??? 基礎(chǔ)概要：投影儀目前已廣泛應(yīng)用于演示和家庭影院中。在投影儀內(nèi)部生成投影圖像的元件有三類(lèi)，根據(jù)元件的使用種類(lèi)和數(shù)目，產(chǎn)品的特點(diǎn)也各不同。此外，投影儀特有的問(wèn)題包括：畫(huà)面會(huì)因投影角度的不同而出現(xiàn)失真以及在屏幕前面要留出一定的空間等。解決辦法是采取失真補(bǔ)償和實(shí)現(xiàn)短焦等措施。

??? 投影儀是一種用來(lái)放大顯示圖像的投影裝置。目前已經(jīng)應(yīng)用于會(huì)議室演示以及在家庭中通過(guò)連接DVD影碟機(jī)等設(shè)備在大屏幕上觀(guān)看電影。在電影院，也同樣已開(kāi)始取代老電影膠片的數(shù)碼影院放映機(jī)，被用作面向硬盤(pán)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的銀幕。

??? 說(shuō)到投影儀顯示圖像的原理，基本上所有類(lèi)型的投影儀都一樣。投影儀先將光線(xiàn)照射到圖像顯示元件上來(lái)產(chǎn)生影像，然后通過(guò)鏡頭進(jìn)行投影。投影儀的圖像顯示元件包括利用透光產(chǎn)生圖像的透過(guò)型和利用反射光產(chǎn)生圖像的反射型。無(wú)論哪一種類(lèi)型，都是將投影燈的光線(xiàn)分成紅、綠、藍(lán)三色，再產(chǎn)生各種顏色的圖像。因?yàn)樵旧碇荒苓M(jìn)行單色顯示，因此就要利用3枚元件分別生成3色成分。然后再通過(guò)棱鏡將這3色圖像合成為一個(gè)圖像，最后通過(guò)鏡頭投影到屏幕上。

??? 使用圖像顯示元件，分別產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三色圖像，然后通過(guò)合成進(jìn)行投影。

??? 圖像顯示元件包括3類(lèi)。其中采用液晶的有2類(lèi)，分別是采用光透過(guò)型液晶的透過(guò)型液晶元件和采用可反射光的反射型液晶的元件。后一種元件是DMD（數(shù)字微鏡元件），每個(gè)像素使用一個(gè)微鏡，通過(guò)改變反射光的方向來(lái)生成圖像。3種元件各有利弊。

??? 投影儀使用的反射型液晶元件大體上采取如下3種措施：（1）采用無(wú)機(jī)材料的定向膜，易于控制液晶；（2）通過(guò)減小液晶層厚度，提高響應(yīng)速度；（3）通過(guò)取消液晶中的障礙物即隔離片（Spacer），提高光的利用效率。

??? 透過(guò)型元件與反射型液晶元件

??? 結(jié)構(gòu)與液晶面板相同的透過(guò)型元件

??? 透過(guò)型液晶元件生成圖像的原理與已經(jīng)廣泛用作普通電腦顯示屏的液晶顯示器相同。在日本國(guó)內(nèi)，精工愛(ài)普生和索尼兩公司已經(jīng)開(kāi)始提供這種元件。投影儀用的液晶元件是用高溫多晶硅液晶制造的。因?yàn)樗煌谄胀ㄒ壕э@示器，通過(guò)將小像素生成的圖像放大至數(shù)百倍后進(jìn)行投影，因此極其微小的缺陷放大后都會(huì)非常明顯，在制造的時(shí)候需要相當(dāng)高的精度。

??? 透過(guò)型液晶元件的工作原理與液晶顯示器完全相同。液晶分子在加電后方向就會(huì)改變，由液晶分子的方向來(lái)調(diào)節(jié)是否讓光線(xiàn)通過(guò)，以此顯示白色和黑色。

??? 其缺點(diǎn)是光的利用效率較差。這是因?yàn)橥高^(guò)型液晶面板由多層構(gòu)成，因此只能保證3成左右的入射光通過(guò)。

??? 透過(guò)型液晶元件的尺寸越來(lái)越小。透過(guò)型液晶元件一般在0.7～0.8英寸之間，不過(guò)為了控制成本，主流投影儀使用的元件都在0.7英寸左右。然而，元件越小，透過(guò)光的面積就越小，因而圖像就越暗。因此，使用小元件時(shí)為了確保亮度，投影燈就要大一些，而且為了提高透過(guò)光的效率，光學(xué)系統(tǒng)也會(huì)變大?！坝捎谠谑褂眯∫壕姘鍟r(shí)，為了確保亮度，必須照射更多的光線(xiàn)，因此機(jī)身反而會(huì)更大。而尺寸為0.9英寸左右的話(huà)，不僅可確保足夠的亮度，同時(shí)還能設(shè)計(jì)到更小?！保ㄍ队皟x專(zhuān)業(yè)制造商N(yùn)EC顯示技術(shù)公司投影系統(tǒng)業(yè)務(wù)部商品規(guī)劃部經(jīng)理高木清英）

??? 透過(guò)型液晶元件會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間使用而老化。這是因?yàn)橛脕?lái)調(diào)節(jié)液晶分子方向的定向膜和控制光線(xiàn)方向的偏光板等采用的是有機(jī)材料。由于投影燈功率高，因此不僅發(fā)熱，而且光線(xiàn)很強(qiáng)，所以會(huì)使有機(jī)材料產(chǎn)生化學(xué)變化。材料老化的程度因投影燈的使用模式和用戶(hù)使用方法的不同有很大差異。

??? 適合視頻播放的反射型液晶元件

??? 在可實(shí)現(xiàn)高畫(huà)質(zhì)的液晶元件中有一種反射型液晶。最大的特點(diǎn)是顯示視頻時(shí)至關(guān)重要的響應(yīng)速度非?？?，而且由于對(duì)比度高，因此黑色顯示得非常清晰。這種液晶適合于顯示電影等視頻播放。

??? 目前已有三家日本公司開(kāi)發(fā)成功了這種元件。JVC、日立制作所和索尼已經(jīng)分別于1997年、2001年和2003年發(fā)布了這種元件。JVC的元件名為“D-ILA”，索尼的元件名為“SXRD”。

??? 反射型液晶元件由于光的利用效率比透過(guò)型高，因此能夠制造出高亮度的投影儀。在液晶部分的下面有一層反射光線(xiàn)的薄膜，能夠反射6～7成的光線(xiàn)。對(duì)比度高是因?yàn)殛P(guān)閉電壓時(shí)液晶采用的是垂直排列方式。這種方式稱(chēng)為垂直定向。由于不加壓時(shí)，為黑色顯示，因此能夠更清晰地表現(xiàn)黑色。反射型液晶元件的優(yōu)點(diǎn)在顯示暗畫(huà)面時(shí)更容易理解。在漆黑的畫(huà)面上顯示黑衣服和頭發(fā)時(shí)，能夠不受背景的影響進(jìn)行顯示（JVC ILA中心規(guī)劃部經(jīng)理柴田恭志）。

??? 投影儀用的反射型液晶元件的響應(yīng)速度高是因?yàn)樵谝壕Р糠植扇×艘欢ǖ拇胧Ｍㄟ^(guò)將液晶層減小到2μm以下，提高了響應(yīng)速度。一般來(lái)說(shuō)，液晶面板為了確保均勻的薄度，要在液晶中加入名為隔離片的輔助材料。這種隔離片的厚度就是液晶層的厚度。但JVC的D-ILA和索尼的SXRD，通過(guò)在制造方法和封裝材料上下功夫，在不使用隔離片的情況下實(shí)現(xiàn)了2μm的厚度?！巴ㄟ^(guò)取消隔離片，解決了在像素顯示部分會(huì)顯出隔離片的問(wèn)題。利用封裝材料確保了液晶單元的厚度?！保ㄋ髂嵬队帮@示器公司投影儀引擎部綜合部長(zhǎng)橋本俊一）

??? 如何使用透鏡來(lái)進(jìn)行反射

??? 投影儀有的還使用微鏡元件。這就是美國(guó)德州儀器開(kāi)發(fā)的DMD。由于DMD專(zhuān)利歸該公司所有，因此只有該公司進(jìn)行生產(chǎn)和供貨。采用DMD的投影儀稱(chēng)為DLP（數(shù)字光處理）投影儀。

??? DMD的每一個(gè)像素都是一面鏡子，在半導(dǎo)體底板上排列著和像素一樣多的微鏡。微鏡邊長(zhǎng)僅14μm。使用微鏡最多的DMD是大約80萬(wàn)像素的型號(hào)。通過(guò)在0.7英寸（對(duì)角線(xiàn)長(zhǎng)度）底板上的大約80萬(wàn)枚微鏡逐枚動(dòng)作來(lái)顯示圖像。

??? 每一枚微鏡以對(duì)角線(xiàn)方向?yàn)檩S左右傾斜。采用靜電引力移動(dòng)微鏡。微鏡本身施加20V電壓，在對(duì)角線(xiàn)一端下方施加5V，另一個(gè)施加0V電壓后，由于0V一端的電位差較大，因此微鏡就將向這一側(cè)偏移。

??? 利用微鏡角度改變反光方向。顯示白色時(shí)設(shè)置成反射光朝向鏡頭的角度。顯示黑色時(shí)光線(xiàn)則光被吸收板所吸收。結(jié)構(gòu)示意圖由日本德州儀器提供。

??? 通過(guò)傾斜DMD的方向來(lái)改變光線(xiàn)反射角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)白色和黑色。當(dāng)微鏡向某個(gè)方向傾斜10度時(shí)，通過(guò)調(diào)整光線(xiàn)將反射到鏡頭方向，反方向傾斜10度時(shí)光線(xiàn)將反射到光吸收板上。這樣一來(lái)，光線(xiàn)朝鏡頭反射時(shí)顯示白色，朝光吸收板反射時(shí)顯示黑色。中間色調(diào)則通過(guò)在極短時(shí)間內(nèi)反復(fù)切換白色和黑色來(lái)實(shí)現(xiàn)。

??? 與液晶元件相比，DMD的像素具有更高的圖像顯示性能。首先是對(duì)比度高。對(duì)比度最高可達(dá)3000：1。另外對(duì)信號(hào)的響應(yīng)速度快。響應(yīng)速度約為15微秒，差不多是液晶的1000倍。響應(yīng)速度越快，越能平滑地顯示視頻圖像。而且DMD的光利用效率更好。由于像素由微鏡組成，因此照射來(lái)的光線(xiàn)有9成會(huì)反射出去。不過(guò)，雖然性能高，但每個(gè)像素的均價(jià)也高。
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