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各类投影机的成像原理

发布时间:2013-07-15

各类投影机的介绍

投影机
投影机

什么是投影机?投影机的种类很多,并且它们各自的定义都有所不同,在上篇文章中,小编也已为大家讲解了投影机的相关内容了,今天再续接着投影机的内容讲,不过本文是讲解各类投影机的介绍,希望大家好好阅览以下相关的内容。

1、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。

2、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。

3、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。

4、数码投影机

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,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。

投影机
投影机

投影机的成像原理

1、CRT三枪投影仪

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。这种投影仪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仪就是由三个投影管组成的投影仪,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投影仪的亮度值,到目前为止,其亮度值始终徘徊在300lm以下。另外CRT投影仪操作复杂,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。[2]

2、LCD投影仪

LCD(Liquid Crystal Display)液晶投影仪,可以分成液晶板投影仪和液晶光阀投影仪,前者是投影仪市场上的主要产品。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℃。投影仪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投影仪色彩还原较好、分辨率可达SXGA标准,体积小,重量轻,携带起来也非常方便,是投影仪市场上的主流产品。按照液晶板的片数,LCD投影仪分为三片机和单片机,而单板投影仪的机型已经很少,我们看到最多的还是三片机。

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。投影仪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。投影仪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。 液晶投影仪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投影仪具有色彩好、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仪代表了液晶投影仪的高端产品,它采用CRT管和液晶光阀作为成像器件,是CRT投影仪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。

3、DLP投影仪

DLP是英文Digital Light Porsessor 的缩写,译作数字光处理器。DLP以DMD(Digital Micromirror 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投影仪的物理分辨率,例如一台投影仪的分辨率为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投影仪可分为: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。

综上所述,投影机有CRT三枪投影机、液晶光阀投影机、液晶板投影机及数码投影机等类型投影机,并且本文已为大家分析了CRT三枪投影仪、LCD投影仪及DLP投影仪的成像原理,希望本文能对大家的工作有一定的指导作用。

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