投影原理介绍(新)

单击此处编辑母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,2003.5.5,Projection,*,1,投影技术 介 绍,Lenovo,联想,介绍,CRT、LCD、DLP,投影技术,2003.5.5,Projection,CRT,CRT(Cathode Ray Tube),阴极射线管是应用较为广泛的一种显示技术。,CRT,投影机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。,光学系统与,CRT,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。,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。,2003.5.5,Projection,LCD,投影机的工作原理,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,C+77C。,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。,LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示）投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物，它利用液晶的电光效应，用液晶板作为光的控制层来实现投影。,2003.5.5,Projection,液晶板式投影机,目前市场上常见的,LCD,投影机都 是液晶板式投影机，液晶板式投影机按内部液晶板的片数可分为单片和3片式两种。现在液晶板式投影机主要采用3片式,LCD,板。,三片式,LCD,投影机用,RGB,三块液晶板分别作为,RGB,三色的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组会聚到达分色镜组件，红色光首先被分离出来，投射到红色液晶板上，液晶板“记录”下的以透明度表示的图像信息被投射生成了图像中的红色光信息。绿色光被投射到绿色液晶板上，形成图像中的绿色光信息，同样蓝色光经蓝色液晶板生成图像中的蓝色光信息。三种颜色的光在棱镜中会聚，由投影镜头投射到投影幕上形成一幅全彩色图像。,3片式,LCD,投影机比单片式,LCD,投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。,单板,LCD,投影机机体积小，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，分辩率较低。目前单板投影机的机型已经很少。,2003.5.5,Projection,DLP,投影机的成像原理,DLP(Digital Light Processing,数字光源处理）投影技术是基于,TI（Texas Instruments),开发的,DMD（Digital,Micromirror,Device,数字微镜装置）的一种真正的全数字反射式投影技术。,DLP,投影机的核心部件是,DMD,装置。,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，每一个微镜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,投影机的物理分辩率。微镜由对应的存储器控制在+10度角和-10度角两个位置上切换转动。附图为一片,DMD,的其中三个微镜片工作示意图，图中外边的两个微镜处于开的位置（+10度角），光源投射 过来的光由这两个微镜 反射，通过投影镜头投射到投影幕上，生成了图像中的两个亮的像素，而中间的那个微镜处于关的位置（-10度角），光由它反射无法到达投影幕，就生成了图像中的那个暗的像素。目前，,DLP,投影机按其中的,DMD,装置的数目分为一片,DLP,投影系统、两片,DLP,投影系统和三片,DLP,投影系统。,2003.5.5,Projection,DLP,投影机的成像原理,DMD,芯片外观图,2003.5.5,Projection,DLP,投影机的成像原理,2003.5.5,Projection,DLP,投影机的成像原理,2003.5.5,Projection,单片,DLP,投影系统的色彩还原,在单片,DLP,投影系统中，通过一个以60转/秒高速旋转的滤色轮来产生投影图像中的全彩色。,滤色轮由,RGB,三种色块组成。由光源发出白色的光通过旋转着的,RGB,滤色轮后，白色光中的,RGB,三色会顺序交替的照射,DMD,表面上。当红绿蓝三色中的某一种颜色的光照射到,DMD,表面时，,DMD,表面中的所有微镜会根据自己所对应的像素中此种颜色光的有无，在开和关两 个位置上高速转换，而每一个微镜切换开/关位置的次数是由自己所对应的相素中此种颜色的数量而决定的。此种颜色的光到达,DMD,表面时，所有微镜会根据其所控制相素对各色光的需要重复开/关动作。,在某一像素点上，形成某种颜色所需的各原色光分时顺序到达屏幕上。由于所有动作都在极短的时间内完成，就在人的视觉系统中形成了一幅全彩色图像。,DLP,投影机的成像原理,2003.5.5,Projection,在两片式,DLP,投影系统中，使用了两片,DMD，,红色光单独使用一片,DMD，,而蓝色光和绿色光共同使用另一片,DMD。,与一片,DLP,投影系统一样，两片式,DLP,投影系统也使用高速旋转的滤色轮来产生投影图像中的全彩色，滤色轮由洋红和黄色两 种色块组成。,当洋红色块通过光路时，光线中的红色和蓝色光可以通过，绿色光被滤掉，红色和蓝色光经分色棱镜被分开，红色光到达红色,DMD,表面上，而蓝色光被折射到蓝色和绿色共用的,DMD,表面上。这样红色光和蓝色光被,DMD,反射并投影到投影幕上。,当滤色轮中的黄色色块通过光路时，光线中的红色和绿色光通过，蓝色光被滤掉，红色和蓝绿色光经分色镜分离，分别到达两片,DMD，,经反射被投射到投影屏幕上，在投影幕上形成了一幅全彩色图像。,DLP,投影机的成像原理,2003.5.5,Projection,在三片式,DLP,投影系统中，使用三片,DMD，,每,一片,DMD,分别反射,RGB,三原色中的一种。三片式,DLP,投影系统中不再使用滤色轮。灯泡发出的白光被一个分色棱镜分成,R（,红）、,G（,绿）、,B（,蓝）三种颜色的光，并分别投射到三片,DMD,芯片上，每一片,DMD,芯片控制反射一种颜色的光，通过镜头会聚到屏幕上，形成彩色图象。,DLP,投影机的工作原理,2003.5.5,Projection,单芯片,DLP,光学系统示意图,Architecture of Front DLP Data Projector,：,1.灯泡,2.,L3,防爆透镜,5.,UV-IR,滤光器,4.积分柱,9.,L1,中继透镜,6.,L2,聚光器,10.全反射棱镜,12.镜头组件,8.反射镜 2,7.反射镜 1,11.,DMD-Chip,3.色轮,2003.5.5,Projection,DLP,投影机光学元件功能简易说明,：,1.,灯泡（,Lamp,）,：,提供照明光源,。,2.,L3,防爆透镜（,Glass BK7,）：,透光,，,并,防止灯泡爆裂时碎片进入光机组件内造成损伤。,3.,色轮（,Color Wheel,）,：,提供,(,Red，Green，Blue),颜色。,4.,积分柱（,Integrating Rod,）,：,将,光源来的光均匀化,，,使,通过积分柱的光通量分布均匀。,5.,UV-IR,滤波器（,Filter,）,：,滤掉光线中的紫外线和红外线，只让可见光部分通过。,6.,L2,聚光器（,Condenser,）,：,将,逐渐发散的光束重新汇聚。,2003.5.5,Projection,7.,反射镜（,Reflection Mirror,）,1：,将光束反射导引到所要投射的方向。,8.,反射镜（,Reflection Mirror,）,2：,将光束反射导引到所要投射的方向。,9.,L1,中继透镜（,Relay Lens,）,：,在投影机系统中，,配合,L2,聚光器（,Condenser,）,，,将逐渐发散的光束重新汇聚，投射在,DMD-Chip,表面。,10.,全反射棱镜（,TIR Prism,）,：,光线经过此元件时，进行内部全反射，使光线打向,DMD-Chip，,光线经过,DMD-Chip,上的,微镜片反射回来后,，,又穿过 全反射棱镜（,TIR Prism,）,，,通过投影机镜头组件,，,投射在屏幕上。,11.,DMD-Chip：,其上布满微镜片，将光线反射回,TIR Prism，,它,决定了投影机的影像质量,、,亮度、分辨率和对比度等光学特性。,12.,镜头组件（,Projection Lens,）,：,将,DMD-Chip,上的,影像投射到屏幕上的光学元件,。,2003.5.5,Projection,1、色彩：,LCD,投影机的红、绿、蓝三原色是由3片分离的液晶板完成的，可以对每一种颜色的亮度和对比度进行单独控制，并且3色光几乎可以同时到达屏幕，因此可以真实重现各种颜色。,单片,DLP,投影机，色彩分离是由一个分色轮实现的，3色光使用同一微镜调制反射，因此3色光分时到达屏幕，由于受分色轮转速和微镜偏转速度的限制，色彩重现方面较,LCD,投影机具有一定的差距。尤其是在显示动态视频图像时，由于图像刷新速度比较快，同时每一种颜色的调制速度要求也比较高，,LCD,技术会比,DLP,技术更加具有优势。,LCD,产品与,DLP,产品,的比较,2003.5.5,Projection,LCD,产品与,DLP,产品,的比较,2、对比度,由于采用反射式原理，,DLP,投影机可以实现更高黑白对比度。单片,DLP,投影机3色光都是由同一个微镜反射到同一像素点，因此不存在会聚问题，所以黑色区域是真正的黑色，像素点边缘不会出现,LCD,中的一些毛边和阴影，因此在展示一些细的线条和小字号文本时，,DLP,投影机会比,LCD,投影机更加清晰锐利，黑色和白色更纯正，灰度层次更加丰富。,2003.5.5,Projection,LCD,产品与,DLP,产品,的比较,3、成像效果,LCD,投影机的液晶板的每一个像素点上都要有一个被称作光开关的晶体管，晶体管部分不能透过光，并且由于有此晶体管的存在，像素点之间要有一定的间隙。而,DLP,投影机由于控制晶体管在微镜的背面，不会对光形成阻隔，微镜之间的间隙也可以做到非常小。因此,LCD,投影机投射图像中像素点的间隙要比,DLP,投影机明显。,2003.5.5,Projection,LCD,产品与,DLP,产品,的比较,2003.5.5,Projection,LCD,产品与,DLP,产品,的比较,4、总体比较,DLP,投影机：,对比度高，黑白图像清晰锐利，暗部层次丰富，细节表现丰富；在表现黑白文本时黑色黝黑纯正，文本清晰，尤其是一些小字号文本时非常清晰，但色彩饱和度不好，色彩表现不够生动。,LCD,投影机：,图像色彩饱和度好，色彩层次丰富，但在文本边缘大都有阴影和毛边，在近距离观察大尺寸图像时，可以明显分辨出像素点间隙，尤其是一些,SVGA,产品更加明显。,2003.5.5,Projection,投影机的几项常规性能指标,投影机的几项常规性能指标详解,物理分辨率：,是指,LCD,液晶板的分辩率。在,LCD,液晶板上格来划分液晶体，一个液晶体为一个象点。那么，输出分辩率为800*600时，就是说在,LCD,液晶板的横向上划分了800个象素点，竖向上划分了600个象素点。物理分辩率越高则可接收分辩率的范围越大，则投影机的适应范围越广。通常用物理分辩率来评价液晶投影机的价值。（,DLP,与,LCD,类似）,最大分辩率：,指投影机可接收比物理分辩率大的分辩率，通过压缩算法将信号投出。,2003.5.5,Projection,亮度：,指投影机的光输出，以光通量（光源在单位时间内向周空间辐射出的使人眼产生感觉的能量）来表示，单位是流明（,ANSI）。,颜色：,现在，几乎所有投影机都支持24位真彩。所以要评价投影机的色彩还原度，不仅看颜色，还要看对比度。,对比度：,是黑与白的比值，也就是从黑到白的渐