DLP的全称是Digital Light Processing，中文意思为“数字光学处理技能”。DLP投影机的中心元器材DMD，全称为Digital Micromirror Device，中文意思为“数据微镜设备”，经过操控然后镜片的敞开和偏转到达显现图画的意图。DLP在投影机中运用首要是前投(也称正投)体系，和大屏幕和平板显现的背投范畴归于不同的运用办法。根据DMD数量的不同，能够将DLP投影机分为单片式DLP投影机，双片式DLP投影机和三片式DLP投影机三种类型。现在商场中几乎没有双片DLP投影机的存在，三片式DLP首要运用在高端工程、影院级投影机中，咱们本文首要评论的则是单片式DLP技能。
德州仪器DLP技能解析
在评论DLP技能之前，咱们先对DLP和DMD的前史进行简略的了解。DLP技能是由美国德州仪器的Larry Hornbeck博士所研制成功的。Larry Hornbeck博士从1977年开端从事运用反射用以操控光线投射的原理研讨，并于1987年将DMD研讨成功。DMD芯片最早运用在机票印票机中，到了1993年这种以DMD为中心的光学体系才被命名为DLP。最早的DMD芯片运用的是模仿技能驱动，反射面是选用一种柔性资料，在其时被称为“变形镜器材Deformable Mirror De-vice”。10年之后，Hornbeck博士正式以数字操控技能替代模仿技能，开宣告了新一代DMD器材，并将称号改为“数码微镜器材 (Digital Micromirror Device)”。1993年DLP投影机开端研制，1996年DLP产品才上市，而国内的DLP投影机正式进入商场出售则是1999年之后的作业了。
从DLP的前史中咱们不难看出，相关于LCD液晶显现技能而言，DLP技能十分年青。可是DLP技能的呈现成功的打破了LCD液晶投影机的独占局势，并在接下来的长时间内和3LCD技能不相上下，各自占有半壁河山。
部分选用DLP技能的投影机品牌
在和3LCD投影机多年的抗衡之中，DLP投影机最大的优势便是性价比。其次，DLP投影机能够将体积做到更小，对比度也前进不少。当然，在投影机最为重要的颜色显现上，DLP投影机颜色饱和度差、易呈现彩虹现象、颜色亮度低一级缺陷也十分显着。尽管现在TI和各大厂商推出了“极致颜色”技能，用DDR芯片组替代SDR芯片组等改动，可是从笔者的实测状况来看，同价位的DLP投影机画面纯净度等仍然和3LCD投影机存在距离，这种距离在职业机中尤为显着。
作为DLP技能的具有者，德州仪器并不出产投影机等终端产品，而只是为厂商供给DMD芯片和视频处理芯片，这在必定程度上确保了DLP投影机商场的竞赛的公平性。现在世界上非日系投影机品牌大多选用DLP技能，在日系品牌中包含三菱电机、日立、夏普等品牌中DLP投影机也占有了较为重要的方位，据不彻底统计现在选用DLP技能的投影机品牌现已多达80个左右。
为了便运用户了解DLP技能，德州仪器也制造了一段DEMO视频展现DLP 投影机的成像原理(视频点此)。经过视频咱们能够看到，当灯泡宣告的光线经过聚透镜和色轮后，被分解为R、G、B三原色投射到DMD芯片上，光线再经过 DMD镜片的反射后由投影镜头投影成像。当然，读者也能够经过咱们的拆解对DLP投影机做大致了解(点此进入明基MP724拆解)。
DLP投影机结构示意图
假如想探究DLP投影机的原理，必需求搞清色轮和DMD芯片两部分，下面咱们便对这两部分进行详细的介绍。
色轮(COLOR WHEEL)在DLP投影机中的作用是颜色的别离和处理，只需单片式DLP和双片式DLP投影机需求设备色轮，三片式DLP投影机则不需求色轮。那么色轮又是怎么完结颜色的别离和处理的呢?
这需求从光的原理谈起，太阳光、白炽灯火、荧光灯火都是复合光，投影机灯泡宣告的光线当然也在复合光的范畴之内。复合光总包含了不同演示、不同频率的光线(单频率光线为激光)。色轮经过高速旋转将复合光过滤成红、绿、蓝三原色光。
色轮的外表是十分薄的金属层，这层金属层选用的是真空镀膜技能，镀膜的厚度根据红绿蓝三色的光谱波长相对应。白色光经过金属镀膜层时，所对应的光谱波长的颜色将透过色轮，其它颜色则被阻挠和吸收，然后完结对白色光的别离和过滤。
现在单片DLP投影机，颜色与亮度是成倒数联系的，亮度前进，则颜色必定会丢失，而颜色前进，亮度必定会下降，这是因为DLP投影机的颜色是经过色轮的 RGB三色组合而成的，其光功率只能到达60%。当然，要前进光功率，能够用在色轮上添加一片无色的滤光片来完结。添加无色滤光片后，光功率能够前进 20%左右，但因为无色滤光片透过的是白光，叠加在三原色光上，使画面比其原始的体现要亮堂些，以致下降了颜色饱和度，使DLP的画面体现的颜色单薄，而且产生颤动或许说是闪耀感。
明基MP724投影机的色轮
当然，色轮完结颜色的别离和过滤需求经过色轮的高速作业运转来完结的。据了解，最早的色轮每秒60转，也叫做叫1倍速转速。1倍速色轮RGB每个颜色每秒钟旋转60次，意味着颜色呈现的频率是 60Hz。有关实验标明，色轮转速为150-250Hz时，很少有人能看到“彩虹效应”，而逾越300Hz时，基本上就没有人能够看到了。
因为转速有限，一同DMD中的微镜的作业原理(DMD作业原理咱们会在下一页中进行详细秒速)，前期的DLP投影机极易呈现彩虹现象。彩虹现象是指观众会看到DLP投影机的画面中物体的边际有红绿蓝色的拖影。当然，能否看到彩虹现象不只取决于投影机的功用，还和不同的人眼有关，据调查大部分观众看不到到 DLP投影机的彩虹现象，不过关于能看到彩虹现象的观众来说，如此之差的画面体现作用显然是难以承受的。
为了处理彩虹现象，各大投影机厂商便在色轮上做足了功夫，最简练有用的办法便是前进色轮的转速。从前期的1倍速前进至现在的6倍速，现在的色轮最高转速现已能到达360转每秒，即 360Hz。6倍速的色轮基本上消除了彩虹现象，可是因为本钱和技能的约束，现在大多数投影机选用的仍是4倍速色轮。
除了前进色轮的转速，DLP投影机制造商们还在添加色轮的段数。前期的色轮由红绿蓝三段式组成，不只简略产生彩虹现象，光的运用率也只需60%左右，这也是为什么前期的 DLP投影机亮度一直在几百流明以下徜徉的原因。后来德州仪器和DLP投影机制造商又先后推出了四段式、五段式、六段式、七段式、八段式色轮……那么，添加的段数都是哪些颜色呢?添加色轮的段数又有什么长处呢?
其间四段式色轮是在传统的三段式色轮添加了一段无色的滤光片，光功率能够前进了 20%左右。可是因为无色滤光片透过的是白光，叠加在三原色光上，使画面比其原始的体现要亮堂些。这种经过添加无色滤片(一般说法为白色段)的办法尽管添加了投影机的亮度，可是投影机的颜色饱和度却有了显着下降。因为通明滤片经过期，会减弱前面的颜色，而且会构成有白点闪过的幻觉，因此会让人感觉到画面颤动。这也是DLP投影机所被诟病的别的一个问题了——“颜色亮度”偏低。关于颜色亮度的问题也能够点此查阅。
五段式色轮是在四段式色轮上添加了黄色滤片，有用的运用了灯泡在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”……不同的厂商有不同的称号。五段式色轮前进了DLP投影机的颜色体现，可是画质前进有限，画面颤动的现象也仍然存在。
六段式色轮分为好几种，不同的DLP投影机制造商出产的六段式色轮或许都不相同。在各种六段式色轮中，其间运用最多的便是两层三段式色轮，这种色轮选用的是红绿蓝红绿蓝(RGBRGB)两层色段的摆放办法，在RGB三段色轮的根底上，又添加了RGB滤片各一段。这样规划最大的长处便是前进了RGB颜色呈现的频率，比如在1倍速色轮中RGB颜色呈现的频率由三段式的60Hz前进到了120Hz。当然，因为取消了白色滤光片，选用6段式色轮的投影机亮度也大大下降。
而七段式色轮和八段式色轮因为运用较少，咱们便不作评论。下面咱们来了解别的两种色轮，SCR增益色轮和极致颜色所选用的色轮。
SCR(Sequential Color Recapture)也称接连颜色补偿技能，其基本原理与以上色轮技能类似，不同之处在于色轮外表选用阿基米德原理螺旋状光学镀膜，集光柱(光通道)选用特别的增益技能，能够补偿部分反射光，使体系亮度有较大前进(约40%)。但该色轮的处理技能相对较杂乱，现在只需少量投影机厂家在产品中选用。
极致颜色技能(BrilliantColor)是德州仪器在2005年宣告面世的新式颜色处理增强技能。简略来说，极致颜色技能便是选用三原色和三补色结合的色轮，以及恰当的颜色分配算法电路，以到达前进单片式DLP投影机颜色显现才能的意图。不过需求留意的是，德州仪器只是提出了这一技能理念，各家 DLP投影机制造商根据实际状况的不同规划的极致颜色技能色轮也各不相同，所以成像质量也有很大的不同。可是极致颜色技能引领DLP投影机从传统的三色处理全面进入到多色处理的新时代，注定将会在DLP投影机的开展史中留下稠密的一笔。
花费了许多精力了解色轮之后，下面咱们来了解DLP投影机的别的一大中心——DMD芯片。
假如说在色轮的研制上，投影机制造商们还能根据自己的实际需求出产不同的产品，那么DMD芯片就彻底把握在了德州仪器的手中了。经过十多年的开展，DMD芯片不只尺度上从0.55嫉0.95迹技能上也从SDR DMD芯片组开展到了DDR 芯片组，一同分辨率最高现已能够到达了4K(榜首块DMD的分辨率仅为16×16)，德州仪器乃至将DMD芯片称为世界上最精细的光学元器材。
德州仪器推出0.98-DLP影院DMD芯片
DMD的作用便是将色轮透过来的三原色光混合在一同，而且经过数据操控转换为五颜六色图画。尽管看似简略，可是技能含量极高，那么DMD又是怎么完结这一功用的呢?
DMD是一种整合的微机电上层结构电路单元，运用COMS SRAM回忆晶胞所制成。DMD上层结构的制造是从完好CMOS内存电路开端，再透过光罩层的运用，制造出铝金属层和硬化光阻层替换的上层结构，铝金属层包含地址电极、绞链(hinge)、轭(yoke)和反射镜，硬化光阻层做为献身层(sacrificiallayer)，用来构成两个空气空隙。铝金属经过溅镀堆积及等离子蚀刻处理，献身层则经过等离子去灰(plasma—ashed)处理，制造出层间的空气空隙。
假如从技能视点来看，DMD芯片的结构包含了电子电路、机械和光学三个方面。其间电子电路部分为操控电路，机械部分为操控镜片滚动的结构部分，光学器材部分便是指镜片部分。当DMD正常作业的时分，光线经过DMD芯片，DMD外表布满了体积细小的可滚动镜片便会经过滚动来反射光线，每个镜片的旋转都是由电路来操控的。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担任在投影面上反射红蓝光，而投射桔赤色像素的微镜只担任在投影面上按份额反射红和绿光(赤色的份额高、绿色份额低)，镜子的旋转速度可到达上千转，如此之多的镜子以如此之快的速度进行改动，光线经过镜头投射到屏幕上今后，给人的视觉器官构成幻觉，人的肉眼错将快速闪烁的三原色光混在一同，所以在投影的图画上看到混合后的颜色。
假如你只想简略的了解DMD的作业原理，上一段文字现已够用了。假如你想穷根究底，下面咱们就来一同来全面而详细的了解DMD芯片的结构和作业办法。
DMD芯片的结构
在DMD芯片的最上面由数十万片面积为14×14微米、比头发断面还小的微镜片组成，添加DMD内微镜片的数量，即可前进产品的分辨率，而不须改动微镜片的巨细 (例如分辨率为1024×768的投影机DMD芯片上有786432个小镜片)，这些镜面经由下面被称为“轭”的设备链接，并被“扭力铰链”操控，能够左右翻转。前期的镜片的翻转视点仅为10°，后来德州仪器对镜片下方的链接部分进行了改进和简化，镜片的翻转视点前进到了12°。尽管只是前进了2度，可是成像过程中的杂散光线的影响被大大下降，对比度目标进一步前进。当回忆晶胞处于“ON”状况时，反射镜会旋转至+12度，若回忆晶胞处于“OFF”状况，反射镜会旋转至-12度。只需结合DMD以及恰当光源和投影光学体系，反射镜就会把入射光反射进入或是脱离投影镜头的透光孔，使得“0N”状况的反射镜看起来十分亮堂，“0FF”状况的反射镜看起来很漆黑。运用二位脉冲宽度调变能够得到灰阶作用，假如运用固定式或旋转式五颜六色滤镜，再调配一颗或三颗DMD芯片，即可得到五颜六色显现作用。配有一颗DMD芯片的DLP投影体系称为“单片DLP投影体系”，经色轮过滤后的光，至少可生成1670万种颜色。DMD的输入是由电流代表的电子字符，输出则是光学字符，这种光调变或开关技能又称为二位脉冲宽度调变，它会把8位字符送至DMD的每个数字光开关输入端，产生28 或256个灰阶。
现在DMD自身的光学有用面积也大大增强，现已能占到整个芯片外表积的90%以上，有用前进了光学运用率。别的还有一点需求进行了解：经过对每一个镜片下的存储单元以二进制平面信号进行电子化寻址，DMD阵列上的每个镜片被以静电办法歪斜为开或关态。决议每个镜片歪斜在哪个方向上为多长时间的技能被称为脉冲宽度调制(PWM)。
镜片下方的“轭”和“扭力铰链”选用被称为“面微加工(surface micromachining)多晶矽”办法制造，具有组织安定性、灵活性强，本钱低价的特色。详细完结过程是为机械单元选用铝合金资料，并以传统光阻作为献身空间。一切作业都在200℃以下完结，因此在晶片上添加MEMS时不会影响金属化制程或电晶体，也不会影响现已完结的CMOS电路。这种办法是 MEMS微型反射镜的规范根底。一同又很好的处理了半导体制程、为机械制程和光学制程间肯能的彼此损坏的问题。这种办法与其他MEMS制造办法全然不同， TI是现在仍选用这种办法的仅有一家公司。
DMD芯片首要的作业办法是根据后端电路传递给CMOS芯片的不同信号，调控片上每个微镜的旋转方位，从而使得照射在微镜上的光线有挑选的反射道不同方向。作为微型数字光学处理器材，DMD不只是DLP投影机的中心组成，而且也被广泛运用到了印刷、可研等许多需求数字光开关的范畴，成为了微电子机械学MEMS最成功的产品之一。
DarkChip——许多投影业内人士对这个词也比较了解，咱们常常能够看到某些高端的1080p DLP投影机选用的是DarkChip4芯片组，那么其又是怎么回事呢?还有某些投影机特意标称产品是“数据投影机”或许“视频投影机”，他们之间选用的都是DLP技能，为什么会称号不同呢?
选用榜首代DMD的DLP投影机只是是针对商务运用，分辨率是848X600，能够统筹800X600 的SVGA电脑规范和848×480的480p(16：9)视频规范。这一代的DMD微镜偏转视点为10度，对比度400：1至800：1不等。之后 DLP投影机推出的第二代DMD芯片便开端进入家庭影院商场(之前的家庭影院投影机大多选用CRT技能)，第二代芯片镜片的偏转视点前进到了12度，分辨率也前进到了720p。
也便是从第二代DMD芯片开端，DLP投影机开端分为数据投影(商用)和视频投影(家用)两种依照运用方向开展的道路。德州仪器也对DMD芯片进行了最大的技能革新——将微镜非光学面的金属通通处理成黑色，此举大大下降来自金属反射出的杂散光，空前前进了DLP投影机的对比度，这一技能被称为“Darkchip 1”。当然，Darkchip也在不断的开展中，2007年9月德州仪器发布了最新一代“超黑”技能DarkChip 4，可将原始对比度前进高达30%。
从现在的商场体现来看，单片式DLP投影机凭仗性价比的优势在低端商场占有了大部分的商场份额，在高端商场中3DLP技能则把握着肯定的话语权。现在正在日益盛行的LED微型投影机中，也大多选用DLP技能。可是，在传统的中端职业商场中，DLP体现还不行杰出，有很大的前进空间。
DLP投影机的长处
从技能视点来看，DLP投影机首要具有原生对比度高、机器小型化、光路选用封闭式三大特色。在前文中咱们说到DMD芯片选用的是机械式作业办法，镜片的移动可控性更高，原生对比度较高就在意料之中了。DLP投影机选用的是反射式原理，完结高开口率更为简略，相同装备的产品DLP光路体系更小，机器当然能够做到更小。别的，DMD芯片选用的是半导体结构，在高温下运作镜片也不易产生太大的改动，所以DLP投影机选用封闭式光路，下降了尘埃进入了概率。
DLP投影机缺陷
DLP投影机的颜色作用依托色轮和DMD芯片运动休戚相关，单芯片DLP投影体系选用的反射式结构，特别是在中低端产品中，单芯片DLP投影体系在图画颜色的复原上比选用三原色混合LCD投影机略胜一筹，颜色不行艳丽生动。
DLP投影技能的未来开展
据前不久第三方发布的数据显现，DLP在最近10余个季度还未能逾越3LCD。尽管在低端和高端商场中占有优势，可是在中端商场DLP还需求前进。不过关于DLP自身来说，其未来仍是值得等待的。下面笔者便和我们共享DLP未来几大开展方向。
一、3D立体投影
据德州仪器泄漏，2009年今后出产的大部分DLP投影机均能支撑3D和2D画面的切换，而且不会添加用户的投入本钱。德州仪器DLP亚洲区事务总监黄志光介绍，DLP将会在未来的一段时间内加强和厂商的协作，共同来推进3D商场的开展。不过从笔者的视点来看，现在国内商场的3D片源也很少，运用投影机的教师也很少会制造3D课件，所以说3D立体运用注定是长时间战略。
二、LED微型投影运用
因为DLP光机能够将光机做的很小，所以 LED微型(手持型、口袋型)投影机有不少选用DLP技能。据商场调查组织发布的数据显现，未来LED微型投影机有很大的开展空间，乃至有或许像摄像头相同成为手机的标配，商场数量上升到百万量级，这对DLP可谓是不小的良机。加之现在LED微型投影机还在商场老练期中，所以DLP会在榜首时间抢占商场份额。
三、加强中端商场产品
3D和LED微型运用尚归于长时间运用，关于近期的DLP投影机来说仍是要加强中端商场产品，究竟这才是商场的主流产品。当然，这不只需求德州仪器加强芯片的研制，中游的厂商们在商场的推行宣扬方面的力度也需求加强，特别是在职业、政府收购等范畴DLP还需求打破。
