投影知识小普及之投影机“心脏”DMD芯片

不少朋友在选购投影时，都会发现很多投影机产品的简介中都有这么一句话“采用美国德州仪器DMD芯片”。“DMD芯片”是个什么元件？应用在投影机上到底有什么作用呢？今天我们就一起来探究一下投影机“心脏”——DMD芯片的秘密。

投影机的“心脏”——投影芯片

投影机主要由光源和光机两大部分组成，光源部分大家都比较熟悉，但是对于光机却鲜为人知。投影机的光机部分最核心的器件就是投影芯片。市面上有很多采用DLP投影技术的投影机产品，其核心成像器件是DMD芯片。

DMD芯片的构造主要包括电子电路、机械和光学三个方面。其中电子电路部分为主要的作用就是控制电路，机械部分主要控制镜片转动，光学器件部分便是指镜片部分。当DMD芯片正常工作的时，光线经过DMD芯片，DMD表面布满的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。其实本质上DMD芯片是拥有众多小镜子的控制器，用来反射光线形成图像，是一个非常精密的产品。

DMD芯片的尺寸越大，其成像质量越好，并且拥有更高的光利用率

我们经常看到的0.47DMD、0.65DMD，DMD芯片前面的数字又代表什么意思呢？其实数字代表着芯片的尺寸。为了让投影厂商制造出不同分辨率的DLP投影机，德州仪器DLP推出了不同尺寸的DMD芯片。

在分辨率相同的情况下，DMD芯片的尺寸越大，其成像质量越好，并且拥有更高的光利用率。但是遗憾的是，市场上的投影机芯片都需要向日本和美国采购，目前中国还没有能力生产。

投影仪核心技术DLP，拆机解密

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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

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