投影仪成像原理基础概要及应用领域与相关问题解析

投影仪的成像原理是什么

基本摘要：投影仪目前广泛用于示范和家庭剧院。投影仪内部生成了三种类型的组件。产品的特性根据所使用的组件类型和数量而有所不同。此外，投影仪的独特问题包括：由于不同的投影角度，图片将变形，并且必须在屏幕前面留出一定数量的空间。解决方案是采取措施，例如失真补偿和短暂关注。

投影仪是用于放大和显示图像的投影设备。它已在会议室示范中和家里使用，通过连接DVD播放器和其他设备，在大屏幕上观看电影。在电影院中，还开始替换旧电影电影的数字剧院投影仪被用作硬盘数字数据的屏幕。

说到显示图像的投影仪的原理，基本上所有类型的投影仪都是相同的。投影仪首先将光照射到图像显示元件上以生成图像，然后通过镜头进行投影。投影仪的图像显示元素包括一种传播类型，该类型通过传输光和反射类型来生成图像，该反射类型通过反射光生成图像。无论哪种类型，投影仪的光都分为三种颜色：红色，绿色和蓝色，然后产生各种颜色的图像。由于组件本身只能以单色颜色显示，因此必须使用三个组件分别用于生成三个颜色组件。然后，通过棱镜将3色图像合并为一个图像，最后通过镜头投射到屏幕上。

使用图像显示元素，生成红色，绿色和蓝色的三色图像，然后通过合成进行投影。

图像显示元素包括3个类别。其中，有两种类型的液体晶体，即使用光剂量液晶的透射液晶体元件和使用反射光的反射液晶体元件。后一个元素是DMD（数字微元素元素），该元素使用每个像素的微通过更改反射光的方向来生成图像。三个组件中的每个组件都有其优点和缺点。

投影仪中使用的反射液晶体成分通常采取以下三个措施：（1）使用无机材料取向膜轻松控制液晶； （2）通过减小液晶层的厚度来提高响应速度； （3）通过取消液晶中的障碍物，即隔离板（）来提高光利用效率。

传播和反射液晶成分

具有与LCD面板相同结构的透射组件

通过透射液晶体成分产生图像的原理与已广泛用作普通计算机显示的LCD显示器相同。在日本，精工Epson和Sony已开始提供此类组成部分。投影仪中使用的液晶成分由高温多硅液晶制成。由于它与普通的LCD显示器不同，因此可以通过将小像素产生的图像扩大到数百次来预测，因此放大后极为微小的缺陷将非常明显，并且在制造过程中需要相当准确。

透射液晶元件的工作原理与液晶显示器的工作原理完全相同。液晶分子的方向将在加电后发生变化。液晶分子的方向将调整光线是否可以通过，以显示白色和黑色。

缺点是光利用效率很差。这是因为透射液晶面板由多层组成，因此只能通过大约30％的入射光通过。

透射液晶元件的大小越来越小。透射液晶组件通常在0.7到0.8英寸之间，但是为了控制成本，主流投影仪使用的组件均约为0.7英寸。但是，元素越小，光传输的面积越小，因此图像越暗。因此，为了确保使用小组件时的亮度，投影仪灯更大，并且为了提高传输光的效率，光系统也将变得更大。 “因为使用小的LCD面板，为了确保亮度，必须照亮更多的光，因此身体会更大。如果尺寸约为0.9英寸，它不仅可以确保足够的亮度，而且可以将其设计为较小的亮度。” （Kei ，产品规划部门投射系统业务部NEC 的产品计划部经理，专业投影仪制造商）

可渗透的液晶成分将由于长期使用而衰老。这是因为使用用于调节液晶分子的方向和控制光方向的偏振板的方向。由于投影灯具有高功率，因此它不仅会产生热量，而且还具有强光，这将导致有机材料的化学变化。材料老化的程度取决于投影仪灯的使用模式和用户的使用方法。

反射液晶元件适合视频播放

在可以达到高图像质量的液晶成分中，有一个反射液晶体。最大的功能是，在显示视频时，临界响应速度非常快，并且由于对比度很高，黑色显示非常清楚。该液晶适合视频播放，例如展示电影。

三家日本公司成功地开发了此组件。 JVC， 和Sony分别于1997年，2001年和2003年发布了此类组件。 JVC的组成部分称为“ D-ila”投影仪成像原理，Sony的组成部分称为“ SXRD”。

由于反射液晶体元件的光利用率高于传输类型的光效率，因此可以产生高亮度投影仪。在液晶部分下方，有一个薄膜反映光，可以反映60％至70％的光。对比度很高，因为当电压关闭时，液晶会采用垂直排列。该方法称为垂直方向。由于没有压力时以黑色显示，因此可以更清楚地显示。在显示深色图像时，反光液晶组件的优势更容易理解。当黑色的衣服和头发显示在暗屏上时，可以在不受背景影响的情况下显示它们（JVC ILA中心计划部经理 ）。

投影仪中使用的反射液晶元件的高响应速度是因为在液晶部分中采取了某些措施。通过将液晶层减少到小于2μm，可以提高响应速度。一般而言，为了确保液晶面板的均匀度，必须将称为隔离片的辅助材料添加到液晶中。该隔离板的厚度是液晶层的厚度。但是，JVC的D-ILA和Sony的SXRD通过使用制造方法和包装材料而在不使用分离板的情况下达到了2μm的厚度。 “通过取消隔离器，解决了像素显示部分中显示的隔离器的问题。通过使用包装材料来确保液晶电池的厚度。” （索尼投影显示公司投影仪发动机部门总经理 ）

如何使用镜头进行反射

一些投影仪还使用组件。这是美国德州仪器在美国开发的DMD。由于DMD专利属于公司，因此只有公司进行生产和供应。使用DMD的投影仪称为DLP（数字照明处理）投影仪。

DMD的每个像素都是镜子，并且在半导体底板上排列的像素一样多。微镜的边缘长度仅为14μm。使用最多的微旋转的DMD约为800,000像素模型。图像是通过在0.7英寸（对角线长）基板上移动约800,000个微ror来显示的。

每个微龙的左右与对角线方向倾斜为轴。使用静电重力移动微龙。 本身施加了20V电压，在对角线线的一端低于5V，另一个施加了0V电压，因为0V端的电势差很大，因此微粒将转移到这侧。

使用微龙角来改变反射方向。显示白色时，将反射光的角度朝向镜头。显示光线时，光线会被吸收板吸收。日本德州仪器提供的结构图。

白色和黑色是通过倾斜DMD的方向来改变光反射角来实现的。当微龙在一定方向上倾斜10度时，光线通过调节光线将反射到镜头方向，当光在相反方向上倾斜10度时，光将反射到光吸收板中。这样，当光反射到光吸收板时，光将其反射到镜头和黑色时，光将显得白。中间音是通过在很短的时间内反复切换白色和黑色来实现的。

与液晶组件相比，DMD的像素具有较高的图像显示性能。首先，对比度很高。对比度最多可以达到3000：1。另外，对信号的响应速度很快。响应速度约为15微秒，几乎是LCD的1000倍。响应速度越快，可以显示视频图像的平滑速度。此外，DMD具有更好的光利用效率。由于像素是由微龙组成的，因此90％的发光将反映。但是，尽管性能很高，但每个像素的平均价格也很高。