投影儀的成像原理是什么

基礎概要：投影儀目前已廣泛應用于演示和家庭影院中。在投影儀內部生成投影圖像的元件有三類，根據元件的使用種類和數目，產品的特點也各不同。此外，投影儀特有的問題包括：畫面會因投影角度的不同而出現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償和實現短焦等措施。

(資料圖片僅供參考)

投影儀是一種用來放大顯示圖像的投影裝置。目前已經應用于會議室演示以及在家庭中通過連接DVD影碟機等設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碼影院放映機，被用作面向硬盤數字數據的銀幕。

說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產生影像，然后通過鏡頭進行投影。投影儀的圖像顯示元件包括利用透光產生圖像的透過型和利用反射光產生圖像的反射型。無論哪一種類型，都是將投影燈的光線分成紅、綠、藍三色，再產生各種顏色的圖像。因為元件本身只能進行單色顯示，因此就要利用3枚元件分別生成3色成分。然后再通過棱鏡將這3色圖像合成為一個圖像，最后通過鏡頭投影到屏幕上。

使用圖像顯示元件，分別產生紅、綠、藍三色圖像，然后通過合成進行投影。

圖像顯示元件包括3類。其中采用液晶的有2類，分別是采用光透過型液晶的透過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(數字微鏡元件)，每個像素使用一個微鏡，通過改變反射光的方向來生成圖像。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)采用無機材料的定向膜，易于控制液晶;(2)通過減小液晶層厚度，提高響應速度;(3)通過取消液晶中的障礙物即隔離片(Spacer)，提高光的利用效率。

透過型元件與反射型液晶元件

結構與液晶面板相同的透過型元件

透過型液晶元件生成圖像的原理與已經廣泛用作普通電腦顯示屏的液晶顯示器相同。在日本國內，精工愛普生和SONY兩公司已經開始提供這種元件。投影儀用的液晶元件是用高溫多晶硅液晶制造的。因為它不同于普通液晶顯示器，通過將小像素生成的圖像放大至數百倍后進行投影，因此極其微小的缺陷放大后都會非常明顯，在制造的時候需要相當高的精度。

透過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改變，由液晶分子的方向來調節是否讓光線通過，以此顯示白色和黑色。

其缺點是光的利用效率較差。這是因為透過型液晶面板由多層構成，因此只能保證3成左右的入射光通過。

透過型液晶元件的尺寸越來越小。透過型液晶元件一般在0.7～0.8英寸之間，不過為了控制成本，主流投影儀使用的元件都在0.7英寸左右。然而，元件越小，透過光的面積就越小，因而圖像就越暗。因此，使用小元件時為了確保亮度，投影燈就要大一些，而且為了提高透過光的效率，光學系統也會變大。“由于在使用小液晶面板時，為了確保亮度，必須照射更多的光線，因此機身反而會更大。而尺寸為0.9英寸左右的話，不僅可確保足夠的亮度，同時還能設計到更小。”(投影儀專業制造商NEC顯示技術公司投影系統業務部商品規劃部經理高木清英)

透過型液晶元件會因長時間使用而老化。這是因為用來調節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材料。由于投影燈功率高，因此不僅發熱，而且光線很強，所以會使有機材料產生化學變化。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

在可實現高畫質的液晶元件中有一種反射型液晶。最大的特點是顯示視頻時至關重要的響應速度非常快，而且由于對比度高，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成功了這種元件。JVC、日立制作所和SONY已經分別于1997年、2001年和2003年發布了這種元件。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。對比度高是因為關閉電壓時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，為黑色顯示，因此能夠更清晰地表現黑色。反射型液晶元件的優點在顯示暗畫面時更容易理解。在漆黑的畫面上顯示黑衣服和頭發時，能夠不受背景的影響進行顯示(JVC ILA中心規劃部經理柴田恭志)。

標簽：