DLPの原理

DLPとは

DLPチップの構造

DLPチップにはDMDという極小のミラーがアレイ状に並べられていて、各ミラーの1つ1つが独立動作し、 ミラーの傾きをON状態と、OFF状態の2つの状態に切り替えることができます。
ミラーの傾きをON/OFFすることによって、投射面に対して光源が照射される部分(明るいピクセル)と、 照射されない部分(暗いピクセル)を作り出します。 1ミラー=1ピクセルに相当し、超高速でON/OFFを切り替えることができます。 最近では、5.4μmピッチのDMDが採用された製品もでてきていてより鮮明な画像投影が可能となっています。 また、ミラーはちょうどメモリーデバイスのように”0”と”1”の2進数でON/OFFを表現でき、 専用のDMDコントローラチップを用いてON/OFFのパターンやタイミング制御を行っています。

DLPチップの構造

明るさとカラーの表現

明るさは1フレームあたりの各ミラーのON/OFF間隔によって表現されます。 ミラーのON期間が長ければ照射面に対する光源の投影時間が長くなるため明るくなり、 逆にミラーのOFF期間が長ければ暗くなります。このON/OFF期間はDMDコントローラによって、PWM(Pulse-width Modulation)制御されます。

投影する画像をカラーで表現するには、赤(R)、緑(G)、青(B)の光源を時分割にDMDへ照射することで実現しています。 各ミラーは投影したい色がDMD面に照射されているタイミングでONにします。 ミラーは1秒間に数千回の割合でON/OFFを切り替えることができるため、人間の目の錯覚(残像効果)によってRGBが合成されたカラー画像に見えます。 各LEDの点灯時間と、ミラーのON/OFF時間を組み合わせてさまざまな絵を表現できるというわけです。 また、光源にはランプやLEDのほかレーザーを用いることもでき、可視光だけではなく不可視光(紫外線、近赤外線)にも対応しています。


DLPの応用例①

3Dマシン・ビジョン

DLPから特定のパターン画像を測定対象物に投影し、それを別の角度のカメラから撮影します。
投影されたパターンは物体の形よってゆがむため、そのゆがみ方から物体の形や奥行きを測定することができます。 主に工場の製造工程で製品の形状チェックで利用されています。

3Dマシン・ビジョン

DLPの応用例②

3Dプリンタ

3Dプリンタの中でも光造形と言われるタイプのものにDLPが利用されているケースがあります。
このタイプの3Dプリンタは感光性樹脂にDLPから造型するパターンに合わせて紫外線を照射し、断面的に硬化させて造型します。

3Dプリンタ

DLPの応用例③

分光器

物質はさまざまな波長の光に対して独特な応答を示します。
分光器は、こうした独特な応答から物質の成分分析などを行うことができます。

分光器

DLPの応用例④

DLPプロジェクター

DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)チップに光源ランプからの集積光を当てて、 金属ミラーに反射させ、その反射光をレンズを通して投影する「反射ミラープロジェクター」。 ミラーと光源の間に超高速回転カラーホイールが入って、RGB3原色を構成します。 光のオン/オフによる完全なデジタルデバイスなので、ノイズや劣化がありません。 また反射式なので光の利用率が高く、白黒のコントラストがシャープで、明るくスムーズ、高精細な画像を再現します。

DLPプロジェクター