庖丁解牛：深度剖析酷樂視COOLUX-α3+微型投影機
〖中國投影網投影機資訊〗 2010-11-25 14:35:56 編輯：若思 [
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【中國投影網資訊】LCOS作為一種微型顯示技術，在上世紀90年代末出現，隨著技術的進步，目前正成為繼LCD、DLP后第三種主流投影顯示器件，尤其是在投影行業，目前正以較快的速度增長，本文將以深圳世紀維優科技有限責任公司最新推出的旗艦級產品酷樂視COOLUXα3+產品做為范例，對時序LCOS微投作一次全面的剖析、介紹，并對該微型投影機一些特點做一分析。
LCOS是硅基液晶（Liquid Crystal on Silicon）技術的縮寫，屬于新型的反射技術；目前LCOS顯示芯片在高端投影顯示與微型投影中應用廣泛。高端投影顯示以SONY、JVC為代表，主要應用在高端家庭影院及商業影院之中。這里，我們著重介紹目前在IT數碼業界如火如荼地發展中的LCOS微型投影機。
在過去的10多年，LED亮度的迅速增長，這種增長使得用LED光源在投影領域的應用成為可能。對于投影來說LED光源最具吸引的特點就是長壽命，而且驅動電壓低、響應速度快、色域寬、沒有紫外或紅外的輻射，因此使用LED光源來作為投影是非常理想的光源，LCOS微型投影正是在LED高速發展下取得爆發性增長。
LCOS的結構是在單晶硅上生長電晶體，利用半導體集成制作驅動面板，然后在電晶體上透過研磨技術磨平，并在上面鍍鋁膜電極作為反射鏡，形成CMOS有源點陣基板，然后將CMOS基板與含有ITO透明電極上的玻璃基板貼合，再注入液晶，進行封裝。像素電極同時也作為反射鏡，像素的尺寸一般可以做的很小，約7~20μm，開口率高達96%，LCOS成像原理見下圖：
利用單片LCOS器件進行投影開發大致分為兩大類：一是利用白光作為光源，采用單片CF-LOCS（CF-Color Filter:彩色濾光膜）作為成像器件直接成像為彩色圖像；二是利用RGB色光作為光源，利用單色LCOS較高的場刷新率特點（240---360Hz），采用時序方式將場信號分解為R場、G場、B場分別顯示，然后利用人眼的視覺暫留特性進行時間混色，形成一副完整的彩色圖像。
CF-LCOS面板由于采用了和傳統TFT-LCD相似的成像原理，故使用起來比較簡單，只需要單片面板+白光光源就能生成彩色圖像；而時序LCOS投影相比CF-LCOS效果較好，優點較多，因此得到了較快的發展，相比白光技術，時序LCOS投影具有以下優點：
l光利用率高，由于CF-LCOS是采用在LCOS面板上覆蓋CF膜的方式來形成彩色圖像，盡管LCOS本身的反射率很高，但是經過CF膜后，其光通過率大下降，而時序方式是使用一張單色的LCOS直接反射色光，因此能充分利用LCOS高反射率的特性來提時序光機的光利用率。
l色域、對比度高，目前CF-LCOS的色域只有30-50%NTSC（注：目前的液晶電視色域一般在30-60%之間），而且隨著其色飽和度的增加，對光線反射率必然會下降，最終影響光輸出，而時序方式的色彩完全以3只LED色管來決定，其色域可達到并超過100%NTSC；下圖是兩個不同色域對比效果圖，可以看出色域高的顯示設備色彩表現相當豐富、出色。
·功耗上，雖然白光LED具有比較高的能效，可經過CF-LCOS的CF膜上損耗后，其整個光機的最終能效會明顯低于時序光機，因此在輸出亮度相同的情況下，時序LCOS投影機的整機功率可以明顯低于CF-LCOS光機
·圖像分辨率可以做得更高，由于CF-LCOS是將單色LCOS面板利用CF膜分隔成R、G、B顯示點陳，最終是每3個物理像素點形成一個顯示像素；而時序方式采用時間混色，其面板一個物理像素就對應一個顯示像素；因此相同面積的顯示面板，CF-LCOS的分辨率會明顯低于時序方式。
下面以深圳世紀維優科技最新推廣的旗艦級產品的酷樂視COOLUX-α3+來介紹時序LCOS特點以及他所帶來的人性化功能：
酷樂視α3+
酷樂視COOLUX-α3+是在原α3基礎上的升級機型，亮度提升到目前業界最高水平200流明，讓用戶得到前所未有的體驗，并且其在行業里創造了多個第一：第一個支持1080P多媒體片源的微投；第一個支持自動梯形校正、自動翻轉的微投；第一個支持多種電源管理模式的微投。
1.整機構架： 下圖是該投影的整機構架示意圖。
該機的LCOS芯片采用臺灣HIMAX公司的一款最新型號的0.45英寸XGA的顯示芯片，該分辨率芯片將微投領入XGA時代，整個畫面表現相當細膩。
整個系統控制及視頻處理均由MST6M48完成，MST6M48芯片是Mstar公司針對高端顯示設備開發的一塊專業視頻處理芯片，該芯片內置3D comb-filter、可編程12bit RGB gamma CLUT、3-D數字視頻降噪、音效處理、流媒體解碼等技術，圖像畫質得到更好表現。帶有HDMI1.3接口，支持Full HD 1080P 60Hz；同時該芯片支持流媒體文件，支持高清文件播放，最高可支持1920X1080分辨率視頻文件，擁有他，等于同時擁有一部高清播放器。
HX7809是臺灣HIMAX一塊LCOS高分辨率的控制芯片，該芯片支持720P分辨率信號，同時提供LED控制信號，使其LED顯示與畫面色彩同步顯示。該芯片支持Gamma編程控制，可以針對LCOS特性高度出最佳的畫面效果。該芯片的最大特別是支持梯形校正控制，該功能的引入打破了微投沒有梯形校正的尷尬局面。
酷樂視COOLUX-α3+采用美國流明公司（Luminus）生產的三顆P39作為光源，PT39是流明公司針對微型投影開發出的光源，體積小巧，約0.40-0.55英寸，光輸出流明高，在脈沖驅動方式下分別可輸出：R:540流明；G：1100流明；B：190流明。COOLUX產品為發揮PT39的極致效果，適當增大了機身，并結合整體風路設計，確保在可靠散熱的基礎上（也即是控制光衰的基礎上），完完全全“榨出”了PT39的每一流明的亮度輸出。
MST6M48將送入的視頻或媒體信號進行處理，送出Digital RGB信號到HX7809,HX7809經過處理后分別送出LCOS顯示面板與LED驅動部分，時序工作示意圖如下：
時序LCOS投影機面板為卷進式彩色工作方式設計，因此，視頻數據寫進LCOS面板采用逐行掃描方式，為顯示圖像，對視頻信號進行分離，分離成RGB單場信號，按一定時序送入LCOS面板，在送入不同色彩的信號時，同時點亮相應顏色的LED燈，上圖為RGBRGB時序工作方式，根據LCOS面板或者實際效果要求，也可以按RRGGBB或者RRGGBBGG時序方式工作：
2.特色功能
a)自動梯形校正：
由于微投的出現，使得投影機不再只是適合專業場合使用了，因為微型投影機其體積、價格、壽命等優勢因素使得更多的普通消費者接受該產品，但是投影機固有的操作較復雜，一般情況的安裝使用都會需專業人士指導下使用，因此增加一些人性化的功能特別顯得實用，該機的設計正是考慮了些這個因素，增加自動梯形校正、自動翻轉功能，這樣普通消費者拿到投影機后不需要進行復雜的操作就可以使得圖像方向正確、畫面方正，酷樂視α3+自動校正原理如下：
當角度傳感檢測到角度發生變化時，輸出一個代表角度的電壓，該電壓經過放大器放大，將信息送入MST6M48芯片，芯片根據偏離角度大小，送出梯形校正的數據到HX7809的寄存器，HX7809收到相應的數據后做出處理，根據傾斜的角度來作出相應方向的校正，如下圖所示：
該機的角度傳器處于業界領先水平，主要是表現在：
i.分辨率超過千分之一；
ii.多種輸出模式；
iii.可承受50000g的沖擊力
iv.寬電壓（3-5.25V）適應范圍；
v.獨立的軸可編程；
vi.支持X/Y軸角度輸出。
下圖是該機型的傳感器位置示意圖：
l梯形校正畫面失真的問題：一般簡單的梯形校正均會出現如圖所示的現象，經過梯形校正后畫面上下拉長了，
這是因為當投影機傾斜時畫面上下將會被拉長，而經過梯形校正后把長于下邊都壓縮了，這樣就會使畫面變長，不是4：3狀態了，可能是4：4或者3：4了；而α3+機型在設計時就有考慮這點，當進入梯形校正時，畫面上部也開始壓縮，始終讓畫面保持為4：3比例，不會讓畫面變形，如下圖所示：
b)自動翻轉功能：
自動翻轉也是一個人性化的功能，客戶在吊裝前投或者正放前投，畫面始終都是正確的，省去通過遙控去操作，而且有時畫面翻轉后去找翻轉的菜單還真是不方便，酷樂視COOLUX-α3+機型在設計時就考慮到了這點，增加自動翻轉功能，系統框圖如下圖所示：
翻轉的傳感器（一般是滾珠開關或者水銀開關）負責，其兩只腳的通斷，MST6M48通過這個狀態就知道整機有沒有翻轉了，當翻轉后將信號送入HX7809，HX7809再送到LCOS控制水平垂直的翻轉，如下圖所示：
該傳感器的安裝則需要垂值于機器底面，否則會引起誤差。該傳感在工作時同樣會存在似角度傳感器的問題，由于內部是滾珠器件，當受到振動時，該傳感器將會有通斷的現象產生，致使畫面連續翻轉，這種可能性是相當大的，如機器內部的音量較大時，就會引起傳感器的振動；為解決此問題，對數據采集時增加采集次數，當翻轉后檢測到1000次均為斷開時，表面機器已經翻轉，當這1000次檢測中有一次數據出入，則又重新開始計數，只有檢測到1000次的數據都統一時才發生翻轉的指令。
c)電源模式：
該機機型在設計時考慮了客戶的各種使用環境，固化了幾個電源模式在投影機里，用戶通過選擇不同的模式可得到最佳的視聽效果：
電源模式包括以下幾種：
·標準模式：這是出廠默認設置；
·影院模式：整機功耗輕微下降，風機運轉噪音下降，適合觀看影片；
·節能模式：整機功耗下降，風機運轉噪音很低，適合夜間或較小尺寸畫面時使用；
·KTV模式：適合KTV等商業娛樂場所連續工作；
·演示模式：亮度較高，噪音較低，適合演示時使用；
·用戶模式：可供客戶自己調節，可改變畫面色溫，適合專業人士調節。
每一種模式都是為用戶量身定做，用戶可根據實際情況選擇使用，也符合當今的低碳生活要求。
其他，還包括夜光遙控器、自動關機、自動聚焦等不少創新特色，林林種種的這些智能化新功能，其實都是圍繞更加人性化、更加方便用戶這一個中心的，或許這正是微型投影機在亮度、分辨率等性能日漸適用化之后，產品再次發展的新趨勢。
文章來源：中國投影網
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