投影机 : 投影技术(3)

婴灵崽崽 · 发表于 2009-10-15 19:13:03

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投影机 : 投影技术(3)
投影技术
投影机可以分为CRT、LCD、DLP、DLV四大类，其中占绝对主流地位的是LCD投影机，也就是大家常说的液晶投影机；DLP与CRT投影机也占有一定份额，但目前CRT投影机已濒临淘汰，所见不多了。
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到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，经过光学系统放大和会聚，在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与CRT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由3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300流明以下。另外CRT投影机操作复杂，特别是会聚调整繁琐，机身体积大，只适合安装在环境光较弱、而且相对固定的场所，移动性也不好。
对于CRT投影机而言，有两个重要的性能指标：会聚性能和聚焦性能。会聚是指红绿蓝三种颜色在屏幕上的重合效果，因为CRT投影机有RGB三种CRT管发出的光，要想做到相同的像素完全会聚到一点，就必须校正图像的各种失真。机器位置变化后，会聚也要重新调整，因此对会聚的要求，一是全功能，二是方便快捷。会聚有静态会聚和动态会聚，其中动态会聚有倾斜，弓形，幅度，线性，梯形，枕形等功能，每一种功能均可在水平和垂直两个方向上进行调整。而聚焦性能决定了最小像素的大小，像素越小，可达到的分辨率也就越高。
LCD液晶投影机
LCD（Liquid Crystal Display）液晶投影机，可以分成液晶板投影机和液晶光阀投影机，前者是目前投影机市场上的主要产品。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-55℃～+77℃。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。由于LCD投影机色彩还原较好、分辨率可达SXGA标准，体积小，重量轻，携带起来也非常方便，是投影机市场上的主流产品。按照液晶板的片数，LCD投影机分为三片机和单片机，而单板投影机的机型现在已经很少，我们看到最多的还是三片机。通过示意图（图1）可以看到液晶投影机主要由三大部分组成：液晶体、光路系统、电路系统。电路系统根据图像源（例如计算机）的图像信号，经过映射计算，产生控制液晶体的信号，精确地控制液晶体的动作。在投影仪中有3块液晶板，其中分布着液晶体。液晶体是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，它们象荧光屏上的像素一样整齐的排列着。投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列以及液晶分子本身的状态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。投影机利用这个原理可以达到利用电信号准确控制通过液晶单元的光线的目的。液晶投影机中的光源是金属卤素灯或UHP（冷光源），发出明亮的白光，经过光路系统中的分光镜，将白光分解为RGB（红色、绿色、蓝色）三种元素颜色的光线，RGB三种元素颜色的光线在精确的位置上穿过液晶体，这时候每一个液晶体的作用类似于光阀门，控制每一个液晶体中光线的通过与否以及通过光线的多少。三种元素颜色的光线就这样，经过投影仪的镜头准确投射到屏幕上，哪一点该是什么颜色、光的强度有多少，都分布的正正好好。就这样，在屏幕上投影组成了与源图像一致的色彩斑斓的图像。普通的LCD投影机具有色彩好、价格优势和亮度均匀性好等多方面优势，因此目前正在以万元甚至低于万元的价格逐渐普及到家庭和小型商用场所之中。
此外还有液晶光阀投影机代表了液晶投影机的高端产品，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。具有非常高的亮度和分辨率，适用于环境光较强，投影屏幕很大的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心或娱乐场所等。

数字投影机
DLP是英文Digital Light Porsessor 的缩写，译作数字光处理器。DLP以DMD（Digital Micormirror Device）数字微反射器作为光阀成像器件。一个DLP电脑板由模数解码器、内存芯片、一个影象处理器及几个数字信号处理器(DSP)组成，所有文字图象就是经过这块板产生一个数字信号，经过处理，数字信号转到DLP系统的心脏--DMD。而光束通过一高速旋转的三色透镜后，被投射在DMD上，然后通过光学透镜投射在大屏幕上完成图像投影。一片DMD是由许多个微小的正方形反射镜片（简称微镜）按行列紧密排列在一起贴在一块硅晶片的电子节点上形成的，每一个微镜都对应着生成图像的一个像素。因此，DMD装置的微镜数目决定了一台DLP投影机的物理分辨率，例如一台投影机的分辨率为600X800，所指的就是DMD装置上的微镜数目就有600x800=480000个。在DMD装置中每个微镜，都对应着一个存储器，该存储器可以控制微镜在±10度角两个位置上切换转动。而且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。DMD数字信号的红，绿，蓝顺序旋转，小镜子根据像素的位置及色彩的多少被打开或关闭，此时DLP可以看作是只有一个光源和一组投影镜头组成的简单光路系统，镜头放大了DMD的反射影像并直接投射在屏幕上，这样一幅生动、明亮的演示效果就展现在我们面前了。

DLP投影机特点：
1．结构紧凑：与三板LCD投影机相比，单板式DLP光学结构简单，原件体积小，重量轻，最适合投影机瘦身。
2．光效率高：由于原理限制，透射式LCD光利用率不高，再加上像素边界和电路部分对光线的遮挡，总透光率还不到10%。而DLP采用反射技术，而且反射镜之间的间隙比较小，光利用率可以达到20%-30%。所以为达到同样的亮度，DLP投影机需要的光源功率更低，省电而且更可以简化散热系统进一步降低体积、重量和噪音。
3．高对比度：DLP技术对比度可以达到800:1-1600:1（全黑全白方式测得），画面反差好，立体感强。而LCD受液晶材料性能的限制，对比度要逊色一些，只有400:1-800:1。
4．寿命长，画质稳定性好：反射技术使得DMD芯片吸收能量相对较少，而且由于采用半导体器件，耐高温性能好，长期使用后画面也不会出现明显的劣化。而LCD面板中的液晶分子长期受热被分解破坏，导致图像质量严重下降。另外，LCD面板必须由流动空气降温，容易积累灰尘，不仅会影响图像质量，还会造成热量集中，进一步降低寿命。由于耐温性好，DLP可以采用相对密闭的光机结构，避免灰尘沉积引起图像质量下降。
5．没有汇聚问题：LCD投影机大多为三板式结构，如果三色光路没有非常精确地叠加在一起，就会出现三色对齐不准——汇聚失真，和CRT显示器有些类似。常见的DLP投影机采用单板结构，利用旋转色轮产生色彩，不存在叠加不准的问题，没有汇聚失真。
6．响应速度快：DLP画面切换的响应时间只有几毫秒，画面中高速运动的物体也能保持清晰锐利。而LCD由于响应时间在十几至几十毫秒，这种切换延迟会造成画面模糊。
虽然目前DLP投影机所占的市场分额还不及主力LCD投影机，但作为新型的投影机产品，在技术和应用市场方面，与LCD投影技术相比，DLP投影的最大优势在于有高解析度与高亮度等优点，图像更加清晰锐利，黑色和白色更纯正，灰度层次更加丰富，更具有体积小和重量轻的优势。其应用正逐渐朝向大型投影机及电影放映机（Digital Cinema）等高端机种以及2kg以下超小型化机型方面，向着两极化方向发展，特别是在大型会场投影放映中，目前仍是以DLP投影机一枝独秀，因此DLP已成为未来投影机发展的一个重要方向，应用领域与市场前景都是相当被看好的。

未来之星：DLV投影机

　　前三类投影机的工作原理完全不同，在性能上相互补充。为了充分发挥各类投影机的优势，人们想到了将CRT的长处与LCD和DLP的优势结合起来的方法，于是出现了DLV技术的投影机。
　　DLV（Digital Light Valve：数码光路真空管，简称数字光阀）是一种将CRT透射式投影技术与DLP反射式投影技术结合在一起的新技术。该技术的核心是将小管径CRT作为投影机的成像面，并采用氙灯作为光源，将成像面上的图像射向投影面（图7）。因此，DLV投影机在充分利用CRT投影机的高分辨率和可调性特点的同时，还利用氙灯光源高亮度和色彩还原好的特点，DLV投影机不仅是一款分辨率、对比度、色彩饱和度很高的投影机，还是一款亮度很高的投影机。其分辨率普遍达到1250×1024，最高可达到2500×2000，对比度一般都在250:1以上，色彩数目普遍为24位的1670万种，投影亮度普遍在2000～12000 ANSI流明，可以在大型场所中使用。

　　液晶光阀投影机使用了CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶光阀相结合的一款新型投影机。为了充分利用传统CRT投影机图像分辨率高的优势，克服其亮度较差的缺点，其亮度可以达到6000 ANSI流明，分辨率则可以达到2500×2000。这类投影机非常适合在光线较强、观众较多的场合中使用，如超大规模指挥中心、会议中心及大型娱乐场所等。当然这类投影机的价格较高，体积也较大，而且光阀不易维修，所以销量有限。

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