《投影原理介绍》PPT课件.ppt

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1、投影技术 介 绍,Lenovo联想,Projection,介绍,CRT、LCD、DLP投影技术,Projection,CRT,CRT(Cathode Ray Tube)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。光学系统与CRT管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机。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。,Projection,LCD投影机的工作原

2、理,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-55C+77C。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。LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示）投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物，它利用液晶的电光效应，用液晶板作为光的控制层来实现投影。,Projection,液晶板式投影机,目前市场上常见的LCD投影机都 是液晶板式投影机，液晶板式投影机按内部液晶板的片数可分为单片和3片式两种。现在液晶板式投影机主要采用3片式LC

3、D板。三片式LCD投影机用RGB三块液晶板分别作为RGB三色的控制层。光源发射出来的白色光经过镜头组会聚到达分色镜组件，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。3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。单板LCD投影机机体积小，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，分辩率较低。目前单板投影机的机

4、型已经很少。,Projection,DLP投影机的成像原理,DLP(Digital Light Processing,数字光源处理）投影技术是基于TI（Texas Instruments)开发的DMD（Digital Micromirror Device,数字微镜装置）的一种真正的全数字反射式投影技术。DLP投影机的核心部件是DMD装置。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，每一个微镜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投影机的物理分辩率。微镜由对应的存储器控制在+10度角和-10度角两个位置上切换转动

5、。附图为一片DMD的其中三个微镜片工作示意图，图中外边的两个微镜处于开的位置（+10度角），光源投射 过来的光由这两个微镜 反射，通过投影镜头投射到投影幕上，生成了图像中的两个亮的像素，而中间的那个微镜处于关的位置（-10度角），光由它反射无法到达投影幕，就生成了图像中的那个暗的像素。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。,Projection,DLP投影机的成像原理,DMD芯片外观图,Projection,DLP投影机的成像原理,Projection,DLP投影机的成像原理,Projection,单片DLP投影系统的色彩还原

6、在单片DLP投影系统中，通过一个以60转/秒高速旋转的滤色轮来产生投影图像中的全彩色。滤色轮由RGB三种色块组成。由光源发出白色的光通过旋转着的RGB滤色轮后，白色光中的RGB三色会顺序交替的照射DMD表面上。当红绿蓝三色中的某一种颜色的光照射到DMD表面时，DMD表面中的所有微镜会根据自己所对应的像素中此种颜色光的有无，在开和关两 个位置上高速转换，而每一个微镜切换开/关位置的次数是由自己所对应的相素中此种颜色的数量而决定的。此种颜色的光到达DMD表面时，所有微镜会根据其所控制相素对各色光的需要重复开/关动作。在某一像素点上，形成某种颜色所需的各原色光分时顺序到达屏幕上。由于所有动作都在极短

7、的时间内完成，就在人的视觉系统中形成了一幅全彩色图像。,DLP投影机的成像原理,Projection,在两片式DLP投影系统中，使用了两片DMD，红色光单独使用一片DMD，而蓝色光和绿色光共同使用另一片DMD。与一片DLP投影系统一样，两片式DLP投影系统也使用高速旋转的滤色轮来产生投影图像中的全彩色，滤色轮由洋红和黄色两 种色块组成。当洋红色块通过光路时，光线中的红色和蓝色光可以通过，绿色光被滤掉，红色和蓝色光经分色棱镜被分开，红色光到达红色DMD表面上，而蓝色光被折射到蓝色和绿色共用的DMD表面上。这样红色光和蓝色光被DMD反射并投影到投影幕上。当滤色轮中的黄色色块通过光路时，光线中的红色

8、和绿色光通过，蓝色光被滤掉，红色和蓝绿色光经分色镜分离，分别到达两片DMD，经反射被投射到投影屏幕上，在投影幕上形成了一幅全彩色图像。,DLP投影机的成像原理,Projection,在三片式DLP投影系统中，使用三片DMD，每一片DMD分别反射RGB三原色中的一种。三片式DLP投影系统中不再使用滤色轮。灯泡发出的白光被一个分色棱镜分成R（红）、G（绿）、B（蓝）三种颜色的光，并分别投射到三片DMD芯片上，每一片DMD芯片控制反射一种颜色的光，通过镜头会聚到屏幕上，形成彩色图象。,DLP投影机的工作原理,Projection,单芯片DLP光学系统示意图,Architecture of Front

9、 DLP Data Projector：,1.灯泡,2.L3 防爆透镜,Projection,DLP投影机光学元件功能简易说明：1.灯泡（Lamp）：提供照明光源。2.L3 防爆透镜（Glass BK7）：透光，并防止灯泡爆裂时碎片进入光机组件内造成损伤。3.色轮（Color Wheel）：提供(Red，Green，Blue)颜色。4.积分柱（Integrating Rod）：将光源来的光均匀化，使通过积分柱的光通量分布均匀。5.UV-IR 滤波器（Filter）：滤掉光线中的紫外线和红外线，只让可见光部分通过。6.L2 聚光器（Condenser）：将逐渐发散的光束重新汇聚。,Project

10、ion,7.反射镜（Reflection Mirror）1：将光束反射导引到所要投射的方向。8.反射镜（Reflection Mirror）2：将光束反射导引到所要投射的方向。9.L1 中继透镜（Relay Lens）：在投影机系统中，配合L2 聚光器（Condenser），将逐渐发散的光束重新汇聚，投射在DMD-Chip 表面。10.全反射棱镜（TIR Prism）：光线经过此元件时，进行内部全反射，使光线打向 DMD-Chip，光线经过 DMD-Chip 上的微镜片反射回来后，又穿过 全反射棱镜（TIR Prism），通过投影机镜头组件，投射在屏幕上。11.DMD-Chip：其上布满微镜片

11、，将光线反射回 TIR Prism，它决定了投影机的影像质量、亮度、分辨率和对比度等光学特性。12.镜头组件（Projection Lens）：将 DMD-Chip 上的影像投射到屏幕上的光学元件。,Projection,1、色彩：LCD投影机的红、绿、蓝三原色是由3片分离的液晶板完成的，可以对每一种颜色的亮度和对比度进行单独控制，并且3色光几乎可以同时到达屏幕，因此可以真实重现各种颜色。单片DLP投影机，色彩分离是由一个分色轮实现的，3色光使用同一微镜调制反射，因此3色光分时到达屏幕，由于受分色轮转速和微镜偏转速度的限制，色彩重现方面较LCD投影机具有一定的差距。尤其是在显示动态视频图像时，

12、由于图像刷新速度比较快，同时每一种颜色的调制速度要求也比较高，LCD技术会比DLP技术更加具有优势。,LCD产品与DLP产品的比较,Projection,LCD产品与DLP产品的比较,2、对比度 由于采用反射式原理，DLP投影机可以实现更高黑白对比度。单片DLP投影机3色光都是由同一个微镜反射到同一像素点，因此不存在会聚问题，所以黑色区域是真正的黑色，像素点边缘不会出现LCD中的一些毛边和阴影，因此在展示一些细的线条和小字号文本时，DLP投影机会比LCD投影机更加清晰锐利，黑色和白色更纯正，灰度层次更加丰富。,Projection,LCD产品与DLP产品的比较,3、成像效果 LCD投影机的液晶

13、板的每一个像素点上都要有一个被称作光开关的晶体管，晶体管部分不能透过光，并且由于有此晶体管的存在，像素点之间要有一定的间隙。而DLP投影机由于控制晶体管在微镜的背面，不会对光形成阻隔，微镜之间的间隙也可以做到非常小。因此LCD投影机投射图像中像素点的间隙要比DLP投影机明显。,Projection,LCD产品与DLP产品的比较,Projection,LCD产品与DLP产品的比较,4、总体比较 DLP投影机：对比度高，黑白图像清晰锐利，暗部层次丰富，细节表现丰富；在表现黑白文本时黑色黝黑纯正，文本清晰，尤其是一些小字号文本时非常清晰，但色彩饱和度不好，色彩表现不够生动。LCD投影机：图像色彩饱和

14、度好，色彩层次丰富，但在文本边缘大都有阴影和毛边，在近距离观察大尺寸图像时，可以明显分辨出像素点间隙，尤其是一些SVGA产品更加明显。,Projection,投影机的几项常规性能指标,投影机的几项常规性能指标详解物理分辨率：是指LCD液晶板的分辩率。在LCD液晶板上格来划分液晶体，一个液晶体为一个象点。那么，输出分辩率为800*600时，就是说在LCD液晶板的横向上划分了800个象素点，竖向上划分了600个象素点。物理分辩率越高则可接收分辩率的范围越大，则投影机的适应范围越广。通常用物理分辩率来评价液晶投影机的价值。（DLP与LCD类似）最大分辩率：指投影机可接收比物理分辩率大的分辩率，通过压

15、缩算法将信号投出。,Projection,亮度：指投影机的光输出，以光通量（光源在单位时间内向周空间辐射出的使人眼产生感觉的能量）来表示，单位是流明（ANSI）。颜色：现在，几乎所有投影机都支持24位真彩。所以要评价投影机的色彩还原度，不仅看颜色，还要看对比度。对比度：是黑与白的比值，也就是从黑到白的渐变层次。比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，对色彩表现越丰富。,Projection,画面尺寸：是指投出的画面对角线的尺寸。要投放需要的尺寸，需将投影机放在与幕相应的距离上。投景距离：是指投影机镜头与幕之间的距离。均匀度：指投出画面的中间亮度与周围亮度的比值，一般将中间定义为100%吊顶功能：投

16、影机具有图象颠倒功能，以便将投影机倒置吊在屋顶上进行投影。背投功能：将投影机放在背透幕的后面进行投影。一般投影机都具有的功能。水平扫描频率：又叫行频，投影机的水平扫描频率都有一个范围。如果来自计算机的输入信号的水平扫描频率超出些范围，则投影机将无法投放（NO SIGNAL）。,Projection,垂直扫描频率：又叫帧频或显示图像的刷新率。如果来自计算机的输入信号的垂直扫描频率超出设定范围，则投影机将无法投放。在范围之内，将计算机的垂直扫描频率设定为最高值时，投影效果好。计算机输入接口：是指计算机显示信号的输入接口，会议室用机型一般有两个接口可同时连接两台计算机，便携机种一般只作一个接口。计算

17、机的输出接口：是指计算机显示信号的输出接口，透过此接口可连接显示器。标准视频输入：具有标准视频输入接口RCA。标准视频信号在输出时要进行编码，将信号压缩后输出，接收时还要进行解码，这样会损失一些信号。S视频输入：具有S视频输入接口（S-VIDEO）。由于S视频接信号不需要进行编码，解码，所以没有信号损失，因此S视频信号此标准视频信号质量好。音频输入输出：具有音频输入输出接口。可将计算机录像机等的音频信号输入进来，通过自带扬声器播放。还可以通过音频输出接口，连接功放，外接喇叭。电源功率：电源功率越小，机器所产生的热量就小，这样样机连续投影时间就长，并且对液晶片起保护作用。为了使用安全，投影机里一

18、般装有过热保护装置。,Projection,投影机的使用与维护,投影机是一种精密电子产品，它集机械、液晶或DMD、电子电路于一体，因此在使用中要从以下几个方面加以注意：1，机械方面 严防强烈的冲撞、挤压和震动 因为强烈的震动会造成线材的脱落、CNNT的松脱，而光学中的透镜，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。,Projection,2，光学系统 注意使用环境的防尘和通风散热无论是DLP 还是LCD投影机当内部光学/塑胶镜片被灰尘覆盖时，会使光的反射率或穿透率降低，直接会影响投影的亮度。目前不管是LCD投影机还是DLP投

19、影机都是比较怕高温的，在投影机内部都装有温度传感器，当风口或滤网被堵塞，汽流不畅时，投影机内部的温度会迅速上升，这时温度传感器会报警并立即切断电源电路，所以保持进出风口的畅通，是必要的。吊顶安装的投影机，要保证房间上部空间的通风散热。当我们吊装投影机时，往往只注意周围的环境，而忘记热空气上升的问题，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。,投影机的使用与维护,Projection,3，灯源部分 在正常使用时因为灯泡温度较高，在这种情况下震动、搬移投影机可能造成灯泡炸裂，停止使用后不能立即关闭电源，让机器散热完毕后自动停机，在机器散热状态断电造成的损坏是投影机常见

20、的返修原因之一。另外，减少开机次数对灯泡寿命有益。,投影机的使用与维护,Projection,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 由于投影机与信号源（PC）连接的不是同一电源时，两零线之间可能存在较高的电位差。当用户带电插拨信号线或其它电路时，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，可以保证信号输出20米以上而没问题。投影机发生故障时，用户不可擅自开机检查，第一，机器内没有用户可以自行维修的部件，并且投影机内的高压器件有可能对人身造成严重伤害。,投影机的使用与维护,Projection,第二，凡是经过拆装的机器，所有的信号都必须测试，尤其耐压与漏电流测试,投影机的使用与维护,