投影仪

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投影仪(又叫投影机)是能将物品、图像或者视频以精确的放大倍率放大后投射在屏幕或者墙体上的供观看或者测量的仪器。投影仪有多种规格和独特功能,被应用在生产生活的许多方面。

 

投影仪原理(以LCD为例)

在投影机中所使用的液晶板中每个液晶晶体代表一个象素,并没有针对红、绿、蓝等颜色差别。为了清晰再现图像色彩,它其实是使用了三张LCD液晶板来分别再现三种颜色,然后再经过光学系统的把这些分离的颜色合成再一起,投影在屏幕上,就组成了一副完整的图像。

投影仪分类

CRT三枪投影机

CRT是英文Cathode Ray Tube的缩写,译作阴极射线管。作为成像器件,它是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。这种投影机可把输入信号源分解成R(红)、G(绿)B(蓝)三个CRT管的荧光屏上,荧光粉在高压作用下发光系统放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与RT管组成投影管,通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机,由于使用内光源,也叫主动式投影方式。CRT技术成熟,显示的图像色彩丰富,还原性好,具有丰富的几何失真调整能力;但其重要技术指标图像分辨率与亮度相互制约,直接影响CRT投影机的亮度值,到目前为止,其亮度值始终徘徊在300lm以下。另外CRT投影机操作复杂,特别是会聚调整繁琐,机身体积大,只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所,不宜搬动。

LCD投影机

LCD是Liquid Cristal Display 的英文缩写。   LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种。液晶是介于液体和固体之间的物质,本身不发光,工作性质受温度影响很大,其工作温度为-55ºC~+77ºC。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,从机时影响它的光学性质,产生具有不同灰度层次及颜色的图像。下面分别说明两种LCD投影机的原理。

液晶光阀投影机

它采用CRT管和液晶光阀作为成像器件,是CRT投影机与液晶与光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾,它采用外光源,也叫被动式投影方式。一般的光阀主要由三部分组成:光电转换器、镜子、光调制器,它是一种可控开关。通过CRT输出的光信号照射到光电转换器上,将光信号转换为持续变化的电信号;外光源产生一束强光,投射到光光阀上,由内部的镜子反射,能过光调制器,改变其光学特性,紧随光阀的偏振滤光片,将滤去其它方向的光,而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过,这个光与CRT信号相复合,投射到屏幕上。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机,亮度可达6000ANSI流明,分辨率为2500×2000,适用于环境光较强,观众较多的场合,如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所,但其价格高,体积大,光阀不易维修。主要品牌有:休斯-JVC、Ampro、松下等。

液晶板投影机

它的成像器件是液晶板,也是一种被动式的投影方式。利用外光源金属卤素灯或UHP(冷光源),若是三块LCD板设计的则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;信号源经过模数转换,调制加到液晶板上,控制液晶单元的开启、闭合,从而控制光路的通过断,再经镜子合光,由光学镜头放大,显示在大屏幕上。目前市场上常见的液晶投影机比较流行单片设计(LCD单板,光线不用分离),这种投影机体积小,重量轻,操作、携带极其方便,价格也比较低廉。但其光源寿命短,色彩不很均匀,分辨率较低,最高分辨率为1024×768,多用于临时演示或小型会议。这种投影机虽然也实现了数字化调制信号,但液晶本身的物理特性,决定了它的响应速度慢,随着时间的推移,性能有所下降。

数码投影机(DLP)

DLP是英文Digital Light Porsessor 的缩写,译作数字光处理器。这一新的投影技术的诞生,使我们在拥有捕捉、接收、存储数字信息的能力后,终于实现了数字信息显示。DLP技术是显示领域划时代的革命,正如CD在音频领域产生的巨大影响一样,DLP将为视频投影显示翻开新的一页。它以DMD(Digital Micormirror Device)数字微反射器作为光阀成像器件   DLP投影机的技术关键点如下:首先是数字优势。数字技术的采用,使图像灰度等级达256-1024级,色彩达256³-1024³种,图像噪声消失,画面质量稳定,精确的数字图像可不断再现,而且历久弥新。其次是反射优势。反射式DMD器件的应用,使成像器件的总光效率达60%以上,对比度和亮度的均匀性都非常出色。在DMD块上,每一个像素的面积为16µm×16,间隔为1µm。根据所用DMD的片数,DLP投影机可分为:单片机、两片机、三片机。DLP投影机清晰度高、画面均匀,色彩锐利,三片机亮度可达2000流明以上,像比利时巴可公司的产品,亮度能达到30000流明。它抛弃了传统意义上的会聚,可随意变焦,调整十分便利;分辨率高,不经压缩分辨率可达1024×768(有些机型的最新产品的分辨率已经达到1280×1024)

微型投影仪(LCOS)

主要通过LCOS RGB三色投影光机和720P片解码技术,其一般重量不会超过0.2Kg,有些甚至还不需要风扇散热或超小静音风扇散热。可以随身携带(可放入口袋),屏幕可以投影至40-50寸或以上,因此,有时我们也会称之为微型投影机或口袋投影机,便携投影仪,迷你投影仪,掌上投影仪。

LCOS是一种新型的反射式microLCD投影技术,其结构是在矽晶圆上长电晶体,利用半导体制程制作驱动面板(又称为CMOS -LCD),然后在电晶体上透过研磨技术磨平,并镀上铝当作反射镜,形成CMOS基板,然后将CMOS基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合,再抽入液晶,进行封装测试。

与穿透式LCD和DLP相比,LCOS具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点,它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。由于LCOS尺寸一般为0.7英寸,所以相关的光学仪器尺寸也大大缩小,使LCOS-PTV的总成本大幅下降。HTPS-LCD目前仅有索尼(SONY)及爱普生(EPSON)拥有专利权,而DLP则是德州仪器的独家专利,LCOS则无专利权的问题。   

LCOS技术一经推出便在全世界范围内造成极大影响,但由于制造工艺等方面原因,目前基于LCOS技术的产品还没有形成大规模量产,只有少数厂家开发出了应用于投影机的LCOS芯片和应用LCOS技术的投影机及背投电视机。LCOS技术在以后大屏幕显示应用领域具有很大优势,它没有晶元模式,且具有开放的架构和低成本的潜力。

省电、便宜与高解析度为LCOS最大优点。LCOS可视为LCD的一种,但传统的LCD是做在玻璃基板上,但LCOS则是长在矽晶圆上。和LCOS的相对比的产品,最常用在投影机上的高温多晶矽LCD为代表。后者通常用穿透式投射的方式,光利用效率只有3%左右,解析度不易提高;LCOS则采用反射式投射,光利用效率可达40%以上,且其最大的优势是可利用最广泛使用、最便宜的CMOS制程,毋需额外的投资,并可随半导体制程快速的微细化,易于提高解析度。反观高温多晶矽LCD则需另投资设备,且属于特殊制程,成本不易降低。各种技术应用比较。