DLP背投影機(jī)的色輪和色彩處理技術(shù)

　　一、DLP色輪技術(shù)的基本原理
    
　　眾所周知，由于DLP采用DMD微鏡片反射技術(shù)，在色彩處理中，單片和兩片DMD方式均采用色輪來(lái)完成對(duì)色彩的分離和處理。
    
　　一般來(lái)說(shuō)，色輪（COLORWHEEL）是由紅、綠、藍(lán)、白等分色濾光片的組合，可將透過(guò)的白光進(jìn)行分色，并通過(guò)高速馬達(dá)使其轉(zhuǎn)動(dòng)，然后順序分出不同單色光于指定的光路上，最后經(jīng)由其它光機(jī)元件合成并投射出全彩影像。    
    
　　從物理結(jié)構(gòu)來(lái)看，色輪的表面為很薄的金屬層，金屬層采用真空膜鍍技術(shù)，鍍膜厚度根據(jù)紅、綠、藍(lán)三色的光譜波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，白色光通過(guò)金屬鍍膜層時(shí)，所對(duì)應(yīng)的光譜波長(zhǎng)的色彩將透過(guò)色輪，其它色彩則被阻擋和吸收，從而完成對(duì)白色光的分離和過(guò)濾。
    
　　在單片ＤＭＤ投影系統(tǒng)中，輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)化為ＲＧＢ數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)按順序?qū)懭耄模停牡模樱遥粒?，白光光源通過(guò)聚焦透鏡聚集焦在色輪上，通過(guò)色輪的光線然后成像在ＤＭＤ的表面。當(dāng)色輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，紅、綠、藍(lán)光順序地射在ＤＭＤ上。色輪和視頻圖像是順序進(jìn)行的，所以當(dāng)紅光射到ＤＭＤ上時(shí)，鏡片按照紅色信息應(yīng)該顯示的位置和強(qiáng)度傾斜到“開(kāi)”，綠色和藍(lán)色光及視頻信號(hào)亦是如此工作。人體視覺(jué)系統(tǒng)集中紅、綠、藍(lán)信息并看到一個(gè)全彩色圖像。通過(guò)投影透鏡，在ＤＭＤ表面形成的圖像可以被投影到一個(gè)大屏幕上。
    
　　在兩片DMD投影系統(tǒng)中，為了提高亮度并彌補(bǔ)金屬鹵化物的紅色不足，色輪采用兩個(gè)輔助顏色—品紅和黃色。品紅片段允許紅光和藍(lán)光通過(guò)，同時(shí)黃色片段可通過(guò)紅色和綠色。而三片DMD則采用分色棱鏡，無(wú)需分色輪。
    
　　以下我們主要討論目前在DLP背投單元中主要采用的單片DMD的幾種色輪技術(shù)。
    
　　二、目前常用的幾種色輪處理技術(shù)及特點(diǎn)
    
　　由于單片DMD投影機(jī)色輪在同一時(shí)間內(nèi)一次只能處理一種顏色，因此會(huì)帶來(lái)部分的亮度的損失，同時(shí)，由于不同顏色光的光譜波長(zhǎng)的固有特性存在著差別，從而會(huì)產(chǎn)生色彩還原的不同，畫面色彩往往表現(xiàn)出紅色不夠鮮艷。因此，如何使投影機(jī)既具有足夠的顯示亮度，同時(shí)又能充分的保證色彩的真實(shí)還原，是每個(gè)投影機(jī)廠家在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，而其中一個(gè)最重要的因素，就是色輪技術(shù)的設(shè)計(jì)解決方案。
    
　　以下是目前常用的幾種DLP色輪技術(shù)：    
    
　　1、三段色輪RGB
    
　　由紅R、綠G、藍(lán)B三段色組成，不同廠家的產(chǎn)品，其紅、綠、藍(lán)的開(kāi)口角度的設(shè)計(jì)各不相同，一般來(lái)說(shuō)，紅色開(kāi)口角度較大，這樣可以彌補(bǔ)圖像紅色的不足。采用該色輪技術(shù)的前提條件是投影機(jī)光機(jī)部分具有比較足夠的光亮度，否則可能會(huì)帶來(lái)圖像的亮度問(wèn)題，同時(shí)，使用三段色輪技術(shù)的色彩還原性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好。
    
　　2、四段色輪RGBW
    
　　由紅R、綠G、藍(lán)B、白W四段色組成，加白段色的目的主要是為了進(jìn)一步提高投影機(jī)亮度，一般可比三段色輪提高20%左右。但同時(shí)，這種色輪技術(shù)也會(huì)帶來(lái)投影機(jī)的色彩還原不夠的問(wèn)題，使圖像色彩失真，降低了畫質(zhì)。另外，在設(shè)計(jì)中，可以將脈沖信號(hào)同步鎖定在W段中，脈沖寬度與W段寬度對(duì)應(yīng)，可以一定程度上減少畫面的閃爍現(xiàn)象。該技術(shù)主要應(yīng)用在會(huì)議室、教學(xué)用投影機(jī)。

　　3、六段色輪RGBRGB
    
　　由于DLP技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在具有巨大市場(chǎng)潛力的家庭影院投影和背投電視，因此，人們對(duì)DLP的色彩體現(xiàn)和播放連續(xù)動(dòng)態(tài)視頻畫面效果提出了更高的要求。
    
　　六段色輪是由RGBRGB共6段顏色組成的色輪，隨著色輪轉(zhuǎn)速相應(yīng)提高（180HZ）和單位時(shí)間內(nèi)處理畫面更多，因此，這種設(shè)計(jì)有效地減少了運(yùn)動(dòng)圖象和邊緣的彩虹效應(yīng)，視頻動(dòng)態(tài)效果更好，圖象的色彩更豐富、更艷麗。但由于六色分段分隔較多，集光柱通過(guò)各色段之間時(shí)光損耗也較多，因此，投影機(jī)的光亮度往往比較低，因此，也有少數(shù)投影機(jī)廠家開(kāi)始設(shè)計(jì)采用7段色輪RGBRGBW技術(shù)，以提高投影機(jī)亮度和減少畫面的閃爍。該技術(shù)主要用于針對(duì)家用消費(fèi)和視頻要求較高的應(yīng)用。
    
　　4、增益型色輪SCR
   
　　SCR（SequentialColorRecapture）也稱連續(xù)色彩補(bǔ)償技術(shù)，其基本原理與以上色輪技術(shù)相似，不同之處在于色輪表面采用阿基米德原理螺旋狀光學(xué)鍍膜，集光柱（光通道）采用特殊的增益技術(shù)，可以補(bǔ)償部分反射光，使系統(tǒng)亮度有較大提高（約40%）。但該色輪的處理技術(shù)相對(duì)較復(fù)雜，目前只有少數(shù)投影機(jī)廠家在產(chǎn)品中采用，從技術(shù)發(fā)展方向來(lái)說(shuō)，該技術(shù)非常具有市場(chǎng)潛力。
     
　　三、東芝DLP背投單元產(chǎn)品色彩處理技術(shù)特點(diǎn)
    
　　追求投影機(jī)的高亮度和最真實(shí)的色彩還原一直以來(lái)是東芝產(chǎn)品的顯著特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
    
　　東芝數(shù)據(jù)背投顯示單元在設(shè)計(jì)上獨(dú)創(chuàng)了PCOF（Pure-Colour-Optical-Filter）真彩過(guò)濾技術(shù)。該技術(shù)的核心是采用東芝獨(dú)有的機(jī)芯光路處理，保證了投影機(jī)的高亮度顯示，同時(shí)，采用了東芝特殊的色輪真空鍍膜技術(shù)，該技術(shù)與光線的色彩比例有效的結(jié)合，另外，系統(tǒng)結(jié)合了東芝特有的色彩多節(jié)段分離、分色、濾色系統(tǒng)，對(duì)三原色處理的利用效率更高，從而大幅度提高了色彩的還原性，使圖像更艷麗、逼真。