投影机原理

LCD投影机介绍LCD投影机是液晶技术、照明科技以及集成电路的发展带来的高科技产物。

其关键技术是液晶板的制造。

LCD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。

现在的LCD投影机最高支持分辨率可以达到1600×1200(UXGA)，使用时间可以延长至8小时以上，具有很高的亮度和高保真的图像色彩，可以方便地接入各种视频信号。

它们体积小巧，重量轻，便于携带。

使得投影机的发展进入了一个崭新的纪元。

LCD投影机的底层技术——液晶板一直只有Sony和Epson两家公司具备研发和生产能力，经过多年发展，液晶板技术日臻成熟。

液晶板技术一直致力于提高性能和降低加工成本两个方面。

在提高性能方面它主要是通过提高开口率来提高光效率，另外还采用微镜阵列技术来提高液晶板的透光率，降低显示图像的像素化，使图像更细腻。

目前LCD投影机在亮度指标和图像精细程度方面都已经达到相当高的水平。

除了高端影院产品外，在普通应用产品和低端高性能投影机产品中，LCD产品保持了对单片DLP产品的亮度领先优势。

LCD投影机的生产厂家主要为日韩厂商。

主要有Sony、Epson、NEC、三洋和三菱等等。

LCD投影机种类LCD投影机有液晶板投影机和液晶光阀投影机两类液晶板投影机：液晶有活性液晶体和非活性液晶体。

活性液晶体具有透光性，做成LCD液晶板，用在投影机上。

TFT是“thin-film transistor”的缩写，意为“薄膜晶体管”。

TFT活性矩阵利用每一独立的晶体管控制LCD板上的每一个像素，由于TFT活性矩阵液晶板可产生更快的反应速度及对比度，是目前使用最广的液晶板。

通过控制系统，可以控制通过LCD的光的亮度、颜色、对比度等。

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。

而要在越小的LCD上做到高分辨率，并且保持高亮度，其技术工艺越难。

液晶板投影机是被动式的投影方式，利用外光源金属卤素灯或UHP 灯（冷光源）。

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投影机与液晶与液晶光阀相结合的产物。

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。

液晶光阀是一种可控开关，主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器。

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，结构复杂不易维修。

LCD投影机原理三片式液晶投影机的成像原理(参见下图)，以某液晶投影机的光路为例：首先光线通过滤光片，滤掉红外线和紫外线这样的不可见光，红外线和紫外线对LCD片有一定的损害作用。

透过两片多镜头镜片将光线均匀化，并将UHP灯产生的圆锥形光校正为和投影图像近似的矩形光线。

在两片镜子之间的棱镜用来将光线预先极性化，较之没有该棱镜的不对称光箱，它可以减少光线的损失。

光线下一步被分光镜分为红、绿、蓝三原色并被分别反射到相应的液晶片上。

在到达液晶片之前光线还需要透过一个凸透镜和偏振片，凸透镜的作用是将光线集中，偏振片则进一步将光线极性化，使得光线振动方向一致，可以被液晶片控制。

最后光线经过液晶片，通过电路板驱动，液晶片上的各像素点有序开闭，产生了图像，并通过每原色光的调校产生了丰富的色彩。

最后三路光线最终汇聚在一起由镜头投射出去。

LCD投影机特点LCD的优点：首先在画面颜色上，现在主流的LCD投影机都为三片机，采用红、绿、蓝三原色独立的LCD 板。

这就可以分别地调整每个彩色通道的亮度和对比度，投影效果非常好,能得到高度保真的色彩。

在同样档次的DLP投影机，还只能用一片DLP，很大程度上由色轮的物理性质和灯的色温决定好坏，没什么好调整的，只能得到较为正确的色彩。

但与同价位的LCD投影机相比，在图像区域的边缘，还是缺乏鲜艳的色调。

LCD 的第二个优点是光效率高。

LCD 投影机比用相同瓦数光源灯的DLP投影机有更高的ANSI流明光输出，在高亮度竞争中,LCD依然占着优势。

7公斤重量级左右的投影机中，能达到3000 ANSI流明以上亮度的，都是LCD投影机。

LCD的缺点：LCD投影机明显缺点是黑色层次表现太差，对比度不是很高。

LCD投影机表现的黑色，看起来总是灰蒙蒙的，阴影部分就显得昏暗而毫无细节。

这点非常不适合播放电影一类的视频，对于文字到是与DLP投影机差别不是很大。

第二个缺点是LCD投影机打出的画面看得见像素结构，观众好像是经过窗格子在观看画面。

SVGA(800×600)格式的LCD投影机，不管屏幕图像的尺寸大小如何，都能看得清楚像素格子，除非用分辨率更高的产品。

现在LCD开始使用起了微透镜阵列(MLA)，可以提高XGA格式的LCD板的传输效率，柔化像素格子，使像素格子细微而不明显，且对图像的锐利程度不会带来任何影响。

它能使LCD的像素结构感觉可以减少到几乎与DLP投影机一样,但还是有点差距。

DLP投影机简介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芯片的核心技术一直控制在美国的德州仪器，DLP技术似乎在追逐着Intel Inside的道路，因为它要求所有采用DLP技术的投影机产品都必须打上DLP的标志。

不管其是否会取得Intel在PC领域那样的成就，至少显示了其领导投影机底层技术的决心。

DLP的生产厂家主要为欧美厂商，如ASK、惠普、丽讯等。

DLP投影机分为：单片DMD机（主要应用在便携式投影产品）、两片DMD机(应用于大型拼接显示墙)、三片DMD机（应用于超高亮度投影机）。

DLP投影机原理以1024×768分辨率为例，在一块DMD上共有1024×768个小反射镜，每个镜子代表一个像素，每一个小反射镜都具有独立控制光线的开关能力。

小反射镜反射光线的角度受视频信号控制，视频信号受数字光处理器DLP调制，把视频信号调制成等幅的脉宽调制信号，用脉冲宽度大小来控制小反射镜开、关光路的时间，在屏幕上产生不同亮度的灰度等级图像。

DMD 投影机根据反射镜片的多少可以分为单片式，双片式和三片式。

以单片式为例，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），光源发出的光通过会聚透镜到彩色滤色片产生RGB三基色，包含成千上万微镜的DMD 芯片，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DMD的表面，这些微镜面以每秒5000次的速度转动，反射入射光，经由整形透镜后通过镜头投射出画面。

DLP投影机特点DLP 投影机的技术是反射式投影技术。

反射式DMD 器件的应用，DLP 投影机拥有反射优势，在对比度和均匀性都非常出色，图像清晰度高、画面均匀、色彩锐利，并且图像噪声消失，画面质量稳定，精确的数字图像可不断再现，而且历久弥新。

由于普通DLP 投影机用一片DMD 芯片，最明显的优点就是外型小巧，投影机可以做得很紧凑。

现市场上所有的1.5公斤以下的迷你型投影机都是DLP 式，大多数LCD 投影机要超过2.5公斤。

DLP 投影机的另一个优点是图像流畅,反差大。

这些视频优点使其成为家庭影院世界中之首选品种。

有较高的对比度，现在，大多数 DLP 投影机的对比度可做到 600:1 到 800:1的之间，低价位的也可达450：1。

LCD 投影机对比度只在400:1附近，而低价位的才250：1。

画面的视感冲击强烈，没有像素结构感，形象自然。

DLP 投影机还有一个优点是颗粒感弱。

在SVGA(800×600)格式分辨率上，DLP 投影机的像素结构比LCD 弱，只要相对可视距离和投影图像画面大小调得合适，已经看不出像素 LCOS投影技术LCOS （Liquid Crystal on Silicon ）属于新型的反射式micro LCD 投影技术，它采用涂有液晶硅的CMOS 集成电路芯片作为反射式LCD 的基片。

用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜，形成CMOS 基板，然后将CMOS 基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合，再注入液晶封装而成。

LCOS 将控制电路放置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而达到更大的光输出和更高的分辨率。

LCOS 也可视为LCD 的一种，传统的LCD 是做在玻璃基板上，LCOS 则是做在硅晶圆上。

前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，而且它的最大优势是可利用目前广泛使用、便宜的CMOS制作技术来生产，毋需额外的投资，并可随半导体制程快速的微细化，逐步提高解析度。

反观高温多晶硅LCD则需要单独投资设备，而且属于特殊制程，成本不易降低。

LCOS 面板的结构有些类似TFT LCD，一样是在上下二层基板中间分布Spacer以加以隔绝后，再填充液晶于基板间形成光阀，藉由电路的开关以推动液晶分子的旋转，以决定画面的明与暗。

LCOS面板的上基板是ITO导电玻璃，下基板是涂有液晶硅的CMOS基板，LCOS面板最大的特色在于下基板的材质是单晶硅，因此拥有良好的电子移动率，而且单晶硅可形成较细的线路，因此与现有的LCD及DLP投影面板相比较，LCOS是一种很容易达到高解析度的新型投影技术。

LCOS投影技术LCOS（Liquid Crystal on Silicon）属于新型的反射式micro LCD投影技术，它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片。

用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合，再注入液晶封装而成。

LCOS将控制电路放置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而达到更大的光输出和更高的分辨率。

LCOS也可视为LCD的一种，传统的LCD是做在玻璃基板上，LCOS则是做在硅晶圆上。

前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，而且它的最大优势是可利用目前广泛使用、便宜的CMOS制作技术来生产，毋需额外的投资，并可随半导体制程快速的微细化，逐步提高解析度。