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  • LCD与DLP投影仪原理简介

    千次阅读 2020-07-05 17:17:39
    这里写自定义目录标题LCD与DLP投影仪原理简介(1) LCD(Liquid Crystal Display) 投影仪(2) DLP(Digital Light Processor)投影仪对比参考资料: LCD与DLP投影仪原理简介 现在比较流行的投影仪大致分为基于LCD...

    LCD与DLP投影仪原理简介

    现在比较流行的投影仪大致分为基于LCD(Liquid Crystal Display)的投影仪和基于DMD(Digital Micromirror Device)的投影仪。

    (1) LCD(Liquid Crystal Display) 投影仪

    ①:单LCD屏投影仪, 只有一块儿LCD屏,白光穿过LCD屏,投影内容经过透镜投射到投影屏上。
    在这里插入图片描述
    左图是光路,右上图是白色光源,右下图是半透明LCD上显示的内容。
    ②:三LCD屏投影仪,每个LCD屏只负责RGB三通道之一
    在这里插入图片描述

    (2) DLP(Digital Light Processor)投影仪

    DLP投影仪分为单片/两片/三片DMD(Digital Micromirror Device)投影仪,其中微振镜器件(DMD)是最关键的器件。
    在这里插入图片描述
    其中数字微振镜器件(DMD)是一个由许多小镜子组成的微器件,上图左图是一个DMD器件,中间是在显微镜下面观察到排列的振镜,右图是一个由许多小镜子组成的放大版的原理机。DMD的小镜子的数量就是投射出来的影像上像素的数量,每个小镜子反射的一道光构成了一个像素,所以如果一个数字微镜DMD芯片中包含的反射镜片的片数越多,那么对应DMD芯片的DLP投影机所能达到的物理分辨率就越高。通过调整小镜子到特定方向,该小镜子反射的光才不会偏离光路而投射到投影屏上。DMD微镜在工作时由相应的存储器控制在两个不同的位置上进行切换转动。
    在这里插入图片描述
    ①:上图是一个使用单个DMD的DLP投影仪。光源经过色轮后打到DMD上,反射光通过投射透镜投射到屏幕上。DMD微镜在工作时由相应的存储器控制在两个不同的位置上进行切换转动,滤色轮以60转/秒的速度在旋转着。旋转色轮,可以改变投射到DMD上光的颜色,当投射到DMD上的光是蓝光时,DMD芯片上的所有微镜,根据自身对应的像素中蓝色的数量(所有像素蓝色通道的和),决定了单位时间内,其对这种色光处于开位置的时间,也即决定了,在单位时间内该像素中出现蓝光的时间。由于人眼的视觉暂留现象,通过快速的旋转色轮而交替投射蓝/黄/绿色的光,并将DMD上小镜子的方向进行相应的调整,可以使得投影屏上每个像素具有特定的颜色,也就是投射出了特定的图像。
    在这里插入图片描述
    ②:两片DLP投影机与单片DLP投影机相比,多使用了一片DMD芯片,其中一片单独控制红色光,另一片控制蓝、绿色光的反射,与单片DLP投影机相同的,使用了高速旋转的色轮来产生全彩色的投影图像,两片DLP投影机同样在投射光源的路径上设置有高速旋转的滤色轮,不过这里的滤色轮并不是由红绿蓝三色块组成的,而是由洋红和黄色两色块组成,这样当洋红色块通过旋转的色轮时,会相应地过滤白色光中的绿色光,而通过的蓝色光和红色光则被分隔开来,其中红色光单独投射到两片DMD芯片中的一片上,蓝色光则投射到由蓝色光和绿色光共享使用的另一片DMD芯片上,当黄色色块通过旋转的色轮时,光线中的红色和绿色光就会被通过,而蓝色光就会被过滤掉,这样红色光和蓝色光就会被分隔投影。它主要应用于大型的显示墙,适用于一些大型的娱乐场合和需要大面积显示屏幕的用户。
    ③:三片DLP投影机,三片DMD芯片分别反射三原色中的一种颜色,已经不需要再使用色轮来滤光了,三片DLP投影机中的每一片DMD分别直接反射红绿蓝中的一种颜色,然后将红、绿、蓝三种颜色分别投射到投影屏幕上。 ;使用三片DMD芯片制造的投影机亮度最高可达到12000ANSI流明,它抛弃了传统意义上的会聚,可随意变焦,调整十分便利;只是分辨率不高,不经压缩分辨率只能达到1280×1024这样的标准,它常常用于对亮度要求非常高的特殊场合下。

    对比

    LCD投影机存在明显的缺陷,那就是投影亮度和对比度均感不足,DLP因采用的是微镜反射投影图像,亮度和对比度明显提高,图像锐利,画面效果逼真,且体积和重量可以做得更小更轻。

    参考资料:

    https://www.bilibili.com/video/av74607246/
    https://haokan.baidu.com/v?vid=12735240511474312663&pd=bjh&fr=bjhauthor&type=video
    http://m.elecfans.com/article/731693.html

    展开全文
  • 行业分类-电子政务-DLP投影仪断电保护设备.zip
  • DLP投影机核心 DMD芯片图文介绍
  • LCD与DLP投影仪简介

    2021-08-18 09:33:53
    根据投影机成像器件核心技术的不同,可以分为 CRT(阴极射线管投影机 Crystal Ray Tube)、LCD(液晶投影机 Liquid Crystal Display)和 DLP(数字光学处理器投影机 Digital Light Processor)三种主要类型。...

    前言

    投影机作为一种重要的计算机图形图像输出设备,在教学、演示、娱乐等方面正得到越来越广泛的应用。根据投影机成像器件核心技术的不同,可以分为 CRT(阴极射线管投影机 Crystal Ray Tube)、LCD(液晶投影机 Liquid Crystal Display)和 DLP(数字光学处理器投影机 Digital Light Processor)三种主要类型。CRT 和LCD 投影机采用透射式投射方式,DLP 投影机采用反射式投射方式。目前,CRT 投影机由于技术的制约,无法在提高分辨率的同时提高流明,直接影响CRT投影机的亮度值,到目前为止,其亮度值始终徘徊在300流明以下,加上体积较大和操作复杂,已经被淘。本文主要介绍LCD和DLP俩种投影仪。

    1、LCD投影仪

    (1)简介

    LCD ( Liquid Crystal Display 的简称)液晶显示器。
    首先,什么是液晶呢?我们知道,物质有固态、液态、气态三种型态,而液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性,但是如果这些分子是长形的(或扁形的),它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可再将液态细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体,而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”,又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生,我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年,由奥地利植物学家莱尼茨尔(Reinitzer)发现的,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物。液晶显示的原理是液晶在不同电压的作用下会呈现不同的光特性。在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像。
    在这里插入图片描述
    LCD液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物,它利用了液晶的电光效应,通过电路控制液晶单元的透射率及反射率,从而产生不同灰度层次的图像,LCD投影机的主要成像器件是液晶板。

    (2)原理

    单LCD的原理很简单,就是使用大功率的光源通过聚光镜照射到LCD面板上,由于LCD面板是透光的,画面就会被照射出去,通过前面的聚焦镜及镜头打到屏幕上而成像。
    在这里插入图片描述
    3LCD是将灯泡发出的光分解成R(红)、G(绿)、B(蓝)三种颜色的光,并使其分别透过各自的液晶板赋予形状和动作。由于经常投射这三种原色,因此可以有效地使用光,显现出明亮清晰的图像。采用3LCD方式的投影机有着图像明亮自然、柔和等特点。
    在这里插入图片描述

    (3)特点

    优点
    ①在画面颜色上,现在主流的LCD投影机都为三片机,采用红、绿、蓝三原色独立的 LCD板。这就可以分别地调整每个彩色通道的亮度和对比度,投影效果非常好,能得到高度保真的色彩。(在同样档次的DLP投影机,还只能用一片DLP,很大程度上由色轮的物理性质和灯的色温决定好坏,没什么好调整的,只能得到较为正确的色彩。但与同价位的LCD投影机相比,在图像区域的边缘,还是缺乏鲜艳的色调。)
    ②LCD 的第二个优点是光效率高。 LCD 投影机比用相同瓦数光源灯的DLP投影机有更高的ANSI流明光输出。
    缺点
    ①黑色层次表现太差,对比度不是很高。LCD投影机表现的黑色,看起来总是灰蒙蒙的,阴影部分就显得昏暗而毫无细节。
    ②LCD投影机打出的画面看得见像素结构,观感不佳。(观众好像是经过窗格子在观看画面)

    2、DLP投影仪

    (1)简介

    DLP是“Digital Light Processing”的缩写,即为数字光处理,这种技术要先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来。它是基于TI(美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件——DMD(Digital Micromirror Device)来完成可视数字信息显示的技术。DMD数字微镜装置是由美国德州仪器公司专门生产开发的一种特殊半导体元件,一个DMD芯片中含有许许多多的细微的正方形反射镜片,这些镜片中的每一片微镜都代表一个像素,每一个像素面积为16μm×16,镜片与镜片之间是按照行列的方式来紧密排列的,并可由相应的存储器控制在开或关的两种状态下切换转动,从而控制光的反射。DLP原理是将灯光发射出的光源通过冷凝透镜,将光均匀化,然后通过一个色轮(Color Wheel),将光分成RGB三色(或者更多色),再将色彩由透镜投射在DMD上,最后经过投影镜头投影成像。 在这里插入图片描述

    (2)原理

    根据DLP投影机中包含的DMD数字微镜的片数,人们又将投影机分为单片DLP投影机,两片DLP投影机和三片DLP投影机。
    单片DMD投影系统中,需要用一个色轮来产生全彩色投影图像。色轮由红、绿、蓝滤波系统组成,它以60Hz的频率转动。在这种结构中,DLP工作在顺序颜色模式。输入信号被转化为RGB数据,数据按顺序写入DMD的SRAM,白光光源通过聚焦透镜聚集焦在色轮上,通过色轮的光线然后成像在DMD的表面。当色轮旋转时,红、绿、蓝光顺序地射在DMD上。色轮和视频图像是顺序进行的,所以当红光射到DMD上时,镜片按照红色信息应该显示的位置和强度倾斜到“开”,绿色和蓝色光及视频信号亦是如此工作。由于视觉暂留效应,人体视觉系统集中红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。通过投影透镜,在DMD表面形成的图像可以被投影到一个大屏幕上。
    单片DLP投影机只包含有一片DMD芯片,这个芯片是在一块硅芯片的电子节点上紧密排列着许多片微小的正方形反射镜片,这里的每一片反射镜片都对应着生成图像的一个像素,所以如果一个数字微镜DMD芯片中包含的反射镜片的片数越多,那么对应DMD芯片的DLP投影 机所能达到的物理分辨率就越高。
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    两片DLP投影机与单片DLP投影机相比,多使用了一片DMD芯片,其中一片单独控制红色光,另一片控制蓝、绿色光的反射。而且滤色轮也发生了变化,并不是由红绿蓝三色块组成的,而是由洋红和黄色两色块组成,这样当洋红色块通过旋转的色轮时,会相应地过滤白色光中的绿色光,而通过的蓝色光和红色光则被分隔开来,其中红色光单独投射到两片DMD芯片中的一片上,蓝色光则投射到由蓝色光和绿色光共享使用的另一片DMD芯片上。当黄色色块通过旋转的色轮时,光线中的红色和绿色光就会被通过,而蓝色光就会被过滤掉,这样红色光和绿色光就会被分隔投影。与单片DLP投影机相同的,使用了高速旋转的色轮来产生全彩色的投影图像,它主要应用于大型的显示墙,适用于一些大型的娱乐场合和需要大面积显示屏幕的用户。
    在这里插入图片描述

    三片DLP投影机的工作原理与单片、两片投影机的原理是完全不同的,最大的区别就是三片DLP投影机中根本就没有采用滤色轮,三片DLP投影机中的每一片DMD分别直接反射红绿蓝中的一种颜色,然后将红、绿、蓝三种颜色分别投射到投影屏幕上。使用三片DMD芯片制造的投影机亮度最高可达到12000ANSI流明,它抛弃了传统意义上的会聚,可随意变焦,调整十分便利;只是分辨率不高,不经压缩分辨率只能达到1280×1024这样的标准,它常常用于对亮度要求非常高的特殊场合下。
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    (3)特点

    优点
    DLP投影机的技术是反射式投影技术。反射式DMD器件的应用,DLP投影机拥有反射优势,在对比度和均匀性都非常出色,图像清晰度高、画面均匀、色彩锐利,并且图像噪声消失,画面质量稳定,精确的数字图像可不断再现,而且历久弥新。由于普通DLP投影机用一片DMD芯片,最明显的优点就是外型小巧,投影机可以做得很紧凑。DLP投影机的另一个优点是图像流畅,反差大。有较高的对比度,画面的视感冲击强烈,没有像素结构感,形象自然。
    缺点
    最主要是彩虹眼,因为DLP投影机是将不同基色通过色轮分次打到投影幕上,眼睛敏感的人会看见类色彩虹一样的光晕。其次比较依赖DMD的质量,色轮的调色能力和转速。

    3、LCD与DLP技术比较

    在这里插入图片描述

    参考资料:

    LCD百度百科
    DLP百度百科
    投影机基本概念大全
    DLP投影机原理及优点介绍

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  • DLP投影机基础学习资料 课件.ppt
  • 通常,评估DLP投影仪的性能可以通过一系列规格指标来判定。 如亮度、对比度、分辨率、投射比、刷新帧率、畸变等。 那么,这些指标分别是什么含义呢? # 二、DLP投影仪的指标 1.亮度 亮度是指发光体或反光体表面发光...

    提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档


    一、概述

    通常,评估DLP投影仪的性能可以通过一系列规格指标来判定。
    如亮度、对比度、分辨率、投射比、刷新帧率、畸变等。
    那么,这些指标分别是什么含义呢?

    二、DLP投影仪的指标

    1.亮度

    亮度是指发光体或反光体表面发光或反光强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源,在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比,定义为该光源单位的亮度,即单位投影面积上的发光强度。
    在这里插入图片描述
    随着工业投影仪应用的扩展,DLP投影仪光源按波段可分为紫外光、可见光和红外光。
    通常,衡量可见光投影仪亮度的指标是流明,单位为lm。
    衡量紫外光和红外光投影仪亮度的指标是光功率,单位为W。
    这两者都是投影仪输出总的光通量。
    可见光投影仪的亮度可以通过照度计测量出照度,单位为勒克斯lux,然后乘以投影面积计算得出。
    紫外光和红外光投影仪可以通过光功率密度计先测量光功率密度值,单位为mW/cm2,然后乘以投影面积计算得出。
    投影仪的有效亮度主要受光源亮度、光利用率以及成像屏幕共同决定的。
    光源亮度越高,通常投影仪可显示的投影图案亮度也越高,越利于观看。
    光利用率高低取决光学系统中光能量的损耗的多少,不同类型的光源,光利用率也不太一样。
    通常Laser>LED>Lamp
    投影仪投影图案到屏幕上,屏幕将光线反射到人眼,人眼才能看到画面。
    普通远距离投影仪投射到屏幕时,由于距离较远,即使投影到墙面或非专业屏幕。
    大部分光线都能反射到人眼,效果还不错。
    近两年流行的超短焦投影仪,由于投影仪距离屏幕很近,投影到屏幕时。
    不同位置投射到屏幕的入射光角度相差很大,导致反射进入人眼的光线也相差很大。
    为了保证显示效果,超短焦投影仪通常需要配备专门的黑珊屏幕或菲涅尔屏幕。
    这种屏幕可以有效提高成像效果。

    2.光照度


    由于不同投影仪投影画面尺寸大小不同
    相同光通量的投影仪,投影画面尺寸越大,单位面积上的亮度就越低。
    因此,引入一个新的指标光照度。
    光照度是衡量投影机单位面积上的亮度。
    可见光照度的单位是勒克司,单位lux,表示被摄主体表面单位面积上接受的光通量
    1勒克司等于1流明/平方米,即被摄主体每平方米的面积上,距离一米、发光强度为1烛光的光源,垂直照射的光通量。
    紫外光和红外光照度通常用光功率密度来衡量,单位为mW/cm2。
    ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200930111858873.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaGZibHVlc2t5MjAwOQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)

    3.分辨率


    DLP投影机的分辨率通常由DMD的分辨率决定
    DMD芯片分辨率取决于集成的数字微镜数量的多少
    通常,DMD芯片尺寸越大,集成的微镜数量也越多,分辨率也就越高
    随着半导体制造工艺的提升,可以把单个微镜尺寸做的越来越小
    如目前DMD芯片微镜尺寸就有13.6微米、10.8微米、7.6微米甚至5.4微米的
    相同尺寸的DMD芯片,单个微镜尺寸越小,微镜数量越多,分辨率自然也越高

    4.对比度


    在投影机行业有2种对比度测试方法
    一种是全开/全关对比度测试方式,即测试投影机输出的全白屏幕与全黑屏幕亮度比值
    这种方法测出来的对比度称为Full On Full Off,即FOFO对比度
    另一种是ANSI对比度,它采用ANSI标准测试方法测试对比度
    ANSI对比度测试方法采用16点黑白相间色块
    8个白色区域亮度平均值和8个黑色区域亮度平均值之间的比值即为ANSI对比度
    这两种测量方法得到的对比度值差异比较大
    这也是不同厂商的产品在标称对比度上差异大的一个重要原因
    对比度的实现与投影机的成像器件和光路设计密切相关
    对于LCD投影机来说,首当其冲的因素就是液晶板的像素透光率与阻光率
    这个差值越大,投影机的对比度也越大
    目前大多数LCD投影机产品的标称对比度都在400:1(ANSI)左右,
    而大多数DLP投影机的标称对比度都在1500:1(全白/全黑)以上
    ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200930112713650.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaGZibHVlc2t5MjAwOQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)

    5.刷新速率


    投影图像每秒钟刷新的次数。
    消费类投影仪通常采用HDMI接口传输视频流信号,即DLP里的Video模式
    格式为24bit彩色图形,刷新速率通常为50Hz或60Hz
    刷新帧率越高,观看动态视频时越流畅
    尤其是在观看高速运动画面时,效果更佳震撼 【插入电影飙车画面】
    而工业类投影除了具有video模式外,还额外提供pattern sequence模式
    这个模式允许用户将1至8bit图片存储在投影仪的内部flash中
    然后按照需求配置曝光时间,并可以与相机等外部设别实时的帧同步
    由于图片可以按不同灰度等级存储并显示,因此刷新帧率最高可达几千Hz
    非常适合结构光三维扫描等应用

    6.光均匀性


    光均匀性是指投影仪在投影白色图像时,投影区域内不同位置亮度的均匀程度
    亮度的均匀性反映了边缘亮度与中心亮度的差异,用百分比来表示
    通常情况下,投影区域中心最亮,越靠近边缘越暗
    如图所示,将投影区域平分为9个区域,分别为E1,E2……E9
    使用照度计分别测出9个区域中心点的照度值E(i),求取9个区域的平均值E(avg)
    不同的厂家有不同的测量方法,测量出的数据也会有较大差别
    以下是3种比较常见的测量方法:
    (1)BenQ使用国际标准化组织ISO定义的方法,将外角读数的平均值除以中心读数 即(E1+E2+E3+E4+E6+E7+E8+E9)/E5
    (2)日立使用最小的外角读数,除以所有9个读数的平均值 即E1,E2,E3,E4,E6,E7,E8,E9中的最小值,除以E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9这9个区域的平均值
    (3)还有些厂家,使用最小值除以最大值
    即E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9中的最小值,除以其中的最大值
    即Min{E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9}/Max{E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9}
    目前一般采用第2中方法,画面均匀度在85%以上,有些出色的投影机可以达到95%以上
    影响投影光均匀性的主要是内部的匀光照明系统
    目前投影仪内部匀光的器件主要是积分棒和复眼透镜两种
    积分棒基本原理是光线经过该棒,在棒内会经过多次的反射后出射
    假设入射时是一个光源,经过多次的反射后,会形成多束光
    出射时会形成多个光源镜像
    这样,就相当于把一个光源在能量层面上均匀化了.这就是它的均匀照明的原理
    复眼透镜又叫蝇眼透镜,它由一系列小透镜单元拼合而成
    RGB LED经各自的准直透镜后,再经过X-Plate合光
    三路合光的准直光束直接入射到复眼透镜,形成多个光斑
    这多个光斑再经过中继系统,每个小透镜单元的光斑都在照明目标面上重叠,形成均匀的照明区域
    对于相同的照明要求,积分棒匀光系统结构更为复杂,体积也更大
    因此目前绝大部分DLP投影仪均采用复眼透镜匀光系统

    7.投影幅面


    投影出来的画面尺寸,如50寸、100寸等。
    投影幅面与投射比、投影距离等有关。
    通常,投影仪里投影屏幕越远,投影幅面越大。
    投射比越小,相同投影距离投射的画面也越大。
    目前市面上的一些激光电视,基本都是采用超短焦镜头。
    在非常近的距离,可以投射上百寸的画面。

    8.投影幅面

    投影距离是指投影机镜头最前端到投影屏幕的距离

    9.投射比


    投射比是指投影机成像清晰时,投影距离与投射画面宽度的比值。
    如图所示,假设投影仪镜头到投影屏幕的距离为D,投影画面宽度为W,则投射比T=D/W。
    投射比的大小,主要取决于投影机镜头。
    镜头的视场角越大,投射比数值越小,反之则越大。
    针对多少投射比成为长焦、中焦、短焦,业界有多种不同说法。
    我们采用相对应用较多的区分方法。
    普通投影机的投射比,通常在1.5-1.9 之间。
    当投射比小于1 时,我们通常称之为短焦镜头。
    短焦镜头可简单划分为三类。


    第一类,是镜头投射比在0.4以内,现阶段都是反射式超短焦投影机。

    第二类,投射比在0.4至0.7之间的产品,普遍采用鱼眼镜头,可以简称为短焦投影机。

    第三类,是镜头投射比在0.65到1之间的普通短焦产品。


    鱼眼镜头投射式是一种极端的广角镜头。
    为使镜头达到最大的视角,这种镜头的前镜呈抛物状向镜头前部凸出。
    与鱼的眼睛颇为相似,因此得名。
    鱼眼镜头属于一种特殊的超广角镜头。
    它的视角力求达到或超出人眼所能看到的范围,因此能在短距离投射出大画面。
    反射式镜头是采用反射式的光学技术。
    即投影机镜头将影像投射在反射镜上,再由反射镜投射到投影屏幕上。 中间通过自由曲面镜头反射,这种投射方式原理看似简单,可实际上对工艺技术的要求反而更高。
    由于投影图像经过反射才达到屏幕,图像很容易因为反射镜的一点微小的误差而在投影幕上造成图像的变形和亮度不均。
    因此制造此类短焦投影机对光学组件的设计和加工工艺要求是相当高的,有一定的技术壁垒。
    目前,只有采用反射式镜头的投射比才能做到小于0.4,而成为真正的超短焦投影机。

    10.焦距


    许多DLP投影仪在产品规格中对其光学设计的细节纰漏极少。
    通常情况下,给出的参数通常是投射比,而没有给出镜头焦距等参数。
    其实,镜头的焦距可以通过投射比来确定。
    如图所示,从DMD的一条边至屏幕上的对应的边的光线所形成的是全等三角形。
    由图可以得到公式,计算出投射比T。
    投影仪的焦距计算方式如公式所示:
    f=1/(1/d1+1/d2)
    d1和d2可根据投射比和已知数据计算的出,公式如图所示:
    d1=T*w,d2=T*W
    其中T为投射比,小w为DMD芯片的宽度,大W为投影画面的宽度。
    已知T,d1和d2,就可以直接根据焦距公式计算出焦距了。
    以博众视觉的其中一款DLP3010光机为例。
    光机型号为OPR305120,规格参数如下:
    已知投射比T=1.99,DLP3010芯片的宽度为6.912mm
    在标准工作距离120mm位置,投影画面宽度为60.4mm
    因此,可以计算出d1=T*w=1.99*6.912mm=13.755mm,d2=T*W=1.99*60.4mm=120.196mm
    由此可以得出焦距f=1/(1/d1+1/d2)=1/(1/13.755+1/120.196)=12.35mm
    首先,必须知道采用的DMD的芯片宽度,可以在对应规格信号的datasheet中查到。
    此图是常见型号的DMD分辨率及对应的芯片尺寸。

    11/放大倍数


    DLP投影仪的放大倍数是屏幕成像大小与成像器件DMD尺寸的比值。
    屏幕上的投影图像越大,放大倍数就越大。
    同一个投影仪,投射比保持不变,成像大小随着投影距离线性变化。
    通常,普通投影仪的放大倍率大于1。
    对于某些特殊应用,也会采用放大倍率小于1的镜头,因此实际投影的图案尺寸比DMD还小。
    假设投射比T=1.5,当投影距离为1m时,投影画面宽度为66.7cm。
    当距离为2m时,投影画面宽度为1.33m。
    此时,投影图像单位面积的亮度,即照度也将变为投影距离为1m时的四分之一。
    放大倍率计算公式为M=d2/d1=W/w。
    如果增加DMD至光瞳中心的距离d1,则在d2的成像将可以小于DMD的尺寸,这意味着缩倍是可行的。
    实际上,缩倍值的限制因素包括DMD能与透镜分开的物理距离、镜头数值孔径的大小以及光的衍射等。

    12.偏移offset

    offset是一种用于衡量 DMD 相对于光轴产生的移位的尺度。
    消费类投影仪由于需要放置在桌面,或吊装在房屋上,为了方便观看和安装。
    通常使用offset为100%的投影仪,即偏轴投影仪。
    结构光3D扫描应用,通常使用0% offset的DLP投影仪,即同轴的DLP投影仪。
    同轴的DLP投影仪不仅可以与相机安装在同一水平高度,而且通常光均匀性也更好。
    这也是区分工业投影和消费投影最简单明了的一种方式。
    那么,offset为0%和100%的投影仪,有什么区别呢?
    如图所示,offset为0%的DLP投影仪,光轴穿过DMD的中心。
    我们知道,投影仪的亮度由中心向四周是逐渐减弱的。
    也就是说,同轴的DLP投影仪亮度是上下左右对称,亮度均匀性通常来说相对偏轴要好一些。
    而偏轴的DLP投影仪,由于光轴位于DMD的一条边的中心,亮度均匀性则相对较差。
    此外,在结构光3D相机系统中。
    通常为了减小设备尺寸,会将相机和DLP投影仪安装在同一水平面上。
    这样,整机设备高度能尽量高做小。
    从这个方面来说,同轴的DLP投影仪更加适合结构光应用。

    13.畸变

    对于消费类投影仪,一般在短焦的镜头中较易出现,在长焦镜头中可不考虑这个参数。
    工业应用中,如3D打印,结构光3D扫描,畸变太大的话,会对打印或者扫描效果影响较大。
    所以,畸变越小越好。

    14.投影精度

    投影精度是指投影画面单个像素点的大小,或者可以理解为投影仪投影的最细的线条宽度

    15.景深

    在聚焦完成后,焦点前后的范围内所呈现的清晰图像,这一前一后的距离范围,便叫做景深。
    光圈、镜头、及拍投影距离是影响景深的重要因素

    ———————————————————————————————————————

    三、相关产品

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    产品图片

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    如需了解更多DLP及3D相机等相关视觉产品,欢迎私信联系。

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  • dlp投影仪

    千次阅读 2020-05-07 09:31:59
    dlp 技术入门 dlp 主要分为 光机,驱动,主控析。 光机主要有 dmd 芯片 光源, 驱动板 主要是驱动dmd 芯片和光源...dlp dmd 是投影的dmd 芯片 主控板传图像数据给 驱动板, 德州仪器 (TI) DLP 技术 数字微镜器件 (...

    dlp 技术入门

    dlp 主要分为 光机,驱动,主控析。 光机主要有 dmd 芯片 光源,
    驱动板 主要是驱动dmd 芯片和光源,

    下面中dlp pico subsystem 是光机加上驱动
    dlpc3430 是驱动芯片
    dlpa2000 是3色led 的光源控制芯片
    dlp dmd 是投影的dmd 芯片

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    主控板传图像数据给 驱动板,

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    德州仪器 (TI) DLP 技术

    数字微镜器件 (DMD)
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    德州仪器 (TI) 的 DLP 技术是一种利用数字微镜器件 (DMD) 来调制光的微电子机械系统 (MEMS) 技术。
    DMD 在分辨率和尺寸方面各不相同,可包含 8 百万多个微镜。DMD 的每个微镜(参阅 图 2-2)可以表示显
    示器上的一个或多个像素。微镜是独立控制的,并与彩色顺序制照明同步,可在几乎任何表面上产生炫丽的
    图像。DLP 技术在全球范围内支持多种显示产品,从嵌入到智能手机的微型投影模块到大功率数字影院投影
    仪,以及新兴显示产品(例如近眼显示器、平视显示器、光雕投影和激光电视),不一而足。
    德州仪器 (TI) 的最新一类芯片组基于一种称之为 TRP 像素架构的突破性微镜技术而打造。与我们以前的像
    素架构相比,TRP 芯片组具有 5.4μm 的更小像素间距和 ±17 度的更大倾斜角,因此能够以更小的外形尺寸
    实现更高的分辨率。由此最终实现了增强的图像处理 功能 ,同时保持了较高的光学效率。

    2 照明

    基于 DMD 技术的显示系统需要照明源才能创建投影图像。此技术几乎可与任何光源(包括灯泡、LED、激
    光和激光荧光灯)配合使用。DMD 还可以控制包括可见光、红外线和紫外线在内的多种波长的光。许多传
    统的投影仪仍将灯泡作为照明源,但是 LED 和激光荧光灯照明系统已开辟了巨大的市场。LED 和激光荧光
    灯提供了一种具有更长使用寿命、即时开启和关闭功能的照明源,并支持广色域。

    3 光学模块
    DLP DMD 及其相关的电子器件、照明源、光学元件和必要的机械器件共同组合成一个紧凑而坚固的器件,
    称为光学模块或光引擎。光学模块是系统的核心显示器件。根据应用和要求不同,光学模块的尺寸各不相
    同。一般来说,亮度越高,所使用的照明源、光学器件、DMD 和热管理器件(例如散热器和风扇)就越
    大,光学模块的尺寸也就越大。
    在这里插入图片描述
    许多光学模块制造商都可以提供各种设计、尺寸、功能和性能的 DLP 光学模块。现有光学模块的可用性加
    快了终端设备生产商的产品开发周期,因为适当的 DLP 光学模块可以在不需要内部专业知识或资源的情况
    下用于终端产品。DLP 设计公司和一些光学模块制造商还可以根据需要设计和构建适用于 应用 的定制光学
    3.1 DLP 显示产品
    DLP 显示产品可广泛用于传统的附件投影仪和新兴的显示设备中。其中包括智能手机和平板电脑中的嵌入式
    投影仪、交互式表面计算、无屏和激光电视、近眼显示器、数字标牌和光雕投影。DLP 显示技术包含两个系
    列的产品,DLP Pico™芯片组和 DLP 标准芯片组。DLP Pico 芯片提供了多种显示功能,并且可以从超便携
    式设备在几乎任何表面上创建图像。它们非常适合需要任何需要高对比度、小尺寸和低功耗显示器的应用。
    DLP 标准芯片能够为需要明亮、高分辨率和大屏幕显示器的系统提供惊艳的图像。

    3.2 Pico 显示应用
    DLP Pico 技术可轻松连接到系统的其他部分(参阅 图 3-11)。子系统需要两个主要连接:电源和数据。必
    须为 DLP PMIC 芯片提供电源。必须通过并行接口为 DLP 控制器芯片提供数字视频数据(24 位 RGB)。
    通常会使用前端媒体处理器来接受外部源(如 HDMI)并将数字视频数据发送到 DLP 控制器。或者,可是使
    用智能手机或平板电脑等产品的主机处理器将数字视频数据发送到 DLP 控制器。
    在这里插入图片描述
    3.2.1 电子器件尺寸
    DLP Pico DMD 随附的 DLP 控制器和 PMIC 芯片非常小(分别为 7mm × 7mm 和 3.4mm × 3.2mm),可
    实现极为紧凑的显示产品。图 3-2 显示了带有 DLPA2000 PMIC 和 DLPC3430 控制器器件(用于驱动
    DLP2010 DMD)的示例印刷电路板设计的两侧(仅估算)。
    在这里插入图片描述
    3.2.1.1 光学模块接口
    DLP Pico 光学模块连接到安装在光学模块附近的 PCB 上的系统电子器件。DMD 通过柔性电缆或板对板连
    接器连接到 DLP Pico 控制器,并且光学模块中的 LED 通过电线连接到 PMIC/LED 驱动器芯片。系统板、
    风扇、散热器、机械器件、开关和其他器件经过组装,共同构成一个紧凑而可靠的最终产品,安装在光学模
    块周围。
    在这里插入图片描述
    3.3 标准显示应用
    使用 DLP 标准显示芯片实现的系统设计具有两个主要器件:格式器印刷电路板 (PCB) 和 DMD PCB(请参
    阅 图 3-4)。DMD PCB 上载有 DMD、DMD 的电源电路以及 DLP 控制器和 DMD 之间的通信接口。格式
    器板包含格式化要在 DMD 上显示的数据和图像所需的电子器件。
    在这里插入图片描述
    3.4 DLP 控制器
    DLP 控制器芯片是 DMD 与系统其他部分之间的数字接口。DLP 控制器从前端数字接收器获取数字输入,并
    通过高速接口驱动 DMD。DLP 控制器还生成在 DMD 上显示图像所需的必要信号(数据、协议、时序)。
    有些系统需要双控制器来格式化传入的数据,然后再将其发送到 DMD。在系统设计中,DMD 及其相应的控
    制器需要一起使用,以确保运行可靠。
    3.5 电源管理 IC、LED 驱动器和电机驱动器
    DLP 芯片组包括 DMD、控制器,有时还包括电源管理或 LED 驱动器芯片。电源管理 IC (PMIC) 和 LED 驱
    动器芯片提供 DMD 和显示控制器所需的所有电压稳压器。它还提供 LED 的驱动器功能、其他监视和保护
    功能以及基于图像颜色内容的动态 LED 控制。将电源和 LED 驱动器电路集成在小型 IC 中,不仅可以设计
    小型电子器件,还可以缩短产品设计周期。
    对于包含色轮的系统而言,其还需要一个电机驱动器。此功能可为基于灯泡和激光照明的 应用提供色轮电机
    驱动控制,以及可为客户设计的外设提供开关稳压器和可调线性稳压器。它通过提供三个风扇驱动器和一个
    用于色轮的三相 BEMF 电机驱动器或控制器来支持两个外设。
    3.6 现场可编程门阵列
    一些显示系统在前端接口和 DLP 控制器之间包括一个现场可编程门阵列 (FPGA)。FPGA 的主要功能是将高
    分辨率视频处理成两个连续的子帧,以便以原始 DMD 分辨率显示。在某些系统中,还需要使用 FPGA 在两
    个显示控制器之间分离输出视频。
    3.7 互补系统器件
    • 前端或接收器芯片
    对于设计用于接受外部显示源(例如 HDMI)的系统,还需要一个前端芯片(也称为接收器芯片)。前端
    芯片接受传入的数据,并将其转换为正确的格式,以发送到控制器或 FPGA。前端芯片的功能集因应用
    不同而不同。
    • 应用 处理器
    如果具有集成 应用 处理器的系统(例如智能手机或平板电脑)可以输出显示控制器所需的格式,则可以
    直接驱动 DLP 显示系统。
    • 无线
    设计人员将无线连接集成到显示系统中正变得越来越普遍,这样内容就可以得以显示,而无需在设备之
    间铺设电缆。例如,智能投影仪或无屏电视可能具有内置的媒体处理器和 WiFi,以启用无线视频流。如
    果此类系统由电池供电,则可以实现真正的无线显示体验。
    1 亮度与功耗
    一般来说,投影模块越亮,功耗就越高(主要由照明功率驱动)。对于嵌入式 应用,典型的目标功率为 1
    至 2W,而附件投影仪的功率范围可以从几瓦到几十瓦不等。对于 LED 照明源,效率通常不是线性的,这意
    味着将 LED 的功率加倍会导致亮度不到原来的两倍(参阅 图 4-1)。找到亮度和功耗之间的恰当平衡非常
    重要。
    4.2 亮度与尺寸
    光学模块的尺寸可能有很大差异,从嵌入式智能手机或平板电脑 应用 中的几立方厘米到高亮度附件投影仪
    中的数百立方厘米不等。通常,具有更高亮度能力的投影模块的尺寸更大。可以使用更大的照明源、光学器
    件和 DLP DMD 来实现更高的亮度。照明源产生的功率和热量会随着亮度的增加而增加。如果需要散热器或
    风扇,则散热要求会增加尺寸。小型低功耗 DLP Pico 系统的尺寸主要由光学模块的大小决定,而体积更
    大、亮度更高的 DLP 显示系统的尺寸不仅由光学模块的大小决定,而且还由散热解决方案的大小决定
    在这里插入图片描述
    芯片的选型

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    常用显示和投影术语

    偏移量
    在许多 DLP 投影仪中,DMD 被偏置到投影透镜光轴下方的位置,以将图像移动到水平面以上。当投影
    机放在桌子上时,这非常有用,可避免切掉投影图像的底部。该偏移量还避免了将投影仪简单向上倾斜
    时可能出现的图像失真。
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    投射比
    在许多投影 应用中,投影仪相对于观看屏幕的放置很重要。投影仪的投射比决定了投影仪必须放置多远
    才能达到一定的屏幕尺寸。投影图像的宽度 (W) 相对于透镜到屏幕中心的距离 (D) 是投射比 (T)。
    在这里插入图片描述
    F 数
    投影图像的相对亮度是照明系统亮度和透镜光圈的函数,即透镜孔径的宽度 (D)相对于透镜焦距 (f)(确
    定投影图像的尺寸)的关系。这表示为称为 F 数 (N) 的值。N =ƒ/D。
    两个透镜的相对亮度 (rb) 是其 f 数的反比的平方函数。rb= (N2N1
    )2。例如,N1=2 的透镜比 N2=4 的透镜
    “亮”4 倍。f 数会影响系统,因为它是亮度和体积(尺寸)之间进行权衡取得的结果。f 数 (N=2.4) 较高的
    系统更薄,但与 f 数 (N=1.7) 较低的系统相比,其亮度较低。
    • 亮度
    亮度用于衡量给定场景中人眼感知到光线的多少。它是光量(光子数)及其在色谱(光子能量)中分布
    的函数,也是人眼在可见光谱中变化的灵敏度(在黄绿色区域中最敏感,在蓝色和红色区域不太敏感)
    的函数。国际单位制 (SI) 将流明确定为亮度的度量单位。
    • 流明
    DLP 投影仪的性能通常由其投影图像中能够提供的流明数来指定。亮度(流明)决定了在给定环境光环
    境中,投影仪可以创建并仍然可见的屏幕大小。亮度越大,可以显示的图像越大。利用 DLP 显示技术可
    设计各种最终产品,从 20-30 流明的智能手机和平板电脑到大于 50,000 流明的数字电影投影仪,不一而
    足。
    • 分辨率
    图像中可用的细节级别由构成显示图像的像素数决定。在 DLP 系统中,这是 DMD 上反射镜数量的函
    数,它可以表示显示图像的一个或多个像素。分辨率是可以显示的像素数。显示的细节级别不仅取决于
    投影仪系统的分辨率,还取决于源内容的分辨率。如果源内容的分辨率与投影仪系统的分辨率不匹配,
    则控制器将映射源内容,以最大限度地利用显示的分辨率。DLP 显示分辨率范围为 640 × 360 (nHD) 至
    3840 × 2160 (4K UHD)。
    • 梯形失真
    当投影系统的光轴不垂直于成像屏幕时,图像将发生几何畸变。这些失真中,由于与屏幕顶部和底部的
    距离不同而失真称为梯形失真。生成的图像从顶部到底部的宽度将有所不同,从而使图像具有建筑梯形
    的形状(在拱顶使用)。保持投影轴垂直于屏幕可以避免这种变形。然而,这有时是不可避免的。梯形
    失真可以通过光学(非常困难、成本高昂、不可调节)或图像处理手段进行校正。DLP 控制器通过将输
    入图像重新映射到 DMD 阵列来提供梯形失真校正,从而在屏幕上生成矩形图像。梯形失真校正功能通常
    与系统中的加速计配合使用,以在投影仪上下倾斜时自动调整图像。
    • 正投影/背投影和屏幕
    DLP 显示系统使用光学系统来生成在 DMD 上显示的像素图案的真实图像。为了使观看者看到投影的图
    像,光线必须从与图像焦点平面处于同一位置的表面散射出去。该功能是由屏幕提供的,该屏幕可以是
    经过特殊优化的板材,也可以只是墙壁、地板或台面 - 任何光滑的浅色表面都可以产生出色的图像。在
    正投影系统中,屏幕必须是反射面。背投影系统需要半透明的扩散屏幕。在这两种情况下,观看者都将
    眼睛聚焦在屏幕上,以便看到投影的图像。有些显示系统通过生成虚拟图像来工作。例如,近眼显示器
    和抬头显示器创建的图像只有在光线穿过眼睛到达视网膜后才能形成。
    对比度
    所显示图像的质量在很大程度上取决于所看到图像的最亮和最暗区域之间的区别。这可以通过对比度进
    行量化,对比度是图像最亮可能区域与图像最暗可能区域的比率。虽然 DLP 系统的对比度规范是基于系
    统性能的,但环境光也会极大地影响观看体验。屏幕上的环境光越多,图像的可视对比度越低。系统对
    比度和环境光共同决定了图像的真实可视对比度。必须特别注意光学设计和光学模块中使用的光学器件
    的质量,以最大程度地提高对比度。
    • 彩色顺序制显示器
    DLP DMD 由微镜组成。它们只反射照亮它们的光线。那么,DMD 芯片如何再现全彩色图像呢?秘密就
    在于人眼的工作方式。人类的视网膜和大脑通过对入射到 3 种类型的视网膜锥(红色敏感、绿色敏感、
    蓝色敏感)的光量进行短期平均差分响应来合成感知颜色。由于眼睛在大约 1/50 秒的时间内连续平均照
    射到视网膜上的光线,因此可以使用红色、绿色和蓝色图像以足够的速率按顺序照射眼睛,从而使观看
    者能够感知全彩色图像的印象。这是通过 DLP 光学模块通过依次打开和关闭 R、G、B 光源来实现的,
    例如,先红色图像,然后绿色图像,最后蓝色图像

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  • 透析DLP投影机核心 DMD芯片图文介绍.docx
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  • 行业分类-电子-DLP投影机中电路板的安装结构的说明分析.rar
  • DLP投影机学习资料

    2013-09-27 08:59:00
    学习投影机维修的好教材,长虹PDA288S1的相关资料。找的太艰难呢。
  • 行业分类-物理装置-液晶偏振隐形提词DLP投影机系统及视频数据处理方法.zip
  • 行业分类-电子电器-液晶偏振隐形提词DLP投影机系统及视频数据处理方法.zip
  • 搭建结构光三维扫描仪(基于TI资料,PointGrey相机+DLP投影仪搭建成的)    其实我做的工作很简单,就是将投影仪(DLP LightCrafter4500)和相机(PointGrey)相机分别接在电脑的USB2.0和USB3.0的接口上,然后用...
  • DLP投影机的简单散热设计

    千次阅读 2008-12-17 10:49:00
    正是因为对灯泡的功率要求降低,在DLP投影机上的散热设计相对简单一些,这也是大多数DLP投影机都设计得比较小巧、便携的一个重要原因,因为散热设计简单,即使内部结构紧凑也可以应对,设计小巧
  • 【报告篇幅】:149 【报告图表数】:178 【报告出版时间】:2021年9月 【报告出版机构】:恒州博智(QYR)机械及设备研究中心 报告摘要 DLP是"Digital Light ...数码光处理投影仪是美国德州仪器公司以数字微镜装置 D
  • 源程序及演示程序下载地址: 【北方网通】 【电信网通】 ...新建Poll的向导,可以轻松的添加一个新的Poll到DLP投影机的参考程序中。程序会自动的编辑polltask.c文件,并生成c文件和h文件。 新
  • 全新的完全不同的技术,可以解决看起来不可能的事情。
  • 三菱全新DLP投影机

    千次阅读 2005-08-05 16:02:00
  • DLP投影技术

    2012-11-16 11:14:28
    dlp 投影技术 比较系统DLP投影机技术.pptx
  • DMD芯片安装图 DMD芯片封装完毕,最终要安装到DLP投影机中,为此TI设计了一个非常牢固但亦非常复杂的固定装置,而散热片(Heat Sink)则是位于DMD芯片的后方,热量从DMD芯片背面透过导热贴(Thermal Pad)传递到...

空空如也

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dlp投影仪