投影显示

1. 投影显示

2. 投影仪目前已广泛应用于演示和家庭影院中，它是一种用来放大显示图像的投影装置。目前已经应用于会议室演示以及在家庭中通过连接DVD影碟机等设备在大屏幕上观看电影。在电影院，也同样已开始取代老电影胶片的数码影院放映机，被用作面向硬盘数字数据的银幕。在投影仪内部生成投影图像的元件有3类（CRT、LCD、DLP），根据元件的使用种类和数目，产品的特点也各不同。投影仪目前已广泛应用于演示和家庭影院中，它是一种用来放大显示图像的投影装置。目前已经应用于会议室演示以及在家庭中通过连接DVD影碟机等设备在大屏幕上观看电影。在电影院，也同样已开始取代老电影胶片的数码影院放映机，被用作面向硬盘数字数据的银幕。在投影仪内部生成投影图像的元件有3类（CRT、LCD、DLP），根据元件的使用种类和数目，产品的特点也各不同。

4. 基本上所有类型的投影仪都一样。先将光线照射到图像显示元件上来产生影像，然后通过镜头进行投影。投影仪的图像显示元件包括利用透光产生图像的透过型和利用反射光产生图像的反射型。无论哪一种类型，都是将投影灯的光线分成红、绿、蓝三色，再产生各种颜色的图像。因为元件本身只能进行单色显示，因此就要利用3枚元件分别生成3色成分。然后再通过棱镜将这3色图像合成为一个图像，最后通过镜头投影到屏幕上。基本上所有类型的投影仪都一样。先将光线照射到图像显示元件上来产生影像，然后通过镜头进行投影。投影仪的图像显示元件包括利用透光产生图像的透过型和利用反射光产生图像的反射型。无论哪一种类型，都是将投影灯的光线分成红、绿、蓝三色，再产生各种颜色的图像。因为元件本身只能进行单色显示，因此就要利用3枚元件分别生成3色成分。然后再通过棱镜将这3色图像合成为一个图像，最后通过镜头投影到屏幕上。

5. 背投影电视的关键部件1．投射管　　同显像管在普通电视机中所处的地位一样，投影管在投影电视机中也起着非常重要的作用。投影管除了发光强度、工作寿命等指标以外，管子的发光纯度也是相关色彩还原的重要指标。2．投射镜头　　普通电视机是靠3束电子束轰击显像管的三基色荧光粉成像的，而投影电视是靠三基色光束合成在特制的屏幕上成像的。当光束从光源（投射管）发出后，由于散射存在，在到达屏幕上时必然呈散射状态，不采用相应的光电聚焦技术措施是无法观看的。因此，所有的投影电视都无一例外地要加光学透镜——投射镜头。背投影电视的关键部件1．投射管　　同显像管在普通电视机中所处的地位一样，投影管在投影电视机中也起着非常重要的作用。投影管除了发光强度、工作寿命等指标以外，管子的发光纯度也是相关色彩还原的重要指标。2．投射镜头　　普通电视机是靠3束电子束轰击显像管的三基色荧光粉成像的，而投影电视是靠三基色光束合成在特制的屏幕上成像的。当光束从光源（投射管）发出后，由于散射存在，在到达屏幕上时必然呈散射状态，不采用相应的光电聚焦技术措施是无法观看的。因此，所有的投影电视都无一例外地要加光学透镜——投射镜头。

6. 投射镜头通常是一组透镜，一般由3～7片透镜组成，除了用来放大、聚焦光束外，另一主要作用是用它来适当地补偿、校正各种光栅的畸变失真。在投影电视中，这种镜头可以被大致分成两类：一类为全玻璃型，即组成镜头的每片透镜都是玻璃透镜；另一类为混合型，即组成镜头的透镜既有玻璃透镜片，也有塑料透镜片。目前被广泛应用的投射镜头主要都是混合型的。它的优越性在于高性能、重量轻及成本低。投射镜头通常是一组透镜，一般由3～7片透镜组成，除了用来放大、聚焦光束外，另一主要作用是用它来适当地补偿、校正各种光栅的畸变失真。在投影电视中，这种镜头可以被大致分成两类：一类为全玻璃型，即组成镜头的每片透镜都是玻璃透镜；另一类为混合型，即组成镜头的透镜既有玻璃透镜片，也有塑料透镜片。目前被广泛应用的投射镜头主要都是混合型的。它的优越性在于高性能、重量轻及成本低。

7. 3．后投射屏　　背投影电视的一个突出优点是显示屏幕不受显像管的限制，可以做得很大，但屏幕大了以后，由于受光源亮度的限制（投射管的亮度有限），势必会造成屏幕整体亮度和对比度的下降，而亮度和对比度的不足，使图像的清晰度和颜色的鲜艳程度都受到影响，所以自投影电视问世以来，人们一直在为提高清晰度而努力的同时还在想方设法地提高影像的亮度和对比度。除了提高投射管的亮度之外，人们还在投射屏上进行了大量的努力，设计出了由无数透镜组成的光学屏幕，如菲涅耳透镜和双凸透镜，以保证投影电视的图像质量。3．后投射屏　　背投影电视的一个突出优点是显示屏幕不受显像管的限制，可以做得很大，但屏幕大了以后，由于受光源亮度的限制（投射管的亮度有限），势必会造成屏幕整体亮度和对比度的下降，而亮度和对比度的不足，使图像的清晰度和颜色的鲜艳程度都受到影响，所以自投影电视问世以来，人们一直在为提高清晰度而努力的同时还在想方设法地提高影像的亮度和对比度。除了提高投射管的亮度之外，人们还在投射屏上进行了大量的努力，设计出了由无数透镜组成的光学屏幕，如菲涅耳透镜和双凸透镜，以保证投影电视的图像质量。

8. 现行背投影电视的最大弱点是在垂直方向上的可视角范围狭窄，一般在±30°左右。这是因为背投影电视的屏幕尺寸普遍较大，而投射管发射出的光总量有限，因此，为了保证整个图像画面具有一定的亮度，屏幕上的透镜系统只能在一定的区域内聚集光量，任何要扩大垂直观看范围的努力都会使整体画面的亮度减小。所以，要增加垂直观看视角，就必须大大地增加到达荧屏的光的总量。因此，解决这一问题的关键是要提高投射管的发光总量及透镜和屏幕的有效透光率，这也是目前世界上生产投射管厂家和背投影电视厂家正在努力改进的地方。现行背投影电视的最大弱点是在垂直方向上的可视角范围狭窄，一般在±30°左右。这是因为背投影电视的屏幕尺寸普遍较大，而投射管发射出的光总量有限，因此，为了保证整个图像画面具有一定的亮度，屏幕上的透镜系统只能在一定的区域内聚集光量，任何要扩大垂直观看范围的努力都会使整体画面的亮度减小。所以，要增加垂直观看视角，就必须大大地增加到达荧屏的光的总量。因此，解决这一问题的关键是要提高投射管的发光总量及透镜和屏幕的有效透光率，这也是目前世界上生产投射管厂家和背投影电视厂家正在努力改进的地方。

9. 投影机分正投影和背投影两种，市场上常见的多媒体投影机主要是指正投影机。正投影是观察者和投影机位于反射屏幕的同一侧，从投影机投射出来的光照射到屏幕，观察者看到的是屏幕反射回来的光；投影机分正投影和背投影两种，市场上常见的多媒体投影机主要是指正投影机。正投影是观察者和投影机位于反射屏幕的同一侧，从投影机投射出来的光照射到屏幕，观察者看到的是屏幕反射回来的光； 而背投影是观察者和投影机位于屏幕的两侧，将投影 机安装在机身内的 底部，从投影机投 射出来的光照射到 半透明的屏幕时会 有部分光透过观察 者看到的是透射出 来的光（如图）

10. 背投影彩电与普通彩电的成象原理不同，是在普通彩电的基础上结合了投影技术。从其工作原理上看，接收部分的原理与普通彩电基本相同，而最大的区别在于接收电视信号后的处理上。普通彩电收到视频信号后通过显像管直接显示到屏幕上，而背投影彩电接收到信号后，通过电路处理，再经会聚电路和数字滤波电路优化处理，将其传输给并排放置的红、绿、蓝3只单色投影管。3只投影管产生的电视图像分别经过透镜放大，而经反射镜反射到投影屏上合成为一幅完整的大屏幕彩色图像。背投影彩电与普通彩电的成象原理不同，是在普通彩电的基础上结合了投影技术。从其工作原理上看，接收部分的原理与普通彩电基本相同，而最大的区别在于接收电视信号后的处理上。普通彩电收到视频信号后通过显像管直接显示到屏幕上，而背投影彩电接收到信号后，通过电路处理，再经会聚电路和数字滤波电路优化处理，将其传输给并排放置的红、绿、蓝3只单色投影管。3只投影管产生的电视图像分别经过透镜放大，而经反射镜反射到投影屏上合成为一幅完整的大屏幕彩色图像。

11. 普通彩电所用的显像管尺寸和电视的尺寸是一致的，如普通的25英寸电视用25英寸的显像管，而背投影彩电用的是3个7英寸的小管子，这3只管子分别发出红、绿、蓝3种颜色的光，它们叠加在一起投影到屏幕上，形成完整的图像。即它的基本原理是把我们平常所说的投影机和荧幕融为一体。普通彩电所用的显像管尺寸和电视的尺寸是一致的，如普通的25英寸电视用25英寸的显像管，而背投影彩电用的是3个7英寸的小管子，这3只管子分别发出红、绿、蓝3种颜色的光，它们叠加在一起投影到屏幕上，形成完整的图像。即它的基本原理是把我们平常所说的投影机和荧幕融为一体。 值得特别指出的是，背投电视的工作原理主要是用三只投影管先把光束投射在机内镜面上，再由镜面反射到屏幕上成像，这一过程中全部是光的运动，而不是传统电视中的电子流在运动，这也正是背投电视与普通电视本质的区别。

12. 由于采用的不同的投影机种类，背投技术可以分为CRT、PDP、LCD、DLP(数字光处理)等几种。到目前为止，CRT背投电视的技术最为成熟，生产规模较大，性价比高，依然是国内背投电视市场的主流产品。但CRT背投很难提升亮度，容易使显像管老化，时间长了，画面会变暗，清晰度降低。鉴于此，随着其他三种技术的逐渐成熟，市场必将重新分割。考虑到消费能力，CRT在未来几年内仍将占据我国背投市场的主体；LCD就技术成熟度、应用范围方面看，是最有机会首先取代CRT成为主流的技术；DLP是技术新贵。由于采用的不同的投影机种类，背投技术可以分为CRT、PDP、LCD、DLP(数字光处理)等几种。到目前为止，CRT背投电视的技术最为成熟，生产规模较大，性价比高，依然是国内背投电视市场的主流产品。但CRT背投很难提升亮度，容易使显像管老化，时间长了，画面会变暗，清晰度降低。鉴于此，随着其他三种技术的逐渐成熟，市场必将重新分割。考虑到消费能力，CRT在未来几年内仍将占据我国背投市场的主体；LCD就技术成熟度、应用范围方面看，是最有机会首先取代CRT成为主流的技术；DLP是技术新贵。

13. 市场上的背投式彩电屏幕尺寸一般为41至61英寸，巨大的屏幕使电视图像更具真实感。与普通电视机相比，背投式彩电不是利用显像管，而是采用先进的投影光学系统，使电视亮度和清晰度得到极大提高，同时再配以高质量的扬声系统，营造出一种强烈的现场感。此外，背投式彩电采用数码扫描方式进行信号处理，每秒播出上百幅图像，实现了没有闪烁的稳定图像，观众长时间看电视也不会感到眼睛疲劳。市场上的背投式彩电屏幕尺寸一般为41至61英寸，巨大的屏幕使电视图像更具真实感。与普通电视机相比，背投式彩电不是利用显像管，而是采用先进的投影光学系统，使电视亮度和清晰度得到极大提高，同时再配以高质量的扬声系统，营造出一种强烈的现场感。此外，背投式彩电采用数码扫描方式进行信号处理，每秒播出上百幅图像，实现了没有闪烁的稳定图像，观众长时间看电视也不会感到眼睛疲劳。

15. 在现阶段，大屏幕的背投电视大致可以包括三类：等离子电视、液晶背投电视和DLP（数字光处理）背投电视。它们都具有非常高的清晰度，尤其是等离子电视和液晶背投电视。但是，前两种产品虽然都有明显的优势，现在却都受到成本和制造上的限制，价格方面都显得非常昂贵，非一般消费者所能够承担。而现在DLP背投电视同传统的CRT电视相比具有明显的优势，在价格上则相对其它两种产品而言就便宜了许多。因此，对于大多数家庭用户而言，DLP背投电视才是合理的选择。在现阶段，大屏幕的背投电视大致可以包括三类：等离子电视、液晶背投电视和DLP（数字光处理）背投电视。它们都具有非常高的清晰度，尤其是等离子电视和液晶背投电视。但是，前两种产品虽然都有明显的优势，现在却都受到成本和制造上的限制，价格方面都显得非常昂贵，非一般消费者所能够承担。而现在DLP背投电视同传统的CRT电视相比具有明显的优势，在价格上则相对其它两种产品而言就便宜了许多。因此，对于大多数家庭用户而言，DLP背投电视才是合理的选择。

16. DLP光显电视的核心就是DMD芯片，这个只有火柴盒大小的芯片上竟密密麻麻地排列了80万至100万面小镜子，而且每个小镜子都可以独立向正负方向翻转10度，并可以每秒钟翻转5000多次。光源通过这些小镜子反射到屏幕上直接形成图像。所以DLP投影技术抛弃了传统意义上的光学会聚，可以随意改变焦点，调整起来十分方便，而且其光学路径相当简单，体积更小。因此，DLP背投电视的机身相应地就可以做得更薄。体积不再庞大，大大减小了摆放空间，能耗也随之降低很多。从价位上看，DLP中流行的单片DMD技术较之液晶显示也符合普通用户的承受能力。DLP光显电视的核心就是DMD芯片，这个只有火柴盒大小的芯片上竟密密麻麻地排列了80万至100万面小镜子，而且每个小镜子都可以独立向正负方向翻转10度，并可以每秒钟翻转5000多次。光源通过这些小镜子反射到屏幕上直接形成图像。所以DLP投影技术抛弃了传统意义上的光学会聚，可以随意改变焦点，调整起来十分方便，而且其光学路径相当简单，体积更小。因此，DLP背投电视的机身相应地就可以做得更薄。体积不再庞大，大大减小了摆放空间，能耗也随之降低很多。从价位上看，DLP中流行的单片DMD技术较之液晶显示也符合普通用户的承受能力。

17. 技术原理DLP（Digital Light Processor）数字光处理器）包括数码微镜元件（DMD）、光源、彩色滤波器系统、冷却系统、照明及投射光学镜头。DLP投影机以DMD（Digital Micormirror Device）数字微镜作为成像器件. 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。其工作过程如下：光源所发白光，经分色轮着色，被分成不同时段的红绿蓝三束色光。三色光经DMD反射成像，最后三色像分时间先后进行叠加，还原出原色投放屏幕。

18. DLP光显电视从显示原理来看，应该属于背投式彩电的一种，但是它与我们所熟悉的CRT、LCD背投不同，DLP光显电视从显示原理来看，应该属于背投式彩电的一种，但是它与我们所熟悉的CRT、LCD背投不同， 可以做成类似于 平板电视一样的 超大屏幕和超薄 结构。

19. 技术优点：DLP显示板的优点是它们有极快的响应时间。你可以在显示一帧图像时将独立的像素开关很多次。它使利用一块显示板通过逐场过滤（field-sequential）方式产生真彩图像。步骤如下：首先，绿光照射到面板上，机械镜子进行调整来显示图像的绿色像素数据。 然后镜子再次为图像的红色和蓝色的像素数据进行调整。（一些投影仪通过使用第四种白色区域来增加图像的亮度并获得明亮的色调。）所有这些发生得如此之快，以致人的眼睛无法察觉。循序出现的不同颜色的图像在大脑中重新组合起来形成一个完整的全彩色的图像。 

20. 对高质量的投影系统，可以使用3块DLP显示板。每块板分别被被打上红色、绿色和蓝色，图像被重组为一个单一的真彩色的图像。这种技术已经被用在一些数字电影院中的大型投影设备上。DLP显示板有高分辨率而且非常可靠。 它们的对比度大约是多晶硅LCD投影仪的两倍，这使它们在明亮的房间中更有效。

21. 对比度： DLP数码光显电视在构成图像表现力的三大因素（清晰度、亮度、对比度）上均有卓越表现，一般DLP数码光显电视对比度达到1500:1甚至2500:1，而等离子一般也是介乎1000:1到3000:1之间，极少数高的已经达到5000：1以上；DLP背投图像分辨率一般可达到1260×720，与液晶显示屏分辨率相当，这意味着完全适应数字电视信号对电视显像的要求。

22. 厚度： • DLP数码光显电视可以做得很薄，和平板电视（等离子、液晶）差不多。一般CRT背投厚50CM以上，三星DLP数码光显电视厚度在40CM以下，目前TCL推出的TCLDLP61V6，虽然拥有61英寸的大屏幕，但由于采用了TCL—汤姆逊公司先进的光路设计，所以厚度只有普通DLP背投的1／3，机身厚度仅为17.4厘米，是目前全球最薄的背投电视。整机重量带挂件不到59公斤，比普通34英寸彩电轻。TCLDLP61V6完全可以安装在墙面上，因此被称为“可以悬挂的背投”。

23. LCD背投技术 • LCD背投的成像方式为穿透式，成像器件为液晶板，是一种被动式的投影方式。它利用外光源（金属卤素灯或UHP灯），因此只要提高灯泡的功率就可以提升亮度。它利用比较成熟的液晶投影技术，色彩还原性好，亮度和对比度都优于CRT背投。随着技术的不断发展，目前困扰业界的灯泡寿命问题，也将得到较好的解决。目前LCD背投没有成为市场主流的原因主要在于其高成本。此外LCD背投，限于其工作原理上的原因，它的开机预热和关机后散热都需要时间，不能做到CRT背投那样随开随关。

24. LCD 投影机按照液晶板的片数分为三片式和单片式。目前，三片式投影机是液晶板投影机的主要机种，其原理示意图如下：三片式LCD板投影机原理是光学系统把光源发射的强光通过分光镜形成R、G、B三束光，分别透射过R、G、B三色液晶板；控制信号源经过A/D转换调制后，加到 液晶板上，通过控制液晶 单元的开启、闭合，从而 控制R、G、B三色光路的通 断，然后三色光经过合色 光路，在合色棱镜中汇聚 最后经透镜投射后，在屏 幕上形成彩色图像。

25. 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，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。

26. LCOS背投技术 • LCOS（Liquid Crystal On Silicon）技术结合了半导体与LCD技术，其光学成像原理与DLP同为反射方式。与前述两种背投技术相比，优势在于高解析度、高亮度的特性，而且结构简单，成本降低潜力大。虽然在目前的背投应用方面，相对于流行的LCD技术及近期热门DLP投影技术而言，LCOS仍不能与其抗衡，短期内在这三大技术中暂时屈居第三，但是LCOS仍是相当被看好的、最具潜力的投影技术，随着其光学投影系统在重量、亮度上的不断改善，必将在背投电视市场占据显赫地位。

27. LCOS显示面板其中一面以ＣＭＯＳ芯片为基板，无法让光线直接穿过,因此采用穿透式成像方式，因此其背投光学系统和LCD背投影机便产生了区别。通常LCOS光学系统中需要利用偏极化分光镜（Polarization Beam Splitter: PBS）, 将入射LCOS面板的光线与反射的光线分开。PBS是由两个４５度等腰直角棱镜底边粘合的而成的棱镜，当非线性偏极化光入射PBS时，PBS会反射入射光的Ｓ偏振光（垂直入射线平面），并且让Ｐ偏振光（平行入射线平面）通过。

28. 单片式 单片式LCOS Color Wheel光学引擎示意图如下，R、G、B色环快速旋转将来自光源的白光分成循序的红、绿、蓝单色光。这三原色光与驱动程序产生的红、绿、蓝画面同步，便形成分色影像。频率足够快时，由于人眼视觉暂留的特性，观察者便可以看见彩色的投影画面。单片 式光学引擎占用空间相对 小，仅需一片面板，系统 架构比较简单，因此在成 本上具竞争优势。

29. 三片式LCOS光学引擎是目前市场采取的主要方式。这里以笔者曾经调试的一套三片式LCOS光学引擎为例，介绍一下光路。以UHP灯泡为光源，光线首先经两重复眼透境使光线均一化，然后经过一层PBS棱镜和透镜，接下来经红、蓝、绿三色光的分光光路，再分别将光束投射入到三片LCOS面板，反射的三色影像经过合色系统形成彩色影像，投射到屏幕。三片式LCOS光学引擎是目前市场采取的主要方式。这里以笔者曾经调试的一套三片式LCOS光学引擎为例，介绍一下光路。以UHP灯泡为光源，光线首先经两重复眼透境使光线均一化，然后经过一层PBS棱镜和透镜，接下来经红、蓝、绿三色光的分光光路，再分别将光束投射入到三片LCOS面板，反射的三色影像经过合色系统形成彩色影像，投射到屏幕。

30. 2005年可以说是平板电视年，当红小生“LCD液晶电视”和“PDP等离子电视”大战不断，再加上传统高端背投电视的大幅降价以及DLP光显背投的加入，这个市场异常火爆，消费者在选购客厅大屏幕电视时基本已经放弃了传统体积庞大的CRT电视而转向这些体积小巧、外观时尚、功能强大的的平板电视。2005年可以说是平板电视年，当红小生“LCD液晶电视”和“PDP等离子电视”大战不断，再加上传统高端背投电视的大幅降价以及DLP光显背投的加入，这个市场异常火爆，消费者在选购客厅大屏幕电视时基本已经放弃了传统体积庞大的CRT电视而转向这些体积小巧、外观时尚、功能强大的的平板电视。