投影机的工作原理是什么?

投影机的工作原理是什么?

从投影机产品的构成来看，它包括了核心投影成像部件、光学引擎、电气控制和接口三大主要部分。其中的核心投影成像部件是投影机产品的核心，在整个投影机产品的成本构成中占有非常重要的部分，其地位颇似计算机中的处理器。
投影机的发展沿革到目前为止主要经过了三个发展阶段，分别是通过三种典型的显示技术来加以实现，即CRT投影技术、LCD投影技术以及近些年发展起来的DLP投影技术。

1、CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）三枪投影机
作为成像器件，CRT是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。CRT投影机可以说是投影机的鼻祖。
CRT投影机也叫三枪投影机，其工作原理与CRT显示器没有什么不同，其发光源和成像均为CRT。CRT投影机的工作特征与LCD、DLP等投影机存在着本质区别，它是通过本身的发光，将输入信号源分解在R(红)、G(绿)、B(蓝)三个CRT管的荧光屏上，荧光粉在高压作用下发光、放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。
CRT投影机分辨率高、对比度好、色彩饱和度佳、对信号的兼容性强，且技术十分成熟。在亮度方面，CRT投影机要低得多，到目前为止，其亮度值始终徘徊在300流明以下，同时，CRT投影机操作复杂，特别是会聚调整繁琐，机身体积大，只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所，不宜搬动。因此虽然曾在投影机市场发展的早期繁荣一时，但目前CRT投影机应用已经很少，基本上退出了前投影机的市场。

2、LCD（Liquid Crystal Display，液晶）投影机
LCD显示技术是目前投影机市场上的主导技术之一，液晶有活性液晶体和非活性液晶体。非活性液晶体反射光，一般用于笔记本电脑、胶片投影仪上。而活性液晶体具有透光性，做成LCD液晶板，用在投影机上。
LCD投影机分为液晶板和液晶光阀两种，我们常见的投影机多为液晶板投影机。
A、液晶板投影机
液晶板投影机是利用了液晶的电光效应，通过电路控制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰度层次及多达16.70百万种色彩的靓丽图像。液晶板投影机的光源是专用大功率灯泡，发光能量远远高于利用荧光发光的CRT投影机，所以液晶板投影机的亮度和色彩饱和度都高于CRT投影机。
LCD液晶板的面积大小决定着投影机的结构和整体体积的大小， LCD液晶板面积小，则投影机的光学系统就能做得越小，从而使投影机越小。
目前，市场上液晶投影机面板尺寸多为1.32英寸（1英寸=2.54cm）、0.9英寸和0.7英寸，都可以支持SVGA和XGA的物理分辨率。新型的液晶面板，如高开口率的0.79英寸和0.99英寸面板也已经开始有产品面世。
高温LCD投影液晶面板供应商目前仅有日本的Epson和Sony两家厂商。
LCD投影机的优点是色彩表现出色，亮度比较高，缺点是由于采用投射方式，光效率受到一定影响，同时在投影图像中有像素化现象。
液晶板投影机可分为单片式和三片式两种，现代液晶板投影机大都采用3片式LCD板(图1)。三片式液晶板投影机是用红、绿、蓝三块液晶板分别作为红、绿、蓝三色光的控制层。
三片式液晶板投影机比单片式液晶板投影机具有更高的图像质量和更高的亮度。液晶板投影机体积较小、重量较轻，制造工艺较简单，亮度和对比度较高，分辨率适中，是目前市场上占有率最高、应用最广泛的投影机。

图1 三片式液晶板投影机的工作原理
B、液晶光阀投影机
液晶光阀投影机采用CRT管和液晶光阀作为成像器件，是CRT投影机与液晶光阀相结合的产物。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机，亮度可达6000ANSI流明，分辨率为2500×2000，适用于环境光较强，观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所，但其价格高，体积大，光阀不易维修。主要品牌有：休斯-JVC、Ampro等。

3、DLP（Digital Light Processor数码光输出）数码投影机
DLP技术是TI（美国德州仪器公司）的专利技术。基于DLP显示技术的投影机最早出现于1996年。其成像器件是DMD（Digital Micromirror Device，数字微镜装置）。DMD 芯片包含成千上万的微镜，每个镜子代表一个像素，开或关的状态就代表图像中像素点的亮和暗。光束通过一高速旋转的色轮（分色装置），投射在DMD上，再通过光学透镜投射在大屏幕上。目前DLP技术由TI公司专利拥有，该公司也是DMD芯片的惟一供应商。
A、DLP投影机的技术优势
首先是数字优势：数字技术的采用，使图像对比度、灰度等级(256-1024级)、色彩（2563-10243种）、图像信号噪声比、画面质量稳定等方面都非常出色。
其次是反射优势：由于反射式DMD器件的应用，构成DLP图像像素的微镜面之间的距离很小，使成像器件的透光效率达到85%以上。产生的图像非常明亮，清晰度高。
B、DLP投影机可分为：
单片机：单片DLP投影机的优势是光效率高，对比度高，图像清晰，在黑白图像和文本方面表现尤为出色，同时单片DLP投影机体积可以小巧轻薄，缺点是色彩表现不够真实自然。
三片机：使用三片DMD芯片制造的DLP投影机可以实现更亮度和更丰富的色彩，亮度可以高达10000ANSI流明以上，大都应用于数字影院等特殊场合。

目前LCD技术及DLP技术的投影机是市面上的两大主要阵营。日本厂商大都采用LCD技术，欧美厂商可采用LCD 和DLP两种技术。LCD 与DLP两大阵营正处于激烈的竞争中，谁的产品、技术更好，目前没有明确的答案，但可以肯定地说，采用DLP的投影机产生的画面对比度较高，光路系统设计得更紧凑，因而在体积、重量方面占优势；而LCD在亮度均匀性、色彩及细节的表现上是强项。两种技术各具特点、难分仲伯，将在未来相当长的一段时间内共存，除非一方在技术或在市场策略上有所突破，才有望打破这种平衡，占据主导地位。