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标题: 投影仪产品技术漫谈 [打印本页]

作者: 乏味 时间: 2003-3-21 18:06
标题: 投影仪产品技术漫谈
  随着国人对投影仪认识的不断加深，投影仪作为一种新型的办公产品被广泛地运用在各种不同的行业领域。现今的投影仪在功能上越来越强大，而体积却朝着小型化方面发展，便携式、超便携式投影仪逐渐成为市场的主流，相反投影仪的价格却越来越便宜，甚至有些厂商计划推出价格在万元左右的家用投影仪，当然这种家用投影仪为了降低成本会牺牲一些性能。

　　分辨率是投影仪一项重要的指标，从投影仪发展来看，SVGA级投影仪将逐渐为XGA级投影仪所取代，在用户对投影仪分辨率要求提高的同时，对投影仪的体积和重量也提出了严格的要求，便携式、超便携式投影仪越来越受到用户的欢迎，销售量从1997年的4万台，急剧上升到2000年的25万台，整整增长了5倍。在投影仪市场快速增长的同时，投影仪技术也呈现出日新月异的变化，目前投影仪技术领域正在形成LCD与DLP两强争霸，CRT逐渐被淘汰的格局。

　　CRT是阴极射线管（CATHODE RAY TUBE）的简称，这是一种实现最早、应用最广泛的投影技术，其技术特点与大家所熟知的CRT显示器基本相同。CRT投影仪把输入信号源分解到R（红）、G（绿）、B（蓝）三个CRT管的荧光屏上，在高压作用下将信号放大、会聚、并在大屏幕上显示出彩色图像。投影仪通过光学系统和CRT管组成投影管，通常所说的三枪投影仪就是指由三个投影管组成的投影仪。

　　CRT投影仪有两个重要的指标：会聚性能和CRT管的聚焦性能。对CRT投影仪来说，会聚性能显得格外重要，这主要是因为CRT投影仪拥有RGB三种CRT管，平行地安装在支架上，想要做到图像完全会聚则必须效正产生的各种失真现象。另外投影仪每一次的位置调整都会导致会聚性能发生变化，因此会聚也需要重新调整。其中会聚又有静态会聚和动态会聚之分，动态会聚主要包括倾斜，弓形，幅度，线性，梯形和枕形等功能，每一种功能均可以在水平或垂直方向上进行调整；除此之外，还可以进行非线性平衡、梯形平衡、枕形平衡的调整。CRT管的聚焦主要有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种。大家知道组成图像的最小单位是像素，像素越小，图像的分辨率也就越高，在CRT投影仪中，最小像素是由聚焦性能决定的。在这三种聚焦方式中以电磁复合聚焦最为先进，优点是聚焦性能好，尤其是在高亮度条件下散焦。

　　CRT投影仪的优点是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CRT投影仪操作复杂，特别是会聚调整繁琐，而且投影仪体积较大，只适合安装在环境光线较弱、相对固定的场所，如会议中心、礼堂、大型娱乐场所和需要实时监控的场合，另外CRT投影仪还必须有训练有素的专业人员进行安装和调节。同时CRT投影仪价格昂贵，一般单位无法承受，因此在LCD、DLP等新型投影仪的打压下，CRT投影仪的市场份额逐年下滑，今年在全球投影仪市场上的比例已经下降到10%以下，并有进一步下降的趋势。

  LCD（LIQUID CRYSTAL DISPLAY）投影仪分为液晶板投影仪和液晶光阀投影仪两种。液晶是一种介于液体和固体之间的物质形式，本身并不会发光，液晶的工作性质受温度影响很大，工作温度一般在-55oC到+77oC之间。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会发生变化，从而导致液晶的光学特性同时发生改变（主要是透光率和反射率的变化），因此可以产生不同灰度层次或颜色的图像。
　　液晶板投影仪的成像器件为液晶板，这是一种被动式的投影方式，主要利用外部光源、金属卤素灯或UHP（冷光源）产生投影图像。按照液晶板的数量区别，液晶板投影仪又可以分为三片板投影仪和单片板投影仪。三片液晶板投影仪的原理是光学系统把强光通过分光镜分成红、绿、蓝三束光，分别透射过红、绿、蓝三色液晶板，信号源经过AD转换后，调制加到液晶板上，通过液晶单元的开启、闭合来控制光路的通断，红、绿、蓝三色光最后在棱镜中汇聚，由投影镜头投射到屏幕上形成最后的彩色图像，目前三片板投影仪在液晶板投影仪中占据重要的位置。单片液晶板投影仪的特点是体积小、重量轻、操作携带非常方便，价格也比较低廉，但是它的光源寿命很短，色彩也不是很均匀，而且分辨率也很低，不过随着技术的不断进步，单片液晶板投影仪的这些缺点正逐步得到改进，因此市场前景也开始为人们所看好。

　　液晶光阀投影仪主要采用CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影仪与液晶光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度之间的矛盾，液晶光阀投影仪也采用了外光源，因此也叫做被动式投影仪。光阀主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，这是一种可控开关，通过CRT管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，投射到光阀上，由其内部的镜子反射，通过光调制器改变其光学特性，紧随光阀的是偏振滤光片，它的作用是滤去其它方向的杂光，只允许与光学缝隙方向一致的光通过，这束光与CRT信号相汇合一起投射到屏幕上。到目前为止液晶光阀投影仪是亮度、分辨率最高的投影仪，亮度可达6000 ANSI流明，分辨率可达2500×2000，主要适用于环境光线较强，观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、大型会议中心和大型娱乐场所等；液晶光阀投影仪主要缺点是价格过于昂贵，体积巨大，光阀不易维修等。

　　另外市场上还出现了一种新型的LCOS液晶投影仪（反射式液晶投影仪），它主要针对LCD投影仪在亮度、分辨率上的不足进行了较大的改进，由于LCOS液晶投影仪目前还处于实验阶段，因此它的市场前景还不太明朗。

  DLP（DIGITAL LIGHT PROCESSOR）技术是美国德州仪器公司开发的一种专利技术，主要是以 DMD（DIGITAL MICROMIRROR DEVICE）数字微反射器作为光阀成像的器件，单片DMD是由很多微镜组成，每块微镜都对应着一个成像点，因此DLP投影仪的物理分辨率就是由微镜的数目决定的。DLP投影仪技术是一种全数字反射式投影技术，其主要的特点是数字优势。采用了数字技术之后，可以大大提高图像的灰度等级，使图像噪声消失，画面质量稳定，数字图像定位非常精确；另外它还具有反射优势，采用反射式DMD器件之后，成像器件的总光效率得到很大提高，对比度、亮度、均匀性都非常出色。

　　根据使用的DMD单元的数量，DLP投影仪可分为单片式、双片式和三片式DLP投影仪。DLP投影仪清晰度高、画面均匀、色彩还原性好，三片式DLP投影仪的亮度可达1000 ANSI流明以上。DLP投影仪抛弃了传统意义上的会聚，可随意变焦，调整十分便利。由于DLP 技术是种新技术，DMD芯片的优良率还不是很高，因此德州仪器在DMD芯片产量上还很难满足全球投影仪生产的需要，因此DLP投影仪在价格、维修难度和费用上没有任何优势。但 DLP技术的最大优势是可以把投影仪体积做得很小，这也导致了超便携式投影仪这一分支的出现，目前超便携式DLP投影仪的重量可以达到1.5公斤以下。

　　虽然DLP技术诞生的时间并不长，但是发展的却很快，昔日曾困扰DLP投影仪的亮度均匀性问题也得到了很大的改善，如今已经与LCD产品不相上下。DLP投影仪有着极好的对比度，即使是在亮度不高的情况下仍然可以保持清晰锐利的图像。由于价格和其他一些因素，目前市场上的DLP投影仪大都属于单片式投影仪，因此不存在色彩对齐的问题，通常情况下有着不错的色彩均匀性，在显示文本、CAD模型、幻灯片时效果出众。紧凑的机芯结构和相对简单的光路使得DLP技术十分适合于生产超便携式投影仪。但是DLP投影仪不够生动的色彩表现是一个不能忽视的问题，而且在回放高质量的动态视频图像时，DLP投影仪的表现实在让人不敢恭维，无论是色彩方面、还是清晰度方面都与传统的LCD投影仪有着比较明显的差距，单片式DLP投影仪还会在投射剧烈运动的图像时出现色彩分离现象，好在对于超便携式投影仪而言这些都无关大局。

　　总结
　　现在我们来总结一下LCD投影仪和DLP投影仪之间的优缺点，DLP投影仪的优点是产生的图像对比度较高，光路系统设计的紧凑，因而在体积、重量方面占有优势；而LCD投影仪的强项主要体现在亮度均匀性、色彩及细节的表现上。这两种技术各具特点、难分仲伯，将在未来相当长的一段时间内共存，除非一方在技术或市场策略上有所突破，才有望打破这种平衡，占据市场的主导地位。人们原以为在DLP和LCD投影仪之间会爆发一场激烈的市场争夺战，而现实是它们凭借着自身的特点拥有各自的市场定位，性能上的互补使它们看起来更象是合作伙伴而不是竞争对手。

　　虽然现在CRT投影仪、LCD投影仪和DLP投影仪都在市场上占有一席之地，但以发展的眼光来看，CRT投影仪的市场会日渐萎缩，LCD投影仪的市场占有率也会随着DLP技术的日趋成熟、用户对超便携式投影仪的偏爱而有所下降，与DLP投影仪形成平分秋色的局面。

作者: shootingstar 时间: 2003-4-24 10:26
标题: 投影仪产品技术漫谈
感谢斑竹为我们提供这么丰富的投影仪技术和市场分析。我还有些疑问想请教斑竹，
1、每一部投影仪只有一套光学引擎吗？
2、计算机信息是如何通过投影仪被再次生成的？
谢谢！！！

作者: Wangjt 时间: 2003-4-24 18:22
标题: 投影仪产品技术漫谈
我在工作中初步涉及一点光学，很多问题不懂却苦于无资料可查，无书可买，请班竹推荐几本光学基本书籍和介绍光学基础知识的网站，另外，ANSIL流明和cd/m2都是亮度单位吗？如果不同，有什么区别，如果是，如何换算？
谢谢！！！

作者: dyzyd 时间: 2003-4-24 18:37
标题: 投影仪产品技术漫谈
流明：光通量的单位
定义：光源在单位时间内向周围空间辐射出的使人眼产生光感觉的能量。
ANSI流明：
投影机的亮度单位是ANSI流明，ANSI流明是美国国家标准化协会制定的测量投影机光通量的方法。

发光亮度的单位是坎德拉/平方米或尼特
定义：光源表面沿法线方向上每单位面积的发光强度。

cd/m2一般指整机的亮度单位

转换公式：L=(E*Gain)/(A*3.1415926)
  L：cd/m2
  E：lm
  Gain：屏幕增益
  A：显示面积

作者: dyzyd 时间: 2003-4-24 18:39
标题: 投影仪产品技术漫谈
我也是接触光学不久，也希望斑竹推荐几本光学基本书籍和介绍光学基础知识的网站

《物理光学和应用光学》西安电子科技大学出版社
这本书我看过，还不错

作者: dyzyd 时间: 2003-4-24 22:06
标题: 投影仪产品技术漫谈
一部投影仪只有一套光学引擎！

作者: shootingstar 时间: 2003-4-26 11:22
标题: 投影仪产品技术漫谈
感谢dyzyd，因为我只是作光学引擎部件的，所以对完整的光学引擎还不是很了解。
不知您是做什么的，需要哪方面的光学书籍，如果只是要了解基础光学，那么《物理光学》和《应用光学》就足够了。

作者: dyzyd 时间: 2003-4-26 16:51
标题: 投影仪产品技术漫谈
我是做整机产品的，要用到光学引擎，以及要用到的屏幕等等和光学联系比较紧密，
以前光学没有什么基础，现在只是用到什么学什么了，虽然看了一些书，脑子里好像还是没有形成一个系统，只有在实践中慢慢摸索了，以后还要和大家多交流！

作者: 茫然 时间: 2003-4-26 18:37
标题: 投影仪产品技术漫谈
dyzyd,您好象是专业人士.我是做光辐射测试这方面的.希望以后多交流.请问关于投影仪的亮度测试使用哪些手段?请指教.我的E-Mail:wt791020@21cn.com

作者: xyqy 时间: 2003-4-26 18:45
标题: 投影仪产品技术漫谈
我想请教一下shootingstar和dyzyd两位，光学引擎有几种模式？其技术的有什么不同？目前使用最多的又是哪一种呢？

作者: dyzyd 时间: 2003-4-26 19:00
标题: 投影仪产品技术漫谈
茫然，你好，不敢称专业人士，我进入这一行还不到一年，目前处于学习阶段：）
投影仪的测量我没有做过，我主要做背投的测量，关于投影仪的测量你可参考一下有关的标准，现在最新的标准应该出来了吧

作者: dyzyd 时间: 2003-4-26 19:08
标题: 投影仪产品技术漫谈
简单地讲，投影机包括电路部分和光学部分。光学部分就是光学引擎。

它是投影机（LCD、DLP）的核心部件，它决定了图像的亮度、色度和光能利用率，从而决定了投影机的整机效率。

xyqy ，你好！光学引擎模式应该是有单镜头和三镜头两种，目前使用的较多的是单镜头的，仅是个人观点，望指正！

作者: shootingstar 时间: 2003-4-30 05:57
标题: 投影仪产品技术漫谈
就目前而言，光学引擎从投影技术上可分为：LCD、DLP、LCOS三类，LCD和DLP技术比较成熟，LCOS目前还处于研发状态，三者性能的优劣比较如下：

技术    LCD       DLP       LCOS
中央与四周的亮度、焦距均一反应速度快解析度提升较容易
优势  制程技术较完整       易于轻型化  可利用半导体制程大幅降低
具备量产技术       光利用率高  面板生产成本
光学引擎结构较简单    高解析度开口率提高
                        高解析度

光利用率低    需高密度、小体积光源黑白对比较差
开口率低    制程复杂       不利于轻型化
劣势  散热问题    良率低       较高光学元件成本
黑白对比较差    仅TI提供晶片组    影像对比较差
动态显示受限

作者: shootingstar 时间: 2003-4-30 05:59
标题: 投影仪产品技术漫谈
以下网址有关于光学引擎的介绍：
http://optics.unaxis.com/en/Projec_478.asp

作者: allen 时间: 2003-5-5 19:05
标题: 投影仪产品技术漫谈
dyzyd ,我们在从事DLP 和 LCD引擎镜头的生产，能告诉我您那里怎么做镜头的测试吗？

作者: xvchuan 时间: 2004-6-12 00:29

投影仪里边有一种光学零件叫偏光板，使用蓝宝石制造，分为红、绿、兰三组，每组又按照切向分为两种。尺寸在二十几乘以十几毫米左右，是不是用来贴偏光膜的？偏光膜采用偏光片的还是使用光学镀膜的方法制备的？这个零件使用单轴晶体制造，对方向也有要求。不知道那位专家知道他工作的原理。

作者: 南山王 时间: 2004-6-12 19:19

请教：

有没有适合背投的投影仪？因为普通的投影仪做背投的话，屏幕的光亮度不均匀。如何解决？

谢谢！

作者: osram 时间: 2004-6-15 17:25

谢谢各位，你们的专业让我觉得很惭愧，我是做光源销售的，包括投影仪光源，但光学的知识却很少，希望以后能懂得更多的光学知识。谢谢！

作者: annespring 时间: 2004-6-16 02:04

请问dyzdy:光学引擎模式应该是有单镜头和三镜头两种模式有什么区别?

谢谢!

作者: 南山王 时间: 2004-6-17 16:29

请教：

有没有适合背投的投影仪，如何选择？

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