投影原理介紹新

投影原理介紹新第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

介紹

CRT、LCD、DLP投影技術(shù)第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

CRTCRT(CathodeRayTube)陰極射線(xiàn)管是應(yīng)用較為廣泛的一種顯示技術(shù)。CRT投影機(jī)把輸入的信號(hào)源分解到R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三個(gè)CRT管的熒光屏上，在高壓作用下發(fā)光信號(hào)放大、會(huì)聚、在大屏幕上顯示出彩色圖像。光學(xué)系統(tǒng)與CRT管組成投影管，通常所說(shuō)的三槍投影機(jī)就是由三個(gè)投影管組成的投影機(jī)。CRT投影機(jī)顯示的圖像色彩豐富，還原性好，具有豐富的幾何失真調(diào)整能力;缺點(diǎn)是亮度較低，操作復(fù)雜，體積龐大，對(duì)安裝環(huán)境要求較高。第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

LCD投影機(jī)的工作原理液晶是介于液體和固體之間的物質(zhì)，本身不發(fā)光，工作性質(zhì)受溫度影響很大，其工作溫度為-55oC~+77oC。投影機(jī)利用液晶的光電效應(yīng)，即液晶分子的排列在電場(chǎng)作用下發(fā)生變化，影響其液晶單元的透光率或反射率，從而影響它的光學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的圖像。

LCD(LiquidCrystalDisplay,液晶顯示）投影機(jī)是液晶顯示技術(shù)和投影技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用液晶的電光效應(yīng)，用液晶板作為光的控制層來(lái)實(shí)現(xiàn)投影。第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

液晶板式投影機(jī)目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的LCD投影機(jī)都是液晶板式投影機(jī)，液晶板式投影機(jī)按內(nèi)部液晶板的片數(shù)可分為單片和3片式兩種?，F(xiàn)在液晶板式投影機(jī)主要采用3片式LCD板。三片式LCD投影機(jī)用RGB三塊液晶板分別作為RGB三色的控制層。光源發(fā)射出來(lái)的白色光經(jīng)過(guò)鏡頭組會(huì)聚到達(dá)分色鏡組件，紅色光首先被分離出來(lái)，投射到紅色液晶板上，液晶板“記錄”下的以透明度表示的圖像信息被投射生成了圖像中的紅色光信息。綠色光被投射到綠色液晶板上，形成圖像中的綠色光信息，同樣藍(lán)色光經(jīng)藍(lán)色液晶板生成圖像中的藍(lán)色光信息。三種顏色的光在棱鏡中會(huì)聚，由投影鏡頭投射到投影幕上形成一幅全彩色圖像。3片式LCD投影機(jī)比單片式LCD投影機(jī)具有更高的圖像質(zhì)量和更高的亮度。單板LCD投影機(jī)機(jī)體積小，重量輕，操作、攜帶極其方便，價(jià)格比較低廉。但其光源壽命短，色彩不夠均勻，分辯率較低。目前單板投影機(jī)的機(jī)型已經(jīng)很少。第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

DLP投影機(jī)的成像原理DLP(DigitalLightProcessing,數(shù)字光源處理）投影技術(shù)是基于TI（TexasInstruments)開(kāi)發(fā)的DMD（DigitalMicromirrorDevice,數(shù)字微鏡裝置）的一種真正的全數(shù)字反射式投影技術(shù)。DLP投影機(jī)的核心部件是DMD裝置。一片DMD是由許多個(gè)微小的正方形反射鏡片（簡(jiǎn)稱(chēng)微鏡）按行列緊密排列在一起貼在一塊硅晶片的電子節(jié)點(diǎn)上，每一個(gè)微鏡對(duì)應(yīng)著生成圖像的一個(gè)像素，因此DMD裝置的微鏡數(shù)目決定了一臺(tái)DLP投影機(jī)的物理分辯率。微鏡由對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器控制在+10度角和-10度角兩個(gè)位置上切換轉(zhuǎn)動(dòng)。附圖為一片DMD的其中三個(gè)微鏡片工作示意圖，圖中外邊的兩個(gè)微鏡處于開(kāi)的位置（+10度角），光源投射過(guò)來(lái)的光由這兩個(gè)微鏡反射，通過(guò)投影鏡頭投射到投影幕上，生成了圖像中的兩個(gè)亮的像素，而中間的那個(gè)微鏡處于關(guān)的位置（-10度角），光由它反射無(wú)法到達(dá)投影幕，就生成了圖像中的那個(gè)暗的像素。目前，DLP投影機(jī)按其中的DMD裝置的數(shù)目分為一片DLP投影系統(tǒng)、兩片DLP投影系統(tǒng)和三片DLP投影系統(tǒng)。第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

DLP投影機(jī)的成像原理DMD芯片外觀(guān)圖第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

DLP投影機(jī)的成像原理第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

DLP投影機(jī)的成像原理第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

單片DLP投影系統(tǒng)的色彩還原在單片DLP投影系統(tǒng)中，通過(guò)一個(gè)以60轉(zhuǎn)/秒高速旋轉(zhuǎn)的濾色輪來(lái)產(chǎn)生投影圖像中的全彩色。濾色輪由RGB三種色塊組成。由光源發(fā)出白色的光通過(guò)旋轉(zhuǎn)著的RGB濾色輪后，白色光中的RGB三色會(huì)順序交替的照射DMD表面上。當(dāng)紅綠藍(lán)三色中的某一種顏色的光照射到DMD表面時(shí)，DMD表面中的所有微鏡會(huì)根據(jù)自己所對(duì)應(yīng)的像素中此種顏色光的有無(wú)，在開(kāi)和關(guān)兩個(gè)位置上高速轉(zhuǎn)換，而每一個(gè)微鏡切換開(kāi)/關(guān)位置的次數(shù)是由自己所對(duì)應(yīng)的相素中此種顏色的數(shù)量而決定的。此種顏色的光到達(dá)DMD表面時(shí)，所有微鏡會(huì)根據(jù)其所控制相素對(duì)各色光的需要重復(fù)開(kāi)/關(guān)動(dòng)作。在某一像素點(diǎn)上，形成某種顏色所需的各原色光分時(shí)順序到達(dá)屏幕上。由于所有動(dòng)作都在極短的時(shí)間內(nèi)完成，就在人的視覺(jué)系統(tǒng)中形成了一幅全彩色圖像。DLP投影機(jī)的成像原理第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

在兩片式DLP投影系統(tǒng)中，使用了兩片DMD，紅色光單獨(dú)使用一片DMD，而藍(lán)色光和綠色光共同使用另一片DMD。與一片DLP投影系統(tǒng)一樣，兩片式DLP投影系統(tǒng)也使用高速旋轉(zhuǎn)的濾色輪來(lái)產(chǎn)生投影圖像中的全彩色，濾色輪由洋紅和黃色兩種色塊組成。當(dāng)洋紅色塊通過(guò)光路時(shí)，光線(xiàn)中的紅色和藍(lán)色光可以通過(guò)，綠色光被濾掉，紅色和藍(lán)色光經(jīng)分色棱鏡被分開(kāi)，紅色光到達(dá)紅色DMD表面上，而藍(lán)色光被折射到藍(lán)色和綠色共用的DMD表面上。這樣紅色光和藍(lán)色光被DMD反射并投影到投影幕上。當(dāng)濾色輪中的黃色色塊通過(guò)光路時(shí)，光線(xiàn)中的紅色和綠色光通過(guò)，藍(lán)色光被濾掉，紅色和藍(lán)綠色光經(jīng)分色鏡分離，分別到達(dá)兩片DMD，經(jīng)反射被投射到投影屏幕上，在投影幕上形成了一幅全彩色圖像。DLP投影機(jī)的成像原理第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

在三片式DLP投影系統(tǒng)中，使用三片DMD，每一片DMD分別反射RGB三原色中的一種。三片式DLP投影系統(tǒng)中不再使用濾色輪。燈泡發(fā)出的白光被一個(gè)分色棱鏡分成R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三種顏色的光，并分別投射到三片DMD芯片上，每一片DMD芯片控制反射一種顏色的光，通過(guò)鏡頭會(huì)聚到屏幕上，形成彩色圖象。DLP投影機(jī)的工作原理第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

單芯片DLP光學(xué)系統(tǒng)示意圖ArchitectureofFrontDLPDataProjector：

1.燈泡2.L3防爆透鏡5.UV-IR濾光器4.積分柱9.L1中繼透鏡6.L2聚光器10.全反射棱鏡12.鏡頭組件8.反射鏡27.反射鏡111.DMD-Chip3.色輪第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

DLP投影機(jī)光學(xué)元件功能簡(jiǎn)易說(shuō)明：1.

燈泡（Lamp）：提供照明光源。2.

L3防爆透鏡（GlassBK7）：透光，并防止燈泡爆裂時(shí)碎片進(jìn)入光機(jī)組件內(nèi)造成損傷。3.

色輪（ColorWheel）：提供(Red，Green，Blue)顏色。4.

積分柱（IntegratingRod）：將光源來(lái)的光均勻化，使通過(guò)積分柱的光通量分布均勻。5.

UV-IR濾波器（Filter）：濾掉光線(xiàn)中的紫外線(xiàn)和紅外線(xiàn)，只讓可見(jiàn)光部分通過(guò)。6.

L2聚光器（Condenser）：將逐漸發(fā)散的光束重新匯聚。第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

7.

反射鏡（ReflectionMirror）1：將光束反射導(dǎo)引到所要投射的方向。8.

反射鏡（ReflectionMirror）2：將光束反射導(dǎo)引到所要投射的方向。

9.

L1中繼透鏡（RelayLens）：在投影機(jī)系統(tǒng)中，配合L2聚光器（Condenser），將逐漸發(fā)散的光束重新匯聚，投射在DMD-Chip表面。10.

全反射棱鏡（TIRPrism）：光線(xiàn)經(jīng)過(guò)此元件時(shí)，進(jìn)行內(nèi)部全反射，使光線(xiàn)打向DMD-Chip，光線(xiàn)經(jīng)過(guò)DMD-Chip上的微鏡片反射回來(lái)后，又穿過(guò)全反射棱鏡（TIRPrism），通過(guò)投影機(jī)鏡頭組件，投射在屏幕上。11.

DMD-Chip：其上布滿(mǎn)微鏡片，將光線(xiàn)反射回TIRPrism，它決定了投影機(jī)的影像質(zhì)量、亮度、分辨率和對(duì)比度等光學(xué)特性。12.

鏡頭組件（ProjectionLens）：將DMD-Chip上的影像投射到屏幕上的光學(xué)元件。第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

1、色彩：

LCD投影機(jī)的紅、綠、藍(lán)三原色是由3片分離的液晶板完成的，可以對(duì)每一種顏色的亮度和對(duì)比度進(jìn)行單獨(dú)控制，并且3色光幾乎可以同時(shí)到達(dá)屏幕，因此可以真實(shí)重現(xiàn)各種顏色。單片DLP投影機(jī)，色彩分離是由一個(gè)分色輪實(shí)現(xiàn)的，3色光使用同一微鏡調(diào)制反射，因此3色光分時(shí)到達(dá)屏幕，由于受分色輪轉(zhuǎn)速和微鏡偏轉(zhuǎn)速度的限制，色彩重現(xiàn)方面較LCD投影機(jī)具有一定的差距。尤其是在顯示動(dòng)態(tài)視頻圖像時(shí)，由于圖像刷新速度比較快，同時(shí)每一種顏色的調(diào)制速度要求也比較高，LCD技術(shù)會(huì)比DLP技術(shù)更加具有優(yōu)勢(shì)。LCD產(chǎn)品與DLP產(chǎn)品的比較第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

LCD產(chǎn)品與DLP產(chǎn)品的比較2、對(duì)比度

由于采用反射式原理，DLP投影機(jī)可以實(shí)現(xiàn)更高黑白對(duì)比度。單片DLP投影機(jī)3色光都是由同一個(gè)微鏡反射到同一像素點(diǎn)，因此不存在會(huì)聚問(wèn)題，所以黑色區(qū)域是真正的黑色，像素點(diǎn)邊緣不會(huì)出現(xiàn)LCD中的一些毛邊和陰影，因此在展示一些細(xì)的線(xiàn)條和小字號(hào)文本時(shí)，DLP投影機(jī)會(huì)比LCD投影機(jī)更加清晰銳利，黑色和白色更純正，灰度層次更加豐富。第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

LCD產(chǎn)品與DLP產(chǎn)品的比較3、成像效果

LCD投影機(jī)的液晶板的每一個(gè)像素點(diǎn)上都要有一個(gè)被稱(chēng)作光開(kāi)關(guān)的晶體管，晶體管部分不能透過(guò)光，并且由于有此晶體管的存在，像素點(diǎn)之間要有一定的間隙。而DLP投影機(jī)由于控制晶體管在微鏡的背面，不會(huì)對(duì)光形成阻隔，微鏡之間的間隙也可以做到非常小。因此LCD投影機(jī)投射圖像中像素點(diǎn)的間隙要比DLP投影機(jī)明顯。

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LCD產(chǎn)品與DLP產(chǎn)品的比較第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

LCD產(chǎn)品與DLP產(chǎn)品的比較4、總體比較

DLP投影機(jī)：對(duì)比度高，黑白圖像清晰銳利，暗部層次豐富，細(xì)節(jié)表現(xiàn)豐富；在表現(xiàn)黑白文本時(shí)黑色黝黑純正，文本清晰，尤其是一些小字號(hào)文本時(shí)非常清晰，但色彩飽和度不好，色彩表現(xiàn)不夠生動(dòng)。

LCD投影機(jī)：圖像色彩飽和度好，色彩層次豐富，但在文本邊緣大都有陰影和毛邊，在近距離觀(guān)察大尺寸圖像時(shí)，可以明顯分辨出像素點(diǎn)間隙，尤其是一些SVGA產(chǎn)品更加明顯。

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投影機(jī)的幾項(xiàng)常規(guī)性能指標(biāo)投影機(jī)的幾項(xiàng)常規(guī)性能指標(biāo)詳解物理分辨率：是指LCD液晶板的分辯率。在LCD液晶板上格來(lái)劃分液晶體，一個(gè)液晶體為一個(gè)象點(diǎn)。那么，輸出分辯率為800*600時(shí)，就是說(shuō)在LCD液晶板的橫向上劃分了800個(gè)象素點(diǎn)，豎向上劃分了600個(gè)象素點(diǎn)。物理分辯率越高則可接收分辯率的范圍越大，則投影機(jī)的適應(yīng)范圍越廣。通常用物理分辯率來(lái)評(píng)價(jià)液晶投影機(jī)的價(jià)值。（DLP與LCD類(lèi)似）

最大分辯率：指投影機(jī)可接收比物理分辯率大的分辯率，通過(guò)壓縮算法將信號(hào)投出。

第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

亮度：指投影機(jī)的光輸出，以光通量（光源在單位時(shí)間內(nèi)向周空間輻射出的使人眼產(chǎn)生感覺(jué)的能量）來(lái)表示，單位是流明（ANSI）。

顏色：現(xiàn)在，幾乎所有投影機(jī)都支持24位真彩。所以要評(píng)價(jià)投影機(jī)的色彩還原度，不僅看顏色，還要看對(duì)比度。對(duì)比度：是黑與白的比值，也就是從黑到白的漸變層次。比值越大，從黑到白的漸變層次就越多，對(duì)色彩表現(xiàn)越豐富。第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

畫(huà)面尺寸：是指投出的畫(huà)面對(duì)角線(xiàn)的尺寸。要投放需要的尺寸，需將投影機(jī)放在與幕相應(yīng)的距離上。投景距離：是指投影機(jī)鏡頭與幕之間的距離。均勻度：指投出畫(huà)面的中間亮度與周?chē)炼鹊谋戎?，一般將中間定義為100%吊頂功能：投影機(jī)具有圖象顛倒功能，以便將投影機(jī)倒置吊在屋頂上進(jìn)行投影。背投功能：將投影機(jī)放在背透幕的后面進(jìn)行投影。一般投影機(jī)都具有的功能。水平掃描頻率：又叫行頻，投影機(jī)的水平掃描頻率都有一個(gè)范圍。如果來(lái)自計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào)的水平掃描頻率超出些范圍，則投影機(jī)將無(wú)法投放（NOSIGNAL）。第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

垂直掃描頻率：又叫幀頻或顯示圖像的刷新率。如果來(lái)自計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào)的垂直掃描頻率超出設(shè)定范圍，則投影機(jī)將無(wú)法投放。在范圍之內(nèi)，將計(jì)算機(jī)的垂直掃描頻率設(shè)定為最高值時(shí)，投影效果好。計(jì)算機(jī)輸入接口：是指計(jì)算機(jī)顯示信號(hào)的輸入接口，會(huì)議室用機(jī)型一般有兩個(gè)接口可同時(shí)連接兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，便攜機(jī)種一般只作一個(gè)接口。計(jì)算機(jī)的輸出接口：是指計(jì)算機(jī)顯示信號(hào)的輸出接口，透過(guò)此接口可連接顯示器。標(biāo)準(zhǔn)視頻輸入：具有標(biāo)準(zhǔn)視頻輸入接口RCA。標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)在輸出時(shí)要進(jìn)行編碼，將信號(hào)壓縮后輸出，接收時(shí)還要進(jìn)行解碼，這樣會(huì)損失一些信號(hào)。S視頻輸入：具有S視頻輸入接口（S-VIDEO）。由于S視頻接信號(hào)不需要進(jìn)行編碼，解碼，所以沒(méi)有信號(hào)損失，因此S視頻信號(hào)此標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)質(zhì)量好。音頻輸入輸出：具有音頻輸入輸出接口。可將計(jì)算機(jī)錄像機(jī)等的音頻信號(hào)輸入進(jìn)來(lái)，通過(guò)自帶揚(yáng)聲器播放。還可以通過(guò)音頻輸出接口，連接功放，外接喇叭。電源功率：電源功率越小，機(jī)器所產(chǎn)生的熱量就小，這樣樣機(jī)連續(xù)投影時(shí)間就長(zhǎng)，并且對(duì)液晶片起保護(hù)作用。為了使用安全，投影機(jī)里一般裝有過(guò)熱保護(hù)裝置。第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

投影機(jī)的使用與維護(hù)

投影機(jī)是一種精密電子產(chǎn)品，它集機(jī)械、液晶或DMD、電子電路于一體，因此在使用中要從以下幾個(gè)方面加以注意：1，

機(jī)械方面

嚴(yán)防強(qiáng)烈的沖撞、擠壓和震動(dòng)

因?yàn)閺?qiáng)烈的震動(dòng)會(huì)造成線(xiàn)材的脫落、CNNT的松脫，而光學(xué)中的透鏡，反射鏡也會(huì)產(chǎn)生變形或損壞，影響圖像投影效果，而變焦鏡頭在沖擊下會(huì)使軌道損壞，造成鏡頭卡死，甚至鏡頭破裂無(wú)法使用。第25頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2003.5.5

2，

光學(xué)系統(tǒng)

注意使用環(huán)境的防塵和通風(fēng)散熱無(wú)論是DLP還是LCD投影機(jī)當(dāng)內(nèi)部光學(xué)/塑膠鏡片被灰塵覆蓋時(shí)，會(huì)使光的反射率或穿透率降低，直接會(huì)影響投影的亮度。目前不管是LCD投影機(jī)還是DLP投影機(jī)都是比較怕高溫的，在投影機(jī)內(nèi)部都裝有溫度傳感器，當(dāng)風(fēng)口或?yàn)V網(wǎng)被堵塞，汽流不暢時(shí)，投影機(jī)內(nèi)部的溫度會(huì)迅速上升，這時(shí)溫度傳感器會(huì)報(bào)警并立即切斷電源電路，所以保持進(jìn)出風(fēng)口的暢通，是必要的。吊頂安裝的投影機(jī)，要保證房間上部空間的通風(fēng)散熱。當(dāng)我們吊裝投影機(jī)時(shí)，往往只注