投影机原理技术篇

随着各种电子产品不停的升级换代，在丰富多彩的计算机外设产品市场中，悄然多了一个亮丽的身影-多媒体数据投影机。据粗略的统计，中关村海龙大厦电子市场中，投影机的型号达到40多种，十几家。而2000以前年，在这里还难觅投影机的踪迹。国内各行业的展示中心，几乎每天都有大型的展览，投影机作为最佳的演示工具，被众多的展商看好并应用于各种演示。2001年4月中国国际展览中心的一次计算机展上，用来演示的数据投影机就多达一百余台。人们对大屏幕显示、影像的需求越来越大。投影机作为新一代的显示设备，近年来其技术发展十分迅速，投影机的各项性能指标在短短的几年间大大提高。但由于国内投影机应用尚未普及，很多用户对投影产品的技术性能了解并不是很多。下面，本文将从不同技术侧面对投影机的技术发展进行简单的分类介绍。显示方式从显示方式上，目前市场上的投影机产品分为三种：阴极射线管投影机-CRT（Cathode Ray Tube）、数码光输投影机-DLP（Digital Light Processor）、液晶投影机-LCD( Liquid Crystal Display)。其中广泛应用于教育、商用市场的是基于LCD和DLP显示技术的投影机。CRT投影机应用范围和用户量在逐渐减少。技术篇之原理阴极射线管投影机-CRT（Cathode Ray Tube）技术上，CRT投影机把输入的源信号分解到R（红）、G（绿）B（蓝）三个CRT管的荧光屏上，在高压作用下发光信号放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。CRT投影机投射的图像画面还原和色彩比较好；但是机器的亮度比较低，需要专业人员进行调试使用，重量和体积较大，不便携带，使用不够方便。应用CRT投影机，需了解它的主要性能：（一）会聚性能。会聚是指红、绿、蓝三种颜色在屏幕上的重叠。CRT投影机要做到图像最佳会聚，要求对投射画面多种情况的失真能够有良好的校正功能。投影机安装后，一般不能随便移动，否则就要重新进行调整会聚。会聚调整画面的倾斜、上下梯形、弧形失真、宽窄幅度等等。（二）聚焦性能。CRT管的分辨率（最小像素数决定画面的分辨率）由聚焦性能决定。CRT管的聚焦分为静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，电磁复合聚焦应用较为普遍，它的优点是聚焦性能好、聚焦精度高，可以进行分区聚焦和边角聚焦，让投影画面清晰。由于CRT投影机在多媒体投影机市场上已属非主流产品，我们不做更多的介绍了。阴极射线管投影机CRT（Cathode Ray Tube）数码光输投影机-DLP（DigitalLight Processor）DigitalLight Processing数码光输投影机（技术）以表面的数字微镜装置Digital Micromirror Device(DMD)作为反射光投射图像到屏幕的一种投影技术，DMD芯片包含成千上万的微镜，每个镜子代表一个像素，开或关的状态就可投射一幅画面。DLP能够产生色彩是由于放在光源路径上的色轮（由红、绿、蓝群组成）。将光源发出的光通过快速转动的红、绿、蓝过滤器投射到一个镶有微镜面阵列的微芯片的表面，这些微镜面以每秒5000次的速度转动，它们反射投射的光来产生图像。这种投影机所产生的图像非常明亮，图像的色彩准确而且精细。DLP投影机的技术是反射式投影技术。数字技术的采用，使图像灰度等级、图像信号噪声比提高，画面质量细腻稳定，数字图像比较精确。反射式DMD器件的应用，由于构成DLP图像像素的微镜面之间的距离很小，使成像器件的总光效率达到85%以上。对比度、亮度、均匀性都非常出色。DLP投影机清晰度高、画面均匀、色彩锐利，目前，大多数DLP投影机都采用单片DMD芯片，用滤色片旋转出色彩。使用三片DMD芯片制造的投影机亮度可达到12000ANSI（美国国家标准协会制定的亮度单位）流明。且可任意变焦，机器调整十分方便。DLP投影机以数字微反射镜器件（DMD）作为成像器件通过信号放大，输出大屏幕图像。目前，世界上主要的投影机供应商大多出产基于DLP技术的投影机产品。DMD chip DMD微镜装置DLP投影机工作原理研发的DMD单元为DLP技术的实现提供技术保障，DLP技术用途广泛，可为数据/视频投影机、视频壁、大型会场投影机、家庭影院及其它演示产品提供完美的影像品质。由于只有TI提供DMD芯片，某种意义上，有垄断经营的味道。为了大力推广DLP技术在投影机产品上的应用，目前正在下大力气提高其产品的性能，增强产品的易用性。2000年9月份，与世界上著名的多媒体投影产品厂商美国InFocus公司达成一项知识产权转让协议，将购得InFocus独有的Kestral自动同步技术（该技术在模拟转数字的信号转换过程中自动调整象素的时段及频率，既可免去手工操作，又可提供清晰、无噪音的数字影像）通过将Kestral技术植入其DLP装置，简化了以DLP技术为基础的产品的开发过程。凡生产基于DLP技术的均可由此加速开发进程，提高产品的实用性并缩短从产品开发到投入市场所需要的时间，尽快将产品投入市场。该自动同步技术与DLP技术的有机结合还可减少电子元器件的数目，从而使厂商能够设计出更加小巧的产品。提供的一体化DLP解决方案，方便了投影机的生产厂家，同时也增强了TI开发超级影像及投影技术中的核心竞争力，巩固了自己作为DLP基础技术供应商的地位。目前DLP投影机市场上，Infocus, Plus,ASK,CTX,DAVIS,ACER…等投影机厂家都有最新的DLP产品上市。液晶投影机-LCD( Liquid Crystal Display)液晶有活性液晶体和非活性液晶体。非活性液晶体反射光，一般用于笔记本电脑、胶片投影仪上。而活性液晶体具有透光性，做成LCD液晶板，用在投影机上。通过控制系统，可以控制通过LCD的光的亮度、颜色、对比度等。投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。LCD液晶板的大小决定着投影机的大小。LCD越小，则投影机的光学系统就能做得越小，从而使投影机越小。而要在很小的LCD上做到高分辨率，并且保持高亮度，其技术之难是可想而知的。目前，会议室用投影机多为1.32英寸的LCD液晶板,便携式投影机为0.9英寸和0.7英寸的LCD液晶板并都可以支持SVGA和XGA的物理分辨率。LCD( Liquid Crystal Display)投影机分为液晶板投影机和液晶光阀投影机两类液晶板投影机的成像器件为液晶板，是被动式的投影方式。利用外光源金属卤素灯或UHP（冷光源）。按照液晶板的片数，LCD投影机分为三片机和单片机。三片LCD板投影机原理是光学系统把强光通过分光镜形成RGB三束光，分别透射过RGB三色液晶板；信号源经过AD转换，调制加到液晶板上，通过控制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通断，RGB光最后在棱镜中汇聚，由投影镜头投射在屏幕上形成彩色图像。目前，三片板投影机是液晶板投影机的主要机种。LCD单板投影机机体积小，重量轻，操作、携带极其方便，价格比较低廉。但其光源寿命短，色彩不够均匀，分辨率较低。目前单板投影机的机型已经很少。从图像品质上，单片机的表现要比三片机逊色不少。投影机用液晶片三片液晶片投影机工作原理液晶光阀投影机在整体投影市场上的应用不多且份额极小，这里不再详述。LCD显示技术方面，近来市场上出现了反射式液晶投影新技术LCOS（Liquid Crystal on silicon）。理论上，如果这种技术比较稳定而且能够形成大规模的生产，投影机在成本上会有明显降低。目前，已经有厂家开发出应用于投影机产品的LCOS芯片（比如AuroraSystems, Inc的ASI系列芯片）由于反射式液晶投影技术LCOS是一种新技术，投影机厂家还没有推出完全成熟的产品。但是，在以后几年内，LCOS投影机也许会成为投影机的主流。LCD投影机的代表厂商有：Sony, EPSON,ASK,PANASONIC,SHARP…