投影儀的成像原理是什么

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，根據(jù)元件的使用種類和數(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)備在大屏幕上觀看電影。在電影院，也同樣已開始取代老電影膠片的數(shù)碼影院放映機(jī)，被用作面向硬盤數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的銀幕。

(資料圖片)

說(shuō)到投影儀顯示圖像的原理，基本上所有類型的投影儀都一樣。投影儀先將光線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)論哪一種類型，都是將投影燈的光線分成紅、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。其中采用液晶的有2類，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SONY兩公司已經(jīng)開始提供這種元件。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，因此機(jī)身反而會(huì)更大。而尺寸為0.9英寸左右的話，不僅可確保足夠的亮度，同時(shí)還能設(shè)計(jì)到更小?！?投影儀專業(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發(fā)成功了這種元件。JVC、日立制作所和SONY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”，SONY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的薄膜，能夠反射6～7成的光線。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)在顯示暗畫面時(shí)更容易理解。在漆黑的畫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)。