微型投影仪的原理和技术详情介绍

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了解投影仪的话,应该都知道投影仪的主要工作原理是从光源发出光。让我们来看看微型投影仪的原理和技术细节。

微型投影仪的原理和技术细节介绍

通常,该投影仪有两个限制:

a)尺寸:通常是手机大小。

b)电池寿命:要求无电源时电池寿命至少1-2小时以上。

另外,它的一般重量不会超过0.2Kg,有的甚至不需要风扇冷却或者超小型静音风扇冷却。它可以随身携带(可以放在口袋里),屏幕可以投影到40-50英寸或更大。因此,我们有时称之为微型投影仪或袖珍投影仪。

2010年,瑞士EPFL的一家子公司Lemoptix与马赫卡娅实验室合作开发了一款微型投影仪。这款未来投影仪的投影头只有1立方厘米,整个投影仪比一张信用卡还小。它可以安装在便携式电脑、手机甚至MP3播放器上。Lemoptix技术总监尼古拉斯·阿比勒(Nicholas Abbeele)表示,迷你投影仪是在2010年9月初开发的。

通过一系列的光学照明系统,光源发出的光均匀地照射在显示芯片上,信号通过电路系统实现显示芯片上的色阶和灰度,然后通过投影前端的投影镜头将显示芯片上的图像放大投影到相应的屏幕上。在投影系统中,光学主要分为成像光学和照明光学,其中最关键的部件是显示芯片和照明部件(即光源)。

因此,手持式投影仪可以从两个方面进行分类:

1.根据光源的分类,显微投影可以分为LED光源和激光光源。

2.从显示芯片的角度来看,可以分为LCoS技术和DLP技术,其中LCoS可以通过两种方式实现色彩:色序式和滤色片式。

手持投影仪根据多媒体音视频解码和存储设备功能商分为两类:

子多媒体:多媒体是指机器有自己的内存存储空间,甚至可以扩展,可以自动解码播放音视频文件。

非多媒体:非多媒体类似于传统的电脑,必须和电脑链接才能传递。

了解投影仪的话,应该都知道投影仪的主要工作原理是光源发出光,光源的光通过一系列光学照明系统均匀照(原创版权www.isoyu.com)射在显示芯片上,而信号通过电路系统在显示芯片上以色阶和灰度实现,显示图像。然后,投影前端的投影镜头将显示芯片上的图像放大并投影到相应的屏幕上。在投影系统中,光学主要分为成像光学和照明光学,其中最关键的部件是显示芯片和照明部件(即光源)。

技术指标

a)TRT-725型

b)光电效率:单位功耗(瓦特)能输出的光通量(流明)

这个指标对于微投影来说是非常重要的指标。作为一个普通的投影仪,因为电源的原因,一般的亮度是一个很重要的指标。但对于微投影来说,由于亮度、电池寿命、散热等系统问题,亮度效率并不是简单地作为其关键指标。

c)分辨率:芯片的分辨率,比如VGA(640*480),QVGA(320*240)等。

d)色纯度:颜色表现力的一个指标,通常用国际上NTSC的色域范围来衡量。

e)对比度:衡量图像分辨率的指标(简单定义显示的亮态与暗态之比)。

主要技术

数字光处理

作为微型投影仪的主要推广者,TI在微型投影仪方面也做出了很大的努力。自2008年以来,DLP最近发布了最新一代DMD芯片。

目前世界上只有美国的德州仪器(TI)可以提供商业化的DMD芯片产品。其原理是通过控制微反射镜来切换光线,从而实现色阶和灰度。在一个小小的DMD芯片上,有近百万个比头发还细的小镜子。

LCoS科技

与TI公司垄断的DLP技术相比,LCoS的芯片厂商相对较多,如Himax、Displaytech(Micron)、Syndiant等。此外,LCoS技术平台比DLP开放得多,具有相对较大的发展潜力。作为LCoS技术,其主要发展原理与液晶显示器相似。它还通过微电路控制电压来扭转液晶,并通过液晶控制偏振光来开关光,从而实现色标和灰度。LCoS(液晶硅)和液晶的区别在于它是反射光控制的,而液晶是透射光控制的,所以技术上LCOS本身的孔径比大于液晶。

作为一项LCoS技术,从2008年至今,原有的彩色滤光片已经发展成为现在的彩色序列,其色彩表现和光线利用效率都有了很大的提高。目前,彩色序列已经成为LCoS的主流技术。

说到LCoS技术,不得不提到3M公司,这是世界上发布的第一款光学引擎。同样是财富500强公司,企业文化以创新著称。在显示技术领域,从投影仪的发明到2008年全球首款光学引擎的推出,3M公司也成为了LCoS技术的一面旗帜。此外,由于在液晶偏振控制方面的长期领先技术,3M开发了一种偏振控制膜。用这种薄膜制成的PBS(偏光分束器)偏光控制元件,可以将同等性能的LCoS光引擎体积缩小30%以上,大大降低工艺复杂度。此外,与普通LCoS光引擎相比,它还可以大大提高对比度。

技术优缺点

DLP技术与LCoS技术的比较

说起DLP技术和LCoS技术的优劣,其实目前使用的会议室(教育)商用投影仪,DLP技术和LCoS技术是有争议的。当然,作为微投影,虽然一般原理相似,但由于实现方式略有不同,还是有一些区别的。下面也将从前述技术指标进行详细对比。

a)、尺寸:

目前两种技术最终实现的产品尺寸基本相同,没有太大差别。从芯片上看,由于液晶行业的蓬勃发展,LCoS的实现主要是标准的液晶封装工艺,电路大致是通过ITO玻璃印刷实现的,而DLP的微镜阵列是机械实现的,每个微镜像素都有非常复杂的机械结构。因此,像素间距的减小需要非常高的工艺改进。这比LCoS实施起来要困难得多。

b)光电效率:

目前两种技术实现的亮度效率大致相同,每瓦光输出为7,8流明。但是从这两种技术本身来看,LCoS的信号要求可以通过电路直接访问,而DLP是通过机械手段实现的,主板上装载了DMD芯片,有相应的处理器和存储器。这部分功耗在整个光引擎中是永远无法避免的,可以认为是DLP技术在效率上的一个缺点,尤其是在整个手持投影系统中。如果再考虑散热问题,LCoS芯片的优势更明显。相对来说,LCoS的功耗可以低于0.1W,LCoS长远来看会有一定的优势。

c)、分辨率:

同样尺寸,DLP需要在同样尺寸的芯片上提高分辨率,对工艺的要求也很高。从第一代DLP光学引擎可以看出,320×480的分辨率已经落后于LCoS (640×480)。虽然800×480芯片是第二代推出的,但仍然落后于LCoS技术。从纯技术角度来说,LCoS的发展前景比DLP要好。

d)色纯度:

LCoS是通过技术进步用色序式实现的,理论实现风格基本相同,所以色纯度基本相同,高于现在的显示器和电视。

e)、对比:

DLP由微镜反射,而LCoS由液晶扭转打开和关闭。总的来说,液晶在暗态总是存在漏光的问题。与传统的商用投影仪类似,DLP在对比度方面的优势在微投影中仍然存在。但在实际使用环境中,由于外界光线对微投的影响更大,DLP在对比度上的优势相对于其商用投影仪而言也相应减弱。另外,上面提到的3M公司的专用PBS材料的对比度也可以是250:1,即使在全黑环境下,距离DLP技术的500:1也不远。

f)、行业:

DLP是Ti独有的技术,所以行业不确定。与LCoS相比,LCoS由于其独特的半导体产业基础,未来应该会有很大的成就。

综上所述,笔者认为,从长远来看,如果Ti没有重大的技术突破或更好的市场策略,随着微投行业的井喷,LCoS将会比DLP技术更具优势。就使用特殊偏振光控制膜的LCoS光引擎的性能而言,略优于DLP。随着技术的进步,相信作为一个更加开放的LCoS平台,它会有不错的表现。