投影机原理简介-ppt课件.ppt

1、v 投影机市场的成长v DLPTM技术原理v LCD技术原理v 投影机常用参数0510152025301995200020052008201020122015Millions of Units0%10%20%30%40%50%60%70%80%2003Q12003Q22003Q32003Q42004Q12004Q22004Q32004Q4LCDDLPDLP 上升势头明显v 投影机市场的成长v DLPDLPTMTM技术原理技术原理v LCD技术原理v 投影机常用参数DLPDLPTMTM是是“”的缩写。它的意思为的缩写。它的意思为数字光处理数字光处理，也就是说这种技术要先把影像讯号经过数字处理，也

2、就是说这种技术要先把影像讯号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于然后再把光投影出来。它是基于德仪公司德仪公司开发的开发的数字微反射镜器件数字微反射镜器件来完成显示数字可视来完成显示数字可视信息的最终环节，而信息的最终环节，而则是则是i i的缩写的缩写，字面，字面意思为数字微镜元件，这是指在技术系统意思为数字微镜元件，这是指在技术系统中的核心中的核心光学引擎心脏采用的数字微镜晶片光学引擎心脏采用的数字微镜晶片，它是在它是在CMOSCMOS的标准半导体制程上，加上一个可以的标准半导体制程上，加上一个可以调变反射面的旋转机构形成的器件。调变反射面的旋转机构形成的器件。DLPDLP如何工作如何工

3、作DLPDLP如何工作如何工作DLPDLP如何工作如何工作投影技术是应用投影技术是应用了数字微镜晶片（了数字微镜晶片（）来做主要关键元件以实）来做主要关键元件以实现数字光学处理过程。其现数字光学处理过程。其原理是将原理是将光源光源藉由一个藉由一个积积分器（分器（IntegratorIntegrator），将，将光均匀化，通过一个有色光均匀化，通过一个有色彩的色环（彩的色环（Color WheelColor Wheel），将光分成，将光分成R R、G G、B(B(后又后又加上白、黄加上白、黄）三（）三（五五）色）色，再将色彩由透镜成像在，再将色彩由透镜成像在M M上。以同步讯号的方上。以同步讯号

4、的方法，把数字旋转镜片的电法，把数字旋转镜片的电讯号，将连续光转为灰阶讯号，将连续光转为灰阶，配合，配合R R、G G、B B三种颜色而三种颜色而将色彩表现出来，最后在将色彩表现出来，最后在经过镜头投影成像。参见经过镜头投影成像。参见下图：下图：单片单片DMDDMD芯片芯片DLPDMD工作特点1.1.一个可被简单描述成为一个半导体光开关。成千一个可被简单描述成为一个半导体光开关。成千上万个微小的方形上万个微小的方形16x16um16x16um镜片，被建造在镜片，被建造在静态随机存静态随机存取内存取内存（SRAMSRAM）上方的铰链结构上而组成。）上方的铰链结构上而组成。2.2.每一个镜片可以通

5、断一个象素的光每一个镜片可以通断一个象素的光。铰链结构允许镜片。铰链结构允许镜片在两个状态之间倾斜，在两个状态之间倾斜，+ +度为度为“开开”。- -度为度为“关关”，当镜片不工作时，它们处于度，当镜片不工作时，它们处于度“停泊停泊”状态。状态。 3.3.一旦视频或图形信号在一种数字格式下，就被送入一旦视频或图形信号在一种数字格式下，就被送入。信息的每一个象素按照信息的每一个象素按照1 1：1 1的比例被直接映射在它的比例被直接映射在它自己的镜片上，提供精确的数字控制，自己的镜片上，提供精确的数字控制，如果信号是如果信号是640 x480640 x480象素，器件中央的象素，器件中央的640

6、x480640 x480镜片采取动作。这一镜片采取动作。这一区域处的其它镜片将简单的被置于区域处的其它镜片将简单的被置于“关关”的位置。的位置。 4.4.镜片可以在一秒内开关镜片可以在一秒内开关10001000多次，这一相当快的速度允多次，这一相当快的速度允许数字灰度等级和颜色再现。许数字灰度等级和颜色再现。 5.5.DMDDMD最多可内置最多可内置2048204811521152阵列，每个元件约可产生阵列，每个元件约可产生230230万个镜面，这种万个镜面，这种DMDDMD已有能力制成真正高清晰度电视。已有能力制成真正高清晰度电视。第一种大量生产的第一种大量生产的DMDDMD将会是将会是84

7、8848600600元件，可用於投元件，可用於投射射NTSCNTSC、PALPAL、VGAVGA和和SVGASVGA图像，亦可显示图像，亦可显示169169的图像的图像。 三片三片DMDDMD两片两片DMDDMDDLPDLP技术优势技术优势1.1.噪音优势噪音优势 技术发展至今天，我们已经拥有了数字扑捉、编辑、广播、接收数字信息的技术发展至今天，我们已经拥有了数字扑捉、编辑、广播、接收数字信息的能力，不过必须先把它转换成模拟信号后才能显示。信号每次由数字转换为能力，不过必须先把它转换成模拟信号后才能显示。信号每次由数字转换为模拟（模拟（D/AD/A）或从模拟转换为数字（）或从模拟转换为数字（A

8、/DA/D），信号噪音都会进入数据通道，转），信号噪音都会进入数据通道，转换越少噪声越降，并且当（换越少噪声越降，并且当（A/DA/D）、（）、（D/AD/A）转换器减少时成本随之降低。）转换器减少时成本随之降低。由由于固有的数字性质能使噪声消失，因此具有完成数字视频底层于固有的数字性质能使噪声消失，因此具有完成数字视频底层结构的最后环节的能力，结构的最后环节的能力，并且为开发数字可视通信环境提供了一个平台，并且为开发数字可视通信环境提供了一个平台，技术提供了一个可以达到的显示数字信号的投影方法，这样就完成了全技术提供了一个可以达到的显示数字信号的投影方法，这样就完成了全数字底层结构，具有最少

9、的数字底层结构，具有最少的信号噪音信号噪音。 图：视频底层结构图：视频底层结构 为一个完全数字视频底层结构提供了最后环节。为一个完全数字视频底层结构提供了最后环节。 2 2精确的灰度等级精确的灰度等级 它的数字性质可以获得它的数字性质可以获得具有精确数字灰度等级的精细的图像质量以及颜色再具有精确数字灰度等级的精细的图像质量以及颜色再现现。比之要竞争的透射式液晶显示（的）技术更有效，因为它。比之要竞争的透射式液晶显示（的）技术更有效，因为它以反射式为基础，不需要偏振光；并且因为每个视频或图像帧是由数以反射式为基础，不需要偏振光；并且因为每个视频或图像帧是由数字产生，每种颜色字产生，每种颜色8 8

10、位到位到1010位的灰度等级，精确的数字图象可以一次又一次地位的灰度等级，精确的数字图象可以一次又一次地重新再现。例如：一个每种颜色为重新再现。例如：一个每种颜色为8 8位的灰度等级使每个原色产生位的灰度等级使每个原色产生256256不同的不同的灰度，允许数字化生成灰度，允许数字化生成256x3256x3，或，或16.716.7百万个不同的颜色组合。百万个不同的颜色组合。 图：可产生数字灰度等级和颜色等级。假设每种颜色用图：可产生数字灰度等级和颜色等级。假设每种颜色用8 8位，可以数字化地产生位，可以数字化地产生16.7x1016.7x10的的6 6次方个颜色组合。以上是每一种原色不同灰度的几

11、种组合和产生的数字象素颜色。次方个颜色组合。以上是每一种原色不同灰度的几种组合和产生的数字象素颜色。 3.3.反射优势反射优势 因为是一种反射器件，它有超过因为是一种反射器件，它有超过60%60%的光效率，使得系的光效率，使得系统比投影显示更有效率。这一效率是反射率、填充因子、衍射效统比投影显示更有效率。这一效率是反射率、填充因子、衍射效率和实际镜片率和实际镜片“开开”时间产生的结果。时间产生的结果。 而依赖于偏振，所以其中一个偏振光没有用。这意味着而依赖于偏振，所以其中一个偏振光没有用。这意味着50%50%的的灯光甚至从来不进入，因为这些光被偏振片滤掉了。剩下的光被灯光甚至从来不进入，因为这

12、些光被偏振片滤掉了。剩下的光被单元中的晶体管、门、以及信号源的线所阻挡。除了这些光损失单元中的晶体管、门、以及信号源的线所阻挡。除了这些光损失外，液晶材料本身吸收了一部分光，结果是只有一少部分入射光透过外，液晶材料本身吸收了一部分光，结果是只有一少部分入射光透过面板照到屏幕上。最近，在光学孔径和光传输上有经验上的面板照到屏幕上。最近，在光学孔径和光传输上有经验上的进展，但它的性能仍然有局限，因为它们依赖于偏振光。进展，但它的性能仍然有局限，因为它们依赖于偏振光。 4 4无缝图像优势无缝图像优势 上的小方镜面积为上的小方镜面积为16um16um平方，每个间隔平方，每个间隔1um1um，给出大于，

13、给出大于90%90%的填充因子。的填充因子。换言之，换言之，90%90%的象素的象素/ /镜片面积可以有效地反射光而形成投影图像。整个阵列保持镜片面积可以有效地反射光而形成投影图像。整个阵列保持了象素尺寸及间隔的均匀性，并且不依赖于分辨率。越高的填充因子给予出了象素尺寸及间隔的均匀性，并且不依赖于分辨率。越高的填充因子给予出越高的可见分辨率，这样，加上逐行扫描，创造出比普通投影机更加真实自然的活越高的可见分辨率，这样，加上逐行扫描，创造出比普通投影机更加真实自然的活生生的投影图像。生生的投影图像。 5.5.性能可靠耐用度高性能可靠耐用度高 系统成功地完成了一系列规定的、环境的及操作的测试。选择

14、已证明可靠的标系统成功地完成了一系列规定的、环境的及操作的测试。选择已证明可靠的标准元件来组成用于驱动的数字电路。对于照明和投影透镜，无明显的可靠性降准元件来组成用于驱动的数字电路。对于照明和投影透镜，无明显的可靠性降低的现象。绝大部分可靠性测试集中在上，因为它依赖于移动铰链结构。为测低的现象。绝大部分可靠性测试集中在上，因为它依赖于移动铰链结构。为测试铰链失灵，大约试铰链失灵，大约100100个不同的被用于模拟一年的操作。一些已经被测个不同的被用于模拟一年的操作。一些已经被测试了超过试了超过1G1G次循环，相当于次循环，相当于2020年的操作。在这些测试以后检查这些器件年的操作。在这些测试以

15、后检查这些器件 ，发现在任，发现在任何器件上均无铰链折断现象。铰链失灵不是可靠性的一个因素。何器件上均无铰链折断现象。铰链失灵不是可靠性的一个因素。 已通过所有标准半导体合格测试。它还通过了模拟实际操作环境条已通过所有标准半导体合格测试。它还通过了模拟实际操作环境条件的障碍测试，包括热冲击、温度循环、耐潮湿、机械冲击，振动及加速实验。基于件的障碍测试，包括热冲击、温度循环、耐潮湿、机械冲击，振动及加速实验。基于数千小时的寿命及环境测试，和系统表现出内在的可靠性。数千小时的寿命及环境测试，和系统表现出内在的可靠性。 DLPDLP系统制作非常严格，需要通过一连串的测试，所有元件均经挑选证实可靠才用

16、系统制作非常严格，需要通过一连串的测试，所有元件均经挑选证实可靠才用作构造数码电子零件驱动作构造数码电子零件驱动DMDDMD。测验铰的可靠性约用。测验铰的可靠性约用100100个不同的个不同的DMDDMD模仿一年工作期，模仿一年工作期，有些元件已测试超过千万周期，相当于工作了有些元件已测试超过千万周期，相当于工作了2020年，然后检验，结果显示无任何年，然后检验，结果显示无任何DMDDMD的的铰损坏。铰损坏。DMDDMD已通过所有标准半导体的品质测验及模仿真实环境工作测试，包括温度、已通过所有标准半导体的品质测验及模仿真实环境工作测试，包括温度、湿度、振动及加速等测验，确保湿度、振动及加速等测

17、验，确保DMDDMD和和DLPDLP可靠耐用。可靠耐用。 DLPDLP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。形成切换光像素来产生投影图像。形成DLPDLP图像的光束没有经过过滤，能量没有减少，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，加上投影图像信息没有损失，加上DMDDMD部件具有反射性和密合性的优点，光能的利用率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，远远高于传统的光学系统。配合先进的光学架

18、构与高品质的光学镜头设计，DLPDLP投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LCDLCD图像高，出图像高，出现条纹和重影的情况也比现条纹和重影的情况也比LCDLCD投影机少。投影机少。DLPDLP投影技术抛弃了传统意义上的会聚，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，现代最轻的主要应用在超便携式系统中，现代最轻的DLPDLP超便携投影机的重量可以小于超便

19、携投影机的重量可以小于1.51.5公公斤。当然，缩小体积也带来了视频显示方面的缺陷，使斤。当然，缩小体积也带来了视频显示方面的缺陷，使DLPDLP投影机的视频显示效果投影机的视频显示效果有些失真。有些失真。DLPDLP投影机的光学机械特性，也决定了它的移动防振性能要比投影机的光学机械特性，也决定了它的移动防振性能要比LCDLCD投影投影机差一些。与机差一些。与LCDLCD投影机一样，投影机一样，DLPDLP的像元也是固化的，所以它的分辨率调整功能的像元也是固化的，所以它的分辨率调整功能较差。较差。 虽然虽然DLPDLP投影机所占的市场分额远远低于投影机所占的市场分额远远低于LCDLCD投影机，

20、但作为新型产品，投影机，但作为新型产品，DLPDLP投投影机在体积、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需要，尤其是其超便携性能完全超过了LCDLCD投影机，投影机，DLPDLP投影机已成为继投影机已成为继CRTCRT投影机投影机和和LCDLCD投影机之后的第三类产品，应用领域与市场前景不可估量。投影机之后的第三类产品，应用领域与市场前景不可估量。 v 投影机市场的成长v DLPTM技术原理v LCDLCD技术原理技术原理v 投影机常用参数液晶投影机的成像器件是液晶

21、板，是一种被动式的投影方式。液晶投影机的成像器件是液晶板，是一种被动式的投影方式。利用外光源金属卤素灯或利用外光源金属卤素灯或UHPUHP（冷光源），把（冷光源），把强光通过分光镜形强光通过分光镜形成成RGBRGB三束光，分别三束光，分别三色液晶板；信号源经过模数三色液晶板；信号源经过模数（A/D)A/D)转换，调制加到液晶板上，控制液晶单元的开启、闭合，转换，调制加到液晶板上，控制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通过断，再经镜子合光，由光学镜头放大，显从而控制光路的通过断，再经镜子合光，由光学镜头放大，显示在大屏幕上。示在大屏幕上。LCDLampZoom opticLampDichori

22、c FilterMirrorGreen LCDRed LCDBlue LCDZoom opticLampDichoric FilterMirrorGreen LCDRed LCDBlue LCDZoom opticLampDichoric FilterMirrorGreen LCDRed LCDBlue LCDZoom opticLCD灯灯双色镜双色镜反射镜反射镜Green LCDRed LCDBlue LCD投影镜头投影镜头LCD特点发展时间较长，技术工发展时间较长，技术工艺成熟艺成熟色彩还原更鲜艳，饱和色彩还原更鲜艳，饱和度好度好亮度均匀性好亮度均匀性好体积难以减小体积难以减小对比度很难提

23、高对比度很难提高光路结构导致的除尘、液光路结构导致的除尘、液晶板老化问题晶板老化问题优势优势 劣势劣势1.与其它投影显示技术相比，与其它投影显示技术相比，3LCD投影技术比较成熟投影技术比较成熟 ；2.3LCD显示设备具有更高的色彩饱和度、色彩还原更加的真实自然。显示设备具有更高的色彩饱和度、色彩还原更加的真实自然。3LCD显示设备在显示设备在灰色度还原方面更加细腻，无高频振动杂讯。由于灰色度还原方面更加细腻，无高频振动杂讯。由于3LCD显示设备是将红绿蓝三原色显示设备是将红绿蓝三原色先混合后再投影，有别于将红绿蓝三色投射到屏幕上再利用人眼的视差完成颜色合成先混合后再投影，有别于将红绿蓝三色投

24、射到屏幕上再利用人眼的视差完成颜色合成的显示方式，因此的显示方式，因此3LCD显示设备没有色彩分离现象（彩虹现象）并对人眼的损伤更显示设备没有色彩分离现象（彩虹现象）并对人眼的损伤更小小;3.由于通过三片液晶板进行色彩还原，可以呈现锐利、平滑的画面，不会出现在显示快由于通过三片液晶板进行色彩还原，可以呈现锐利、平滑的画面，不会出现在显示快速移动画面时的色溢出现象；对比度与实际使用环境的亮度关系密切，在实际有自然速移动画面时的色溢出现象；对比度与实际使用环境的亮度关系密切，在实际有自然光的应用环境中，三片液晶投影系统实际对比度很高光的应用环境中，三片液晶投影系统实际对比度很高; 4.关于提高关于

25、提高LCD开口率开口率,LCD投影机用的成像器件是高温多晶硅（投影机用的成像器件是高温多晶硅（HTPS）是透射式器件）是透射式器件,透射型开口率比较低。以前开口率只有透射型开口率比较低。以前开口率只有50%左右。日本左右。日本EPSON和和SONY公司一直努力公司一直努力提高开口率，因为提高了开口率也就是提高亮度，现在爱普生公司生产的液晶板开口提高开口率，因为提高了开口率也就是提高亮度，现在爱普生公司生产的液晶板开口率已大大提高，达到了率已大大提高，达到了70%，而且随着，而且随着LCD技术的飞速发展，液晶板的开口率将会进技术的飞速发展，液晶板的开口率将会进一步提高。开口率是像素透明层区域的面

26、积与整个像素面积的比率一步提高。开口率是像素透明层区域的面积与整个像素面积的比率,开口率越高，光透开口率越高，光透率越高，爱普生通过先进的微加工工艺，优化线路区域（包括率越高，爱普生通过先进的微加工工艺，优化线路区域（包括TFT区域），提高了像区域），提高了像素的开口率。素的开口率。 5.采用微透镜阵列技术来提高液晶板的透光率，降低显示图像的像素化，使图像更细腻。采用微透镜阵列技术来提高液晶板的透光率，降低显示图像的像素化，使图像更细腻。通过改进液晶板生产工艺，同时缩小液晶板尺寸，使生产成本开始降低。由于液晶板通过改进液晶板生产工艺，同时缩小液晶板尺寸，使生产成本开始降低。由于液晶板成本降低，

27、因而投影机成本也不断下降，成本降低，因而投影机成本也不断下降，3LCD投影机有的机型售价已降到人民币一投影机有的机型售价已降到人民币一万元以内万元以内 .LCDLCD技术的优势介绍技术的优势介绍VS单芯片的单芯片的 DLP 运用数字，运用数字，反射光路，形成反射光路，形成三片三片LCD面板使用模拟，透射面板使用模拟，透射光路，形成光路，形成DLPLCD2000:1 (经典值)800:1 (经典值) DLPLCDLCDDLPLCD: 3 元素 = 1 像素=DLP: 1 元素 = 1 像素=校准失调清晰LCDDLPLCDDLPLCDDLP(快快1000倍倍)LCDDLP更快的响应速度更快的响应速

28、度 = 超佳的运动视频超佳的运动视频90% 填充率 (无格栅效应)60% 填充率 (格栅效应)DLPLCD更高的填充率更高的填充率 = 更更“逼真逼真”的图像的图像LCD 1LCD 2DLP 1DLP 2LCD 3LCD 4LCD 5LCD 6LCD 7DLP 3DLP 4DLP 5DLP 6DLP 7原始图像原始图像DLPLCDv 投影机市场的成长v DLPTM技术原理v LCDLCD技术原理技术原理v 投影机常用参数投影机常用参数投影机参数介绍 分辨率分辨率 亮度亮度 对比度对比度 亮度均匀度 光源光源 噪音 其它 输出分辨率：是指投影机投出的图像的分辨率,或叫物理分辨率、实际分辨率，即L

29、CD或DMD的分辨率。 最大输入分辨率：是指投影机可接收比物理分辨率大的分辨率，通过压缩算法将信号投出。 分辨率（Resolution）VGA640 x480SVGA800 x600XGA1024x768SXGA1280 x1024UXGA1600 x1200投影机亮度投影机亮度10.516.29.4213.2H = 45W = 6010.415.78.7623.111.11/3W1/6W1/6H1/3H屏幕面积 = 45?12 x 60?12 = 18.75 平方英尺 9 点平均值 = 13.15 foot candles亮度13.1518.75247流明(ANSI)vANSI流明采用在屏幕

30、上取9点取其平 均亮度方法v用MINOLTA的CL-100测光仪v流明取屏幕中心亮度 亮度均匀度是指亮度的均匀程度，也称周边辉度比，它是指最亮与最暗部分的差异值，以百分数计。一般要求投影机的亮度均匀度要高于85%。亮度均匀度（ Uniformity）1/20h 1/20w 1/20h L10 L12 L11 L13 L5 对比度：是黑与白的比值，也就是从黑到白的渐变层次。对比度反映了一个画面明暗变化的范围大小，比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩的表现也就越丰富。全亮/全暗 (Full On/Off)ANSI对比度的测量：在规定色温下将画面分为16个区域，求得数值的平均值。 对比度（C

31、ontrast）光源的种类： 氙灯 金属卤素灯 超高压水银灯（UHE） 超能灯（UHP）等光源的预期寿命： 光源保持在屏幕的光输出大于50初始值的时间 主要光源厂商： Philips (荷兰) ： UHP Osram (德国) ：VIP Ushio (日本) ：NSH Matsushita (日本) ：UHE Phoenix (美国) 光源（Lamp）Lamp arcCold mirrorVisible lightHeat 10%80% Infrared will pass 噪音程度是另一个选购投影机的重要指标，因为噪音会影响到教学和会议的进行或干扰影片原有的音效，而噪音主要的来源就是散热用的风扇，风扇转速越高噪音就越大。噪音（ Noise ）其它 隔行变逐行 画中画（PinP）其它 伽马校正 梯形校正 双向梯形校正 自动梯形校正 数码抗混叠梯形校正 16:9/4:3双模式其它 局部放大（Magnification） 色温调节 高 低 激光教鞭（Laser Pointer) 遥控鼠标（Remote Mouse） 自动信号识别 单键自动设置 自动开关机其它