LCD 3LCD DLP LED投影仪成像原理

1. 3LCD(3-Liquid Crystal Display)成像原理

LCD 3LCD DLP LED投影仪成像原理_第1张图片

LCD 3LCD DLP LED投影仪成像原理_第2张图片

采用3LCD的投影仪利用三片HTPS(高温多晶硅)分别负责红、绿、蓝三种基色,3LCD技术的成像和色彩还原的特点是先将三原色同时进行充分的空间混合,再投射出不同色彩的图像,又称为同时空间混合还原。

3LCD投影机的每个HTPS都含有数以万计(甚至上百万)的液态晶体,可被配置为开、关、或部分关闭的状态来允许光线透过。

在正常工作的时候,数以万计(甚至上百万)的液态晶体都像快门一样工作。当红绿蓝三色透过不同的HTPS面板时,液态晶体基于该时刻该像素的每种颜色需各要多少,即时地开启和闭合。这个行为对光线进行了调制,从而产生出了投射到屏幕上的图像。

 

特点:色彩出色;

缺点:寿命低,需要防尘;

 

2. DLP成像原理(Digital Light Processing)

单片DMD

LCD 3LCD DLP LED投影仪成像原理_第3张图片

DLP投影机的核心元器件DMD,全称为Digital Micromirror Device,中文意思为“数据微镜装置”,通过控制从而镜片的开启和偏转达到显示图像的目的。

色轮(COLOR WHEEL)在DLP投影机中的作用是色彩的分离和处理,只有单片式DLP和双片式DLP投影机需要安装色轮,三片式DLP投影机则不需要色轮。色轮通过高速旋转将复合光过滤成红、绿、蓝三原色光。当然,色轮实现色彩的分离和过滤需要通过色轮的高速工作运转来实现的。每60Hz为一倍转速。5倍速以上,彩虹现象基本消失。

LCD 3LCD DLP LED投影仪成像原理_第4张图片

如果从技术角度来看,DMD芯片的构造包括了电子电路、机械和光学三个方面。其中电子电路部分为控制电路,机械部分为控制镜片转动的结构部分,光学器件部分便是指镜片部分。当DMD正常工作的时候,光线经过DMD芯片,DMD表面布满了体积微小的可转动镜片便会通过转动来反射光线,每个镜片的旋转都是由电路来控制的。每个镜子一次旋转只反射一种颜色(例如,投射紫颜色像素的微镜只负责在投影面上反射红蓝光,而投射桔红色像素的微镜只负责在投影面上按比例反射红和绿光(红色的比例高、绿色比例低),镜子的旋转速度可达到上千转,如此之多的镜子以如此之快的速度进行变化,光线通过镜头投射到屏幕上以后,给人的视觉器官造成错觉,人的肉眼错将快速闪动的三原色光混在一起,于是在投影的图像上看到混合后的颜色。

 

三段轮:R、G、B;

四段轮:R、G、B、无色滤光片; 亮度上升,色彩表现下降;

五段轮:R、G、B、无色滤光片、Y; 色彩表现微小上升;

六段轮:R、G、B、R、G、B 转速一定,频率上升;

 

优缺点:

优点:DLP投影机主要具有原生对比度高、机器小型化、光路采用封闭式三大特点。

缺点:色彩亮度偏低。彩虹现象。

 

双片DMD

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。

 

三片DMD

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。

使用这种技术的DLP就不会有彩虹纹了。

3. LED投影仪

与前两种不同的是,LED的光源是LED发光二极管,特点是便宜,发热量低,只需发出白光。

市面上常见的有两种LED投影仪,分别是结合了单LCD技术的以及结合的DLP(单DMD)技术的。

LED使用单LCD

是将原理是将LCD面板的背光部分拆去,然后使用大功率的背光源通过聚光镜照射到LCD面板上,由于LCD面板是透光的,画面就会被照射出去,通过前面的聚焦镜及镜头打到屏幕上而成像,这样的成像方式不会有彩虹纹,但是流明比较低。

LED使用DLP原理(单DMD)

只是光源不同,其他一样,单片与双片DMD的DLP同样会有彩虹纹。

 

市面上3LCD与3DMD与LED结合的设备不太多。

 

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