PDF《系统光学》

2 DLP? System Optics DLPA022CJuly

2010 Copyright ? 2010, Texas Instruments Incorporated DMD 在投影光学系统中的使用概述 DMD 在投影光学系统中的使用概述 DMD 是DLPTM 投影系统的核心.该器件是一种双稳态空间光调制器,其由一个按功能安装在 CMOS 存储单元上 的微镜阵列组成.通过把数据装入位于微镜下方的存储单元来独立地控制微镜,以引导反射光并把一个视频数据 像素空间映射到显示器上的一个像素.数据以二进制的方式对微镜的偏转状态进行静电控制,此时反射镜的状态 要么是 + X°(On),要么是 - X°(Off).就目前的器件而言,X 通常为 12°(标称值).处于 On 状态的 微镜所反射的光穿过投影透镜传递至屏幕上.光被反射后将产生一个暗场,并限定了该图像的黑电平基底 (black- level ?oor).图像是通过控制 On 和Off 状态所占时间比例的长短来调制灰阶,这种灰度调制的速率之快足以让观 察者完成图像的融合. Flat 状态 (0) 出现在反射镜未通电之时.这不是 DMD 微镜的一种运行状态(不是三稳态).微镜静止位置的标称 值为 0°,但是微镜未被操控或驱动至该位置,且有可能与之略有差异.Flat 状态微镜 (?at-state mirrors) 仅存在 于器件被关断(或停放)、并且未形成图像的时候.本应用报告只讨论镜像效应 (image effects) 以及器件与光学 系统之间的相互影响.因此,更为适用的做法是将 Flat 状态看作微镜活动状态转换期间落在 On 态和 Off 态光瞳 之间区域中的综合能量,以及来自器件封装的任何固定平面成分(如窗口反射率、边缘金属 [border metal]、窗口 - 孔径反射率、透镜和棱镜等等). 投影光学系统架构 面向单面板 (single-panel) 投影应用的光学系统可通过描述器件上的状况分成两种主要的架构.每种类型具有其独 特的优势或劣势,这些优势或劣势决定了其对于给定应用的适合性(取决于该应用最至关重要的性能参数).下 面将概括地讨论不同架构的优缺点以及针对特定应用的突出性能特征. 由于 DMD 器件是反射式的,因此至器件的照明和投影路径共用器件前方的相同空间.下面说明的架构是在该空 间中分离这些路径的典型方法.因为微镜铰链沿着微镜的对角线,所以微镜围绕着一个方向与阵列维度成 45° 的 轴旋转,(接下页)

1 1 Flat 状态 投影透镜 Off 态能量 Flat 态能量 On 态能量 照明 光源 Off 状态 (- 12°) On 状态 (+ 12°) 图1:一个 12° 微镜的简化光学功能 www.ti.com.cn ZHCA631 - July

2010 Lamp Color Wheel DMD Projection Lens Integrator Rod Relay Optics TIR Prism Fold Mirror www.ti.com Projection Optical System Architectures that is oriented

45 degrees to the array dimensions, and steer light in a plane compounded by this axis of rotation. Therefore, for any given location of a projection pupil relative to the device, there exists only one axis for the incident illumination path to the on-state mirrors, as determined by Snell'

s Law of reflection. This is the basis for many possible embodiments in detail, all of which must consider the axis of rotation of the mirrors for proper performance. In general, the device tilt angle sets the maximum useful numerical ap........