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浅析佳能投影机采用的LCOS光学技术

导读: 佳能凭借其领先的光学技术一直不断地追求高画质影像这一理念。从久负盛名的专业EOS单反相机,到实用至上的博秀(Powershot)系列,再到时尚的伊克萨斯(IXUS)系列小型数码相机,还有广受好评的数码摄像机和投影机等民用影像产品。佳能将这个执著的理念贯穿到其所有的影像产品中。

    佳能凭借其领先的光学技术一直不断地追求高画质影像这一理念。从久负盛名的专业EOS单反相机,到实用至上的博秀(Powershot)系列,再到时尚的伊克萨斯(IXUS)系列小型数码相机,还有广受好评的数码摄像机和投影机等民用影像产品。佳能将这个执著的理念贯穿到其所有的影像产品中。

 

    在小型时尚数码相机市场上,一些厂家为了能让产品变得更轻更薄,采用了会损失画质的潜望式镜头。而佳能的IXUS系列,则采用了具有水平光轴的伸缩式镜头以保证画质,尽管机身不能变得很薄,但是在时尚和画质之前,佳能选择了画质。

 

    同样,在投影机市场上,面对市场上现存的多种投影技术,佳能选择了代表高画质的LCOS投影技术。生产了一系列基于LCOS投影技术的高分辨率投影机。最近刚刚发布的高分辨率投影机SX80则是其中的最新产品。那么,为什么说LCOS投影技术代表了高画质呢?

 

    投影技术发展到今天已经越来越成熟。根据投影核心技术的不同,可分为CRT(阴极射线管)投影、LCD(液晶)投影、LCOS (反射式液晶) 投影以及DLP(数字光学处理器)投影四种主要类型。其中,CRT 和LCD投影技术采用透射式投影方式,而DLP 和LCOS 投影技术采用反射式投影方式。当前市场上主流的投影机是采用LCD 和DLP投影技术的投影机。

 

    在20 世纪末占据投影市场主要地位的是CRT(阴极射线管)投影技术,早期的投影机几乎都是采用这种投影技术。但是现在它早已经被LCD、DLP、LCOS等新投影技术取代了。

 

    LCD投影技术是通过光学系统把强光通过分光镜形成红、绿、蓝三束光,分别透射过红、绿、蓝三色液晶板并经过模拟/数字信号转换后,通过控制液晶板上液晶单元的开启、闭合,从而控制光路的通断,红、绿、蓝三色光最后在棱镜中汇聚,由投影镜头投射在屏幕上形成彩色图像。

 

    DLP投影系统有些复杂,其核心是DMD数字微镜设备芯片。它的原理是通过控制微镜片向光源倾斜时的不同角度,来控制反射到镜头上的光,从而形成影像。DLP根据使用的DMD芯片数量分为单芯片和三芯片两种。一般的DLP投影机是单芯片的,即只有一个DMD成像部件;三芯片DLP投影技术可实现非常高的图像质量或非常高的亮度,但成本很高,所以现在市场上绝大部分的DLP投影机都是单芯片的。

 

    LCOS 属于新型的反射式LCD 投影技术,它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片,用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜,形成CMOS基板,然后将CMOS基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合,再注入液晶封装而成。光源主要是由卤素灯、氙气灯等光源发光,集光至面板,将面板的影像经反射或透射投射出影像,再经过分光、合光系统,最后将影像投射到屏幕显像。

 

   LCOS投影技术与LCD投影技术比较

    高分辨率细腻影像

 

LCOS芯片具有更高的开口率和更细的像素间距。这使得LCOS的画面像素间的距离更小,画面看起来更加鲜明统一。LCD投影技术有明显的网格化的现象。这种投影技术特色在投影大尺寸画面的时候格外明显。

 

    光学效率高

 

    LCOS 芯片的高开口率本身就会提升投影机的光学效率。高开口率意味着芯片更多的面积参与光线的反射。同时,由于LCD液晶芯片投射结构特殊的光学需求,进一步减弱了LCD的光学效率。所以,同样的灯泡在用LCOS和LCD投影效果相比能够实现更高的亮度。这不仅仅能够提升画面质量,同时也能够节约更多的能源。

 

    黑色表现优秀  

 

    采用透射投影技术的LCD投影技术,无论是否要求显示颜色,都不能控制液晶芯片达到零透光率。这使得LCD投影技术不能完美呈现黑色画面效果。但是,LCOS投影技术却能显著改善投影机还原黑色时的性能表现。优秀的黑色和灰色效果使 LCOS投影机带来了更加丰富细腻的灰阶表现力。使得画面细节更真实、自然、具有立体感。

 

    适合放映运动画面  

 

    LCOS投影技术在运动画面显示上也有一定的优势。由于采用特殊的反射光路,液晶层可以做的更薄,因此可以减轻液晶分子的粘滞作用,使得运动画面反应更加快捷、清晰,形成更加流畅的画面。这也是为什么单芯片LCOS可以采用类似DLP那样的时序成像的原因之一。

 

    综合来讲LCOS具有分辨率高、色彩鲜艳、灰度优秀、黑色深沉、画面明亮、网格化情况较少和更加节能的特点。相比之下LCD投影在画面网格化、黑色不纯和灯泡亮度利用率上具有明显的不足支出。

 

    LCOS投影技术与DLP投影技术比较

 

    与今天市场上大多数LCOS投影机均采用三芯片结构相比,DLP投影机的产品阵营稍显复杂。市场上销售的DLP产品主要以单芯片时序成像的产品为主,这类产品普遍成本低廉。同时,采用三芯片DLP投影机在高端的工程投影机和数字电影放映机市场上的价格动辄几十万、几百万元,可称得上是绝对的高档产品。

 

    LCOS投影技术与单芯片DLP投影技术相比具有更高的光学利用效率、更加丰满的色彩表现,并且没有色彩断裂现象、不会让观赏者眩晕现象等特点。

 

单芯片DLP技术色彩表现不够完美

 

    单芯片DLP投影机最大的问题是来自于其不完美的色彩表现。它的色彩问题主要出现在饱和度、温和性和自然真实感上。由于单芯片DLP投影采用时序方式显示色彩:即光线穿过不断旋转地色轮循环显示三种色彩,由于显示不同色彩的时间间隔非常短,人眼不能准确分辨,故而观赏者的感觉会使投影机显示了某一个固定的颜色。

 

    在早期产品中,大部分是采用时序显示方式,画面上会出现彩虹条纹现象,大量的消费者在观看时感到眩晕。随着投影技术的进步,眩晕和彩虹现象已经得到了很好的改善,同时德州仪器也开发出了一种叫做“极致色彩”的新投影技术来提升DLP单芯片产品的色彩表现。但是由于单芯片成像的结构限制,目前单芯片DLP在色彩还无法和LCOS投影技术抗衡。

 

  三芯片DLP技术成本高昂,分辨率提高困难

 

    三芯片DLP投影技术是DLP投影的最高技术,能很好的避免单芯片产品上出现的眩晕、彩虹、色彩表现力不足等缺陷。这种三芯片DLP投影产品成本极其高昂,被广泛应用于数字电影院的放映系统。价格最低也有几十万元,更高的有上百万元以上。抛开三芯片DLP投影产品在价格上劣势不谈,LOCS投影技术在分辨率上的优势更是DLP投影技术无可比拟的。现在,LOCS芯片的分辨率已经有 2K、3K、4K、8K等不同分辨率的产品。而DLP产品的分辨率最高仅仅达到2K。由于微电子机械学结构的限制使DLP投影技术提升分辨率难度很大,可以说这是DLP投影技术和LCOS投影技术相比较的致命弱点。

 

    对比LCOS投影技术,三芯片DLP产品在对比度方面略占优势。三芯片DLP数字影院专业投影机对比度指标在各种投影技术中一直占有一定优势。不过二者的差距目前正在缩小。而在家用机级别LCOS机型的对比度表现则已经超越了大多数单芯片DLP投影机,并表现出极大的发展潜力。

 

    经过与LCD 和DLP投影技术的比较不难看出,LCOS 投影技术几乎拥有DLP投影技术和LCD投影技术的全部优点,而且很好地弥补了二者的缺点。LCOS投影技术的高画质已经超过了LCD投影技术和单芯片 DLP投影技术、并且在分辨率上已经能与三芯片DLP投影技术相抗衡。

 

    LCOS技术的诸多优势使执著于高画质影像质量的佳能选择了LCOS投影技术作为其高画质投影机的显示投影技术,而且研发出了其专利的AISYS光学照明技术来积极推动高画质LCOS投影机的发展,并陆续推出了五款采用LCOS技术的高分辨率投影机产品。我们相信,随着LCOS技术的不断发展,投影画面质量会不断提高,我们会欣赏到让我们更加感动地影像,而佳能,也正在为了达到这个目标而不断努力!

 

(编辑:小曾)

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