投影領(lǐng)域是目前利達光學元件應用最為廣泛，市場占有率最高的領(lǐng)域，利達經(jīng)過長期深耕，已經(jīng)能夠大批量供應絕大部分投影中使用的光學元件，今天為大家介紹投影的工作原理。
    說到投影機顯示圖像的原理，基本上所有類型的投影機都一樣。投影機先將光線照射到圖像顯示元件上來產(chǎn)生影像，然后通過鏡頭進行投影。投影機的圖像顯示元件包括利用透光產(chǎn)生圖像的透過型和利用反射光產(chǎn)生圖像的反射型。無論哪一種類型，都是將投影燈的光線分成紅、綠、藍三色，再產(chǎn)生各種顏色的圖像。因為元件本身只能進行單色顯示，因此就要利用3枚元件分別生成3色成分。然后再通過棱鏡將這3色圖像合成為一個圖像，最后通過鏡頭投影到屏幕上。
    使用圖像顯示元件，分別產(chǎn)生紅、綠、藍三色圖像，然后通過合成進行投影。
    圖像顯示元件包括3類。其中采用液晶的有2類，分別是采用光透過型液晶的透過型液晶元件和采用可反射光的反射型液晶的元件。后一種元件是DMD（數(shù)字微鏡元件），每個像素使用一個微鏡，通過改變反射光的方向來生成圖像。3種元件各有利弊。
    投影機使用的反射型液晶元件大體上采取如下3種措施：（1）采用無機材料的定向膜，易于控制液晶；（2）通過減小液晶層厚度，提高響應速度；（3）通過取消液晶中的障礙物即隔離片（Spacer），提高光的利用效率。
    液晶板原理
    透過型液晶元件生成圖像的原理與已經(jīng)廣泛用作普通電腦顯示屏的液晶顯示器相同。在日本國內(nèi)，精工愛普生和索尼兩公司已經(jīng)開始提供這種元件。投影機用的液晶元件是用高溫多晶硅液晶制造的。因為它不同于普通液晶顯示器，通過將小像素生成的圖像放大至數(shù)百倍后進行投影，因此極其微小的缺陷放大后都會非常明顯，在制造的時候需要相當高的精度。    透過型液晶元件的工作原理與液晶顯示器完全相同。液晶分子在加電后方向就會改變，由液晶分子的方向來調(diào)節(jié)是否讓光線通過，以此顯示白色和黑色。
    其缺點是光的利用效率較差。這是因為透過型液晶面板由多層構(gòu)成，因此只能保證3成左右的入射光通過。
    透過型液晶元件的尺寸越來越小。透過型液晶元件一般在0.7～0.8英寸之間，不過為了控制成本，主流投影機使用的元件都在0.7英寸左右。然而，元件越小，透過光的面積就越小，因而圖像就越暗。因此，使用小元件時為了確保亮度，投影燈就要大一些，而且為了提高透過光的效率，光學系統(tǒng)也會變大�！坝捎谠谑褂眯∫壕�面板時，為了確保亮度，必須照射更多的光線，因此機身反而會更大。而尺寸為0.9英寸左右的話，不僅可確保足夠的亮度，同時還能設(shè)計到更小�！保ㄍ队皺C專業(yè)制造商NEC顯示技術(shù)公司投影系統(tǒng)業(yè)務(wù)部商品規(guī)劃部經(jīng)理高木清英）
    透過型液晶元件會因長時間使用而老化。這是因為用來調(diào)節(jié)液晶分子方向的定向膜和控制光線方向的偏光板等采用的是有機材料。由于投影燈功率高，因此不僅發(fā)熱，而且光線很強，所以會使有機材料產(chǎn)生化學變化。材料老化的程度因投影燈的使用模式和用戶使用方法的不同有很大差異。
    在可實現(xiàn)高畫質(zhì)的液晶元件中有一種反射型液晶。最大的特點是顯示視頻時至關(guān)重要的響應速度非�？�，而且由于對比度高，因此黑色顯示得非常清晰。這種液晶適合于顯示電影等視頻播放。
    反射型液晶元件由于光的利用效率比透過型高，因此能夠制造出高亮度的投影機。在液晶部分的下面有一層反射光線的薄膜，能夠反射6～7成的光線。對比度高是因為關(guān)閉電壓時液晶采用的是垂直排列方式。這種方式稱為垂直定向。由于不加壓時，為黑色顯示，因此能夠更清晰地表現(xiàn)黑色。反射型液晶元件的優(yōu)點在顯示暗畫面時更容易理解。在漆黑的畫面上顯示黑衣服和頭發(fā)時，能夠不受背景的影響進行顯示（JVC ILA中心規(guī)劃部經(jīng)理柴田恭志）。
    投影機用的反射型液晶元件的響應速度高是因為在液晶部分采取了一定的措施。通過將液晶層減小到2μm以下，提高了響應速度。一般來說，液晶面板為了確保均勻的薄度，要在液晶中加入名為隔離片的輔助材料。這種隔離片的厚度就是液晶層的厚度。

DMD原理
    投影機有的還使用微鏡元件。這就是美國德州儀器開發(fā)的DMD。由于DMD專利歸該公司所有，因此只有該公司進行生產(chǎn)和供貨。采用DMD的投影機稱為DLP（數(shù)字光處理）投影機。
    DMD的每一個像素都是一面鏡子，在半導體底板上排列著和像素一樣多的微鏡。微鏡邊長僅14μm。使用微鏡最多的DMD是大約80萬像素的型號。通過在0.7英寸（對角線長度）底板上的大約80萬枚微鏡逐枚動作來顯示圖像。
    每一枚微鏡以對角線方向為軸左右傾斜。采用靜電引力移動微鏡。微鏡本身施加20V電壓，在對角線一端下方施加5V，另一個施加0V電壓后，由于0V一端的電位差較大，因此微鏡就將向這一側(cè)偏移。
    利用微鏡角度改變反光方向。顯示白色時設(shè)置成反射光朝向鏡頭的角度。顯示黑色時光線則光被吸收板所吸收。結(jié)構(gòu)示意圖由日本德州儀器提供。
    通過傾斜DMD的方向來改變光線反射角度，來實現(xiàn)白色和黑色。當微鏡向某個方向傾斜10度時，通過調(diào)整光線將反射到鏡頭方向，反方向傾斜10度時光線將反射到光吸收板上。這樣一來，光線朝鏡頭反射時顯示白色，朝光吸收板反射時顯示黑色。中間色調(diào)則通過在極短時間內(nèi)反復切換白色和黑色來實現(xiàn)。
    與液晶元件相比，DMD的像素具有更高的圖像顯示性能。首先是對比度高。對比度最高可達3000：1。另外對信號的響應速度快。響應速度約為15微秒，差不多是液晶的1000倍。響應速度越快，越能平滑地顯示視頻圖像。而且DMD的光利用效率更好。由于像素由微鏡組成，因此照射來的光線有9成會反射出去。不過，雖然性能高，但每個像素的均價也高。

后續(xù)還會為大家講述更多，請持續(xù)關(guān)注。