2013年10月15日 星期二

投影機技術原理概述

單槍投影機大宗市場現在分為

原本的LCD類比液晶板 和 DLP數位晶片兩大技術
【美國德州儀器世界專利】 【LCD液晶模組為SONY及EPSON兩大陣營】


DLP vs LCD效益分析

1. DLP半導體製程,穩定耐用,LCD技術純熟成像漂亮

2.DLP 畫質精細、LCD 色彩飽和

3. DLP無色偏問題但單晶片顏色表現有色差,無法精準如LCD,3DLP專業百萬級機種則無此問題

4. 明暗對比最高可高達 無限:1以上

5. 晶片不聚熱,部分機種防塵密閉光機不用空氣濾網,沒有額外費用支出

6. DLP機器燈泡亮度較LCD不持久,衰老速度較快
3LCD 系統
1. 普通液晶板每片壽命約5萬小時(進口品牌較持久,約5萬小時~10萬小時)

2. SVGA 800*600 低階陽春機種,網狀線條明顯但XGA 1024*768以上解析度則較無此問題],但畫質鮮豔飽和較無色差

3. RGB三片式液晶板使用約10年時間容易產生色偏(如偏藍或偏紅)

4. 明暗對比最高可高達 無限:1以上

5. 部分機種防塵密閉光機不用空氣濾網,沒有額外費用支出

3LCD概述參考網址
http://www.3lcd.com/tw/

3LCD是甚麼?
在大部份教育界, 商業應用及家庭劇院用投影機中, 3LCD投影科技是被廣泛採用且被視為主流的科技.
3LCD投影系統是一種精密且創新的技術, 可對閱聽大眾傳遞明亮的影像, 自然的影像與柔和的影像
對富有好奇心, 想要追根究底的您, 請點選這裡來觀看3CLD投影機的構造
3晶片液晶科技
白色光源將光投射到一套, 可將光線分成紅, 綠, 藍, 三原色的光學機構
每一片LCD晶片將接收到的電氣訊號轉換成可見的影像
使用一個稜鏡, 將3個單一色的影像合成一個富含百萬種色彩的全彩影像
鮮活全彩的影像通過投影鏡頭投射到螢幕上
令人驚豔的色彩
驚為天人、栩栩如生的色彩-高色彩亮度輸出


高色彩亮度輸出(色彩亮度)

隨著高畫質清、色彩豐富的影片和投影內容迅速發展,投影機產生的影像色彩品質和影響變得非常重要。直到今天,買家採購單位和終端用戶都無從判斷自己的投影機能否產生豐富、生動的色彩。色彩亮度輸出或色彩亮度就能協助提供評價的標準。

色彩亮度輸出(色彩亮度)是個全新標準,為買家客戶提供與投影機色彩表現能力所需的資訊。亮度一直用作投影機比較的規範,然而舊規範只量測白色亮度輸出,而不能同時量測色彩亮度輸出。現今大部分投影機都投射色彩,因此只量測白色亮度輸出或白色亮度是不足夠的。色彩亮度輸出或色彩亮度為投影機買家提供所需資料,或是一直忽略了的資料。

色彩亮度輸出(色彩亮度)標準於 2012 年 5 月推出。這個新規範適用於所有顯示器,包括商用、教學用或家用的投影機。它清楚地清晰地顯示不同投影機之間的主要分別。色彩亮度輸出(色彩亮度)標準率先地為終端用戶提供科學量化資訊以比較色彩。領先的製造商已在他們的產品規範採用這標準,以協助投影機買家。現時他們採用兩種量測:白色亮度(白色亮度輸出)及色彩亮度(色彩亮度輸出)。

投影機買家應該尋找並要求兩組數字:白色亮度(白色亮度輸出)及色彩亮度(色彩亮度輸出)。而要達致最佳視覺體驗,則確保色彩亮度輸出(色彩亮度)與白色亮度輸出(白色亮度)相等。

認識亮度及色彩

目前的產品規範如亮度(或白色亮度輸出)、對比度及解析度,都未能就投影機重現色彩的能力提供必要資訊。

目前市場上的投影機的色彩效能差異很大。看看以下兩台不同投影機的圖像。
所有 3LCD 投影機都使用 3 片顯示晶片。配合 3 顯示晶片設計,3LCD 呈現清晰、鮮明的圖像,忠實得難以置信。

色彩亮度輸出這個規格描述了這兩臺投影機在色彩上的差異
LCD投影技術
3片LCD工作原理圖
LCD( Liquid Crystal Display)投影機分為液晶板投影機和液晶光閥投影機兩類。液晶是介於液體和固體之間的物質,本身不發光,工作性質受溫度影響很大,其工作溫度為-55ºC~+77ºC。投影機利用液晶的光電效應,即液晶分子的排列在電場作用下發生變化,影響其液晶單元的透光率或反射率,從而影響它的光學性質,產生具有不同灰度層次及顏色的圖像。 
LCD投影機有兩種。
液晶板投影機

成像器件為液晶板,是被動式的投影方式。利用外光源金屬鹵素燈或UHP(冷光源)。

按照液晶板的片數,LCD 投影機分為三片機和單片機三片LCD板投影機原理是光學系統把強光通過分光鏡形成RGB三束光,分別透射過RGB三色液晶板;信號源經過AD轉換,調製加到液晶板上,通過控制液晶單元的開啟、閉合,從而控制光路的通斷,RGB光最後在棱鏡中彙聚,由投影鏡頭投射在螢幕上形成彩色圖像。目前,三片板投影機是液晶板投影機的主要機種。
LCD單板投影機機體積小,重量輕,操作、攜帶極其方便,價格比較低廉。但其光源壽命短,色彩不夠均勻,解析度較低。  目前單板投影機的機型已經很少。
從圖像品質上,單片機的表現要比三片機遜色不少。
液晶光閥投影機
採用CRT管和液晶光閥作為成像器件,是CRT投影機與液晶與光閥相結合的產物。為了解決圖像解析度與亮度間的矛盾,它採用外光源,也叫被動式投影方式。一般的光閥主要由三部分組成:光電轉換器、鏡子、光調製器,它是一種可控開關。通過CRT輸出的光信號照射到光電轉換器上,將光信號轉換為持續變化的電信號;外光源產生一束強光,投射到光光閥上,由內部的鏡子反射,能過光調製器,改變其光學特性,緊隨光閥的偏振濾光片,將濾去其他方向的光,而只允許與其光學縫隙方向一致的光通過,這個光與CRT信號相複合,投射到螢幕上。它是目前為止亮度、解析度最高的投影機,亮度可達6000ANSI流明,解析度為2500×2000,適用於環境光較強,觀眾較多的場合,如超大規模的指揮中心、會議中心及大型娛樂場所,但其價格高,體積大,光閥不易維修。 對追求高解析度、高亮度、大畫面的用戶,液晶光閥投影機是他們的首選。
 

DLP™技術概要


DLP投影技術
DLP工作原理圖
Digital Light Processing™ technology.,簡稱DLP,這項技術是由美國德州儀器公司,所獨家研發完成的先進投影技術,也是全世界唯一全數位化的影像科技,它藉由高度精密的數位微鏡晶片(Digital Micro-mirror Device,簡稱DMD),來取代傳統液晶投影機中液晶面板,負責呈現影像的液晶面版
DLP如何運作?

微晶片上有131萬只非常微小的可動鏡片,運作原理為利用光線反射DMD微晶片並根據電流控制其鏡片角度,反射出畫面,再經過濾光片合成色彩完成。DMD每秒鐘可達上千次的變色頻度,因此DLP擁有2000:1高對比度,以及一般LCD無法達的純黑及純白色。

色輪介紹
色輪是DLP的色彩來源,白色光源通過DMD晶片再穿過色輪,將顏色呈現出來。色輪有紅綠藍的三原色,混合出肉眼可看見的各種色彩,共可創造出16.7百萬色,而三片式DLP則可以投射出3兆色彩。除了三原色外,市面上還有四色(四節點)及7色(7節點)色輪,提供更豐富的色彩表現。
DLP機構簡單
DLP技術機構簡單,採用全數位化以及反射式技術也減少了光的吸收,使用壽命長達10萬小時
DLP無間隙的細膩畫質表現細膩無間隙
上千個比髮絲還細小的微鏡晶片,以及彼此間距不到直徑 0.2-10μ的極小間距,成就了DLP無間隙的細膩畫質, 解決一般LCD投影機存在著的『網狀畫面效應』
DLP體積輕巧
DLP輕薄短小,由於只需要一片晶片,集中光束,因此體積可以更輕巧,市面上3磅以下機種只有DLP。
DLP色彩穩定度高
DLP在使用壽命內,提供高度可靠的圖像表現,穩定不色偏,壽命高達10萬小時。
更多資訊請至以下網站 www.dlp.co

LCOS Liquid Crystal On Silicon。單晶矽液晶顯示面板。
LCOS是反射式液晶投影機與背投影電視的關鍵技術。LCOS最大優點在於可大幅降低面板生產成本,且具高解析度。與一般TFT-LCD面板不同的是,TFT上下二面都以玻璃作為基板,但LCOS僅有上面採用玻璃,底下的基板是以半導體材料矽為主,因此LCOS製程其實是結合LCD與半導體CMOS製程的技術。
與LCOS同樣可作為投影光學引擎的關鍵零組件有高溫多晶矽面板(HTPS)與數位微型影像晶片(DMD)。不過由於高溫多矽主要供應的日本廠商產量嚴重不足;而DMD的唯一生產者為TI,但面臨良率、價格和貨源等問題。相形之下,LCOS因而成為未來市場最具競爭力的技術。目前國內有中強光電、明碁、台達電、致伸、光群雷射等多家廠商相繼投入此技術的發展。
什麼是雷射投影機?雷射光源投影機簡單介紹及原理

雷射投影機是使用雷射光束來透射出畫面。其中雷射投影機的光學部件主要由紅綠藍三色光閥、合束X棱鏡、投影鏡頭和驅動光閥。在雷射投影機中有紅、綠、藍三色雷射。

雷射投影機的原理

雷射光源投影機是使用雷射光束來透射出畫面。其中雷射投影機的光學部件主要由紅綠藍三色光閥、合束X棱鏡、投影鏡頭和驅動光閥。在雷射投影機中有紅、綠、藍三色雷射光。
雷射光在機器內經過相應的光學元件和處理晶元的擴束後再透射到X棱鏡將三束激光整合,然後再由投影物鏡將整合後的雷射透射到投影幕布上,完成整個激光投影機顯示過程。
即工作壽命長,不會因長時間的工作而導致屏幕亮度變暗;色域廣泛,是普通投影機的色域2倍左右;更適合大型戶外使用。

雷射投影機的優勢

我們知道目前主流的投影機的方案是DLP和3LCD,其中3LCD是將紅、綠、藍三色液晶板上,通過透鏡放大和反光鏡透射出。
而DLP工作方式則將光線通過色輪高速旋轉後顏色混合。最後經過棱鏡透射出。
雖然各自都有優點,但要注意的是,這兩種方式都是要使用燈泡,燈泡是有壽命的,並且畫面亮度和色彩的純度都只能算是相對夠用。
就是彌補3LCD和DPL兩種投影方式缺陷。即工作壽命長,不會因長時間的工作而導致屏幕亮度變暗;色域廣泛,是普通投影機的色域2倍左右;更適合大型戶外使用。
雷射投影機相關的產品已經有上市和應用在實際生活中。如2008年運動會的體育場的戶外投影顯示和一些電影院的顯示應用。但在辦公、教育、家庭娛樂市場上的雷射投影機還是鳳毛麟角的。
雷射投影機綜合性能表現非常不錯,零售市場產品很少的雷射投影機已經出現很多年了。並非新興技術,各方面也都非常成熟。同時同一工作原理的三菱雷射電視機在今年上市,明基也推出了雷射投影機。
可見越來越多的公司發力於雷射應用。雷射投影機未來的發展絕對會大有作為。

雷射投影機的優缺點

優點

1、圖像不易模糊  

普通投影機都要求我們儘量擺放在與屏幕正對的位置,而雷射投影機則沒有這個問題,即便把“鏡頭”放在牆角里,投射出來的畫面也沒有任何變形。雷射投影在任何地方都不會產生模糊不清的現象。

2、色度高

在顯示效果上,由於雷射投影機模擬了自然色彩,因此顏色和層次也更為豐富。其中光線的波長是固定的,因而看上去很舒服,沒有那種燈泡刺眼的不舒服感覺。
更重要的是,沒有傳統光源的紫外線,使得眼睛看畫面的時候很放鬆,這一點,無論是投影設備,還是主動發光設備都無法比擬。

3、使用壽命長  

不會因長時間的工作而導致銀幕亮度變暗,色域廣泛,是普通投影機的色域2倍左右,更適合大型戶外使用。


缺點
1、效果比不上專業LED投影機及專業燈泡型投影機

目前更多只是針對家用影音愛好者,雖然也可以應用在一些如展演廳、教育等領域,電影院,等等...但是實際體驗方面並不如目前大部分高階專業的投影產品。

2、分類少  

雷射投影機上市時間短,對市場缺乏適應能力,目前僅能滿足部分用戶的需求

3、缺乏靈活性

與燈泡型投影機相比,雷射投影機缺乏必要的靈活性,目前體積較為龐大,前者既能吊裝,又能放置於架上,可從客廳移動至書房、臥室使用。

4、價格相對較貴  

雷射投影機的單價比燈泡型投影機高,雖然雷射投影機的使用壽命長,但是其成本比燈泡投影機要高出多得多。


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修訂日期:2020 年 05月 05 日。版權所有轉載必究

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