投影機(jī)可以分為CRT、LCD、DLP、DLV三大類,其中占絕對(duì)主流地位的是LCD投影機(jī),也就是大家常說(shuō)的液晶投影機(jī);DLP與CRT投影機(jī)也占有一定份額,但目前CRT投影機(jī)已瀕臨淘汰,所見(jiàn)不多了。
CRT三槍投影機(jī) CRT是英文Cathode Ray Tube的縮寫(xiě),譯作陰極射線管。作為成像器件,它是實(shí)現(xiàn)最早、應(yīng)用最為廣泛的一種顯示技術(shù)。這種投影機(jī)可把輸入信號(hào)源分解到R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))三個(gè)CRT管的熒光屏上,熒光粉在高壓作用下發(fā)光,經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)放大和會(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3個(gè)投影管組成的投影機(jī),由于使用內(nèi)光源,也叫主動(dòng)式投影方式。CRT技術(shù)成熟,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;但其重要技術(shù)指標(biāo)圖像分辨率與亮度相互制約,直接影響CRT投影機(jī)的亮度值,到目前為止,其亮度值始終徘徊在300流明以下。另外CRT投影機(jī)操作復(fù)雜,特別是會(huì)聚調(diào)整繁瑣,機(jī)身體積大,只適合安裝在環(huán)境光較弱、而且相對(duì)固定的場(chǎng)所,移動(dòng)性也不好。 對(duì)于CRT投影機(jī)而言,有兩個(gè)重要的性能指標(biāo):會(huì)聚性能和聚焦性能。會(huì)聚是指紅綠藍(lán)三種顏色在屏幕上的重合效果,因?yàn)镃RT投影機(jī)有RGB三種CRT管發(fā)出的光,要想做到相同的像素完全會(huì)聚到一點(diǎn),就必須校正圖像的各種失真。機(jī)器位置變化后,會(huì)聚也要重新調(diào)整,因此對(duì)會(huì)聚的要求,一是全功能,二是方便快捷。會(huì)聚有靜態(tài)會(huì)聚和動(dòng)態(tài)會(huì)聚,其中動(dòng)態(tài)會(huì)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(gè)方向上進(jìn)行調(diào)整。而聚焦性能決定了最小像素的大小,像素越小,可達(dá)到的分辨率也就越高。 LCD液晶投影機(jī) LCD(Liquid Crystal Display)液晶投影機(jī),可以分成液晶板投影機(jī)和液晶光閥投影機(jī),前者是目前投影機(jī)市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品。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-55℃~+77℃。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。由于LCD投影機(jī)色彩還原較好、分辨率可達(dá)SXGA標(biāo)準(zhǔn),體積小,重量輕,攜帶起來(lái)也非常方便,是投影機(jī)市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。按照液晶板的片數(shù),LCD投影機(jī)分為三片機(jī)和單片機(jī),而單板投影機(jī)的機(jī)型現(xiàn)在已經(jīng)很少,我們看到最多的還是三片機(jī)。通過(guò)示意圖(圖1)可以看到液晶投影機(jī)主要由三大部分組成:液晶體、光路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)。電路系統(tǒng)根據(jù)圖像源(例如計(jì)算機(jī))的圖像信號(hào),經(jīng)過(guò)映射計(jì)算,產(chǎn)生控制液晶體的信號(hào),精確地控制液晶體的動(dòng)作。在投影儀中有3塊液晶板,其中分布著液晶體。液晶體是介于液體和固體之間的物質(zhì),本身不發(fā)光,它們象熒光屏上的像素一樣整齊的排列著。投影機(jī)利用液晶的光電效應(yīng),即液晶分子的排列以及液晶分子本身的狀態(tài)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。投影機(jī)利用這個(gè)原理可以達(dá)到利用電信號(hào)準(zhǔn)確控制通過(guò)液晶單元的光線的目的。
液晶投影機(jī)中的光源是金屬鹵素?zé)艋騏HP(冷光源),發(fā)出明亮的白光, 經(jīng)過(guò)光路系統(tǒng)中的分光鏡,將白光分解為RGB(紅色、綠色、藍(lán)色)三種元素顏色的光線,RGB三種元素顏色的光線在精確的位置上穿過(guò)液晶體,這時(shí)候每一個(gè)液晶體的作用類似于光閥門,控制每一個(gè)液晶體中光線的通過(guò)與否以及通過(guò)光線的多少。三種元素顏色的光線就這樣,經(jīng)過(guò)投影儀的鏡頭準(zhǔn)確投射到屏幕上,哪一點(diǎn)該是什么顏色、光的強(qiáng)度有多少,都分布的正正好好。就這樣,在屏幕上投影組成了與源圖像一致的色彩斑斕的圖像。普通的LCD投影機(jī)具有色彩好、價(jià)格優(yōu)勢(shì)和亮度均勻性好等多方面優(yōu)勢(shì),因此目前正在以萬(wàn)元甚至低于萬(wàn)元的價(jià)格逐漸普及到家庭和小型商用場(chǎng)所之中。 此外還有液晶光閥投影機(jī)代表了液晶投影機(jī)的高端產(chǎn)品,它采用CRT管和液晶光閥作為成像器件,是CRT投影機(jī)與液晶與光閥相結(jié)合的產(chǎn)物。具有非常高的亮度和分辨率,適用于環(huán)境光較強(qiáng),投影屏幕很大的場(chǎng)合,如超大規(guī)模的指揮中心、會(huì)議中心或娛樂(lè)場(chǎng)所等。
數(shù)字投影機(jī) DLP是英文Digital Light Porsessor 的縮寫(xiě),譯作數(shù)字光處理器。DLP以DMD(Digital
Micormirror Device)數(shù)字微反射器作為光閥成像器件。一個(gè)DLP電腦板由模數(shù)解碼器、內(nèi)存芯片、一個(gè)影象處理器及幾個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)組成,所有文字圖象就是經(jīng)過(guò)這塊板產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字信號(hào),經(jīng)過(guò)處理,數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)到DLP系統(tǒng)的心臟--DMD。而光束通過(guò)一高速旋轉(zhuǎn)的三色透鏡后,被投射在DMD上,然后通過(guò)光學(xué)透鏡投射在大屏幕上完成圖像投影。一片DMD是由許多個(gè)微小的正方形反射鏡片(簡(jiǎn)稱微鏡)按行列緊密排列在一起貼在一塊硅晶片的電子節(jié)點(diǎn)上形成的,每一個(gè)微鏡都對(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)的物理分辨率,例如一臺(tái)投影機(jī)的分辨率為600X800,所指的就是DMD裝置上的微鏡數(shù)目就有600x800=480000個(gè)。在DMD裝置中每個(gè)微鏡,都對(duì)應(yīng)著一個(gè)存儲(chǔ)器,該存儲(chǔ)器可以控制微鏡在±10度角兩個(gè)位置上切換轉(zhuǎn)動(dòng)。而且DMD塊上每一個(gè)像素的面積為16μm×16,間隔為1μm。根據(jù)所用DMD的片數(shù),DLP投影機(jī)可分為:?jiǎn)纹瑱C(jī)、兩片機(jī)、三片機(jī)。DMD數(shù)字信號(hào)的紅,綠,藍(lán)順序旋轉(zhuǎn),小鏡子根據(jù)像素的位置及色彩的多少被打開(kāi)或關(guān)閉,此時(shí)DLP可以看作是只有一個(gè)光源和一組投影鏡頭組成的簡(jiǎn)單光路系統(tǒng),鏡頭放大了DMD的反射影像并直接投射在屏幕上,這樣一幅生動(dòng)、明亮的演示效果就展現(xiàn)在我們面前了。
DLP投影機(jī)特點(diǎn): 1.結(jié)構(gòu)緊湊:與三板LCD投影機(jī)相比,單板式DLP光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,原件體積小,重量輕,最適合投影機(jī)瘦身。 2.光效率高:由于原理限制,透射式LCD光利用率不高,再加上像素邊界和電路部分對(duì)光線的遮擋,總透光率還不到10%。而DLP采用反射技術(shù),而且反射鏡之間的間隙比較小,光利用率可以達(dá)到20%-30%。所以為達(dá)到同樣的亮度,DLP投影機(jī)需要的光源功率更低,省電而且更可以簡(jiǎn)化散熱系統(tǒng)進(jìn)一步降低體積、重量和噪音。 3.高對(duì)比度:DLP技術(shù)對(duì)比度可以達(dá)到800:1-1600:1(全黑全白方式測(cè)得),畫(huà)面反差好,立體感強(qiáng)。而LCD受液晶材料性能的限制,對(duì)比度要遜色一些,只有400:1-800:1。 4.壽命長(zhǎng),畫(huà)質(zhì)穩(wěn)定性好:反射技術(shù)使得DMD芯片吸收能量相對(duì)較少,而且由于采用半導(dǎo)體器件,耐高溫性能好,長(zhǎng)期使用后畫(huà)面也不會(huì)出現(xiàn)明顯的劣化。而LCD面板中的液晶分子長(zhǎng)期受熱被分解破壞,導(dǎo)致圖像質(zhì)量嚴(yán)重下降。另外,LCD面板必須由流動(dòng)空氣降溫,容易積累灰塵,不僅會(huì)影響圖像質(zhì)量,還會(huì)造成熱量集中,進(jìn)一步降低壽命。由于耐溫性好,DLP可以采用相對(duì)密閉的光機(jī)結(jié)構(gòu),避免灰塵沉積引起圖像質(zhì)量下降。 5.沒(méi)有匯聚問(wèn)題:LCD投影機(jī)大多為三板式結(jié)構(gòu),如果三色光路沒(méi)有非常精確地疊加在一起,就會(huì)出現(xiàn)三色對(duì)齊不準(zhǔn)——匯聚失真,和CRT顯示器有些類似。常見(jiàn)的DLP投影機(jī)采用單板結(jié)構(gòu),利用旋轉(zhuǎn)色輪產(chǎn)生色彩,不存在疊加不準(zhǔn)的問(wèn)題,沒(méi)有匯聚失真。 6.響應(yīng)速度快:DLP畫(huà)面切換的響應(yīng)時(shí)間只有幾毫秒,畫(huà)面中高速運(yùn)動(dòng)的物體也能保持清晰銳利。而LCD由于響應(yīng)時(shí)間在十幾至幾十毫秒,這種切換延遲會(huì)造成畫(huà)面模糊。 雖然目前DLP投影機(jī)所占的市場(chǎng)分額還不及主力LCD投影機(jī),但作為新型的投影機(jī)產(chǎn)品,在技術(shù)和應(yīng)用市場(chǎng)方面,與LCD投影技術(shù)相比,DLP投影的最大優(yōu)勢(shì)在于有高解析度與高亮度等優(yōu)點(diǎn),圖像更加清晰銳利,黑色和白色更純正,灰度層次更加豐富,更具有體積小和重量輕的優(yōu)勢(shì)。其應(yīng)用正逐漸朝向大型投影機(jī)及電影放映機(jī)(Digital
Cinema)等高端機(jī)種以及2kg以下超小型化機(jī)型方面,向著兩極化方向發(fā)展,特別是在大型會(huì)場(chǎng)投影放映中,目前仍是以DLP投影機(jī)一枝獨(dú)秀,因此DLP已成為未來(lái)投影機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要方向,應(yīng)用領(lǐng)域與市場(chǎng)前景都是相當(dāng)被看好的。
未來(lái)之星:DLV投影機(jī)
前三類投影機(jī)的工作原理完全不同,在性能上相互補(bǔ)充。為了充分發(fā)揮各類投影機(jī)的優(yōu)勢(shì),人們想到了將CRT的長(zhǎng)處與LCD和DLP的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)的方法,于是出現(xiàn)了DLV技術(shù)的投影機(jī)。
DLV(Digital Light Valve:數(shù)碼光路真空管,簡(jiǎn)稱數(shù)字光閥)是一種將CRT透射式投影技術(shù)與DLP反射式投影技術(shù)結(jié)合在一起的新技術(shù)。該技術(shù)的核心是將小管徑CRT作為投影機(jī)的成像面,并采用氙燈作為光源,將成像面上的圖像射向投影面(圖7)。因此,DLV投影機(jī)在充分利用CRT投影機(jī)的高分辨率和可調(diào)性特點(diǎn)的同時(shí),還利用氙燈光源高亮度和色彩還原好的特點(diǎn),DLV投影機(jī)不僅是一款分辨率、對(duì)比度、色彩飽和度很高的投影機(jī),還是一款亮度很高的投影機(jī)。其分辨率普遍達(dá)到1250×1024,最高可達(dá)到2500×2000,對(duì)比度一般都在250:1以上,色彩數(shù)目普遍為24位的1670萬(wàn)種,投影亮度普遍在2000~12000
ANSI流明,可以在大型場(chǎng)所中使用。
液晶光閥投影機(jī)使用了CRT管和液晶光閥作為成像器件,是CRT投影機(jī)與液晶光閥相結(jié)合的一款新型投影機(jī)。為了充分利用傳統(tǒng)CRT投影機(jī)圖像分辨率高的優(yōu)勢(shì),克服其亮度較差的缺點(diǎn),其亮度可以達(dá)到6000
ANSI流明,分辨率則可以達(dá)到2500×2000。這類投影機(jī)非常適合在光線較強(qiáng)、觀眾較多的場(chǎng)合中使用,如超大規(guī)模指揮中心、會(huì)議中心及大型娛樂(lè)場(chǎng)所等。當(dāng)然這類投影機(jī)的價(jià)格較高,體積也較大,而且光閥不易維修,所以銷量有限。
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