avguide.ch Druckansicht · 20.09.2026

Mikrospiegel

Digitale Lichtverarbeitung ifür Projektoren

Von Guido Dietrich · 12. Juli 2000

Die Mikrospiegel kommen als Chip dirket auf die Leiterplatte.
Die Mikrospiegel kommen als Chip dirket auf die Leiterplatte.
Kleinste drehbare Spiegel auf einem Halbleiterträger sind das Kernstück der digitalen Lichtverarbeitung – des Digital Light Processing DLP. Die Chips mit diesen Digital Micromirror Devices DMD werden in Projektoren für die Bildwiedergabe eingesetzt.

Digitale Bildwiedergabe

Die Mikrospiegel-Technik ist von Texas Instruments entwickelt worden. Basis des Spiegel-Chips ist ein statisches RAM, das über jeder Speicherzelle einen quadratischen Spiegel mit einer Seitenlänge von 16 mm trägt. Durch die Adressierung eines Speicherelementes kann jeder Spiegel unabhängig vom anderen um +/- 10° gedreht werden. Auf den Spiegel auftreffendes Licht wird so entweder auf die Projektionsoptik oder auf einen Lichtabsorber gelenkt. Die Spiegel arbeiten also als Schalter für „Licht ein“ und „Licht aus“. Die Dauer, während der ein einzelnes Bildelement ein- beziehungsweise ausgeschaltet ist, bestimmt die Grauabstufung (Pulsweitenmodulation). Dank der hohen Schaltgeschwindigkeit – der Spiegel braucht für die Drehung lediglich 20 ms – ist während der für ein Vollbild zur Verfügung stehenden Zeit eine Abstufung von 8 bis 10 Bit möglich. Bei einer Tiefe von 8 Bit ergeben sich 256 Grauwerte. Dies entspricht bei der Projektion der drei Farbauszüge für Rot, Grün und Blau 16,7 Millionen darstellbaren Farben.

Die Ansteuerung der Spiegel über ein RAM und die Helligkeitsbestimmung mittels Pulsweitenmodulation machen das DMD zu einer digitalen Bildwiedergabeeinheit. Damit ist es möglich, ein Videobild von der Aufnahme über die Bearbeitung bis zur Projektion digital zu fahren. Der Aufbau rund um das DMD ist ein optischer, mit Lichtquelle und Farbfilterung vor sowie der Projektionslinse nach dem Chip.

Ein - oder Mehrchip-Technik

Die Farbdarstellung unterscheidet sich, je nachdem ob das Gerät mit einem, zwei oder drei Chips arbeitet. Beim 1-Chip-Projektor gelangen die als RGB-Daten übertragenen Bildinformationen für jede Farbe nacheinander auf den Chip. Synchron dazu wird das weisse Licht der Lampe über ein rotierendes Filter in den Primärfarben auf die Spiegel geworfen. Im NTSC-Format stehen für jede der Primärfarben pro Frame 5,6 ms zur Verfügung. Bei einer Schaltdauer der Spiegel von weniger als 20 ms sind so mit dieser 1-Chip-Anordnung 256 Stufen pro Farbe darstellbar.

Bei der 3-Chip-Anordnung wird das weisse Licht der Projektionslampe durch ein Prisma in die drei Primärfarben aufgetrennt und darauf kontinuierlich auf je einen Chip gegeben. Dadurch erhöht sich einerseits die Gesamthelligkeit des Bildes und andererseits ist eine Grauabstufung mit 10 Bit möglich, da pro Farbauszug nun die dreifache Projektionszeit zur Verfügung steht.

Die 2-Chip-Technik benutzt sowohl ein Filter als auch ein Prisma zur Farbentrennung. Das Filter hat die beiden Komponenten Magenta und Gelb. Magenta lässt sowohl Rot als auch Blau passieren, während beim gelben Filter Rot und Grün hindurchtreten. Damit passiert Rot das Filter kontinuierlich, Grün und Blau je während der halben Zeit. Das Farbengemisch wird anschliessend durch ein Prisma aufgeteilt in Rot beziehungsweise Grün und Blau. Der eine Chip steht dann die ganze Zeit für Rot zur Verfügung, der andere alternierend für Grün und Blau.

DLP und LCD

Das Bild wird über 1, 2 oder 3 Chips auf die Leinwand projiziert.
Das Bild wird über 1, 2 oder 3 Chips auf die Leinwand projiziert.
Von der LCD-Technologie, die auch mit „Lichtschaltern“ arbeitet, unterscheidet sich DLP dadurch, dass es kein polarisiertes Licht benötigt und damit eine höhere Lichtausbeute erzielt. Ein wesentlicher Unterschied besteht zudem im Aufbau der einzelnen Bildelemente. Die quadratischen Spiegel des DMD sind durch einen Abstand von 1 mm voneinander getrennt; bei den LCD-Elementen engen die Adressierleitungen und die Transistoren den lichtdurchlässigen Bereich ein. Ein LCD-Panel erreicht einen Füllfaktor der effektiven Pixelfläche zur Panelfläche von 60%, während das Pixel-zu-Spiegel-Verhältnis beim DMD 90% beträgt. Auf der Projektionsfläche ist die Pixelstruktur des DMD dadurch weniger auffällig, was bei gleicher Pixelzahl die Auflösung subjektiv höher erscheinen lässt.

Dank der Projektion der drei Farben über eine Optik benötigt der DLP-Projektor – wie der LCD-Projektor – keine Justierung. Die Konzentration des Lichtes auf die kleine Chipfläche erfordert eine Kühlung mit (hörbarem) Ventilator.

Fazit

Das auch heute am weitesten verbreitete Verfahren ist Dolby Surround, und zwar aus dem einfachen Grund, weil es auf ein analoges Stereosignal passt, also auf eine VHS-Kassette oder in ein Fernsehsignal. Dolby Surround arbeitet mit vier Kanälen. Sie werden in die zwei Stereokanäle matriziert und müssen bei der Wiedergabe mit dem Dolby Surround-Decoder aufgeschlüsselt werden. Für den mit dem Bildgeschehen vorn zusammengehenden Ton werden drei Kanäle eingesetzt: links, Mitte und rechts. Für den umgebenden Ton bleibt ein Surround-Kanal, der über zwei hinten aufgestellte Lautsprecher wiedergegeben wird. Die Auftrennung in die zwei identischen Rear-Kanäle erfolgt meist bereits im Decoder oder im Endverstärker. Die aktiv gesteuerte Version des Dolby Surround-Decoders heisst Dolby Pro Logic. Seine Einführung verhalf dem räumlichen Kinoton zum Durchbruch.
Onlinefassung: https://avguide.ch/magazin/mikrospiegel-digitale-lichtverarbeitung-ifuer-projektoren
© 1999–2026 avguide.ch GmbH · Alle Rechte vorbehalten