投影仪原理

投影仪原理

投影仪目前市场上主要有种类型:DLP,LCD,LCOS, CRT ,DLV.

1.DLP 投影机原理

(1).单片DLP投影机光学部件

• 灯泡:

•

• 滤光片:

•

• 色轮:

• 光管:

•

• 凹面镜:

•

• 折射镜:

•

DMD 芯片:

• 投影镜头:

1. 在单片DMD 投影系统中， 信号包括数字信号和模拟信号从电脑,DVD 等输出设备中输出, 然后信号通过数据线输入到投影仪中, 信号受数字光处理器DLP 调制，把视频RGB 信号调制成等幅的脉宽调制信号，数据按顺序写入DMD 的SRAM 中. 2. 同时, 灯泡光源发出的白光通过灯泡内部的凹面镜反射会聚

透镜聚焦在色轮上, 通过色轮高速马达以60Hz 的频率转动使其转动, 白光产生RGB 三基色, 其它色彩则被阻挡和吸收， 然后顺序分出不同单色光在指定的光管上，通过成形透镜, 射出分明的RGB 三基色, 经过平面反射镜, 射到DMD 上. (注:这里的灯泡的光强度产生了投影仪流明度. 光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明，也叫明亮度。发光强度为1坎德拉(cd)的点光源，在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为“1流明”。投影仪表示光通量的单位是ANSI 流明，ANSI 流明是美国国家标准化协会制定的测量投影仪光通量的标准，它测量屏幕" 田" 字形九个交叉点上的各点照度，乘以面积，再求九点的平均值，即为该投影仪的ANSI 流明。对于各向同性的光（即光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则 F = 4πI。也就是说，若光源的I 为1cd ，则总光通量为4π =12.56 lm。与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。

要知道，光通量也是人为量，对于其它动物可能就不一样的，更不是完全自然的东西，因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。

人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的555nm 的黄绿光，1W = 683 lm，也就是说，1W 的功率全部转换成波长为555nm 的光，为683流明。这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm 的光最敏感。对于其它颜色的光，比如650nm 的红色，1W 的光仅相当于73流明，这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光，要看情况了，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LED 的白光、电视上的白光以及日光就差别很大，光谱不同。

至于电光源的发光效率，是另外一个相关的话题，是说1W 的电功率到

但如果有一半转换成555nm 的光，另一半变成热量损失了，那效率就是每瓦341.5流明。白炽灯能达到1W=20 lm就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。测量一个不规则发光体的光通量，要用到积分球，比较专业而复杂。) 3. 在一块DMD 上共有1024×768个微镜单元，最多可内置2048×1152个微镜单元. 每一个微镜代表一个像素，图像就由这些像素所构成 ，一般就是我们所谓的分辨率。每一个小反射镜都具有独立控制光线的开关能力。小反射镜反射光线的角度受视频信号控制。当数字信号被写入DMD 的SRAM 时，静电会激活地址电极、镜片和轭板（YOKE ）以促使铰链装置转动。一旦接收到相应信号，镜片倾斜10°，从而使入射光的反射方向改变。处于投影状态的微镜片被示为“开”，并随来自SRAM 的数字信号而倾斜+10°；如显微镜片处于非投影状态，则被示为“关”，并倾斜-10°。与此同时，“开”状态下被反射出去的入射光通过投影透镜将影像投影到屏幕上；而“关”状态下反射在微镜片上的入射光被光吸收器吸收。视频用脉冲宽度大小来控制小反射镜开、关光路的时间，在屏幕上产生不同亮度的灰度等级图像。(注:灰度等级就是对比度, 对比度是指投影图像最亮和最暗之间的区域之间的比率，比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富。对比度对视觉效果的影响非常关键，一般来说对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽；而对比度小，则会让整个画面都灰蒙蒙的。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。对比度越高图像效果越好，色彩会更饱和，反之对比度低则画面会显得模糊，色彩也不鲜明。下图中一次是对比度高中低三个档次的表现效果) 。这些微镜面变换速率为1000次/秒，或更快的速度转动，反射入射光，经由整形透镜后通过镜头投射出画面。

百分比，介于0 - 100% 之间。纯白光的色彩饱和度为0，而纯彩色光的饱和度则为100%。色饱和度受到屏幕亮度和对比度的双重影响，一般亮度好对比度高的屏幕可以得到很好的色饱和度) 。DMD 可以提供1670万种颜色和256段灰度层次，从而确保DLP 投影机可投影的活动影像画面色彩艳丽的细腻、自然逼真。由于单片DMD 投影机色轮在同一时间内一次只能处理一种颜色，因此会带来部分的亮度的损失，同时，由于不同颜色光的光谱波长的固有特性存在着差别，从而会产生色彩还原的不同，画面色彩往往表现出红色不够鲜艳。

(2).两片DLP投影机光学部件

这种系统利用了金属卤化物灯红光缺乏的特点。色轮不用红、绿、蓝滤光片，取而代之使用两个辅助颜色，品红和黄色。色轮的品红片段允许红光和蓝光通过，同时黄色片段可通过红色和绿色。结果是红光在所有时间内都通过，蓝色和绿色在品红－黄色色轮交替旋转中每种光实质上占用一半时间。一旦通过色轮，光线直接射到双色分光棱镜系统上。连续的红光被分离出来而射到专门用来处理红光和红色视频信号的DMD 上，顺序的蓝色与绿色光投射到另一个DMD 上，专门处理交替颜色，这一DMD 由绿色和蓝色视频信号驱动。

(3).三片DLP投影机光学部件

另外一种方法是将白光通过棱镜系统分成三原色。这种方法使用三个DMD ，一个DMD 对应于一种原色。应用三片DLP 投影系统的主要原因是为了

增加亮度。通过三片DMD ，来自每一原色的光可直接连续地投射到它自己的DMD 上。结果更多的光线到达屏幕，给出一个更亮的投影图像。这种高效的三片投影系统被用在超大屏幕和高亮度应用领域。

以上用的是三段色轮RGB. 由红R 、绿G 、蓝B 三段色组成，不同厂家的产品，其红、绿、蓝的开口角度的设计各不相同，一般来说，红色开口角度较大，这样可以弥补图像红色的不足。采用该色轮技术的前提条件是投影机光机部分具有比较足够的光亮度，否则可能会带来图像的亮度问题，同时，使用三段色轮技术的色彩还原性相对来说比较好。这样就产生了多段色轮: 1、四段色轮RGBW 。由红R 、绿G 、蓝B 、白W 四段色组成，加白段色的目的主要是为了进一步提高投影机亮度，一般可比三段色轮提高20%左右。但同时，这种色轮技术也会带来投影机的色彩还原不够的问题，使图像色彩失真，降低了画质。另外，在设计中，可以将脉冲信号同步锁定在W 段中，脉冲宽度与W 段宽度对应，可以一定程度上减少画面的闪烁现象。该技术主要应用在会议室、教学用投影机。六段色轮RGBRGB 。2。六段色轮是由RGBRGB 共6段颜色组成的色轮，随着色轮转速相应提高(180HZ)和单位时间内处理画面更多，因此，这种设计有效地减少了运动图象和边缘的彩虹效应，视频动态效果更好，图象的色彩更丰富、更艳丽。但由于六色分段分隔较多，集光柱通过各色段之间时光损耗也较多，因此，投影机的光亮度往往比较低，因此，也有少数投影机厂家开始设计采用7段色轮RGBRGBW 技术，以提高投影机亮度和减少画面的闪烁。该技术主要用于针对家用消费和视频要求较高的应用。

第一代DLP 投影机色轮每秒旋转60次，相当于帧频60Hz ，或每分钟3600转。在色轮中，红、绿、蓝像素各一段，所以，每种颜色每秒刷新也是60次。这种第一代产品称为“1X”转速。第一代产品还有少数人能看到彩虹效应，改进

的第二代产品的色轮转速上升到2X ，即120Hz 和7200RPM ，能看到彩虹效应的人就更少了。今天，很多专为家庭影院市场设计的DLP 投影机用六段色轮、色轮转一圈出现两次红、绿、蓝，且色轮又以120Hz 或7200RPM 旋转，这样在商业上就称之为4X 转速。不断提高色彩刷新速度，看得出彩虹效应的人数也就愈来愈少。

增益型色轮SCR 。SCR(Sequential Color Recapture)也称连续色彩补偿技术，其基本原理与以上色轮技术相似，不同之处在于色轮表面采用阿基米德原理螺旋状光学镀膜，集光柱(光通道) 采用特殊的增益技术，可以补偿部分反射光，使系统亮度有较大提高(约40%)。但该色轮的处理技术相对较复杂，目前只有少数投影机厂家在产品中采用，从技术发展方向来说，该技术非常具有市场潜力。

2.LCD 投影机原理

LCD 投影机是被动发光从而成像的，其核心部件为LCD 液晶板。右分为液晶板投影机和液晶光阀投影机两类。液晶昌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-55℃至+77℃。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。

利用外光源金属卤素灯或UHP （冷光源）。按照液晶板的片数，LCD 投影机还可分为三片机和单片机。

三片式液晶投影机的成像原理(参见下图) ，以某液晶投影机的光路为例：每一个3LCD 光路系统都是由3块HTPS 构成。先将灯光源发出的光通过滤光片，滤掉红外线和紫外线这样的不可见光，红外线和紫外线对LCD 片有一定的损害作用。透过两片多镜头镜片将光线均匀化，并将外光源金属卤素灯和UHP (冷光源) 灯产生的圆锥形光校正为和投影图像近似的矩形光线。通过分色镜A 分出红色光，再通过分色镜B 分为绿色光和蓝色光，三种 颜色的光分别投射到三块相对应的液晶板上，在到达液晶片之前光线还需要透过一个凸透镜和偏振片，凸透镜的作用是将光线集中，偏振片则进一步将光线极性化，使得光线振动方向一致，可以被液晶片控制。最后光线经过液晶片，通过电路板驱动，液晶片上的各像素点有序开闭，产生了图像，并经过中间的棱镜将光线预先极性化，将三原色光进行混合后投射出不同颜色的图像。并通过对每原色光的调校产生了丰富的色彩，较之前没有该棱镜的不对称光箱，它可以减少光线的损失。最后三路光线最终汇聚在一起由镜头投射出去。

下面请看投影机的接口以及各个部件的介绍，相信对 于大家理解其工作原理更有帮助。 3LCD 投影机的结构（光学系统零部件）

1. 超高压水银灯

光源灯有许多种类，从照明效率、寿命等方面考虑， 目前投影机普遍采用超高压水银灯作为光源。 由于其工作压力设定在200大气压以上，光源尺寸向直径方 向收缩，在实用的光源灯电压下可以实现短弧光化，因此接近于点光源，便于光学系统的设计。

同时，在其分光中采用增大连续发光成分的方式，能够改善演色效果。这些特性是所有投影机用光源所追求的特性。

2. 积分透镜

通过“第1透镜阵列”、“第2透镜阵列”，将从光源 灯发出的光线明亮地照射到屏幕的各个边角的技术。

3. 偏光转换元件

从光源灯发出的光中有各个方向的波，HTPS 技术只让 纵波通过，因而能够将光的横波变为纵波，使尽量多的光线通过HTPS 。采用该技术后，亮度提高了约1.5 倍。

4. 分色反射镜

这是将从光源灯发出的光分离成红、绿、蓝三原色的 反射镜（滤光器）。它是在基础玻璃板上涂刷一层能够反射特定波长范围的薄膜后形成的。如下图所示， 普通3LCD 投影机中使用了2块这种反射镜。

5. 分色棱镜

分色棱镜能够将从光源灯发出的光分离成红、绿、蓝 三原色，并在各自的LCD(HTPS)上绘制相应的RGB 图像，然后将其重新合成。反射红色、蓝色，透过绿色， 合成颜色及图像。为了实现此功能，棱镜通过4根三角柱组合，形成长方体状。如果中央部分的 分色镜面不连续，则会形成暗线和重影，因此需要有很高的加工精度和粘接技巧。

6. 液晶面板

1. 液晶面板的种类

液晶面板有很多种类，性能各异。应根据用途选择最佳的产品。

2. 什么是HTPS ？

HTPS 是High Temperature Poly-Silicon （高温聚硅 ）的简称，它是有源矩阵驱动方式的透过型LCD 。具有小型、高精细、高对比度、驱动器可内置等特点。 其主要用途是投影机用灯泡。

3. HTPS的特点

HTPS 就像其名字一样，各个像素中有采用聚硅生成的 薄膜晶体管。这些像素晶体管通过改变扫描线的电压来切换导通/不导通，起到开关的作用。制造方法与 半导体大致相同，由于经过高温处理，容易实现细微化（多像素、高开口率）；同时，由于能够在基板上 生成驱动器，因此具有小型、高可靠性的特点。

7. 关于透镜的F 值

投影机中不仅有投射镜，内部还使用了 很多的透镜。透镜的焦距除以口径后所得结果称为F 值。

（F 值） =（透镜的焦距）÷（口径）

该值与 照相机光圈的F 值相同，是表示透镜的亮度、在光学系统设计方面非常重要的值。F 值越小光线越集中，图 像越明亮，但是外围部分的象差（如图像歪斜等）也会变大。 另一方面，如果F 值设置太大，则亮度会下 降，但是屏面的平行光入射较多。

8. 3LCD投影机的高亮度化和画质之间的关系

9. 防尘玻璃

为防止划伤TFT 基板和附着污物而粘贴在屏面上的玻 璃。附着在防尘玻璃上的污物在投射时不会聚焦，因此看不见。

10. 微透镜阵列（MLA ）

LCD(HTPS)中有光线通过部分（开口部）和光线不通 过部分（如配线部分等），该技术能够将光线集中到开口部，使尽量多的光线通过屏面。在光线射入侧的 基板上，满满地排列着大小与一个像素面积大致相同的透镜。使用这种技术后，开口部特别小的屏面能够 提高多达1.5倍～1.6倍的亮度。

11. 开口率

开口率是指除去每一个像素的配线部、晶体管部（通 常采用黑色矩阵隐藏）后的光线通过部分的面积和每一个像素整体的面积之间的比例。 开口率越高，光 线通过的效率越高。HTPS 采用先进的细微加工技术，通过配线、元件部的最优化设计和缩小BM 部的面积来 提高开口率，使投影机的高亮度化变得更容易。 例如：以0.7英寸型的XGA （1024×768像素）产品为例进 行比较，采用更加先进的细微加工技术后，实现了开口率比传统细微加工技术的基板提高10%以上。

LCD 的优点：

首先在画面颜色上，现在主流的LCD 投影机都为三片机，采用红、绿、蓝三原色独立的 LCD 板。这就可以分别地调整每个彩色通道的亮度和对比度，投影效果非常好, 能得到高度保真的色彩。在同样档次的DLP 投影机，还只能用一片DLP ，很大程度上由色轮的物理性质和灯的色温决定好坏，没什么好调整的，只能得到较为正确的色彩。但与同价位的LCD 投影机相比，在图像区域的边缘，还是缺乏鲜艳的色调。 LCD 的第二个优点是光效率高。 LCD 投影机比用相同瓦数光源灯的DLP 投影机有更高的ANSI 流明光输出，在高亮度竞争中,LCD 依然占着优势。7公斤重量级左右的投影机中，能达到3000 ANSI流明以上亮度的，都是LCD 投影机。

LCD 的缺点：

LCD 投影机明显缺点是黑色层次表现太差，对比度不是很高。LCD 投影机表现的黑色，看起来总是灰蒙蒙的，阴影部分就显得昏暗而毫无细节。这点非常不适合播放电影一类的视频，对于文字到是与DLP 投影机差别不是很大。

第二个缺点是LCD 投影机打出的画面看得见像素结构，观众好像是经过窗格子在观看画面。

SVGA(800×600) 格式的LCD 投影机，不管屏幕图像的尺寸大小如何，都能看得清楚像素格子，除非用分辨率更高的产品。

现在LCD 开始使用起了微透镜阵列(MLA)，可以提高XGA 格式的LCD 板的传输效率，柔化像素格子，使像素格子细微而不明显，且对图像的锐利程度不会带来任何影响。它能使LCD 的像素结构感觉可以减少到几乎与DLP 投影机一样, 但还是有点差距。

3.LCOS 投影机原理

LCOS （Liquid Crystal on Silicon）属于新型的反射式micro LCD投影技术，它采用涂有液晶硅的CMOS 集成电路芯片作为反射式LCD 的基片。用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜，形成CMOS 基板，然后将CMOS 基板与含有透明电极之

上的玻璃基板相贴合，再注入液晶封装而成。LCOS 将控制电路放置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而达到更大的光输出和更高的分辨率。

LCOS 也可视为LCD 的一种，传统的LCD 是做在玻璃基板上，LCOS 则是做在硅晶圆上。前者通常用穿透式投射的方式，光利用效率只有3%左右，解析度不易提高；LCOS 则采用反射式投射，光利用效率可达40%以上，而且它的最大优势是可利用目前广泛使用、便宜的CMOS 制作技术来生产，毋需额外的投资，并可随半导体制程快速的微细化，逐步提高解析度。反观高温多晶硅LCD 则需要单独投资设备，而且属于特殊制程，成本不易降低。LCOS 面板的结构有些类似TFT LCD，一样是在上下二层基板中间分布Spacer 以加以隔绝后，再填充液晶于基板间形成光阀，藉由电路的开关以推动液晶分子的旋转，以决定画面的明与暗。LCOS 面板的上基板是ITO 导电玻璃，下基板是涂有液晶硅的CMOS 基板，LCOS 面板最大的特色在于下基板的材质是单晶硅，因此拥有良好的电子移动率，而且单晶硅可形成较细的线路，因此与现有的LCD 及DLP 投影面板相比较，LCOS 是一种很容易达到高解析度的新型投影技术。由于LCOS 技术仍在起步阶段，目前并无标准制程，所以有多家厂商开发出不同的LCOS 光学引擎架构，比较具有代表性的厂商有：IBM 、ColorQuad 、Philip 、Hologram 、…，而这十余种技术各有优劣。在这些不同的技术中，可概分为三片式及单片式二大类，详细说明如下：

一：单片式光学引擎

单片式Color Wheel光学引擎则是以快速旋转的ColorSwitch 将白光形成循序的红、蓝、绿光，并将三原色光与驱动程式产生的红、蓝、绿画面，同步形成分色影像，再藉由人眼视觉暂留的特性，最后在人脑产生彩色的投影画面。类似的技术有：Displaytech 发表的Field Sequential Color、Philip 所采用的Scrolling Color-Rot ati ng Prism架构、及JVC 采用的Spatial Color –Hologram 架构。

单片式的最大优点就是因为面板数仅需一片，加上分光、合光的系统架构比较简单，因此在成本上较具竞争优势，而且光学引擎的空间也相对较小。然而目前在技术上面临一些困难，以Color Wheel而言，白光经偏极化后的光源仅为先前的1/3，亮度明显降低；此外，由于LCOS 面板得在红、蓝、绿画面快速的切换下合成影像，因此面板反应速度的要求更高，使得生产的难度也相形提高。 二：三片式光学引擎

LCOS 光学引擎目前以三片式为主，三片式是将光源经分光棱镜将光束分为红、蓝、绿光后，再分别将光束投射入三片LCOS 面板，将投射出的三色影像经过光学系统会聚加以结合形成彩色影像。就Nikon 设计的IBM 4-Cube光学引

擎架构来看，由于三片式LCOS 光学引擎除了需要三片面板外，并结合多项的分光、合光系统，因此体积较大、成本也较高，不过由于可以达到较高的光学效率，又具备高画质的特性，因此主要是面向高阶的专业用途发展，主要的产品以JVC 的多款投影机为主，除此之外，三片式光学引擎还有ColorLink 采用的ColoRQuard 架构、Philips 的Prism 架构，致伸发展的Dichroic-PBS 架构，及Unaxis 的ColorCorner 架构等等。

LCOS 投影技术特色:

与LCD 、DLP 投影机技术相较，LCOS 投影技术具高解析度、高亮度、及低成本潜力，为投影技术的明日之星。

1、高解析度

LCOS 投影技术最大的特色在于其面板的下基板采用硅晶圆CMOS 基板，由于下基板的材质是单晶硅，拥有良好的电子移动率，而且单晶硅可形成较细的

线路，因此比较容易生产出高解析度的面板。

2、高亮度

LCOS 为反射式技术，不会像LCD 光学引擎会因为光线穿透面板而大幅度降低光利用率，因此光利用率可提高至40%，与穿透式的LCD 的3%相较，可减少耗电，并可产生较高的亮度。

3、低成本

LCOS 光学引擎因为产品零件简单，因此具有低成本的优势，再加上台湾厂商大举投入，相较于由Epson, Sony 供货的LCD 面板、及德仪(TI)独家供应的DLP 面板，LCOS 具有成本的快速降低趋势。

然而LCOS 技术本身，仍有许多技术问题有待克服，诸如：黑白对比不佳、三片式LCOS 光学引擎体积较大。虽然LCOS 拥有一些技术上的优势，不过目前在市场上LCOS 投影机仍占少数，主要问题在于量产技术尚未克服，零件供货上仍不稳定，因此LCOS 仍需以时日才能成为投影机的主流技术。

4.CRT 投影机原理

CRT 投影机不管具有什么功能，都是由三个基本部分组成的：即阴极射线管、镜头和电子线路。

l、阴极射线管

与家用电视机形成鲜明对照的是，CRT 投影机采用了三个投影管：分别为红色、绿色和蓝色。这三种颜色构成了可见光的基色。一般来讲，与电视显像管相比，这些管子要大得多，也要亮得多。这些阴极射线管堪称光转换器或光发生器，因为它们必须经过电子线路处理过的电信号转换成为投影光。大部分投

影的阴极射线管的对角线尺寸为七英寸、八英寸或九英寸。CRT 越大，荧光就越强，光输出就越多，同时分辨率越高，图像质量也就越好。正因为如此，BARCO 公司新近推出了12英寸CRT 投影机：BarcoReality 812。

2、镜头

每个管子都利用一个镜头将投影的图像聚焦到大屏幕上。可以采用两种方法将镜头耦合到CRT 荧光屏的前端：一种是空气耦合法，另一种是液体耦合法。液体耦合法所依据的原理是，如果光要穿透具有不同光特性的物质，将会有较多的光反射（和损失）---而空气耦合法就是这种情况。由于投影的光在到达镜头之前不会因空气而散射，因此更多的光就直接穿透镜头投射到屏幕上。它产生的图像具有更大的、令人满意的视觉动态范围，可以使对比度提高100％。 高清晰度镜头的一个重要特点是色彩校正功能。彩色校正功能就是镜头能够将所有波长光的聚焦到同一个平面上，即屏幕的表面。事实上，有些荧光色（比如说绿色）会发射出大量多余的红光和蓝光。在无色彩校正功能的镜头中，这些多余波长的光会聚焦到屏幕的前面或后面，而绿色则被聚焦到屏幕上。这样会产生一个模糊的洞，人们将它称作图像宽边。采用了有色彩校正功能的镜头，图像的聚焦就会很均匀。

3、电子线

投影机的内部电路就是大脑，它负责将源信号分为两个部分：即视频和同步信号。同步信号可以使投影机稳定或锁定源信号的分辨率。因此，分辨率越高，同步信号频率也就越高。横向扫描一般都是按千赫（kHz ）来计算的，而纵向扫描则是按赫兹（Hz ）来计算的。由于扫描频率越高，显示装置的分辨率也就越高，因此如今的投影设备都必须达到15千赫至135千赫的扫描速度。另外，还必须考虑投影机的带宽。在一般情况下，源信号的分辨率越高，投影机所需的

带宽也就越宽。今天CRT 投影机的带宽已达到120 MHz。

投影技术的一个重要方面就是从模拟电子线路向数字电子线路过渡，这不仅可以大大提高性能，而且还能更便于用户使用。这样一来，所有的调整都可以由遥控器或自动设定装置来完成。在这些调整（亮度、对比度、色调、形状等）中，会聚是最重要的。会聚是把三个CRT 形成的三色图像重合成一幅彩色图像的过程。如果会聚不好，图像就会模糊不清，并呈现出红、蓝色的边，从而使图像失去实际使用价值。要保证投影机会聚的精确、没有错误的投影，自动会聚装置是非常重要的。该会聚装置可以迅速而准确地将所投影的图像投射在屏幕上。

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 。虽然CRT 投影机的工作特征与LCD 、DLP 等投影机有本质区别，且CRT 投影机与LCD 投影机同属传输型投影机，但CRT 投影机是本身发光，是由阴极射线电子束扫描击射在成像面上，使成像面上的荧光粉发光形成图像后，再传输到投影面上。因此，CRT 投影机具有CRT 技术中成像的所有优点和缺点。即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。特别是CRT 投影机在采用当前技术先进的CRT 新型荫罩后，亮度也有了较大提高。但CRT 投影机毕竟是由成像面上荧光粉发光后再投影到屏幕上的，当有效扫描电子数增加到饱和状态时，再增加有效电子数，荧光粉发光量也增不了多少。因此，与其它类型的投影机相比，在亮度方面，CRT 投影机要低得多，这一直是困绕CRT 投影机的主要因素。不过，CRT 投影机分辨率高, 对比度好, 色彩饱和度佳, 信号的兼容较强，技术十分成熟，加上CRT 投影机扫描式的成像特点和在分辨率、亮度、对比度、饱和度、线性、枕形、梯形等方面具有调节功能，CRT 投

影机在航空航天、遥控监控行业中起到其它投影机无法替代的作用，所以应用于相对高端的专业领域。

5.DLV 投影机原理

DLV （Digital Light Valve：数码光路真空管，简称数字光阀）是一种将CRT 透射式投影技术与DLP 反射式投影技术结合在一起的新技术。该技术的核心是将小管径CRT 作为投影机的成像面，并采用氙灯作为光源，将成像面上的图像射向投影面。因此，DLV 投影机在充分利用CRT 投影机的高分辨率和可调性特点的同时，还利用氙灯光源高亮度和色彩还原好的特点，DLV 投影机不仅是一款分辨率、对比度、色彩饱和度很高的投影机，还是一款亮度很高的投影机。其分辨率普遍达到1250×1024，最高可达到2500×2000，对比度一般都在250:1以上，色彩数目普遍为24位的1670万种，投影亮度普遍在2000～12000 ANSI流明，可以在大型场所中使用。

对比度 是指投影图像最亮和最暗之间的区域之间的比率，比值越大，从黑到白的渐变层次就越多，从而色彩表现越丰富。对比度对视觉效果的影响非常关键，一般来说对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽；而对比度小，则会让整个画面都灰蒙蒙的。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。对比度越高图像效果越好，色彩会更饱和，反之对比度低则画面会显得模糊，色彩也不鲜明。下图中一次是对比度高中低三个档次的表现效果

色饱和度 表示光线的彩色深浅度或鲜艳度，取决于彩色中的白色光含量，白光含量越高，即彩色光含量就越低，色彩饱和度即越低，反之亦然。其数值为百分比，介于0 - 100% 之间。纯白光的色彩饱和度

为0，而纯彩色光的饱和度则为100%。色饱和度受到屏幕亮度和对比度的双重影响，一般亮度好对比度高的屏幕可以得到很好的色饱和度

流明度 光通量的单位。发光强度为1坎德拉(cd)的点光源，在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为“1流明”。英文缩写(lm)。

所谓的流明简单来说，就是指蜡烛一烛光在一公尺以外的所显现出的亮度. 一个普通40瓦的白炽灯泡，其发光效率大约是每瓦10流明，因此可以发出400流明的光. 40瓦的白炽灯220伏时，光通量为340流明。光通量是描述单位时间内光源辐射产生视觉响应强弱的能力，单位是流明，也叫明亮度。投影仪表示光通量的单位是ANSI 流明，ANSI 流明是美国国家标准化协会制定的测量投影仪光通量的标准，它测量屏幕" 田" 字形九个交叉点上的各点照度，乘以面积，再求九点的平均值，即为该投影仪的ANSI 流明。流明值越高表示越亮，明亮度越高则在投影时就不需要关灯。 ANSI 为American National Standards Institute（美国国家标准局）的缩写。

同样，这个量是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，与光功率等价。光源的光通量越大，则发出的光线越多

对于各向同性的光（即光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则 F = 4πI。也就是说，若光源的I 为1cd ，则总光通量为4π =12.56 lm。与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。

要知道，光通量也是人为量，对于其它动物可能就不一样的，更不是完全自然的东西，因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。

人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。对于人眼最敏感的555nm 的黄绿光，1W = 683 lm，也就是说，1W 的功率全部转换成波长为555nm 的光，为683流明。这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm 的光最敏感。对于其它颜色的光，比如650nm 的红色，1W 的光仅相当于73流明，这是因为人眼对红光不敏感的原因。对于白色光，要看情况了，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。例如LED 的白光、电视上的白光以及日光就差别很大，光谱不同。

至于电光源的发光效率，是另外一个相关的话题，是说1W 的电功率到底能转化成多少光通量。如果全部转换成555nm 的光，那就是每瓦683流明。但如果有一半转换成555nm 的光，另一半变成热量损失了，那效率就是每瓦341.5流明。白炽灯能达到1W=20 lm就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。测量一个不规则发光体的光通量，要用到积分球，比较专业而复杂。 分辨率（resolution ）就是屏幕图像的精密度，是指显示器所能显示的点数的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由点组成的，显示器可显示的点数越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。可以把整个图像想象成是一个大型的棋盘，而分辨率的表示方式就是所有经线和纬线交叉点的数目。

以分辨率为1024×768的屏幕来说，即每一条水平线上包含有1024个像素点，共有768条线，即扫描列数为1024列，行数为768行。分辨率不仅与显示尺寸有关，还受显像管点距、视频带宽等因素的影响。其中，它和刷新频率的关系比较密切，严格地说，只有当刷新频率为“无闪烁刷新频率”，显示器能达到最高多少分辨率，才能称这个显示器的最高分辨率为多少。

显示器的点距是高分辨率的基础之一，大屏幕彩色显示器的点距一般为0.28，0.26，0.25。高分辨率的另一方面是指显示器在水平和垂直显示方面能够达到的最大象素点，一般有320×240，

640×480，1024×768，1280×1024等几种，好的大屏幕彩显通常能够达到1600×1280的分辨率。较高的分辨率不仅意味着较高的清晰度，也意味着在同样的显示区域内能够显示更多的内容。比如在640×480分辨率下只能显示一页的内容，在1600×1280分辨率下则能够同时显示两页。

分辨率是用于度量位图图像内数据量多少的一个参数。通常表示成每英寸像素（Pixel per inch, ppi ）和每英寸点（Dot per inch, dpi）。包含的数据越多，图形文件的长度就越大，也能表现更丰富的细节。但更大的文件也需要耗用更多的计算机资源，更多的内存，更大的硬盘空间等等。在另一方面，假如图像包含的数据不够充分（图形分辨率较低），就会显得相当粗糙，特别是把图像放大为一个较大尺寸观看的时候。所以在图片创建期间，我们必须根据图像最终的用途决定正确的分辨率。这里的技巧是要首先保证图像包含足够多的数据，能满足最终输出的需要。同时也要适量，尽量少占用一些计算机的资源。

通常，“分辨率”被表示成每一个方向上的像素数量，比如640X480等。而在某些情况下，它也可以同时表示成“每英寸像素”（ppi ）以及图形的长度和宽度。比如72ppi ，和8X6英寸。 ppi 和dpi 经常都会出现混用现象。从技术角度说，“像素”（P ）只存在于计算机显示领域，而“点”（d ）只出现于打印或印刷领域。

分辨率和图象的像素有直接的关系，我们来算一算，一张分辨率为640 x 480的图片，那它的分辨率就达到了307，200像素，也就是我们常说的30万像素，而一张分辨率为1600 x 1200的图片，它的像素就是200万。这样，我们就知道，分辨率的两个数字表示的是图片在长和宽上占的点数的单位。一张数码图片的长宽比通常是4：3。 LCD 液晶显示器和传统的CRT 显示器，分辨率都是重要的参数之一。传统CRT 显示器所支持的分辨率较有弹性，而LCD 的像素间距已经固定，所以支持的显示模式不像CRT 那么多。LCD 的最佳分辨率，也叫最大分辨率，在该分辨率下，液晶显示器才能显现最佳影像。

目前15英寸LCD 的最佳分辨率为1024×768，17～19英寸的最佳分辨率通常为1280×1024，更大尺寸拥有更大的最佳分辨率。

LCD 显示器呈现分辨率较低的显示模式时，有两种方式进行显示。第一种为居中显示：例如在XGA 1024×768的屏幕上显示SVGA 800×600的画面时，只有屏幕居中的800×600个像素被呈现出来，其它没有被呈现出来的像素则维持黑暗，目前该方法较少采用。另一种称为扩展显示：在显示低于最佳分辨率的画面时，各像素点通过差动算法扩充到相邻像素点显示，从而使整个画面被充满。这样也使画面失去原来的清晰度和真实的色彩。

由于现在相同尺寸的液晶显示器的最大分辨率通常是一致的，所以对于同尺寸的LCD 的价格一般与分辨率基本没有关系。

镜头的透光度 F 是镜头的透光度。F 越小，镜头的透光性越好。f 是镜头的放大比率。如，f=1.4时，就是说，在一固定的位置上，画面可放大1.4倍。镜头的光圈是用数值来表示的，一般从1.6-2.0，为使用方便，一个镜头设置多档光圈，光圈的数值越大，光圈就越小，光通量也越少，每一个镜头的最大光圈都用数值标在镜头的前方。

焦距也是用数值来表示的，通常从50-210，分为短焦、标准和长焦，还有超短和超长焦的。数值越小焦距越短，数值越大焦距越长，投影机对镜头焦距的要

求正投一般在50-140，背投一般在35左右，焦距决定了打满预定尺寸时投影机与影幕的距离，焦距越短，投影机与影幕的距离就越近，反之就越远。如果要在短距离投射大画面就需要选择短焦镜头的投影机，反之则需要选择长焦镜头。一般的投影机都为标准镜头。

VGA,SVGA 、XGA 和SXGA 区别

1. VGA（Video Graphics Array ）是IBM 于1987年提出的一个使用类比讯号的电脑显示标准，这个标准已对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此，VGA 仍然是最多制造商所共同支援的一个低标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程式之前，都必须支援VGA 的标准。例如，微软Windows 系列产品的开机画面仍然使用VGA 显示模式，这也说明其分辨率和载色数的不足。

VGA 这个术语常常不论其图形装置，而直接用于指称640×480的分辨率。VGA 装置可以同时储存4个完整的EGA 色版，并且它们之间可以快速转换，在画面上看起来就像是即时的变色。[1]

除了扩充为256色的EGA 式色版，这256种色彩其实可以透过 VGA DAC （Digital-to-analog converter ），任意的指定为任何一种颜色。这就程度上改变了原本EGA 的色版规则，因为原本在EGA 上，这只是一个让程式可以在每个频道（即红绿蓝）在2 bit 以下选择最多种颜色的方式。但在VGA 下它只是简单的64种颜色一组的表格，每一种都可以单独改变——例如EGA 颜色的首两个bit 代表红色的数量，在VGA 中就不一定如此了。

VGA 在指定色版颜色时，一个颜色频道有6个bit ，红、绿、蓝各有64种不同的变化，因此总共有 262,144 种颜色。在这其中的任何 256 种颜色可以被选为色版颜色（而这 256 种的任何 16 种可以用来显示 CGA 模式的色彩）。

这个方法最终仍然使了VGA 模式在显示EGA 和CGA 模式时，能够使用前所未有的色彩，因为VGA 是使用模拟的方式来绘出EGA 和CGA 画面。提供一个色版转换的例子：要把文字模式的字符颜色设定为暗红色，暗红色就必须是 CGA 16 色集合中的一种颜色（譬如说，取代 CGA 默认的 7 号灰色），这个 7 号位置将被指定为 EGA 色版中的 42 号，然后 VGA DAC 将 EGA #42 指定为暗红色。则画面上的原本的 CGA 七号灰色，都会变成暗红色。这个技巧在 256 色的 VGA DOS 游戏中，常常被用来表示加载游戏的淡入淡出画面。

总结来说，CGA 和 EGA 同时只能显示 16 种色彩，而 VGA 因为使用了 Mode 13h 而可以一次显示 256 色版中的所有色彩，而这 256 种颜色又是从 262,144 种颜色中挑出的。

2. SVGA 全称Super Video Graphics Array，属于VGA 屏幕的替代品，最大支持800×600分辨率，屏幕大小为12.1英寸，由于像素较低所以目前采用这一屏幕的笔记本也很少了。

肉眼对颜色的敏感远大于分辨率，所以即使分辨率较低图像依然生动鲜明。VGA 由于良好的性能迅速开始流行，厂商们纷纷在VGA 基础上加以扩充，如将显存提高至1M 并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为VESA （Video Electronics Standards Association，视频电子

标准协会）的Super VGA模式，简称SVGA ，现在的显卡和显示器都支持SVGA 模式。不管是VGA 还是SVGA ，使用的连线都是15针的梯形插头，传输模拟信号。

3. XGA(Extended Graphics Array)是一种计算机显示模式。显示模式指计算机显示器的性能，

特别指最大色彩数以及最大的图像分辨率。在现在的个人电脑系统中，可找到多个显示模式，例如VGA 、SVGA 、XGA 、SXGA 、UXGA 等。

扩展图形阵列（XGA ）显示系统是继8514/A显示模式之后，IBM 于1990年发明的，XGA 较新的版本XGA-2以真彩色提供800×600象素的分辨率或以65536种色彩提供1024×768象素的分辨率，这两种图像分辨水平可能是个人和小企业当今最常用的。

全称Extended Graphics Array，这是一种目前笔记本普遍采用的一种LCD 屏幕，市面上将近有80%的笔记本采用了这种产品。它支持最大1024×768分辨率，屏幕大小从10.4英寸、12.1英寸、13.3英寸到14.1英寸、15.1英寸都有。

投影机的真实分辨率是1024x768，如今XGA 投影机是投影市场的主流产品。随着技术不断进步以及产品价格下滑，XGA 开始进入普及化的阶段。已经成为许多显示产品“指定规格”的XGA （1024x768解析度）分辨率。

同时，在高端市场，投影机已经进入SXGA （1280x1024解析度）和SXGA ＋（1400x1050解析度）等级，适合需要更清晰的投影呈现，或宽大室内呈现用途。

随着投影机技术不断的发展，投影机各项性能指数都在提高，分辨率都很大程度上从SVGA 升级到XGA 。XGA 的投影机可谓是今年各厂商主打的一大系列产品，货源供应相对充足，各商家备货准备也比较充分。

信息时代的到来，改变了人类的生活，也改变了人类的工作环境。科学技术的飞速发展，使移动办公成为可能。由于目前市场流行的主流笔记本电脑显示分辨率采用的是XGA （1024*768）标准。而投影机的分辨率是与所连接的电脑密不可分的。要使投影机呈现出最完美的演示效果，投影机的分辨率就要与计算机的显示分辨率相一致。现如今，基于800x600显示分辨率的笔记本电脑将不再生产，因此可以预测，SVGA 标准的投影机即将漫漫的退出投影机市场。任何人都不希望自己购买的投影设备，从购买的时刻就已经落伍。因此必然有很多用户选择代表时代潮流的产品。这样XGA （1024*768）代替SVGA （800x600）投影机成为历史的必然。

另外价格因素也为XGA （1024*768）作为新技术，迅速普及并代替SVGA （800x600）提供了可能。一般情况下，一项新的技术产生之后，往往在成本上高于原有的技术。但是由于投影机市场的激烈竞争，其技术能够突飞猛进，使得以XGA （1024*768）为标准的新技术在很短的时间内就将成本降了下来。从目前的现13.3英寸到14.1英寸、15.1英寸都有。

4. SXGA+高级扩展图形阵列（Super eXtended Graphics Array Plus 或Super XGA+或

SXGA+）。一个分辨率为1400x1050的显示标准，是SXGA 的扩展。每个像素用32比特表示（真彩色）。是一种专门为笔记本设计的屏幕。由于笔记本LCD 屏幕的水平与垂直点距不同于普通桌面LCD ，所以其显示的精度要比普通17英寸的桌面LCD 高出不少。

通常区分这几种名词的重要技术指标是液晶屏(TFT LCD)的分辨率.

一般分辨率为1024*768或800*600的液晶屏被称为XGA,

分辨率为1400*1050的液晶屏被称为SXGA,

分辨率为1600*1200的液晶屏被称为UXGA,

分辨率为1024*480或1280*600的液晶屏被称为UWXGA(例如SONY 的C1系列),

分辨率为1024*512的液晶屏被称为WXGA 。

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TFT 是英文Thin Film Transistor的缩写，中文意思是薄膜晶体管。

VGA 、SVGA 、XGA 、SXGA 、UXGA 是对就不同的分辨率的叫法，具体如下：

VGA 640 * 480

SVGA 800 * 600

XGA 1024 * 768

SXGA 1280 * 1024 ＆ 1400 * 1050

UXGA 1600 * 1200

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标准规格：

规格 分辨率 尺寸

XGA 1024×768 15.1"、14.1" 、13.3" 、12.1" 、11.3" 、10.4"

TFT/SVGA 800×600 12.1"

SXGA+(SXGA) 1400×1050 15"、14.1"

UXGA 1600×1200 15" IBM A22P显示屏

不标准规格：

UWXGA 1024×480 8.9" SONY C1系列

WXGA 1024×512 8.8" FUJITSU P1000 . 1152×768 15.2" Apple PowerBook G4

注： 投影机的分辨率，可分为VGA 、SVGA 、XGA 、SXGA 和UXGA 。

投影机的分辨率是与所连接的电脑密不可分的。电脑分辨率大致有以下几种标准：

VGA （640×480）

SVGA （800×600）

XGA （1024×768）

SXGA （1280×1024）

UXGA （1600×1200）

QXGA （2048×1536）

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VGA(Video Graphics Array),640*480,纵横比4:3

SVGA(Super Video Graphics Array),800*600,纵横比4:3

XGA （Extended Graphics Array),1024*768,纵横比4:3

SXGA(Super Extended Graphics Array）,1280*1024，纵横比5:4

SXGA+(Super Extended Graphics Array+),1400*1050,纵横比4:3

UXGA(Ultra Extended Graphics Array),1600*1200,纵横比4:3

WXGA （Wide Extended Graphics Array),1280*800,纵横比16:10

WXGA+(Wide Extended Graphics Array+),1280*854/1440*900,纵横比15:10/16:10

WSXGA(Wide Super Extended Graphics Array),1600*1024,纵横比14:9

WSXGA+(Wide Super Extended Graphics Array+),1680*1050,纵横比16:10 WUXGA(Wide Ultra Extended Graphics Array),1920*1200,纵横比16:10