FPGA在微型投影儀中的應用設計

僅手掌大小的便攜式視頻

　　圖1：微型投影儀使用示例。

　　目前，由于微型投影儀的價格昂貴，因此難以在各行業中普遍使用，但隨著價格的下降，使用微型投影儀的消費類應用將會大量涌現，并且它將成為便捷、中等分辨率圖像顯示所普遍使用的顯示技術。

FPGA器件是唯一能將其從面向高價的應用設備，轉變為面向對于成本更加敏感的消費類產品的器件。

　　根據最近的預測估計，2009年微型投影儀的出貨量為50萬，2011年的出貨量將是2009年的十幾倍。200多家公司正在開發更高質量和更低成本的微型投影儀產品。

　　目前的微型投影儀技術

　　目前，微型投影儀系統中使用的幾種技術各有優缺點。其中最常用的四種是：數碼光源投影(DLP)、硅基液晶(LQoS)、激光束偏轉控制和全息激光投影(HLP)。

　　DLP使用光源和微反射鏡來反射光。每個微反射鏡控制目標圖像中每個像素上光的亮度。鏡子有兩種狀態，開和關，并不斷刷新。亮度通過調節鏡子的狀態來控制。如果微反射鏡關閉50%的時間，那么像素的顯示亮度為50%。色彩是通過使用光源和反射鏡之間的色輪將光過濾成紅色/綠色/藍色來形成，每個微反射鏡同時控制三種顏色的光束來形成其像素。

　　LCoS投影儀采用類似DLP的方法，但它使用液晶硅而不是鏡子來控制每個像素上光的亮度。采用三片不同的芯片，每片一種顏色(紅/綠/藍)來生成彩色圖像。光束直接通過濾光器或使用分色鏡(只允許特定波長的光線通過的鏡片)。光源可以是LED或散射的激光。

　　LBS投影儀一次生成圖像的一個像素。它使用了三個不同的激光束(紅/綠/藍)，每一個以要求的亮度顯示。光學器件使用鏡子控制每個光束，并將三個激光束合并來生成彩色圖像。通過以足夠快的速度(通常在60Hz以上)掃描圖像，眼睛不會注意到圖像中的每個像素是依次生成的。

　　HLP系統將激光照射到全息圖像上，通過激光衍射形成原始的圖像。計算出所期望得到的二維圖像的衍射圖像，顯示在一個LCoS微型顯示器上。當在相干激光的照射下，就可以投射出所期望的二維圖像，并在任何距離下保持聚焦。

　　微型投影儀的類型

　　目前有三種主流的微型投影儀：獨立式、媒體播放器式和嵌入式。

　　·獨立式投影儀：這些設備基本上是傳統的投影儀。它們通過電纜(A/V、USB等)接收輸入數據，并且除非使用另一個設備來生成視頻信號流，否則無法顯示任何內容。

　　·媒體播放器式：這些設備是帶有板上存儲器或存儲卡插槽的投影儀，并能直接播放存儲器中的文件。投影儀必須支持存儲器中的文件類型——照片、視頻或音頻文件。有些投影儀甚至支持Office文檔、PDF和其他文件類型。

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　　·嵌入式投影儀：這些設備將投影儀添加到現有的設備(或作為附件)，為LCD顯示提供一種替代選擇(或補充)。可用于手機、相機、筆記本、數碼相框和PDA等應用。

　　之前所介紹的每種技術，在實現三種主流的微型投影儀中的某一種時，都各有優缺點。例如，就媒體播放器式而言，分辨率和響應時間是非常重要的。對于嵌入式投影儀而言，大小和低功耗是非常重要的。表1中列出了每一種投影儀技術的優缺點。

　　表1：微型投影儀技術比較表。

　　隨著設備集成的發展潮流，許多微型投影儀將首先用作一些現有設備的附件。例如用作數碼相機的附件，它可以像轉換器那樣直接插入相機，來顯示靜止的圖片、幻燈片或視頻。這類示例設計的系統框圖如圖2所示。系統中的光引擎(光學器件和一個接口電路)部分如圖頂部所示，控制器如圖底部所示。一個標準的7:1 LVDS(相機連接)接口用于從控制器傳輸圖像數據到光引擎(雖然這不是現在的一個標準接口，但隨著光引擎價格的下降，如相機連接這樣的接口將會成為一種可能的選擇，那么它就可以用于我們目標設計中的光引擎)。

　　圖2：數碼相機附件中的微型投影儀設計示例。