DLP背投影機的色輪和色彩處理技術

一、DLP色輪技術的基本原理

　　眾所周知，由于DLP采用DMD微鏡片反射技術，在色彩處理中，單片和兩片DMD方式均采用色輪來完成對色彩的分離和處理。

　　一般來說，色輪（COLOR WHEEL）是由紅、綠、藍、白等分色濾光片的組合，可將透過的白光進行分色，并通過高速馬達使其轉動，然后順序分出不同單色光于指定的光路上，最后經由其它光機元件合成并投射出全彩影像。

　　從物理結構來看，色輪的表面為很薄的金屬層，金屬層采用真空膜鍍技術，鍍膜厚度根據紅、綠、藍三色的光譜波長相對應，白色光通過金屬鍍膜層時，所對應的光譜波長的色彩將透過色輪，其它色彩則被阻擋和吸收，從而完成對白色光的分離和過濾。

　　在單片ＤＭＤ投影系統中， 輸入信號被轉化為ＲＧＢ數據，數據按順序寫入ＤＭＤ的ＳＲＡＭ，白光光源通過聚焦透鏡聚集焦在色輪上，通過色輪的光線然后成像在ＤＭＤ的表面。當色輪旋轉時，紅、綠、藍光順序地射在ＤＭＤ上。色輪和視頻圖像是順序進行的，所以當紅光射到ＤＭＤ上時，鏡片按照紅色信息應該顯示的位置和強度傾斜到“開”，綠色和藍色光及視頻信號亦是如此工作。人體視覺系統集中紅、綠、藍信息并看到一個全彩色圖像。通過投影透鏡，在ＤＭＤ表面形成的圖像可以被投影到一個大屏幕上。

　　在兩片DMD投影系統中，為了提高亮度并彌補金屬鹵化物的紅色不足，色輪采用兩個輔助顏色—品紅和黃色。品紅片段允許紅光和藍光通過，同時黃色片段可通過紅色和綠色。而三片DMD則采用分色棱鏡，無需分色輪。

　　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。

二、目前常用的幾種色輪處理技術及特點

　　由于單片DMD投影機色輪在同一時間內一次只能處理一種顏色，因此會帶來部分的亮度的損失，同時，由于不同顏色光的光譜波長的固有特性存在著差別，從而會產生色彩還原的不同，畫面色彩往往表現出紅色不夠鮮艷。因此，如何使投影機既具有足夠的顯示亮度，同時又能充分的保證色彩的真實還原，是每個投影機廠家在產品設計中的一個關鍵的問題，而其中一個最重要的因素，就是色輪技術的設計解決方案。

　　以下是目前常用的幾種DLP色輪技術：

1、三段色輪RGB

　　由紅R、綠G、藍B三段色組成，不同廠家的產品，其紅、綠、藍的開口角度的設計各不相同，一般來說，紅色開口角度較大，這樣可以彌補圖像紅色的不足。采用該色輪技術的前提條件是投影機光機部分具有比較足夠的光亮度，否則可能會帶來圖像的亮度問題，同時，使用三段色輪技術的色彩還原性相對來說比較好。

　　2、四段色輪RGBW

　　由紅R、綠G、藍B、白W四段色組成，加白段色的目的主要是為了進一步提高投影機亮度，一般可比三段色輪提高20%左右。但同時，這種色輪技術也會帶來投影機的色彩還原不夠的問題，使圖像色彩失真，降低了畫質。另外，在設計中，可以將脈沖信號同步鎖定在W段中，脈沖寬度與W段寬度對應，可以一定程度上減少畫面的閃爍現象。該技術主要應用在會議室、教學用投影機。

　　3、六段色輪RGBRGB

　　由于DLP技術越來越廣泛的應用在具有巨大市場潛力的家庭影院投影和背投電視，因此，人們對DLP的色彩體現和播放連續動態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，隨著色輪轉速相應提高（180HZ）和單位時間內處理畫面更多，因此，這種設計有效地減少了運動圖象和邊緣的彩虹效應，視頻動態效果更好，圖象的色彩更豐富、更艷麗。但由于六色分段分隔較多，集光柱通過各色段之間時光損耗也較多，因此，投影機的光亮度往往比較低，因此，也有少數投影機廠家開始設計采用7段色輪RGBRGBW技術，以提高投影機亮度和減少畫面的閃爍。該技術主要用于針對家用消費和視頻要求較高的應用。

　　4、增益型色輪SCR

　　SCR（Sequential Color Recapture）也稱連續色彩補償技術，其基本原理與以上色輪技術相似，不同之處在于色輪表面采用阿基米德原理螺旋狀光學鍍膜，集光柱（光通道）采用特殊的增益技術，可以補償部分反射光，使系統亮度有較大提高（約40%）。但該色輪的處理技術相對較復雜，目前只有少數投影機廠家在產品中采用，從技術發展方向來說，該技術非常具有市場潛力。

三、東芝DLP背投單元產品色彩處理技術特點
追求投影機的高亮度和最真實的色彩還原一直以來是東芝產品的顯著特點和技術優勢。
　　東芝數據背投顯示單元在設計上獨創了PCOF（Pure-Colour-Optical-Filter）真彩過濾技術。該技術的核心是采用東芝獨有的機芯光路處理，保證了投影機的高亮度顯示，同時，采用了東芝特殊的色輪真空鍍膜技術，該技術與光線的色彩比例有效的結合，另外，系統結合了東芝特有的色彩多節段分離、分色、濾色系統，對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。