基于数字光处理的微型投影设备设计

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1、基于数字光处理的微型投影设备设计　　摘要：随着投影技术的发展，投影系统已被广泛应用于工业和消费电子领域，为了适应市场对其微型化、高清画面和低功耗的要求，设计以德州仪器的DLP2010芯片组为核心，以FPGA为前端控制器，通过I2C和并行视频图像信号对0.2in（1in=25.4mm）DLP芯片组进行控制及图像的投影显示。该设计可使整个设备体积微型化、能耗低、投影图像清晰，适合穿戴式微投影场景的使用。　　关键词：　　DLP；FPGA；微型投影；穿戴式　　中图分类号：TN27文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.10055630.2017.01.009　　Designofmicrop

2、rojectionequipmentbasedondigitallightprocessing　　LUOLongheng1，LINZulun2　　（1.SchoolofMicroelectronicsandSolidStateElectronic，UniversityofElectronicScience　　andTechnologyofChina，Chengdu610054，China；　　2.SchoolofOptoelectronicInformation，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu610054，Ch

3、ina）　　Symbol`@@　　Abstract：　　Withthedevelopmentofprojectiontechnology，projectionsystemiswidelyusedinindustrialandconsumerelectronicsfields.Inordertomeetmarketrequirementsforitsminiaturization，highdefinitionandlowpowerconsumptionofthedevice，thedesignisbasedonTI'sDLP2010chipset，andFPGAisthefrontendcont

4、roller.WiththeI2Candparallelimagesignal，the0.2inchDLPchipsetiscontrolledandprojectstheimage.Thedesignofentiresystemmakesthedeviceminiatureandenergyefficiencyandcouldprojectclearimage.Thus，itissuitablefortheuseofwearablemicroprojectionscenarios.　　Keywords：　　DLP；FPGA；microprojection；wearable　　引言　　?底止獯

5、?理（digitallightprocession，DLP）是一项以微电子机械系统（MEMS）为基础的技术，它使用一个数字微型反射镜器件（digitalmicromirrordevice，DMD）进行光线数字调制成像。较之于其他投影技术，DLP技术有清晰度高、光效高、对比度高、灰阶高、寿命长等优势。　　当前市场上的许多小型投影产品均采用了DLP技术来实现，但随着虚拟现实和增强现实等技术的发展，它们与投影结合的近眼投影等微型投影技术需要更微小的设备来实现。所以本系统以德州仪器（TI）最小尺寸的DLP2010芯片组为核心，用适合处理图像数据的FPGA作为前端控制器，模拟I2C协议传输指令对DLP芯

6、片组进行控制，并对外部输入图像信号进行处理和传输图像数据，从而更高效、可靠地实现投影功能，并同时能尽量缩小整系统体积[12]。　　1系统原理　　典型的DLP投影设备的DMD安装在光学模块中，与光学器件和LED光源构成投影显示核心。显示控制器安装在电路板中的光学模块附近，用于控制DMD并执行必要的数据格式化和图像处理命令[34]。　　本系统由DLP芯片组和前端控制器两个大模块组成，其中DLP芯片组模块又分为电路与光路两部分。系统电路部分主要由处理器、电源管理、LED驱动、DMD驱动、存储器等部件组成，光路部分由LED、DMD、透镜等器件组成[56]。系统结构如图1所示。　　由于DMD驱动的特殊性

7、，TI对每款DMD都推出了相配套的ASICs，DMD驱动芯片和电源管理芯片一起构成了DLP芯片组，从而让我们对DMD的直接控制转换为对ASICs的控制。本系统设计着重于前端控制器的设计，其中前端处理器FPGA为Xilinx的Spartan3系列中的XC3S200，而存储器为与之配套的PROM系列中的XCF02SVOG20C。蓝牙/WIFI和图像源输入接口可视具体应用选择配置。　　2DLP芯片组的控