LCD投影機(jī)的基本原理是什么？詳細(xì)介紹

三片式液晶投影機(jī)的成像原理，以某液晶投影機(jī)的光路為例：首先光線通過濾光片，濾掉紅外線和紫外線這樣的不可見光，紅外線和紫外線對(duì)LCD片有一定的損害作用。透過兩片多鏡頭鏡片將光線均勻化，并將UHP燈產(chǎn)生的圓錐形光校正為和投影圖像近似的矩形光線。在兩片鏡子之間的棱鏡用來將光線預(yù)先極性化，較之沒有該棱鏡的不對(duì)稱光箱，它可以減少光線的損失。光線下一步被分光鏡分為紅、綠、藍(lán)三原色并被分別反射到相應(yīng)的液晶片上。在到達(dá)液晶片之前光線還需要透過一個(gè)凸透鏡和偏振片，凸透鏡的作用是將光線集中，偏振片則進(jìn)一步將光線極性化，使得光線振動(dòng)方向一致，可以被液晶片控制。最后光線經(jīng)過液晶片，通過電路板驅(qū)動(dòng)，液晶片上的各像素點(diǎn)有序開閉，產(chǎn)生了圖像，并通過每原色光的調(diào)校產(chǎn)生了豐富的色彩。最后三路光線最終匯聚在一起由鏡頭投射出去。

液晶投影的基本原理，就是利用LCD液晶模組來調(diào)變由光源射出投影至螢?zāi)坏纳?，而為了?zhǔn)確投影出影像的色彩，因此需要將光源的顏色分離成R、G、B三色，之后再合并為一并利用投影鏡頭投射在螢?zāi)簧?。液晶投影機(jī)因接受電子訊號(hào)的不同，分為無法連接電腦的Video型及可連接電腦的Data型兩種，若依觀賞者跟螢?zāi)磺昂笪恢玫牟煌挚煞譃榍巴渡涫?Front Projector)與背投射式(與螢?zāi)灰惑w型)(Rear Projector)兩種，且因使用液晶面板的片數(shù)不同，可再分為單片式與三片式兩種。

液晶顯示屏的基本工作原理已在第五章第二節(jié)述及。它是利用液晶的電一光效應(yīng)而制成的一種顯示器件，即改變外加電場(chǎng)可使液晶分子排列改變，而產(chǎn)生對(duì)外來光的調(diào)制，達(dá)到電信號(hào)轉(zhuǎn)為光信號(hào)的目的。液晶式投影電視的顯示即是利用具有這種特性的無數(shù)個(gè)液品片(點(diǎn))作為光透射開關(guān)(閥門)的組合，此類開關(guān)也稱為液晶光閥。由于液晶片在外加電信號(hào)的作用下可改變其透光性，故在液晶片上會(huì)出現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)(如視頻信號(hào))相應(yīng)的圖案。當(dāng)光源發(fā)出的光通過液晶片(受視頻信號(hào)控制)和鏡頭后投射到屏幕時(shí)，屏幕上即會(huì)顯示出所需畫面。

液晶光閥式投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)因?yàn)橹挥靡粋€(gè)投影透鏡，所以可用變焦距透鏡，畫面大小調(diào)節(jié)和投影調(diào)整都很方便，沒有 CRT式投影機(jī)那樣的麻煩。液晶光閥式投影機(jī)種類很多，按照所用液晶片數(shù)量分為單片式和三片式兩類:按光源的光束是否透過液晶光閥，又分為透射式和反射式。通常三片式的亮度比單片式要高，但價(jià)格也較貴，同樣反射式的亮度也高于透射式。

按照液晶片的圖像信號(hào)寫入方法來分，液晶光閥式投影機(jī)又可分為電寫入和光寫入兩種。電寫入型透射式液晶光閥投影機(jī)就是通常所謂的液晶顯示投影機(jī)，它是用電寫人方法在三塊液晶片或一塊液晶片上分別產(chǎn)生 R、G、B電視圖像，以此作為光的閥門，在相應(yīng)的三基色強(qiáng)光源照射下，液晶片對(duì)光強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制，并通過光學(xué)放大投影到屏幕產(chǎn)生大屏幕彩色圖像。它與CRT式投影機(jī)相比，具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕和調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。

從光源發(fā)出的白光經(jīng)過分色鏡分解成紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色光。其中，DM1能反射綠光而通過紅光和藍(lán)光，DM2能反射藍(lán)光而通過紅光。M1、 M2、M3均為反光鏡。M1將光源的白光全部反射，UV/IR濾光鏡為紫外線/紅外線濾光鏡，可濾除不可見光的干擾。經(jīng)DM1反射的綠光再經(jīng)M2反射通過聚光鏡和液晶板(G)，受液晶板(G)調(diào)制的綠光通過DM3、DM4和投射鏡頭將綠色圖像投射到屏幕上。DM2反射的藍(lán)光通過聚光鏡和液晶板(B)形成受藍(lán)光液晶板調(diào)制的藍(lán)光。經(jīng)DM3反射通過 DM4和投射鏡頭將藍(lán)色圖像投射到屏幕上。被液晶板(R)調(diào)制的紅光則由M3和DM4反射后通過投射鏡頭將紅色圖像投射到屏幕上。三基色圖像合成后就成為全彩色圖像。

另一種LCD投影電視機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)組成 。系統(tǒng)由3只CRT、3片液晶光閥、分色鏡、偏振光棱鏡、投影透鏡組、外光源(金屬鹵燈、UV/IR濾光片等)及屏幕等幾大部分組成。這是一種光寫入式液晶光閥式投影機(jī)。 由電視機(jī)電路送入的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三色圖像信號(hào)，分別加至3只CRT上，各自顯示出基色光柵，發(fā)出紅、綠、藍(lán)三色光信號(hào)，經(jīng)過各自的液晶片后，由偏振光分束棱鏡和投影透鏡組，對(duì)三色光作相加混色處理，再投射到屏幕上成像。每片液晶光閥均用專門的CRT投射管驅(qū)動(dòng)，兩者間采用光纖實(shí)現(xiàn)光學(xué)耦合。外光源目前普遍采用金屬鹵化物氣體放電燈(簡(jiǎn)稱金屬鹵燈)實(shí)現(xiàn)，但其高壓達(dá)10kV以上，點(diǎn)亮?xí)r應(yīng)注意散熱。它是通過色輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將燈泡射出的白光束經(jīng)色輪上的RGB濾色片，濾出色光，再經(jīng)透鏡，最后在屏幕幕上形成彩色圖像。單片式投影機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本低，但彩色效果不及三片式投影機(jī)。

3LCD投影技術(shù)的原理圖，其中原理，礙于專業(yè)知識(shí)和術(shù)語的晦澀性，因此不做深入介紹。

可以簡(jiǎn)單理解為光源發(fā)出強(qiáng)白光，經(jīng)系列光學(xué)器件將其分解為紅、綠、藍(lán)三色，不過核心為三色光分別投射到三塊LCD液晶面板上，最后再通過棱鏡聚合成全彩色圖像投影在屏幕;

當(dāng)然，過程還是很復(fù)雜的，比如：

開始分光前對(duì)白光進(jìn)行的預(yù)處理：投影機(jī)需要的是面狀平行三原色線偏振光(矩形)，而普通燈泡的光線為白色球形圓偏振光(圓錐形)。需經(jīng)過系列透鏡、棱鏡及濾光鏡的調(diào)整，才可滿足要求，也要過濾掉其中的紅、紫外線等不可見光，否則會(huì)損害液晶面板;

在光源的選擇上也有說法;一般會(huì)有三種：金屬鹵素?zé)?、UHP(Ultra-High Performance，超高性能)燈和UHE燈;鹵素?zé)魞r(jià)格便宜，但發(fā)熱嚴(yán)重、半衰期短(半衰期是指燈的亮度下降到設(shè)計(jì)亮度一半時(shí)所用的時(shí)間)因此一般會(huì)選擇后兩種：UHP和UHE燈，也被稱為冷光源，相比鹵素?zé)舭l(fā)熱量要小很多。除此之外，其他新型光源比如激光，也是當(dāng)下廠商爭(zhēng)先研究的熱門技術(shù);

LCD投影機(jī)介紹

LCD投影機(jī)是液晶技術(shù)、照明科技以及集成電路的發(fā)展帶來的高科技產(chǎn)物。其關(guān)鍵技術(shù)是液晶板的制造。LCD投影機(jī)利用液晶的光電效應(yīng)，即液晶分子的排列在電場(chǎng)作用下發(fā)生變化，影響其液晶單元的透光率或反射率，從而影響它的光學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)生具有不同灰度層次及顏色的圖像。

現(xiàn)在的LCD投影機(jī)最高支持分辨率可以達(dá)到1600×1200(UXGA)，使用時(shí)間可以延長(zhǎng)至8小時(shí)以上，具有很高的亮度和高保真的圖像色彩，可以方便地接入各種視頻信號(hào)。它們體積小巧，重量輕，便于攜帶。使得投影機(jī)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的紀(jì)元。

LCD投影機(jī)的底層技術(shù)——液晶板一直只有Sony和Epson兩家公司具備研發(fā)和生產(chǎn)能力，經(jīng)過多年發(fā)展，液晶板技術(shù)日臻成熟。液晶板技術(shù)一直致力于提高性能和降低加工成本兩個(gè)方面。在提高性能方面它主要是通過提高開口率來提高光效率，另外還采用微鏡陣列技術(shù)來提高液晶板的透光率，降低顯示圖像的像素化，使圖像更細(xì)膩。目前LCD投影機(jī)在亮度指標(biāo)和圖像精細(xì)程度方面都已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平。除了高端影院產(chǎn)品外，在普通應(yīng)用產(chǎn)品和低端高性能投影機(jī)產(chǎn)品中，LCD產(chǎn)品保持了對(duì)單片DLP產(chǎn)品的亮度領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。LCD投影機(jī)的生產(chǎn)廠家主要為日韓廠商。主要有Sony、Epson、NEC、三洋和三菱等等。

LCD投影機(jī)工作原理

三片式液晶投影機(jī)的成像原理(參見下圖)，以某液晶投影機(jī)的光路為例：首先光線通過濾光片，濾掉紅外線和紫外線這樣的不可見光，紅外線和紫外線對(duì)LCD片有一定的損害作用。透過兩片多鏡頭鏡片將光線均勻化，并將UHP燈產(chǎn)生的圓錐形光校正為和投影圖像近似的矩形光線。在兩片鏡子之間的棱鏡用來將光線預(yù)先極性化，較之沒有該棱鏡的不對(duì)稱光箱，它可以減少光線的損失。光線下一步被分光鏡分為紅、綠、藍(lán)三原色并被分別反射到相應(yīng)的液晶片上。在到達(dá)液晶片之前光線還需要透過一個(gè)凸透鏡和偏振片，凸透鏡的作用是將光線集中，偏振片則進(jìn)一步將光線極性化，使得光線振動(dòng)方向一致，可以被液晶片控制。最后光線經(jīng)過液晶片，通過電路板驅(qū)動(dòng)，液晶片上的各像素點(diǎn)有序開閉，產(chǎn)生了圖像，并通過每原色光的調(diào)校產(chǎn)生了豐富的色彩。最后三路光線最終匯聚在一起由鏡頭投射出去。

LCD投影機(jī)特點(diǎn)

LCD的優(yōu)點(diǎn)：

首先在畫面顏色上，現(xiàn)在主流的LCD投影機(jī)都為三片機(jī)，采用紅、綠、藍(lán)三原色獨(dú)立的 LCD板。這就可以分別地調(diào)整每個(gè)彩色通道的亮度和對(duì)比度，投影效果非常好,能得到高度保真的色彩。在同樣檔次的DLP投影機(jī)，還只能用一片DLP，很大程度上由色輪的物理性質(zhì)和燈的色溫決定好壞，沒什么好調(diào)整的，只能得到較為正確的色彩。但與同價(jià)位的LCD投影機(jī)相比，在圖像區(qū)域的邊緣，還是缺乏鮮艷的色調(diào)。

LCD的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是光效率高。 LCD 投影機(jī)比用相同瓦數(shù)光源燈的DLP投影機(jī)有更高的ANSI流明光輸出，在高亮度競(jìng)爭(zhēng)中,LCD依然占著優(yōu)勢(shì)。7公斤重量級(jí)左右的投影機(jī)中，能達(dá)到3000 ANSI流明以上亮度的，都是LCD投影機(jī)。

LCD的缺點(diǎn)：

LCD投影機(jī)明顯缺點(diǎn)是黑色層次表現(xiàn)太差，對(duì)比度不是很高。LCD投影機(jī)表現(xiàn)的黑色，看起來總是灰蒙蒙的，陰影部分就顯得昏暗而毫無細(xì)節(jié)。這點(diǎn)非常不適合播放電影一類的視頻，對(duì)于文字到是與DLP投影機(jī)差別不是很大。

第二個(gè)缺點(diǎn)是LCD投影機(jī)打出的畫面看得見像素結(jié)構(gòu)，觀眾好像是經(jīng)過窗格子在觀看畫面。SVGA(800×600)格式的LCD投影機(jī)，不管屏幕圖像的尺寸大小如何，都能看得清楚像素格子，除非用分辨率更高的產(chǎn)品。

現(xiàn)在LCD開始使用起了微透鏡陣列(MLA)，可以提高XGA格式的LCD板的傳輸效率，柔化像素格子，使像素格子細(xì)微而不明顯，且對(duì)圖像的銳利程度不會(huì)帶來任何影響。它能使LCD的像素結(jié)構(gòu)感覺可以減少到幾乎與DLP投影機(jī)一樣,但還是有點(diǎn)差距。