微型投影的技術(shù)剖析

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1、微型投影的技術(shù)剖析作者王亮舒、李政育LCD技術(shù)LCD原理及光機(jī)架構(gòu)投影使用之.LCD面板在原理上與LCD液晶屏幕類似，但LCD屏幕的各層光學(xué)膜在投影系統(tǒng)中則是以光學(xué)組件擺置在光機(jī)架構(gòu)中。如圖一所示，光源在經(jīng)過(guò)UV-IR濾鏡以濾除對(duì)而板冇害之紅外光、紫外光，再經(jīng)過(guò)積分透鏡進(jìn)行均勻化，再透過(guò)極化轉(zhuǎn)換器(P?Sconverter),將光源中無(wú)法使用的極化成份進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使光源利用效率増加。在光源處理完之.后，再經(jīng)過(guò)一系列的雙色分光鏡(DichroicMirror),將光源分成三個(gè)顏色打入三片對(duì)應(yīng)的面板，由一雙色棱鏡(DichroicPrism或稱X-Cube)將影像重合，

2、再由鏡頭成像?！秷D一三片式LCD投影機(jī)內(nèi)部架構(gòu)圖》LCD投影技術(shù)開口率下降導(dǎo)致光源效率變低也分血■及PS轉(zhuǎn)検？8資料來(lái)源：從ITRI工研院電光所修改整理，2005年事實(shí)上，傳統(tǒng)三片穿透式LCD投影技術(shù)因其光機(jī)結(jié)構(gòu)所需空間較為龐大，基于微型化以及低成本的考慮，LCD技術(shù)在微型投影裝置的應(yīng)用中，主要是以單片穿透式LCD搭配白光LED作光源為主流。雖然在目前成熟的LCD而板技術(shù)下，LCD而板已可縮至非常小的尺寸，且能夠擁冇高分辨率的特性，但也因?yàn)槿绱耍?dāng)m板尺寸愈縮愈小、分辨率愈做愈高的同時(shí)，LCD而板的像素間距、趨動(dòng)液品的薄膜品體管及其導(dǎo)線的面積，并無(wú)法隨之.等比例縮小

3、，導(dǎo)致LCD而板本身的開口率(ApertureRatio)跟著下降，晶格效應(yīng)愈來(lái)愈明顯、光源的利用效率變低、亮度也會(huì)變暗。于是，為了提高投影亮度，作為光源的白光LED功率也必須隨之提高?！秷D二開口率示意圖》開口率二(單一像素有效穿透面積/單一像素總面積)面板解析度T=＞單一像素總面0U資料來(lái)源：從ReflectiveLCDs(JohnWiley&Sons,Ltd)修改整理主要技術(shù)HTPS掌握在日系大廠再加上日前制作穿透式LCD投影而板的高溫多晶硅HTPS(HighTemperaturePoly?Silicon)主要技術(shù)都掌握在日系大廠SONY、EPSON手中，無(wú)形Z

4、中對(duì)于穿透式LCD投影技術(shù)在微形投影應(yīng)用上的普及產(chǎn)生不少限制。在微型投影的應(yīng)用上，除了2006年SONY曾開發(fā)出一部分辨率為800x600Z原型機(jī)外，目前市面上并無(wú)商品出現(xiàn)?！秷D三2006SONYLCD微形投影機(jī)原型》DLP技術(shù)DLP微鏡面投影原理《圖四DMD結(jié)構(gòu)示意圖》資料來(lái)源：DigiTimes新聞?wù)掌?006年DLP所使用的面板組件DMD是微機(jī)電技術(shù)所制成之投影面板組件，由與分辨率相同數(shù)量的微小鏡片所組成（如圖四所示），每一面鏡子下方皆有旋轉(zhuǎn)軸，可讓鏡子在兩個(gè)角度間運(yùn)動(dòng)（如圖為正負(fù)十度間），以控制入射光的反射方向。而這些反射鏡只能冇兩個(gè)角度狀態(tài)，因此在畫m上

5、，非亮即暗，如圖所示，亮畫素即是將反射光導(dǎo)向成像鏡頭，暗畫素即將反射光導(dǎo)向吸收板，而中間的灰階，則必須不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片，以不同比例的亮暗畫面交互切換形成，由人眼視覺暫留的現(xiàn)象形成灰色。藉由控制每一個(gè)畫素，即可形成一完整灰階畫而。而完整的全彩畫ffl,則由快速的切換紅藍(lán)綠光源，再以人眼視覺暫留原理達(dá)到。資料來(lái)源:TI網(wǎng)站DLP投影特色優(yōu)勢(shì)與其它技術(shù)相較，DLP的整個(gè)訊號(hào)處理流程皆為數(shù)字處理，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換是在影像進(jìn)入人眼時(shí)達(dá)成。DMD的反射鏡反應(yīng)速度為微秒（ps）等級(jí)，比液晶反應(yīng)速度快上許多，相較于液晶投影機(jī)，DLP更不會(huì)冇殘影問(wèn)題。另外，不同于液晶系統(tǒng)僅能使用單一極化光

6、，DLP沒有極化光的限制，因此面板本身對(duì)光的利用率是很高的?！秷D五DMD成像示意圖》3PixelImage資料來(lái)源：TT網(wǎng)站DLP可分傳統(tǒng)及微型光機(jī)架構(gòu)DLP傳統(tǒng)光機(jī)可分為單片式及三片式光機(jī)，三片式由于成本因素，一般僅見于劇院及高階應(yīng)用，市售一般DLP投影機(jī)兒乎都是單片結(jié)構(gòu)。單片DLP光機(jī)中，光源再經(jīng)過(guò)積分柱(IntegrationRod)進(jìn)行勻光后，經(jīng)過(guò)一旋轉(zhuǎn)的色輪(ColorWheel),將光源處理成紅藍(lán)綠光源，同一時(shí)間僅冇單一顏色輸出，將此處理后光源投影在DLP而板上，DLP則針對(duì)當(dāng)時(shí)色彩投影出對(duì)應(yīng)色彩Z畫面，投影鏡頭則負(fù)貴將［fri板上Z影像成像于外部投影慕

7、上。由于DLP的色彩是由紅藍(lán)綠畫而快速切換組成，冇些人在看DLP投影機(jī)畫而，在快速動(dòng)作的畫而中會(huì)看到色彩分開的現(xiàn)彖，稱為彩虹效應(yīng)(RainbowEffect)。《圖六單芯片DLP投影架構(gòu)圖(ColorWheel)》用LED取代色輪機(jī)制而在使用DLP的微型投影裝置Z中，最大不同點(diǎn)即是使用LED光源取代傳統(tǒng)高壓汞燈，而LED本身即是有色光源，因此，分別點(diǎn)亮紅藍(lán)綠LED取代了原本的色輪機(jī)制，如此也可増加原木因使用色輪而減少Z光利用率，另外，微型投影所使用ZDMD面板大小也遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)投影系統(tǒng)，如此才能在光源端及成像端都做到微型化。MemoryZProjectionLen