3LCD投影机工作原理及结构

　　1.投影机原理--简介

　　投影仪又称投影机，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，可以通过不同的接口同计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号。目前投影技术日新月异，随着科技的发展，投影行业也发展到了一个微投新技术至高的领域。officemate办公伙伴投影仪广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所，根据工作方式不同，有CRT，LCD，DLP等不同类型。

　　2.投影机原理--种类

　　投影仪的种类非常繁多，主要可以分为以下几种：

　　1、家庭影院型：主要针对视频方面进行优化处理，各种视频端口齐全，适合播放电影和高清晰电视，适于家庭用户使用。

　　2、便携商务型投影仪：其优点有体积小、重量轻、移动性强，是传统的幻灯机和大中型投影仪的替代品。

　　3、教育会议型投影仪：一般定位于学校和企业应用，采用主流的分辨率，适合安装和短距离移动，功能接口比较丰富，容易维护，性能价格比也相对较高，适合大批量采购普及使用。

　　4、主流工程型投影仪：投影面积更大、距离更远、光亮度很高，而且一般还支持多灯泡模式，对于教育、媒体和政府等领域都很适用。

　　3.投影机原理

　　说到投影仪显示图像的原理，基本上所有类型的投影仪都一样。投影仪先将光线照射到图像显示元件上来产生影像，然后通过镜头进行投影。投影仪的图像显示元件包括利用透光产生图像的透过型和利用反射光产生图像的反射型。无论哪一种类型，都是将投影灯的光线分成红、绿、蓝三色，再产生各种颜色的图像。因为元件本身只能进行单色显示，因此就要利用3枚元件分别生成3色成分。然后再通过棱镜将这3色图像合成为一个图像，最后通过镜头投影到屏幕上。

　　三片式LCD(3LCD)之技术架构系采用体 型极小的高穿透式高温多晶硅(High-Temperature Poly Silicon;HTPS)LCD显示面板， 每一块HTPS都是由很多个像素组成，如分辨率为1024×768的HTPS就是由1024×768个像素组成以对应投射 图像的像素点。每一个像素又包含了信号线、控制线、TFT和开口区。其中开口区包含了以特定方式排列 的液晶分子，根据液晶分子在不同电压下排列方式的变化，改变透过像素光线的振动方向，并与偏振板相 结合实现了从全黑到全白状态下不同灰阶的过渡。

　　每一个3LCD光路系统都是 由3块HTPS构成。将灯光源发出的光通过分色镜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，并经过中间的棱镜将三原色光进行混合后投射出不同颜色的 图像。

　　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。

　　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。

　　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

　　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。