投影机原理

LCD投影机——透镜F值
投影机中不仅有投射镜，内部还使用了 很多的透镜。 透镜的焦距除以口径后所得结果称为F值。
（F值） =（透镜的焦距）÷（口径）
该值与 照相机光圈的F值相同，是表示透镜的亮度、 在光学系统设计方面非常重要的值。F值越小光线越集 中，图 像越明亮，但是外围部分的象差（如图像歪斜等） 也会变大。 另一方面，如果F值设置太大，则亮度会下 降，但是屏面的平行光入射较多。 3LCD投影机的高亮度化和画质之间的关系
在旋转着，这样就能保证光源发射出来的白色光变成红绿蓝
三色光循环出现在DMD微镜的芯片表面上。当其中某一种颜 色的光投射到DMD微镜芯片的表面后，DMD芯片上的所有 微镜，根据自身对应的像素中该颜色的数量，决定了其对这 种色光处于开位置的次数，也即决定了反射后通过投影镜头 投射到屏幕上的光的数量。当其他颜色的光依次照射到DMD 表面时，DMD表面中的所有微镜将极快地重复上面的动作， 最终表现出来的结果就是在投影屏幕上出现彩色的投影图像。
DLP投影机——色轮
色轮（在DLP投影机中的作用是色彩的分离和处理，只有
单片式DLP和双片式DLP投影机需要安装色轮，三片式
DLP投影机则不需要色轮。投影机灯泡发出的光线属于复 合光。复合光总包含不同频率的光线。色轮通过高速旋转
将复合光过滤成红、绿、蓝三原色光。
色轮的表面镀有根据红绿蓝三色的光谱波长相对应的金属 层。白色光通过金属镀膜层时，所对应的光谱波长的色彩 将透过色轮，其它色彩则被阻挡和吸收，从而完成对白色 光的分离和过滤
投影机分类
投影机市场
投影机根据工作原理的不同可分为以下几类 LCD液晶投影机
DLP数码投影机
LCOS投影机 CRT阴极射线管
LCD DLP LCOS CRT
其他还有4LCD投影机、专业GLV、激光投影机等。CRT投影机因体积大、亮度低已基本被淘汰， LCOS投影机由于良率过低，投入大等问题使用较少。
LCD投影机——分色反射镜
这是将从光源灯发出的光分离成红、 绿、蓝三原色的 反射镜（滤光器）。 它是在基础玻璃板上涂刷一层能够反 射特定波长范围的薄膜后形成的。如
下图所示， 普通3LCD投影机中使用
了2块这种反射镜
LCD投影机——分色棱镜
分色棱镜能够将从光源灯发出的光分离成红、 绿、蓝 三原色，并在各自的LCD(HTPS)上绘 制相应的RGB图像，然后将其重新合成。反 射红色、蓝色，透过绿色， 合成颜色及图像。 为了实现此功能，棱镜通过4根三角柱组合， 形成长方体状。如果中央部分的 分色镜面不
LCD投影机——微透镜阵列
LCD(HTPS)中有光线通过部分（开口部） 和光线不通 过部分（如配线部分等）， 该技术能够将光线集中到开口部，使尽量 多的光线通过屏面。在光线射入侧的 基
板上，满满地排列着大小与一个像素面积
大致相同的透镜。使用这种技术后，开口 部特别小的屏面能够 提高多达1.5倍～
1.6倍的亮度。
体积大，适合安装于环境光较弱、相对固定的
场所，正在淡出市场。
LCD投影机
LCD投影机介绍 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。三片式LCD投影机用红绿蓝三块液晶
板分别作为红绿蓝三色光的控制层。光源发射出来
息的每一个象素按照1:1的比例被直接映射在它自己
的镜片上，提供精确的数字控制，如果信号是 640×480象素，器件中央的640×480镜片采取动作 。这一区域外的其它镜片将简单地的被置于“关” 的位置。
投影机技术对比
LCD技术 分类 单LCD 3LCD LCOS技术 单LCOS 3LCOS 各种指标 好，主要 用 于家用 或 专业影 院 单DLP 亮度较高 ，体积小 、成本较 低、对比 度好 色彩一般 ，亮度衰 减快 DLP技术 3DLP
优点
简单，可 靠，廉价 。
亮度低， 技术指标 偏低，体 积大，噪 音大 非主流
亮度高， 色彩好，
简单、可 靠、廉价
各种指标好， 主要用于工程 显示
缺点
成本较高 ，对比度 较低
亮度低， 技术指标 偏低， 色 彩不好
成本高
成本太高
备注
主流，垄 断的核心 技术
非主流
非主流
主流，垄 断的核心 技术
主流，垄断的 核心技术
的白色光经过分色镜组，分成红、绿、蓝三种颜色。 三种颜色的光在棱镜中会聚，由投影镜头投射到投
影幕上形成一幅全彩色图像。
有些液晶在不加电场时是透明的，而加了电场后就变得不透明了；有些则相反，在不加电场时是不透明的，而加 了电场后就变得透明了，透明度的变化与所加电场有关，这就是电光效应
LCD投影机原理
反射一种颜色（例如，投射紫颜色像素的微镜只负责在投影面上反
射红蓝光，而投射桔红色像素的微镜只负责在投影面上按比例反射 红和绿光（红色的比例高、绿色比例低），镜子的旋转速度可达到 上千转，如此之多的镜子以如此之快的速度进行变化，光线通过镜 头投射到屏幕上以后，给人的视觉器官造成错觉，人的肉眼错将快 速闪动的三原色光混在一起，于是在投影的图像上看到混合后的颜 色。
液晶分子在不同电压下排列方式的变化，改变透过像 素光线的振动方向，并与偏振板相结合实现了从全黑 到全白状态下不同灰阶的过渡。每一个3LCD光路系 统都是 由3块HTPS构成。将灯光源发出的光通过分 色镜A分出红色光，再通过分色镜B分为绿色光和蓝色 光，三种 颜色的光分别投射到三块相对应的液晶板上， 并经过中间的棱镜将三原色光进行混合后投射出不同 颜色的图像。
LCD投影机——积分透镜
通过“第1透镜阵列”、“第2透镜阵列”， 将从光源 灯发出的光线明亮地照射到屏幕 的各个边角的技术。
LCD投影机——偏光转化元件
从光源灯发出的光中有各个方向的波， HTPS技术只让 纵波通过，因而能够将光
的横波变为纵波，使尽量多的光线通过
HTPS。采用该技术后，亮度提高了约1.5 倍。
投影机工作原理学习
投影机系统原理
principles of the projection technology
投影机发展历史
第一台LCD 投影机 第一台DLP 投影机
第一台3片 DLP投影机
1980 .....
1989
....
1996
....
1999
....
2001
CRT投影机 第一台3LCD 投影机 第一台LCOS 投影机
而迅速损坏），因此在微反射镜的两角布置了两
个电极，通过电压控制控制偏转，获得了高精度 的控制能力和无限的偏振寿命。
DLP投影机——微反射镜
微反射镜是依靠反射光线工作的，其偏转 能力是关键，如图所示这是一个偏转角度
达+/-12°微反射镜的工作示意图，在微反
射镜开启状态时（On State，+12°），入 射光线（光源）的入射角达到12°，反射 角亦达12°（两者相加即是24°），此时 光能最大，即为（255，255，255）；若 微反射镜偏向关闭（Off State，-12°）状 态，此时镜头接收到的光线越来越小，到 达关闭状态时，亮度最低，即为（0，0， 0）。
DLP投影机
数码光处理投影机是美国德州仪器公司以 数字微镜装置 DMD芯片作为成像器件，通 过调节反射光实现投射图像的一种投影技 术。它与液晶投影机有很大的不同，它的 成像是通过成千上万个微小的镜片反射光
线来实现的。
DLP投影机工作原理
DMD是DLP的核心，DMD微镜通过由红绿蓝三色块组成的滤 色轮来产生全色彩的投影图像，这个滤色轮以60转/秒的速度
DL字或模拟信号。模拟信号可在 DLP的或原设备生产厂家(OEM’s)的前端处理中转 换为数字信号，任何隔行视频信号通过内插处理被 转换成一个全图形帧视频信号。从此，信号通过
DLP视频处理变成红、绿、蓝 (RGB)数据，RGB数据
然后格式化为全部二进制数据的平面。 一旦视频或 图形信号是在一种数字格式下，就被送入DMD。信
三片式LCD技术架构系采用体型极小的高穿透式高温
多晶硅（HTPS）LCD显示面板，每一块HTPS都是由
很多个像素组成，分辨率1024×768的HTPS就是由 1024×768个像素组成以对应投射图像的像素点。每 一个像素又包含了信号线、控制线、TFT和开口区。
其中开口区包含了以特定方式排列 的液晶分子，根据
连续，则会形成暗线和重影，因此需要有很高
的加工精度和粘接技巧。
LCD投影机——HTPS
HTPS是High Temperature Poly-Silicon（高温聚硅 ）的简称， 它是有源矩阵驱动方式的透过型LCD。具有小型、高精细、高对 比度、驱动器可内置等特点。 其主要用途是投影机用灯泡。 HTPS就像其名字一样，各个像素中有采用聚硅生成的 薄膜 晶体管。这些像素晶体管通过改变扫描线的电压来切换导通/不 导通，起到开关的作用。制造方法与 半导体大致相同，由于经 过高温处理，容易实现细微化（多像素、高开口率）；同时，由 于能够在基板上 生成驱动器，因此具有小型、高可靠性的特点。
DLP投影机——DMD
DMD芯片的构造包括了电子电路、机械和光学三个方面。其中电子
电路部分为控制电路，机械部分为控制镜片转动的结构部分，光学
器件部分便是指镜片部分。当DMD正常工作的时候，光线经过DMD 芯片，DMD表面布满了体积微小的可转动镜片便会通过转动来反射 光线，每个镜片的旋转都是由电路来控制的。每个镜子一次旋转只
DLP投影机——DMD
在DMD芯片，微反射镜是其最小的工作单位， 也是影响其性能的关键。微反射镜的体积非常小 （16*16），但是依然拥有不同于液晶的复杂机 械结构――每块微反射镜都有独立的支撑架，并
围绕铰接斜轴进行+/-12°进行的偏转。对于微
反射镜这种微型机械，传统的机械或是液压控制 已无法使用（即使能够使用，也会由于机械磨损
CRT投影机
CRT投影机原理 CRT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。
CRT投影机特点
优点：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力； 缺点：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。CRT 投影机操作复杂，特别是会聚调整复杂，机身
LCD投影机——开口率
开口率是指除去每一个像素的配线部、晶体管部
（通 常采用黑色矩阵隐藏）后的光线通过部分的 面积和每一个像素整体的面积之间的比例。 开口 率越高，光 线通过的效率越高。HTPS采用细微加 工技术，通过配线、元件部的最优化设计和缩小 BM部的面积来 提高开口率，使投影机的高亮度化 变得更容易。 例如：以0.7英寸型的XGA （1024×768像素）产品为例进 行比较，采用更 加先进的细微加工技术后，实现了开口率比传统 细微加工技术的基板提高10%以上。