投影領(lǐng)域是目前利達(dá)光學(xué)元件應(yīng)用最為廣泛，市場(chǎng)占有率最高的領(lǐng)域，利達(dá)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期深耕，已經(jīng)能夠大批量供應(yīng)絕大部分投影中使用的光學(xué)元件，今天為大家介紹投影的工作原理。
    說(shuō)到投影機(jī)顯示圖像的原理，基本上所有類(lèi)型的投影機(jī)都一樣。投影機(jī)先將光線照射到圖像顯示元件上來(lái)產(chǎn)生影像，然后通過(guò)鏡頭進(jìn)行投影。投影機(jī)的圖像顯示元件包括利用透光產(chǎn)生圖像的透過(guò)型和利用反射光產(chǎn)生圖像的反射型。無(wú)論哪一種類(lèi)型，都是將投影燈的光線分成紅、綠、藍(lán)三色，再產(chǎn)生各種顏色的圖像。因?yàn)樵�件本身只能進(jìn)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(guò)棱鏡將這3色圖像合成為一個(gè)圖像，最后通過(guò)鏡頭投影到屏幕上。
    使用圖像顯示元件，分別產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)三色圖像，然后通過(guò)合成進(jìn)行投影。
    圖像顯示元件包括3類(lèi)。其中采用液晶的有2類(lèi)，分別是采用光透過(guò)型液晶的透過(guò)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(shù)字微鏡元件），每個(gè)像素使用一個(gè)微鏡，通過(guò)改變反射光的方向來(lái)生成圖像。3種元件各有利弊。
    投影機(jī)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(wú)機(jī)材料的定向膜，易于控制液晶；（2）通過(guò)減小液晶層厚度，提高響應(yīng)速度；（3）通過(guò)取消液晶中的障礙物即隔離片（Spacer），提高光的利用效率。
    液晶板原理
    透過(guò)型液晶元件生成圖像的原理與已經(jīng)廣泛用作普通電腦顯示屏的液晶顯示器相同。在日本國(guó)內(nèi)，精工愛(ài)普生和索尼兩公司已經(jīng)開(kāi)始提供這種元件。投影機(jī)用的液晶元件是用高溫多晶硅液晶制造的。因?yàn)樗�不同于普通液晶顯示器，通過(guò)將小像素生成的圖像放大至數(shù)百倍后進(jìn)行投影，因此極其微小的缺陷放大后都會(huì)非常明顯，在制造的時(shí)候需要相當(dāng)高的精度。    透過(guò)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(huì)改變，由液晶分子的方向來(lái)調(diào)節(jié)是否讓光線通過(guò)，以此顯示白色和黑色。
    其缺點(diǎn)是光的利用效率較差。這是因?yàn)橥高^(guò)型液晶面板由多層構(gòu)成，因此只能保證3成左右的入射光通過(guò)。
    透過(guò)型液晶元件的尺寸越來(lái)越小。透過(guò)型液晶元件一般在0.7～0.8英寸之間，不過(guò)為了控制成本，主流投影機(jī)使用的元件都在0.7英寸左右。然而，元件越小，透過(guò)光的面積就越小，因而圖像就越暗。因此，使用小元件時(shí)為了確保亮度，投影燈就要大一些，而且為了提高透過(guò)光的效率，光學(xué)系統(tǒng)也會(huì)變大�！坝捎谠谑褂眯∫壕�面板時(shí)，為了確保亮度，必須照射更多的光線，因此機(jī)身反而會(huì)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(shí)還能設(shè)計(jì)到更小。”（投影機(jī)專(zhuān)業(yè)制造商N(yùn)EC顯示技術(shù)公司投影系統(tǒng)業(yè)務(wù)部商品規(guī)劃部經(jīng)理高木清英）
    透過(guò)型液晶元件會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間使用而老化。這是因?yàn)橛脕?lái)調(diào)節(jié)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(jī)材料。由于投影燈功率高，因此不僅發(fā)熱，而且光線很強(qiáng)，所以會(huì)使有機(jī)材料產(chǎn)生化學(xué)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。
    在可實(shí)現(xiàn)高畫(huà)質(zhì)的液晶元件中有一種反射型液晶。最大的特點(diǎn)是顯示視頻時(shí)至關(guān)重要的響應(yīng)速度非�？�，而且由于對(duì)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。
    反射型液晶元件由于光的利用效率比透過(guò)型高，因此能夠制造出高亮度的投影機(jī)。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(duì)比度高是因?yàn)殛P(guān)閉電壓時(shí)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(shí)，為黑色顯示，因此能夠更清晰地表現(xiàn)黑色。反射型液晶元件的優(yōu)點(diǎn)在顯示暗畫(huà)面時(shí)更容易理解。在漆黑的畫(huà)面上顯示黑衣服和頭發(fā)時(shí)，能夠不受背景的影響進(jìn)行顯示（JVC ILA中心規(guī)劃部經(jīng)理柴田恭志）。
    投影機(jī)用的反射型液晶元件的響應(yīng)速度高是因?yàn)樵谝壕Р糠植扇×艘欢ǖ拇胧�。通過(guò)將液晶層減小到2μm以下，提高了響應(yīng)速度。一般來(lái)說(shuō)，液晶面板為了確保均勻的薄度，要在液晶中加入名為隔離片的輔助材料。這種隔離片的厚度就是液晶層的厚度。

DMD原理
    投影機(jī)有的還使用微鏡元件。這就是美國(guó)德州儀器開(kāi)發(fā)的DMD。由于DMD專(zhuān)利歸該公司所有，因此只有該公司進(jìn)行生產(chǎn)和供貨。采用DMD的投影機(jī)稱為DLP（數(shù)字光處理）投影機(jī)。
    DMD的每一個(gè)像素都是一面鏡子，在半導(dǎo)體底板上排列著和像素一樣多的微鏡。微鏡邊長(zhǎng)僅14μm。使用微鏡最多的DMD是大約80萬(wàn)像素的型號(hào)。通過(guò)在0.7英寸（對(duì)角線長(zhǎng)度）底板上的大約80萬(wàn)枚微鏡逐枚動(dòng)作來(lái)顯示圖像。
    每一枚微鏡以對(duì)角線方向?yàn)檩S左右傾斜。采用靜電引力移動(dòng)微鏡。微鏡本身施加20V電壓，在對(duì)角線一端下方施加5V，另一個(gè)施加0V電壓后，由于0V一端的電位差較大，因此微鏡就將向這一側(cè)偏移。
    利用微鏡角度改變反光方向。顯示白色時(shí)設(shè)置成反射光朝向鏡頭的角度。顯示黑色時(shí)光線則光被吸收板所吸收。結(jié)構(gòu)示意圖由日本德州儀器提供。
    通過(guò)傾斜DMD的方向來(lái)改變光線反射角度，來(lái)實(shí)現(xiàn)白色和黑色。當(dāng)微鏡向某個(gè)方向傾斜10度時(shí)，通過(guò)調(diào)整光線將反射到鏡頭方向，反方向傾斜10度時(shí)光線將反射到光吸收板上。這樣一來(lái)，光線朝鏡頭反射時(shí)顯示白色，朝光吸收板反射時(shí)顯示黑色。中間色調(diào)則通過(guò)在極短時(shí)間內(nèi)反復(fù)切換白色和黑色來(lái)實(shí)現(xiàn)。
    與液晶元件相比，DMD的像素具有更高的圖像顯示性能。首先是對(duì)比度高。對(duì)比度最高可達(dá)3000：1。另外對(duì)信號(hào)的響應(yīng)速度快。響應(yīng)速度約為15微秒，差不多是液晶的1000倍。響應(yīng)速度越快，越能平滑地顯示視頻圖像。而且DMD的光利用效率更好。由于像素由微鏡組成，因此照射來(lái)的光線有9成會(huì)反射出去。不過(guò)，雖然性能高，但每個(gè)像素的均價(jià)也高。

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