投影仪原理及种类

一．投影机原理和分类

CRT：CRT（Cathode Ray Tube）是阴极射线管。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。

CRT投影机可以说是投影机的鼻祖。CRT投影机也叫三枪投影机，其工作原理与CRT 显示器没有什么不同，其发光源和成像均为CRT。虽然CRT投影机的工作特征与LCD、DLP 等投影机有本质区别，且CRT投影机与LCD投影机同属传输型投影机，但CRT投影机是本身发光，是由阴极射线电子束扫描击射在成像面上，使成像面上的荧光粉发光形成图像后，再传输到投影面上。因此，CRT投影机具有CRT技术中成像的所有优点和缺点。即CRT投影机分辨率高、对比度好、色彩饱和度佳、对信号的兼容性强，且技术十分成熟。特别是CRT投影机在采用当前技术先进的CRT新型荫罩后，亮度也有了较大提高。但CRT投影机毕竟是由成像面上荧光粉发光后再投影到屏幕上的，当有效扫描电子数增加到饱和状态时，再增加有效电子数，荧光粉发光量也增不了多少。因此，与其它类型的投影机相比，在亮度方面，CRT投影机要低得多，这一直是困绕CRT投影机的主要因素。不过，CRT投影机分辨率高,对比度好,色彩饱和度佳,信号的兼容较强，技术十分成熟，加上CRT投影机扫描式的成像特点，具有丰富的几何失真调整能力，在分辨率、亮度、对比度、饱和度、线性、枕形、梯形等方面具有调节功能，所以CRT投影机显示的图像色彩丰富，还原性好。缺点是亮度较低，操作复杂，体积庞大，对安装环境要求较高。CRT投影机在航空航天、遥控监控行业中起到其它投影机无法替代的作用，所以应用于相对高端的专业领域。

它有两个性能值得注意：一是会聚性能：对CRT投影机来说，会聚控制性显得格外重要，因为它有RGB三种CRT管，平行安装地支架上，要想做到图像完全会聚，必须对图像各种失真均能校正。机器位置的变化，会聚也要重新调整，因此对会聚的要求，一是全功能，二是方便快捷。会聚有静态会聚和动态会聚，其中动态会聚有倾斜，弓形，幅度，线性，梯形，枕形等功能，每一种功能均可在水平和垂直两个方向上进行调整。除此之外，还可进行非线性平衡，梯形平衡，枕形平衡的调整。二是CRT管的聚焦性能：CRT管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进，其优点是聚焦性能好，尤其是高亮度条件下会散焦，且聚焦精度高，可以进行分区域聚焦，边缘聚焦，四角聚焦，从而可以做到画面上每一点都很清晰。

LCD：LCD( Liquid Crystal Display)投影机，分为液晶板投影机和液晶光阀投影机两类。LCD液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物。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-55oC~+77oC。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。

三片式LCD投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组后会聚到分色镜组，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后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。三片式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。LCD投影机体积较小、重量较轻，制造工艺较简单，亮度和对比度较高，分辨率适中，现在LCD投影机占有的市场份额约占总体市场份额的70%以上，是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。

三片式液晶投影仪的工作原理

LCD的优点：首先在画面颜色上，现在主流的LCD投影机都为三片机，采用红、绿、蓝三原色独立的LCD板。这就可以分别地调整每个彩色通道的亮度和对比度，投影效果非常好,能得到高度保真的色彩。在同样档次的DLP投影机，还只能用一片DLP，很大程度上由色轮的物理性质和灯的色温决定好坏，没什么好调整的，只能得到较为正确的色彩。但与同价位的LCD投影机相比，在图像区域的边缘，还是缺乏鲜艳的色调。其次是光效率高。LCD投影机比用相同瓦数光源灯的DLP投影机有更高的ANSI流明光输出，在高亮度竞争中，LCD依然占着优势。7公斤重量级左右的投影机中，能达到3000 ANSI流明以上亮度的，都是LCD投影机。

LCD的缺点：LCD投影机明显缺点是黑色层次表现太差，对比度不是很高。LCD投影机表现的黑色，看起来总是灰蒙蒙的，阴影部分就显得昏暗而毫无细节。这点非常不适合播放电影一类的视频，对于文字到是与DLP投影机差别不是很大。第二个缺点是LCD投影机打出的画面看得见像素结构，观众好像是经过窗格子在观看画面。SVGA(800×600)格式的LCD投影机，不管屏幕图像的尺寸大小如何，都能看得清楚像素格子，除非用分辨率更高的产品。

现在LCD开始使用起了微透镜阵列(MLA)，可以提高XGA格式的LCD板的传输效率，柔化像素格子，使像素格子细微而不明显，且对图像的锐利程度不会带来任何影响。它能使LCD的像素结构感觉可以减少到几乎与DLP投影机一样，但还是有点差距。

DLP：DLP（Digital Light Processor）数码光输处理器。美国德州仪器公司研发的DMD 单元为DLP技术的实现提供技术保障，开辟了投影机产品的技术发展数字时代。DLP投影机以DMD（Digital Micormirror Device）数字微镜作为成像器件。DMD可通过二位元脉冲控制的半导体元件。该元件具有快速反射式数字开关性能，能够准确控制光源。其基本原理是，光束通过一高速旋转的三色透镜后，再投射在DMD部件上，然后通过光学透镜投射在大屏幕上完成图像投影。DLP投影机实际上是一种基于DMD技术的全数字反射式投影设备。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形成的，每一个微镜都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投影机的物理分辨率，平常我们说投影机的分辨率为

600×800的SVGA模式，所指的就是DMD装置上的微镜数目就有600×800=480000个，是相当复杂和精密的。在DMD装置中每个微镜，都对应着一个存储器，该存储器可以控制微镜在±10度角两个位置上切换转动。单片DMD由很多微镜组成，每个微镜对应一个像素点，DLP投影机的物理分辨率就是由微镜的数目决定的。DLP投影机的技术是一种全数字反射式投影技术。其特点首先是数字优势。数字技术的采用，使图像灰度等级提高，图像噪声消失，画面质量稳定，数字图像非常精确。其次是反射优势。反射式DMD器件的应用，使成像器件的总光效率大大提高，对比度亮度均匀性都非常出色。DLP投影机清晰度高、画面均匀，色彩锐利，三片机可达到很高的亮度，且可随意变焦，调整十分方便。

DLP投影机采用微镜滤光技术，使用表面由成千上万个微透镜组成的芯片高速切换光像素来产生投影图像。形成DLP图像的光束没有经过过滤，能量没有减少，投影图像信息没有损失，加上DMD部件具有反射性和密合性的优点，光能的利用率远远高于传统的光学系统。配合先进的光学架构与高品质的光学镜头设计，DLP投影机可以产生清晰度高、画面均匀、色彩还原性好的图像，亮度比LCD图像高，出现条纹和重影的情况也比LCD投影机少。DLP投影技术抛弃了传统意义上的会聚，可以随意变焦，调整十分方便，而且其光学路径相当简单，体积更小，所以该技术主要应用在超便携式系统中，现代最轻的DLP超便携投影机的重量可以小于1.5公斤。当然，缩小体积也带来了视频显示方面的缺陷，使DLP投影机的视频显示效果有些失真。DLP投影机的光学机械特性，也决定了它的移动防振性能要比LCD投影机差一些。与LCD投影机一样，DLP的像元也是固化的，所以它的分辨率调整功能较差。