼真的圖像顯示效果，在市場(chǎng)中得到越來(lái)越廣泛的認(rèn)可，尤其是近兩年便攜機(jī)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，更為DLP投影機(jī)的發(fā)展提供了良好的契機(jī)。

二、DLP投影機(jī)的原理

由于DLP投影機(jī)的核心部件就是數(shù)字微鏡DMD裝置，因此DLP投影機(jī)的工作原理其實(shí)就是數(shù)字微鏡DMD的工作原理。不同數(shù)量的DMD芯片，它們的工作原理又是不同的。

單片DLP投影機(jī)只包含有一片DMD芯片，這個(gè)芯片其實(shí)就是在一塊硅芯片的電子節(jié)點(diǎn)上緊密排列著許多片微小的正方形反射鏡片，這里的每一片反射鏡片都對(duì)應(yīng)著生成圖像的一個(gè)像素，所以如果一個(gè)數(shù)字微鏡DMD芯片中包含的反射鏡片的片數(shù)越多，那么對(duì)應(yīng)DMD芯片的DLP投影 機(jī)所能達(dá)到的物理分辨率就越高。

DMD微鏡在工作時(shí)由相應(yīng)的存儲(chǔ)器控制在兩個(gè)不同的位置上進(jìn)行切換轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)光源投射到反射鏡片上時(shí)，DMD微鏡就通過(guò)由紅綠藍(lán)三色塊組成的濾色輪來(lái)產(chǎn)生全色彩的投影圖像，這個(gè)濾色輪以60轉(zhuǎn)/秒的速度在旋轉(zhuǎn)著，這樣就能保證光源發(fā)射出來(lái)的白色光變成紅綠藍(lán)三色光循環(huán)出現(xiàn)在DMD微鏡的芯片表面上。當(dāng)其中某一種顏色的光投射到DMD微鏡芯片的表面后，DMD芯片上的所有微鏡，根據(jù)自身對(duì)應(yīng)的像素中該顏色的數(shù)量，決定了其對(duì)這種色光處于開位置的次數(shù)，也即決定了反射后通過(guò)投影鏡頭投射到屏幕上的光的數(shù)量。當(dāng)其他顏色的光依次照射到DMD表面時(shí)，DMD表面中的所有微鏡將極快地重復(fù)上面的動(dòng)作，最終表現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果就是在投影屏幕上出現(xiàn)彩色的投影圖像。

與單片DLP投影機(jī)一樣，兩片DLP投影機(jī)同樣在投射光源的路徑上設(shè)置有高速旋轉(zhuǎn)的濾色輪，不過(guò)這里的濾色輪并不是由紅綠藍(lán)三色塊組成的，而是由洋紅和黃色兩色塊組成，這樣當(dāng)洋紅色塊通過(guò)旋轉(zhuǎn)的色輪時(shí)，會(huì)相應(yīng)地過(guò)濾白色光中的綠色光，而通過(guò)的藍(lán)色光和紅色光則被分隔開來(lái)，其中紅色光單獨(dú)投射到兩片DMD芯片中的一片上，藍(lán)色光則投射到由藍(lán)色光和綠色光共享使用的另一片DMD芯片上。

當(dāng)某一顏色的光投射到DMD微鏡芯片上后，對(duì)應(yīng)DMD芯片上的所有微鏡，同樣會(huì)根據(jù)自身對(duì)應(yīng)的像素中該顏色的數(shù)量，決定了其對(duì)這種色光光處于開位置的次數(shù)，從而決定反射后通過(guò)投影鏡頭投射到屏幕上的光的數(shù)量。當(dāng)黃色色塊通過(guò)旋轉(zhuǎn)的色輪時(shí)，光線中的紅色和綠色光就會(huì)被通過(guò)，而藍(lán)色光就會(huì)被過(guò)濾掉，這樣紅色光和藍(lán)色光就會(huì)被分隔投影。

三片DLP投影機(jī)的工作原理與單片、兩片投影機(jī)的原理是完全不同的，最大的區(qū)別就是三片DLP投影機(jī)中根本就沒有采用濾色輪，三片DLP投影機(jī)中的每一片DMD分別直接反射紅綠藍(lán)中的一種顏色，然后將紅、綠、藍(lán)三種顏色分別投射到投影屏幕上。 三、DLP投影機(jī)的特點(diǎn)

在高效率、快節(jié)奏的今天，投影機(jī)已經(jīng)成為許多單位辦公時(shí)一種不可或缺的必需品，特別是超便攜式投影機(jī)更是深受移動(dòng)用戶的喜愛！而目前超便攜式投影機(jī)主要有LCD液晶顯示投影機(jī)和DLP數(shù)字式投影機(jī)兩種，但LCD投影機(jī)存在明顯的缺陷，那就是投影亮度和對(duì)比度均感不足。而DLP因采用的是微鏡反射投影圖像，亮度和對(duì)比度明顯提高，且體積和重量可以做得更小更輕。在短短幾年的時(shí)間里，DLP投影機(jī)以其更清晰、更細(xì)致、更明亮、更逼真的圖像顯示效果，在市場(chǎng)中得到了越來(lái)越多廣泛的認(rèn)可了。相比而言，DLP投影機(jī)比LCD液晶顯示投影機(jī)擁有更多的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：

1、畫面均勻、噪音消除

由于DLP投影機(jī)采用的是數(shù)字技術(shù)，這種技術(shù)可以直接捕獲相關(guān)的數(shù)字信號(hào)，而投影機(jī)的輸入信號(hào)不需要經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換就能直接調(diào)制生成圖像，因此信號(hào)的中間處理環(huán)節(jié)減少之后，投影信號(hào)的衰減幅度就會(huì)很自然地要減少很多，最終的結(jié)果將是投影機(jī)產(chǎn)生很小的噪音甚至消除了噪音。

此外，由于DLP投影機(jī)還采用了數(shù)字微鏡處理技術(shù)，每片DMD微鏡是由許許多多的細(xì)微鏡片以方形陣列緊密排列在一起的，其中每一個(gè)細(xì)微鏡片就對(duì)應(yīng)投影圖象中的一個(gè)像素，每一片DMD芯片之下就有一個(gè)控制器，這種控制器可以對(duì)輸入進(jìn)來(lái)的數(shù)字信號(hào)做出每秒開關(guān)超過(guò)五千次的響應(yīng)來(lái)產(chǎn)生投影像素，這樣的切換速度和被稱為雙脈沖寬度調(diào)制的一種精確的圖像顏色和灰度復(fù)制技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生的是透明似水晶的令人嘆為觀止的圖像，生成的這種圖像灰度等級(jí)達(dá)到256-1024級(jí)，色彩達(dá)到2563-10243種，而且DLP技術(shù)使圖像隨著窗口的刷新而更加清晰，它通過(guò)增強(qiáng)黑白對(duì)比度、描繪邊界線和分離單個(gè)顏色而將圖像中的缺陷抹去，最終呈現(xiàn)出更清晰、層次豐富、畫面均勻的顯示效果。

2、畫面效果更加逼真

DLP投影機(jī)投影出來(lái)的圖象中的每一個(gè)像素都對(duì)應(yīng)DMD數(shù)字微鏡裝置上的一個(gè)細(xì)微反射鏡片，而細(xì)微鏡片以方形陣列緊密排列在一起的，它們之間的間隔距離大約不到1μm，這種緊密排列的細(xì)微反射鏡片組使得那些電腦中的圖像投影到顯示屏幕上擁有了逼真的色彩；而且DLP投影機(jī)也不是只簡(jiǎn)單地把電腦中的圖象投影到屏幕上，它還把每一次要投影的圖象先進(jìn)行數(shù)字化處理，使得待投影的圖象變?yōu)?到10位每色的灰度級(jí)圖像。

接著再將這些數(shù)字化后的灰度級(jí)圖像發(fā)送到DMD數(shù)字微鏡裝置中，在這個(gè)裝置中這些灰度級(jí)的圖象和來(lái)自投射光源并經(jīng)過(guò)濾色輪精確過(guò)濾的彩色光融合在一起，直接輸出到投影屏幕上。

當(dāng)然，DLP投影機(jī)對(duì)上面的圖象處理過(guò)程并不是一次就完成的，它還將會(huì)把上面的圖象處理過(guò)程中不斷地重復(fù)復(fù)制，每次的處理結(jié)果都會(huì)重復(fù)地投射到屏幕上，這樣投影屏幕上的圖象就會(huì)處于不斷刷新之中，那么源圖像的所有細(xì)節(jié)都在這不斷的刷新之中得到很完美的展現(xiàn)，從而使畫面效果更加逼真。

3、畫面清晰、色彩銳利

畫面清晰、色彩銳利是DLP投影機(jī)的又一個(gè)功能特點(diǎn)。DLP投影機(jī)中的DMD數(shù)字微鏡是由將近50萬(wàn)片的細(xì)微反射鏡片排列而成，構(gòu)成DLP圖像像素的微鏡面之間的間距很小，相鄰鏡片之間的距離間隔不到1微米，這樣使DLP投影系統(tǒng)和LCD透射式投影系統(tǒng)成像原理相比，DLP投影機(jī)能得到更高的光效率；

而且每個(gè)細(xì)微反射鏡片上的大部分面積都會(huì)動(dòng)態(tài)地反射光線以生成一個(gè)投影圖像，因此在相鄰鏡片之間的距離如此接近的情況下，投影在屏幕上的圖像看起來(lái)沒有縫隙；并且DLP投影機(jī)中的DMD數(shù)字微鏡在處理分辨率增大的圖象時(shí)，它的大小和相鄰間距仍然保持固定值，這樣的話不管輸入圖象的分辨率怎樣增大或者怎樣縮小，最終投影到屏幕上的圖像始終不會(huì)出現(xiàn)間隔縫隙，觀眾們將始終看到清晰度一直很高的投影效果。

相比而言，LCD投影機(jī)就沒有這個(gè)本領(lǐng)了，這種投影機(jī)在輸入圖象分辨率增大時(shí)，就會(huì)在投影屏幕上出現(xiàn)很明顯的的惱人縫隙，而且縫隙的間隔也是隨著輸入圖象分辨率的增大而不斷擴(kuò)大的。

4、投影畫面更加明亮

傳統(tǒng)的模擬投影機(jī)在光線比較充足的情況下工作時(shí)，投影出來(lái)的效果就變得非常模糊了，即使在光線暗淡的環(huán)境中工作，投影屏幕的亮度也總感覺不夠，這就導(dǎo)致了傳統(tǒng)的模擬投影機(jī)受使用環(huán)境的限制很大，這也注定了這種投影機(jī)適用的場(chǎng)合不是很多。

現(xiàn)在越來(lái)越多的公眾場(chǎng)合都有使用投影機(jī)的需要了，那么在這種場(chǎng)合下工作的投影機(jī)就必須能夠在白天或者黑夜都能投影出很明亮的畫面出來(lái)?；谶@樣的要求，DLP投影機(jī)采用了五十多萬(wàn)個(gè)細(xì)微鏡片來(lái)反射圖象，而每個(gè)鏡片中90%的光線都直接反射投影到顯示屏幕上，更為重要的是，基于DLP技術(shù)的投影機(jī)的亮度是隨著輸入圖象分辨率的增加而不斷增大的，比方說(shuō)在SXGA等更高分辨率下工作時(shí)，細(xì)微鏡片將會(huì)提供更多的反射面積，這樣一來(lái)，用戶無(wú)論在白天中還是黑夜里都能享受到DLP投影機(jī)給我們帶來(lái)的明亮的投影效果。

5、性能更加穩(wěn)定可靠

前面筆者曾經(jīng)提到過(guò)，數(shù)字微鏡DMD裝置是DLP投影機(jī)的核心部件，因此這種裝置的性能穩(wěn)定直接決定了投影機(jī)整體性能的可靠穩(wěn)定，因此在生產(chǎn)研制DMD裝置的過(guò)程中，人們對(duì)組成DMD的材質(zhì)進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選，并對(duì)DMD裝置的整體性能進(jìn)行了各種嚴(yán)格的測(cè)試，測(cè)試的最終結(jié)果告訴我們，DMD在各種惡劣的測(cè)試條件下，包括將它放在熱、冷、振動(dòng)、爆炸、潮濕以及許許多多其它苛刻的條件下進(jìn)行檢測(cè)，其內(nèi)部的所有材質(zhì)都表出先較強(qiáng)的穩(wěn)定性。

而且還證明了在模擬操作環(huán)境中，DMD芯片已經(jīng)被測(cè)試了超過(guò)1G次循環(huán)，相當(dāng)于20年的連續(xù)使用壽命?；跀?shù)千小時(shí)的壽命及環(huán)境測(cè)試，我們完全有理由確信DMD以及其它組成DLP技術(shù)的所有元件在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)可以保持高可靠性。

6、體積可以更小、重靠梢愿??

由于DLP投影機(jī)摒棄了傳統(tǒng)投影機(jī)中的復(fù)雜、笨重的光學(xué)成像器件，取而代之的是寬度只有16微米的DMD芯片，而且每只芯片上緊密排列著若干個(gè)細(xì)微反射鏡片來(lái)進(jìn)行光學(xué)反射，每一個(gè)細(xì)微鏡片之間的間隔距離也不到1微米，由此可見整個(gè)DMD光學(xué)成像器件無(wú)論是在體積上還是重量上都不會(huì)很大；況且DLP投影機(jī)是采用的DLP數(shù)字技術(shù)光學(xué)成像原理，這個(gè)原理可以直接將圖象進(jìn)行數(shù)字化處理，而不需要象傳統(tǒng)投影機(jī)那樣需要有許多中間處理環(huán)節(jié)，這樣DLP投影機(jī)很自然地就可以在影機(jī)體積和重量上做得更小了。

目前市場(chǎng)上2.3公斤以下甚至更輕的DLP投影機(jī)型，基本為DLP技術(shù)所壟斷，最近美國(guó)德州儀器公司又曾推出只有1.3公斤重的投影機(jī)樣品，相信在DLP技術(shù)不斷發(fā)展之下，未來(lái)的投影機(jī)還可以做得更輕！