DLP数字光处理技术是显示技术领域的一朵奇葩，相对LCD，LCOS，PDP等其它显示技术，它具有高亮度、高对比度、高清晰度、高可靠性、精确的灰度和彩色再现能力等优点，已成为国际上主流的微显示投影技术；固态光源LED具有寿命长、色域广、成本低、开关速度快、无有害光线及绿色环保的优点，随着单管功率和输出光效率的不断提高，LED光源必将替代高压汞灯和色轮的组合，成为极具发展前景的微显示投影系统新光源。然而DLP的核心技术和专利几乎由美国TI公司独家拥有，因此，着力研究具有自主知识产权的DLP信号处理系统，设计基于LED光源的DLP投影系统，对于我国微显示技术的发展和推广具有极其重要的意义和价值。论文主要涉及基于LED光源的DLP投影系统光电一体化的研究、建模、设计。论文的主要研究内容及创新点如下：1，系统透析了DMD的机电控制系统模型，解析了DLP技术的二进制PWM显示法。设计了基于现场可编程逻辑器件(FPGA)技术的自主知识产权的DLP视频处理控制IP核。分析了DMD的发展过程、基本结构和工作原理，详细阐述了DMD数字微镜装置的寻址和复位过程以及控制驱动方法和原理，透析了DMD的机电控制系统模型；深入研究了DLP数字光处理技术的工作原理，引入子场概念对二进制PWM显示法加以诠释，并对DLP的显示格式转换过程进行数学分析与建模，从而为电路设计提供了理论依据。设计了基于FPGA的DLP视频处理控制IP核以及DMD驱动电路，包括PWM子场信号格式转换，中间级信号存储与处理，DMD寻址电路，DMD扫描控制电路的设计；利用Verilog HDL语言对IP核进行了RTL级描述和设计，并在FPGA器件上实现了IP核的功能验证，完成了有较强可移植性和可复用性的DLP视频处理控制IP核，为实现具有自主知识产权的DLP投影系统打下了坚定的基础。2，基于DVI接口的动态无损高清信号转换机理，设计了微显示系统的实时图像数据接口电路。深入解析了DVI高速数字信号接口技术和TMDS传输协议，并对数字显示器的EDID协议做了相应的研究。剖析了信号转换电路的频率特性、阻抗特性和设计难点，并且实现了基于SiI1169的HDTV动态无损信号转换的设计，为微显示系统提供了显示所需的实时图像数据，使显示画面得到优化。3，率先将超大功率LED作为光源应用于DLP背投电视光学引擎中，开发了基于FPGA的LED光源控制系统。充分论证了LED光源与DLP技术结合的优势，分析了微显示投影系统光源的设计要求，阐述了光子晶体超大功率LED技术的特点和优势。比较了两种PWM控制技术的基本结构、工作原理及其特点，应用了平均电流控制模式开关电源的原理，完成了电路结构的设计及相关参数的分析、计算，设计了基于MAX16818的大电流PWM型LED驱动控制电路。采用了多种传感器技术，成功开发了基于FPGA的大功率LED光源管理系统，解决了超大功率LED光源的电流、电压、温度控制等主要问题。4，提出了LED动态色域校准方法，解决了时序工作方式的广色域LED显示系统的动态色域校准问题。对大功率LED的光电性能进行了大量实验测量，获得了有价值的数据。在此基础上，详细讨论了广色域LED显示系统的色域校准算法，针对时序显示方式工作的LED广色域显示器，创新性地提出利用一组色度传感器实时反馈色坐标，在一个基色工作时，同时加入一定比例的其他基色辅助光进行动态校准色域的方法，设计并实现了基于FPGA的动态色域校准方案，避免了环境温度差异对显示系统色坐标的影响。5，设计了一组针对LED光源的蝇眼透镜照明系统结构，通过蝇眼透镜将光束加以细分，提高光场均匀度，有利光能量的高效会聚，实现了关键元件的国产化。6，提出一套完整的基于大功率LED光源的DLP投影系统模型。应用了光学扩展量(étendue)理论对系统进行分析，从而确立合适的系统参数条件，最终实现了基于LED光源DLP投影系统的计算机设计、建模、仿真，研制了国内首台具有自主知识产权、低成本、基于LED光源的DLP光学引擎样机，大大降低了背投电视的光源使用成本，同时提高了其色度、稳定性等主要性能。7，对CIE光源测试标准进行了修正，提出了采用标准光源A的LED器件光通量测试方法，为所参与制定的“LED器件光学性能测试方法”行业标准提供了依据。本文是在福建省科技计划项目《以LED为照明光源的DLP背投电视光学引擎》的工作基础上的深入研究，正在申报的国家高技术研究发展计划(863计划)新材料技术领域重点项目《激光显示光学引擎关键技术及视频图像处理技术研究》已通过第二次专家评审。