投影机原理及分类.docx

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投影机原理及分类

投影机原理及分类

     投影机对大家来说都已经不陌生了，但是每次写选购指南的时候都要写一些数据在上面，比如CRT、LCD等一些性能指标，相信很多人都不是非常了解这些都代表什么！

哪一种形式的投影机更适合你？

不一定是最好的就最适合你。

小编搜集整理了一些东东，对一些对投影机还不是很清楚的朋友，和一些即将选购投影机可有不知道选什么的朋友应该有一定的帮助。

CRT：

CRT（CathodeRayTube）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。

　　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。

CRT投影机显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力；缺点是亮度较低，操作复杂，体积庞大，对安装环境要求较高。

LCD：

LCD（LiquidCrystalDisplay）投影机分为液晶板投影机和液晶光阀投影机两类。

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，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。

　　按照液晶板的片数，LCD投影机分为三片机和单片机，三片LCD板投影机原理是光学系统把强光通过分光镜形成RGB三束光，分别透射过RGB三色液晶板；信号源经过AD转换，调制加到液晶板上，通过控制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通断，RGB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。

目前，三片板投影机是液晶板投影机的主要机种。

　LCD单板投影机体积小，重量轻，操作、携带极其方便，价格比较低廉。

但其光源寿命短，色彩不够均匀，分辨率较低。

目前单板投影机的机型已经很少。

DLP：

DLP（DigitalLightProcessor）数码光输处理器。

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。

D—ILA：

D-ILA（Direct-DriveImageLightAmplifier），直接驱动图像光源放大器）技术。

D-ILA技术在提供高分辨率和高对比度方面显示了技术优势，2000年，D-ILA技术的投影机的标称分辨率达到S-XGA（1365×1024），对比度达到了350：

1，D-ILA技术的核心部件3.3cm（1.3英寸）液晶板的标称分辨率达到了QXGA（2048×1535）。

D-ILA技术的核心部件是反射式活性矩阵硅上液晶板，也就是通常所说的反射式液晶板，所以也有人将D-ILA技术称为反射式液晶技术。

　　D-ILA技术中液晶板将晶体管作为像素点液晶的开关控制单元做在一层硅基板上，硅基板（也称反射电极层）位于液晶层的下面，用于像素地址寻址的各种控制电极和电极间的绝缘层位于硅基板的下面，因此整个结构是一个3D立体排列方式。

来在光源的光学不能穿透反射电极层，而被反射电极层反射，避免了下面的各种结构层对光线的阻挡。

因此采用D-ILA技术的液晶板的光圈比率可以作到93%（DLP技术中DMD的光圈比率为88%，而透射式LCD的液晶板的光圈比率为40%~60%），因此采用D-ILA技术的投影机对光源的利用效率更高，可以实现更高的亮度输出。

影机技术指标

    投影机的性能指标是区别投影机档次高低的标志。

投影机的性能指标有很多，这里只谈谈几个主要指标。

1.光输出（LightOut）

    是指投影机输出的光能量，单位为[流明]（lm）。

与光输出有关的一个物理量是亮度，是指屏幕表面受到光照射发出的光能量与屏幕面积之比，亮度常用的单位是[勒克斯]（lx，1lx=1lm/m2）。

当投影机输出的光通过一定时，投射面积越大亮度越低，反之则亮度越高。

决定投影机光输出的因素有投影及荧光屏面积、性能及镜头性能、通常荧光屏面积大，光输出大。

带有液体耦合镜头的投影机镜头性能好，投影机光输出也可相应提高。

2.水平扫描频率（行频）

    电子在屏幕上从左至右的运动叫做水平扫描，也叫行扫描。

每秒钟扫描次数叫做水平扫描频率，视频投影机的水平扫描频率是固定的，为15.625KHz（PAL制）或15.725KHz（NTSC制）数据和图形投影机的扫描频率不是不个频率频段；在这个频段内，投影机可自动跟踪输入信号行频，由锁相电路实现与输入信号行频的完全同步。

水平扫描频率是区分投影机档次的重要指标。

频率范围在15kHz-60kHz的投影机通常叫做数据投影机。

3.垂直扫描频率（场频）

    电子束在水平扫描的同时，又从上向下运动，这一过程叫垂直扫描。

每扫描一次形成一幅图像，每秒钟扫描的次数叫做垂直扫描频率，垂直扫描频率也叫刷新频率，它表示这幅图像每秒钟刷新的次数。

垂直扫描频率一般不低于50Hz，否则图像会有闪烁感。

4.视频带宽

    投影机的视频通道总的频带宽度，其定义是在视频信号振幅下降至0.707倍时，对应的信号上限频率。

0.707倍对应的增量是-3db，因此又叫做-3db带宽。

5.分辨率

    分辨率有：

可寻址分辨率、RGB分辨率、视频分辨率三种。

对CRT投影机来说，可寻址分辨率是指投影管可分辨的最高像素，它主要由投影管的聚焦性能所决定，是投影管质量指标的一个重要参数。

可寻址分辨率应高于RGB分辨率。

RGB分辨率是指投影机在接RGB分辨率视频信号时可过到的最高像素,如分辨率为1024×768,表示水平分辨率为1024,垂直分辨率为768,RGB分辨率与水平扫描频率,垂直扫描频率及视频带宽均有关.

视频分辨率是指投影机在显示复合视频时的最高分辨率。

这里，有必要将视频带、水平扫描频率、垂直扫描频率与RGB分辨率的关系作一分析：

首先看看水平扫描频率与垂直扫描频率、的关系。

在投影机指标中，分辨率是较易混淆的一个概念，投影机技术指标上常给出的

水平扫描频率=A×垂直扫描频率×垂直分辨率

    式中A为常数，约为1.2,垂直扫描频率一般不应低于50Hz，为了保证良好的视觉效果，希望垂直扫描频率高一些好。

为了提高图像质量，也要提高垂直分辨率。

这些都要求相应地提高水平扫描频率。

可见，水平扫描频率是投影机的一个重要技术指标。

例如：

当扫描频率为70Hz，垂直分辨率为768时，行频为64.5。

其次再来看视频带宽与水平扫描频率、水平分辨率的关系。

视频带宽=R×水平扫描频率×水平分辨率/2

式中R为约为1.4,其中水平分辨率应比垂直分辨率高,这是由于图像水平与垂直幅度之比是4:

3,例如垂直分辨率为768时,水平分辨率一般是1024,此时信号带宽是46MHz。

综合上述两个公式可以得出：

视频带宽=C×水平分辨率×垂直分辨率×水平扫描频率/2

    式中C=A×R。

由该公式可以知道要提高图像分辨率，就要提高视频带宽。

因而视频带宽也是投影机的一个重要打。

因此，在区分投影机质量优劣时，应注重行频和带宽，在看RGB分辨率时，还应注意它的垂直扫描频率，在行频一定时，垂直扫描频率不同时，最高RGB分辨率也不同。

例如一台投影机的最高行频为75kHz，当垂直扫描频率为60Hz时，允许最高RGB分辨率是1280×1024。

而如果将垂直扫描频率提高至70Hz时，就达不到1280×1024。

6.CRT管的聚焦性能

    我们知道，图形的最小单元是像素。

像素越小，图形分辨率越高。

在CRT管中，最小像素是由聚焦性能决定的，所谓可寻址分辨率，即是指最小像素的数目。

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。

7.会聚

    会聚是指RGB三种颜色在屏幕上和重合,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。

有些投影机具有点会聚功能，它将全屏幕分为208个点，在208个点上逐点进行调整，所以屏幕上每一点都做到精确会聚。

投影机使用维护

    投影机是一种精密电子产品，它集机械、液晶或DMD、电子电路技术于一体，因此在使用中要从以下几个方面加以注意（以液晶投影机为例）：

1.机械方面严防强烈的冲撞、挤压和震动。

    因为强震能造成液晶片的位移，影响放映时三片LCD的会聚，出现RGB颜色不重合的现象，而光学系统中的透镜，反射镜也会产生变形或损坏，影响图像投影效果，而变焦镜头在冲击下会使轨道损坏，造成镜头卡死，甚至镜头破裂无法使用。

2.光学系统

注意使用环境的防尘和通风散热。

    我们目前使用的多晶硅LCD板一般只有1.3英寸,有的甚至只有0.9英寸,而分辨率已达1024X768或800X600，也就是说每个像素只有0.02mm,灰尘颗粒足够把它阻挡。

而由于投影机LCD板充分散热一般都有专门的风扇以每分钟几十升空气的流量对其进行送风冷却，高速气流经过滤尘网后还有可能夹带微小尘粒，它们相互磨擦产生静电而吸附于散热系统中，这将对投影画面产生影响。

因此，在投影机使用环境中防尘非常重要，一定要严禁吸烟，因烟尘微粒更容易吸附在光学系统中。

因此要经常或定期清洗进风口处的滤尘网。

    目前的多晶硅LCD板都是比较怕高温，较新的机型在LCD板附近都装有温度传感器，当进风口及滤尘网被堵塞，气流不畅时，投影机内温度会迅速升高，这时温度传感器会报警并立即切断灯源电路。

所以，保持进风口的畅通，及时清洁过滤网十分必要。

    吊顶安装的投影机，要保证房间上部空间的通风散热。

当我们吊装投影机后，往往只注意周围的环境，而忘了热空气上升的问题，在天花板上工作的投影机，其周围温度与下面有很大差别，所以，不能忽视这点。

3.灯源部分

    目前，大部分投影机使用金属卤素灯（MetalHalide），在点亮状态时，灯泡两端电压60-80V左右,灯泡内气体压力大于10kg/cm,温度则有上千度,灯丝处于半熔状态。

因此，在开机状态下严禁震动，搬移投影机，防止灯泡炸裂，停止使用后不能马上断开电源，要让机器散热完成后自动停机，在机器散热状态断电造成的损坏是投影机最常见的返修原因之一。

另外，减少开关机次数对灯泡寿命有益。

4.电路部分

严禁带电插拔电缆，信号源与投影机电源最好同时接地。

    这是由于当投影机与信号源（如PC机）连接的是不同电源时，两零线之间可能存在较高的电位差。

当用户带电插拔信号线或其他电路时，会在插头插座之间发生打火现象，损坏信号输入电路，由此造成严重后果。

    投影机在使用时，有些用户要求信号源和投影机之间有较大距离，如吊装的投影机一般都距信号源15米以上，这时相应信号电缆必须延长。

由此会造成输入投影机的信号发生衰减，投影出的画面会发生模糊拖尾甚至抖动的现象。

这不是投影机发生故障，也不会损坏机器。

解决这个问题的最好办法是在信号源后加装一个信号放大器，可以保证信号传输20米以上而没问题。

    以上以LCD投影机为例介绍了一些投影机使用中的要点，DLP投影机与其相似，但可连续工作时间比液晶机长,而CRT投影机的维护相对较少，由于基本不搬动，所以故障率相对很低。

但无论何种投影机发生故障，用户都不可擅自开机检查，机器内没有用户可自行维护的部件，并且投影机内的高压器件有可能对人身造成严重伤害。

所以，在购买时不仅要选好商品寻好价格，更要选好商家，弄清维修服务电话，有问题向专业人员咨询，才不会有后顾之忧。

DLP数码光源处理技术

DLP（DigitalLightProcessor）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（DigitalMicormirrorDevice）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。

反射式DMD器件

    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投影机分为:

单片DMD机（主要应用在便携式投影产品）

单片DLP投影机示意图

两片DMD机（应用于大型拼接显示墙）

三片DMD机（应用于超高亮度投影机）

DLP工作原理图

DLP数码光源处理技术

DLP（DigitalLightProcessor）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（DigitalMicormirrorDevice）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。

反射式DMD器件

    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投影机分为:

单片DMD机（主要应用在便携式投影产品）

单片DLP投影机示意图

两片DMD机（应用于大型拼接显示墙）

三片DMD机（应用于超高亮度投影机）

DLP工作原理图

由种类看技术—三大类核心投影技术探悉

洞悉投影技术

　　在今天追求高效率、快节奏的现代办公中，投影机作为新型办公设备用户可以随处见到它的身影。

投影机不但可以应用于临时会议、技术讲座、网络中心、指挥监控中心，还可以与计算机、工作站等进行连接，或接驳录像机、电视机、影碟机以及实物展台等，可以说它是一种应用十分广泛的大屏幕影像设备。

下面，就让我们来认识一下各式各样的投影技术。

　　投影机主要技术有CRT（CrystalRayTube：

阴极射线管）、LCD（LiquidCrystalDisplay：

液晶显示器）和DLP（DigitalLightProcessor：

数码光路处理器）三大类型。

CRT和LCD投影机采用透射式投射方式，DLP采用反射式投射方式。

CRT和LCD投影机技术成熟，应用时间较长，性能稳定。

而DLP投影机应用时间较短，技术有待于进一步完善，但是该投影机采用微镜反射投影技术，亮度和对比度明显提高，体积和重量明显减少，具有较强的生命力和久远的市场潜力。

　　元老:

CRT扫描式投影机

　　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和在分辨率、亮度、对比度、饱和度、线性、枕形、梯形等方面具有调节功能，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。

　　主流:

LCD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。

　　　　　　　　　　　　　　　三片式液晶投影仪的工作原理

　　后起之秀:

DLP数字投影机

　　　　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（DigitalMicromirrorDevice：

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。

　　　　　　　　　　　　　　　　　DMD器件单个镜片结构

　　　　　　　　　　　　　　　　　　DMD器件成像原理

　　　　　　　　　　　　　　　　　单片式DLP投影机结构

　　　　　　　　　　　　　　　　　两片式DLP投影机结构

　　　　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。

　　　　　　　　　　　　　　　三片式DLP投影机结构

　　未来之星：

DLV投影机

　　前三类投影机的工作原理完全不同，在性能上相互补充。

为了充分发挥各类投影机的优势，人们想到了将CRT的长处与LCD和DLP的优势结合起来的方法，于是出现了DLV技术的投影机。

　　DLV（DigitalLightValve：

数码光路真空管，简称数字光阀）是一种将CRT透射式投影技术与DLP反射式投影技术结合在一起的新