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主流投影机显示技术浅析

2010-07-06 11:11
安娜PARKER
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   投影机凭借其自身的优势,在电化教学中扮演着越来越重要的角色。如何充分了解利用投影机,成为大家非常关心的话题。投影机产品构成主要包括核心的投影成像部件、光学引擎、电气控制和接口三大主要部件,其中的核心投影成像部件是投影机产品的核心,在整个投影机产品的成本构成中占有非常重要的部分,其地位颇似计算机中的处理器。而教育投影机市场主要分为LCDDLP显示技术

     LCD(Liquid Crystal Display 液晶)投影机

     LCD液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物,它利用了液晶的电光效应,通过电路控制液晶单元的透射率及反射率,从而产生不同灰度层次及多达1670百万种色彩的靓丽图像。LCD投影机的主要成像器件是液晶板。LCD投影机的体积取决于液晶板的大小,液晶板越小,投影机的体积也就越小。

     根据电光效应,液晶材料可分为活性液晶和非活性液晶两类,其中活性液晶具有较高的透光性和可控制性。液晶板使用的是活性液晶,人们可通过相关控制系统来控制液晶板的亮度和颜色。与液晶显示器相同,LCD投影机采用的是扭曲向列型液晶。LCD投影机的光源是专用大功率灯泡,发光能量远远高于利用荧光发光的CRT投影机,所以LCD投影机的亮度和色彩饱和度都高于CRT投影机。LCD投影机的像元是液晶板上的液晶单元,液晶板一旦选定,分辨率就基本确定了,所以LCD投影机调节分辨率的功能要比CRT投影机差。

     LCD投影机按内部液晶板的片数可分为单片式和三片式两种,现代液晶投影机大都采用3片式LCD板。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。

     DLP(Digital Light Processor数码光输出)数码投影机

     DLP投影机是一种光学数字化反射式投射设备。DLP投影机的关键成像器件DMD(Digital Micromirror Device:数字微透镜装置)是一种由德州仪器公司自行研制开发的、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。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。

     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。

     虽然DLP投影机所占的市场分额远远低于LCD投影机,但作为新型产品,DLP投影机在体积、重量和亮度等方面具有先天优势,更适合现代电子商务与家庭影院的需要,尤其是其超便携性能完全超过了LCD投影机,DLP投影机已成为继CRT投影机和LCD投影机之后的第三类产品,应用领域与市场前景不可估量。

     LCD和DLP技术类型及规格:

     LCD的技术规格:根据LCD投影机产品结构、性能和成本的要求,液晶板具有不同的尺寸规格。LCD液晶板的大小决定着投影机的大小,LCD液晶板规格越小,则投影机的光学系统就能做得越小,从而使投影机越小。但是在很小的LCD上做到高分辨率,并且保持高亮度,其技术之难是可想而知的。目前0.9英寸和0.7英寸的面板产量最大,比例达到70%以上,1.3英寸产品比例在15%左右,0.5英寸、0.79英寸、0.99英寸和1.0英寸面板也开始用于投影机产品。在液晶板数量上,由于单片结构在性能和色彩方面的缺陷,目前已经基本被淘汰。主流为3片式LCD投影机,由于在性能和色彩方面表现出色,在很长一段时间内,都代表了投影机产品发展的最成熟水平。在同等亮度和分辨率的情况下,投影机体积越小价格相应越高。

     DLP的技术规格:与LCD技术一样,DMD芯片尺寸是决定投影机体积和重量的重要因素,目前德州仪器也推出了0.55英寸、0.7英寸、0.9英寸和1.1英寸多种尺寸的芯片。DLP投影机最常见的结构有单片式和3片式两种,其中3片式结构主要应用于影院系统和高性能产品中,市场上常见的普通应用的产品全部是单片式结构,人们普遍谈论的DLP技术和LCD技术的比较,也主要是基于单片式DLP技术和3片式LCD技术之间的比较。单片式DLP投影机采用色轮来实现分色,3原色用同一个成像部件,与三原色各有一套成像系统的3片式LCD投影机相比,单片式DLP投影机在色彩饱和度方面一直要比3片LCD投影机差。第一代DLP投影机的色轮转速为60Hz,第二代DLP产品的色轮转速提高了一倍,为120Hz,新一代的DLP投影机的色轮转速仍为120Hz,不过色轮采用了6分色(以前采用3分色),相当于把转速又提高了一倍,达到了240Hz。因此目前的DLP投影机的色彩表现已经得到了很大提高,但是与LCD产品相比,大部分单片DLP投影机产品的色彩表现还有差距。

 

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