完全解析

隨著科技的進步，社會的發(fā)展，人們已經不能滿足于液晶顯示器的可視面積，轉而研發(fā)可以顯示更大面積的投影技術。投影技術發(fā)展至今 ，一共衍生出了三種常用技術，它們分別是：DLP投影技術、LCD投影技術和CRT投影技術。下面筆者就來帶各位認識下這些投影技術的成 像原理。

數字光學處理（DLP™）是投影和顯示信息的一個革命性的新方法?；赥exas儀器公司開發(fā)的數字微反射鏡器件（DMD™）， DLP完成了顯示數字可視信息的最終環(huán)節(jié)。數字光學處理（DLP™）技術在消費者、商業(yè)和投影顯示工業(yè)的專業(yè)領域方面被作為子系統(tǒng)或“ 發(fā)動機”提供給市場主管。正如CD在音頻領域的革命一樣，DLP將在視頻投影方面帶來革命。

1、DLP投影技術

數字光學處理（DLP™）：如何工作？（）

正如中央處理單元（CPU）是計算機的核心一樣，DMD是DLP的基礎。單片、雙片以及多片DLP系統(tǒng)被設計出來以滿足不同市場的需 要。一個DLP為基礎的投影系統(tǒng)包括內存及信號處理功能來支持全數字方法。DLP投影機的其它元素包括一個光源、一個顏色濾波系統(tǒng)、一 個冷卻系統(tǒng)、照明及投影光學元件。

一個DMD可被簡單描述成為一個半導體光開關。成千上萬個微小的方形16x16um鏡片，被建造在靜態(tài)隨機存取內存（SRAM）上方的 鉸鏈結構上而組成DMD（圖1）。每一個鏡片可以通斷一個象素的光。鉸鏈結構允許鏡片在兩個狀態(tài)之間傾斜，+10度為“開”。-10度為“ 關”，當鏡片不工作時，它們處于0度“停泊”狀態(tài)。

根據應用的需要，一個DLP系統(tǒng)可以接收數字或模擬信號。模擬信號可在DLP的或原設備生產廠家（OEM）的前端處理中轉換為數 字信號，任何隔行視頻信號通過內插處理被轉換成一個全圖形幀視頻信號。從此，信號通過DLP視頻處理變成先進的紅、綠、藍（RGB）數 據，先進的RGB數據然后格式化為全部二進制數據的平面。

一旦視頻或圖形信號在一種數字格式下，就被送入DMD。信息的每一個象素按照1：1的比例被直接映射在它自己的鏡片 上，提供精確的數字控制，如果信號是640×480象素，器件中央的640×480鏡片采取動作。這一區(qū)域處的其它鏡片將簡單的被置于“關” 的位置。

圖（1）

上圖所示：器件中部反射部分包括508，800個細小的、可傾斜的鏡片。一個玻璃窗口密封和保護鏡片。DMD顯示為實際尺 寸。

通過對每一個鏡片下的存儲單元以二進制平面信號進行電子化尋址，DMD陣列上的每個鏡片被以靜電方式傾斜為開或關態(tài)。決定每個鏡片 傾斜在哪個方向上為多長時間的技術被稱為脈沖寬度調制（PWM）。鏡片可以在一秒內開關1000多次，這一相當快的速度允許數字灰度等 級和顏色再現。

在這一點上，DLP成為一個簡單的光學系統(tǒng)。通過聚光透鏡以及顏色濾波系統(tǒng)后，來自投影燈的光線被直接照射在DMD上 。當鏡片在開的位置上時，它們通過投影透鏡將光反射到屏幕上形成一個數字的方型象素投影圖像（圖2）。

圖（2）

上圖所示的是：入射光射到三個鏡片象素上，兩個外面的鏡片設置為開，反射光線通過投影鏡頭然后投射在屏幕上。這兩個“開”狀態(tài)的 鏡片產生方形白色象素圖形。中央鏡片傾斜到“關”的位置。這一鏡片將入射光反射偏離開投影鏡頭而射入光吸收器，以致在那個特別的 象素上沒有光反射上去，形成一個方形、黑色象素圖像。同理，剩下的508797個鏡片象素將光線反射到屏幕上或反射離開鏡片，通過使用 一個彩色濾光系統(tǒng)以及改變適量的508，800DMD鏡片的每個鏡片為開態(tài)，一個全彩色數字圖像被投影到屏幕上。

2、LCD投影技術

( Liquid Crystal Display)投影機分為液晶板投影機和液晶光閥投影機兩類。液晶是介于液體和固體之間的物質，本身不發(fā)光，工作性質受溫度影響很大， 其工作溫度為-55ºC~+77ºC。投影機利用液晶的光電效應，即液晶分子的排列在電場作用下發(fā)生變化，影響其液晶單元的透光率或反射率 ，從而影響它的光學性質，產生具有不同灰度層次及顏色的圖像。

LCD投影機有兩種：

LCD投影機示意圖

成像器件為液晶板，是被動式的投影方式。利用外光源金屬鹵素燈或UHP（冷光源）。

按照液晶板的片數，LCD 投影機分為三片機和單片機。

3LCD投影技術原理圖

三片LCD板投影機原理是光學系統(tǒng)把強光通過分光鏡形成RGB三束光，分別透射過RGB三色液晶板；信號源經過AD轉換，調制加到液晶板上 ，通過控制液晶單元的開啟、閉合，從而控制光路的通斷，RGB光最后在棱鏡中匯聚，由投影鏡頭投射在屏幕上形成彩色圖像。目前，三 片板投影機是液晶板投影機的主要機種。

LCD單板投影機機體積小，重量輕，操作、攜帶極其方便，價格比較低廉。但其光源壽命短，色彩不夠均勻，分辨率 較低。 目前單板投影機的機型已經很少。

從圖像品質上，單片機的表現要比三片機遜色不少。

液晶光閥投影機

采用CRT管和液晶光閥作為成像器件，是CRT投影機與液晶與光閥相結合的產物。為了解決圖像分辨率與亮度間的矛盾， 它采用外光源，也叫被動式投影方式。一般的光閥主要由三部分組成：光電轉換器、鏡子、光調制器，它是一種可控開關。通過CRT輸出 的光信號照射到光電轉換器上，將光信號轉換為持續(xù)變化的電信號；外光源產生一束強光，投射到光光閥上，由內部的鏡子反射，能過光 調制器，改變其光學特性，緊隨光閥的偏振濾光片，將濾去其它方向的光，而只允許與其光學縫隙方向一致的光通過，這個光與CRT信號 相復合，投射到屏幕上。它是目前為止亮度、分辨率最高的投影機，亮度可達6000ANSI流明，分辨率為2500×2000，適用于環(huán)境光較強， 觀眾較多的場合，如超大規(guī)模的指揮中心、會議中心及大型娛樂場所，但其價格高，體積大，光閥不易維修。 對追求高分辨率、高亮度、大畫面的用戶，液晶光閥投影機是他們的首選。

3、CRT投影技術

（Cathode Ray Tube）是陰極射線管。是應用較為廣泛的一種顯示技術。CRT投影機把輸入的信號源分解到R（紅）、G（綠）B（藍）三個CRT管的熒光屏 上，在高壓作用下發(fā)光信號放大、會聚、在大屏幕上顯示出彩色圖像。光學系統(tǒng)與CRT管組成投影管，通常所說的三槍投影機就是由三個 投影管組成的投影機。CRT投影機顯示的圖像色彩豐富，還原性好，具有豐富的幾何失真調整能力；缺點是亮度較低，操作復雜，體積龐 大，對安裝環(huán)境要求較高。

有兩個CRT投影機的特有性能指標值得注意：

會聚性能

會聚是指紅綠藍三種顏色在屏幕上的重合。對CRT投影機來說,會聚控制性顯得格外重要,因為它有RGB三種CRT管,平行安 裝地支架上,要想做到圖像完全會聚,必須對圖像各種失真均能校正。機器位置的變化，會聚也要重新調整，因此對會聚的要求，一是全功 能，二是方便快捷。會聚有靜態(tài)會聚和動態(tài)會聚，其中動態(tài)會聚有傾斜，弓形，幅度，線性，梯形，枕形等功能，每一種功能均可在水平 和垂直兩個方向上進行調整。除此之外，還可進行非線性平衡，梯形平衡，枕形平衡的調整。

CRT管的聚焦性能

我們知道，圖形的最小單元是像素。像素越小，圖形分辨率越高。在CRT管中，最小像素是由聚焦性能決定的，所謂可尋 址分辨率，即是指最小像素的數目。CRT管的聚焦機制有靜電聚焦、磁聚焦和電磁復合聚焦三種，其中以電磁復合聚焦較為先進，其優(yōu)點 是聚焦性能好，尤其是高亮度條件下會散焦，且聚焦精度高，可以進行分區(qū)域聚焦，邊緣聚焦，四角聚焦，從而可以做到畫面上每一點都 很清晰。

CRT投影機亮度指標

CRT（三槍）投影機的光輸出用峰值流明來表示，即在一個白窗口的測試圖像上，以掃描線尚清晰可見的情況下，測量白 窗口的最大照度（LUX）乘以白窗面積（m2）來確定投影機光通量，峰值流明具有很好的實際意義，由于您看到的任何一幀視頻圖像不可 能全部都是白場，白色所占的比例一般占圖像面積的20%左右。同時CRT投影機是依靠投影管內電子束在熒光屏上掃描獲取圖像，束電流大 小取決于陰極的發(fā)射能力，正常狀態(tài)下陰極發(fā)射的電子被陰柵之間的負電位差控制，在陰柵之間形成電子云，隨電位減少，電子流很快被 拉到陽極----熒光屏，CRT管能提供較高的脈沖電流，所以窗口信號的屏上亮度可較高，而如果畫面是全白場，由于陰極發(fā)射能力的限制 ，只能提供平均束電流，屏上亮度會大大降低，只有峰值流時的1/5左右。由于陰極各CRT投影和所采用窗口信號的大小不同（10%-25%） ，所以各廠家產品的亮度指標，沒有絕對的可比性。