投影机基本与原理

1、投影机基本与原理所谓投影机又称投影仪，目前投影技术日新月异，随着科技的发展，投影行业也发展到了一个至高的领域。主要通过 3M LCOS RGB 三色投影光机和 720P 片解码技术，把传统庞大的投影机精巧化、便携化、微小化、娱乐化、实用化，使投影技术更加贴近生活和娱乐。1.技术类型(1)CRT (2)LCD (3)DLP (4)D-ILA (5)sRGB2.技术指标光输出（Light Out)水平扫描频率（行频）垂直扫描频率（场频）CRT 管的聚焦性能LCOS 投影技术3.术应用比较4.如何进行过热保护5.分辨率6.亮度选择7.重量选择8.对比度选择9.组织家庭影院1.(1)CRT把输入的信号源分解到 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。 它有两个性能值得注意：一是会聚性能：对 CRT 投影机 来说，会聚控制性显得格外重要，因为它有 RGB 三种CRT 管，平行安装地支架上，要想做到图像完全会聚，必须对图像各种失真均能校正。机器位置的变化，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

2、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。除此之外，还可进行非线性平衡，梯形平衡，枕形平衡的调整。二是 CRT 管的聚焦性能：CRT 管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进，其优点是聚焦性能好，尤其是高亮度条件下会散焦，且聚焦精度高，可以进行分区域聚焦，边缘聚焦，四角聚焦，从而可以做到画面上每一点都很清晰。CRT 投影机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；缺点是亮度较低，操作复杂，体积庞大，对安装环境要求较高。(2)LCDLCD( 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。 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

3、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。(3)DLPDLP （Digital Light Processor）数码光输处理器。 DLP 投影机的技术是一种全数字反射式投影技术。其特点首先是数字优势。数字技术的采用，使图像灰度等级提高，图像噪声消失，画面质量稳定，数字图像非常精确。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大大提高，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，三片机可达到很高的亮度，且可随意变焦，调整十分方便。(4)D-ILAD-ILA（Direct-Drive Image Light Amplifier），直接驱动图像光源放大器）技术。

4、D-ILA 技术在提供高分辨率和高对比度方面显示了技术优势，2000 年，D-ILA 技术的 投影机 的标称分辨率达到 S-XGA（ 13651024），对比度达到了 350：1，D-ILA 技术的核心部件 3.3cm(1.3 英寸 )液晶板的标称分辨率达到了 QXGA(20481535）。D-ILA 技术的核心部件是反射式活性矩阵硅上液晶板，也就是通常所说的反射式液晶板，所以也有人将 D-ILA 技术称为反射式液晶技术。 D-ILA 技术中液晶板将晶体管作为像素点液晶的开关控制单元做在一层硅基板上，硅基板（也称反射电极层）位于液晶层的下面，用于像素地址寻址的各种控制电极和电极间的绝缘层位于硅基板的下面，因此整个结构是一个 3D 立体排列方式。来在光源的光学不能穿透反射电极层，而被反射电极层反射，避免了下面的各种结构层对光线的阻挡。因此采用 D-ILA 技术的液晶板的光圈比率可以作到 93%（DLP技术中 DMD 的光圈比率为 88%，而透射式 LCD 的液晶板的光圈比率为 40%60%），因此采用 D-ILA 技术的 投影机 对光源的利用效率更高，可以实现更高的亮度输出。扣扣：三七二

5、八一五三三(5)sRGB投影显示系统的 sRGB 是微软公司与精工爱普生公司、三菱公司合作开发的，目的是建立一个可以满足计算机和投影显示需求的色彩管理标准，使得显示设备无须经过特别的色彩信息分析，就可以正确地表现出图象文件。sRGB 消除了不同显示系统在色彩还原上原有的差异。不同显示设备间的 RGB 色彩，自然会发生一些变化，因而经过不同的显示设备后就无法正确地再现色彩。如今，随着以计算机为辅助的演示设备越来越成为市场发展的关键工具，正确的图象和色彩还原比以前变得尤为重要。有了 sRGB 技术，用户无论使用 CRT 设备观看，或者通过适应 sRGB 标准的投影机投放观看，都可以确保得到统一的色彩。扣扣：三七二八一五三三技术指标光输出（Light Out)是指投影机输出的光能量，单位为流明 （lm）。与光输出有关的一个物理量是亮度，是指屏幕表面受到光照射发出的光能量与屏幕面积之比，亮度常用的单位是勒克斯（lx，1lx=1lm/m2）。当投影机输出的光通过一定时，投射面积越大亮度越低，反之则亮度越高。决定投影机光输出的因素有投影及荧光屏面积、性能及镜头性能、通常荧光屏面积大，光输出大。带有

6、液体耦合镜头的投影机镜头性能好，投影机光输出也可相应提高。水平扫描频率（行频）电子在屏幕上从左至右的运动叫做水平扫描，也叫行扫描。每秒钟扫描次数叫做水平扫描频率，视频投影机的水平扫描频率是固定的，为 15.625KHz(PAL 制）或15.725KHz(NTSC 制）数据和图形投影机的扫描频率不是不个频率频段；在这个频段内，投影机可自动跟踪输入信号行频，由锁相电路实现与输入信号行频的完全同步。水平扫描频率是区分投影机档次的重要指标。频率范围在 15kHz-60kHz 的投影机通常叫做数据投影机。垂直扫描频率（场频）电子束在水平扫描的同时，又从上向下运动，这一过程叫垂直扫描。每扫描一次形成一幅图像，每秒钟扫描的次数叫做垂直扫描频率，垂直扫描频率也叫刷新频率，它表示这幅图像每秒钟刷新的次数。垂直扫描频率一般不低于 50Hz，否则图像会有闪烁感。CRT 管的聚焦性能图形的最小单元是像素。像素越小，图形分辨率越高。在 CRT 管中，最小像素是由聚焦性能决定的，所谓可寻址分辨率，即是指最小像素的数目。 CRT 管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进，其优点是

7、聚焦性能好，尤其是高亮度条件下会散焦，且聚焦精度高，可以进行分区域聚焦，边缘聚焦，四角聚焦，从而可以做到画面上每一点都很清晰。扣扣：三七二八一五三三LCOS 投影技术LCOS 是一种新型的反射式 microLCD 投影技术。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。 虽然 LCOS 看起来简单，但要产品化还要有一个过程，并不是像想象的那样容易形成一个产业。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

8、晶元模式，且具有开放的架构和低成本的潜力。 近几年来，在 LCD 业界出现了许多新技术，其中较热门的技术是 LCOS。LCOS 最大的优点是解析度可以很高，在携带型资讯设备的应用上，此优点是其他技术无法与之看齐的。缺点是模组的制程较为繁琐，各生产阶段良率控制不易，成本难以有竞争力。目前只能停留在需要高解析度的特定用途中，如液晶投影器。但自今年3 月后，业者中开始将其应用到手机产品中，而且将在第 4 季起正式供货。若果真如此，将是 LCOS 的最重要里程碑。 什么是 LCOS LCOS（Liquid Crystal on Silicon）属于新型的反射式 micro LCD 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。 简单来说，LCOS 是直接与映像管（CRT ）投影技术、高温多晶矽液晶（Ploy-Si LCD）穿透式投影技术、DMD(Digital Micromirror Devi

9、ce）数位光学处理（DLP; Digital Light Projector）反射式技术相关。这三项技术已发展成熟，但LCOS 则成为投影显示技术的新主流。 LCOS 市场定位在大尺寸显示器产品及HMD(Head Mount Device）。目前业界普遍认可：在显示器市场 20以下以 LCD 为主流，PDP 可应用于 30- 60产品，但价格昂贵，投影显示器适用于 30- 60以上的产品，具有解析度高，价格适中等优势。LCOS 投影显示技术则是落于上述投影显示器市场；另外亦可作为直视元件，应用在 HMD 中。 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 3.术应用比较。扣扣：三七二八一五三三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。除此之外，还可进行非线性平衡，梯形平衡，枕形平衡的调整。有些投影机具有点会聚功能，它将全屏幕分为 208 个点，在208 个点上逐点进行调整，所以屏幕上每一点都做到精确会聚。其实，不同来源的热量对投影机造成伤害的位置和程度都是不一样的。由投影机成像系统散发出来的大量热量会导致投影机内部温度迅速升高，而投影机灯泡内壁的石英在高温下会发生失透现象，产生白色的斑点，由于失透处大量阻挡光线，使该局部区域温度异常升高，进而引起失透区域进一步扩大，从而使亮度迅速衰减，并且很可能导致灯泡爆炸。此外投影机内部的芯片板自身的物理性质决定了它的工作温度不允许太高，其他光学部件一旦温度超过其承受范围也会造成光学元器件的损坏。而投影机电源部分所散发出来的热量会导致电

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