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  • LCD与DLP投影仪原理简介

    千次阅读 2020-07-05 17:17:39
    这里写自定义目录标题LCD与DLP投影仪原理简介(1) LCD(Liquid Crystal Display) 投影仪(2) DLP(Digital Light Processor)投影仪对比参考资料: LCD与DLP投影仪原理简介 现在比较流行的投影仪大致分为基于LCD...

    LCD与DLP投影仪原理简介

    现在比较流行的投影仪大致分为基于LCD(Liquid Crystal Display)的投影仪和基于DMD(Digital Micromirror Device)的投影仪。

    (1) LCD(Liquid Crystal Display) 投影仪

    ①:单LCD屏投影仪, 只有一块儿LCD屏,白光穿过LCD屏,投影内容经过透镜投射到投影屏上。
    在这里插入图片描述
    左图是光路,右上图是白色光源,右下图是半透明LCD上显示的内容。
    ②:三LCD屏投影仪,每个LCD屏只负责RGB三通道之一
    在这里插入图片描述

    (2) DLP(Digital Light Processor)投影仪

    DLP投影仪分为单片/两片/三片DMD(Digital Micromirror Device)投影仪,其中微振镜器件(DMD)是最关键的器件。
    在这里插入图片描述
    其中数字微振镜器件(DMD)是一个由许多小镜子组成的微器件,上图左图是一个DMD器件,中间是在显微镜下面观察到排列的振镜,右图是一个由许多小镜子组成的放大版的原理机。DMD的小镜子的数量就是投射出来的影像上像素的数量,每个小镜子反射的一道光构成了一个像素,所以如果一个数字微镜DMD芯片中包含的反射镜片的片数越多,那么对应DMD芯片的DLP投影机所能达到的物理分辨率就越高。通过调整小镜子到特定方向,该小镜子反射的光才不会偏离光路而投射到投影屏上。DMD微镜在工作时由相应的存储器控制在两个不同的位置上进行切换转动。
    在这里插入图片描述
    ①:上图是一个使用单个DMD的DLP投影仪。光源经过色轮后打到DMD上,反射光通过投射透镜投射到屏幕上。DMD微镜在工作时由相应的存储器控制在两个不同的位置上进行切换转动,滤色轮以60转/秒的速度在旋转着。旋转色轮,可以改变投射到DMD上光的颜色,当投射到DMD上的光是蓝光时,DMD芯片上的所有微镜,根据自身对应的像素中蓝色的数量(所有像素蓝色通道的和),决定了单位时间内,其对这种色光处于开位置的时间,也即决定了,在单位时间内该像素中出现蓝光的时间。由于人眼的视觉暂留现象,通过快速的旋转色轮而交替投射蓝/黄/绿色的光,并将DMD上小镜子的方向进行相应的调整,可以使得投影屏上每个像素具有特定的颜色,也就是投射出了特定的图像。
    在这里插入图片描述
    ②:两片DLP投影机与单片DLP投影机相比,多使用了一片DMD芯片,其中一片单独控制红色光,另一片控制蓝、绿色光的反射,与单片DLP投影机相同的,使用了高速旋转的色轮来产生全彩色的投影图像,两片DLP投影机同样在投射光源的路径上设置有高速旋转的滤色轮,不过这里的滤色轮并不是由红绿蓝三色块组成的,而是由洋红和黄色两色块组成,这样当洋红色块通过旋转的色轮时,会相应地过滤白色光中的绿色光,而通过的蓝色光和红色光则被分隔开来,其中红色光单独投射到两片DMD芯片中的一片上,蓝色光则投射到由蓝色光和绿色光共享使用的另一片DMD芯片上,当黄色色块通过旋转的色轮时,光线中的红色和绿色光就会被通过,而蓝色光就会被过滤掉,这样红色光和蓝色光就会被分隔投影。它主要应用于大型的显示墙,适用于一些大型的娱乐场合和需要大面积显示屏幕的用户。
    ③:三片DLP投影机,三片DMD芯片分别反射三原色中的一种颜色,已经不需要再使用色轮来滤光了,三片DLP投影机中的每一片DMD分别直接反射红绿蓝中的一种颜色,然后将红、绿、蓝三种颜色分别投射到投影屏幕上。 ;使用三片DMD芯片制造的投影机亮度最高可达到12000ANSI流明,它抛弃了传统意义上的会聚,可随意变焦,调整十分便利;只是分辨率不高,不经压缩分辨率只能达到1280×1024这样的标准,它常常用于对亮度要求非常高的特殊场合下。

    对比

    LCD投影机存在明显的缺陷,那就是投影亮度和对比度均感不足,DLP因采用的是微镜反射投影图像,亮度和对比度明显提高,图像锐利,画面效果逼真,且体积和重量可以做得更小更轻。

    参考资料:

    https://www.bilibili.com/video/av74607246/
    https://haokan.baidu.com/v?vid=12735240511474312663&pd=bjh&fr=bjhauthor&type=video
    http://m.elecfans.com/article/731693.html

    展开全文
  • 提出一种基于DLP投影技术的车载集成显示终端设计方案。以嵌入式处理器S5PV210作为控制中心,采用基于DLPC300 DMD芯片的DLP投影仪,软件设计平台基于Linux2.6.38和QT/E4.6,在此基础上设计并完成了软件开发工作并在...
  • DLP是数字光处理(Digital Light Processing)的缩写,是一项使用于投影仪和背投... DLP投影仪的成像原理是将通过UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜,通过Rod(光棒)将光均匀化,经过处理后的光通过一个色轮(C...

            DLP是数字光处理(Digital Light Processing)的缩写,是一项使用于投影仪和背投电视中的显像技术。                                              

    DLP投影仪成像原理

            DLP投影仪的成像原理是将通过UHP灯泡发射出的冷光源通过冷凝透镜,通过Rod(光棒)将光均匀化,经过处理后的光通过一个色轮(Color Wheel),将光分成RGB三色,再将色彩有透镜投射在DMD芯片上,最后反射经过投影镜头在投影屏幕上成像。其成像流程如图1所示。

    DLP投影仪工作流程

            DMD是在半导体芯片上布置一个由微镜片(精密、微型的反射镜)所组成的矩阵,每个微镜片控制投影画面中的一个像素。微镜片的数量和投影画面的分辨率相符。这些微镜片在数字驱动信号的控制下可以迅速改变角度的,当接收到相应信号时,微镜片就会倾斜10度。本质上来说,微镜片的角度只有两种状态:“开”和“关”。若处于投影状态的微镜片被示为“开”,随数字信号而倾斜+10度,且被反射出去的入射光通过投影透镜将影响投影到屏幕上;若处于非投影状态,则被示为“关”,倾斜-10度,且反射在微镜片上的入射光被光吸收器吸收。

     

    参考文献:

                    1.百度百科:https://baike.baidu.com/item/DLP/1351098

                    2.维基百科:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B0%E5%AD%97%E5%85%89%E5%A4%84%E7%90%86?wprov=sfla1

     

     

     

     

     

     

     

     

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  • 开源全套DLP投影成型技术的3D打印机资料
  • 行业分类-电子政务-一种DLP投影电视机弧形幕墙.zip
  • 详细介绍了LCOS、DLP投影技术的发展演进,原理分析。
  • LCD与DLP投影仪简介

    2021-08-18 09:33:53
    根据投影机成像器件核心技术的不同,可以分为 CRT(阴极射线管投影机 Crystal Ray Tube)、LCD(液晶投影机 Liquid Crystal Display)和 DLP(数字光学处理器投影机 Digital Light Processor)三种主要类型。...

    前言

    投影机作为一种重要的计算机图形图像输出设备,在教学、演示、娱乐等方面正得到越来越广泛的应用。根据投影机成像器件核心技术的不同,可以分为 CRT(阴极射线管投影机 Crystal Ray Tube)、LCD(液晶投影机 Liquid Crystal Display)和 DLP(数字光学处理器投影机 Digital Light Processor)三种主要类型。CRT 和LCD 投影机采用透射式投射方式,DLP 投影机采用反射式投射方式。目前,CRT 投影机由于技术的制约,无法在提高分辨率的同时提高流明,直接影响CRT投影机的亮度值,到目前为止,其亮度值始终徘徊在300流明以下,加上体积较大和操作复杂,已经被淘。本文主要介绍LCD和DLP俩种投影仪。

    1、LCD投影仪

    (1)简介

    LCD ( Liquid Crystal Display 的简称)液晶显示器。
    首先,什么是液晶呢?我们知道,物质有固态、液态、气态三种型态,而液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性,但是如果这些分子是长形的(或扁形的),它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可再将液态细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体,而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”,又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生,我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年,由奥地利植物学家莱尼茨尔(Reinitzer)发现的,是一种介于固体与液体之间,具有规则性分子排列的有机化合物。液晶显示的原理是液晶在不同电压的作用下会呈现不同的光特性。在不同电流电场作用下,液晶分子会做规则旋转90度排列,产生透光度的差别,如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别,依此原理控制每个像素,便可构成所需图像。
    在这里插入图片描述
    LCD液晶投影机是液晶显示技术和投影技术相结合的产物,它利用了液晶的电光效应,通过电路控制液晶单元的透射率及反射率,从而产生不同灰度层次的图像,LCD投影机的主要成像器件是液晶板。

    (2)原理

    单LCD的原理很简单,就是使用大功率的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。
    在这里插入图片描述
    3LCD是将灯泡发出的光分解成R(红)、G(绿)、B(蓝)三种颜色的光,并使其分别透过各自的液晶板赋予形状和动作。由于经常投射这三种原色,因此可以有效地使用光,显现出明亮清晰的图像。采用3LCD方式的投影机有着图像明亮自然、柔和等特点。
    在这里插入图片描述

    (3)特点

    优点
    ①在画面颜色上,现在主流的LCD投影机都为三片机,采用红、绿、蓝三原色独立的 LCD板。这就可以分别地调整每个彩色通道的亮度和对比度,投影效果非常好,能得到高度保真的色彩。(在同样档次的DLP投影机,还只能用一片DLP,很大程度上由色轮的物理性质和灯的色温决定好坏,没什么好调整的,只能得到较为正确的色彩。但与同价位的LCD投影机相比,在图像区域的边缘,还是缺乏鲜艳的色调。)
    ②LCD 的第二个优点是光效率高。 LCD 投影机比用相同瓦数光源灯的DLP投影机有更高的ANSI流明光输出。
    缺点
    ①黑色层次表现太差,对比度不是很高。LCD投影机表现的黑色,看起来总是灰蒙蒙的,阴影部分就显得昏暗而毫无细节。
    ②LCD投影机打出的画面看得见像素结构,观感不佳。(观众好像是经过窗格子在观看画面)

    2、DLP投影仪

    (1)简介

    DLP是“Digital Light Processing”的缩写,即为数字光处理,这种技术要先把影像信号经过数字处理,然后再把光投影出来。它是基于TI(美国德州仪器)公司开发的数字微镜元件——DMD(Digital Micromirror Device)来完成可视数字信息显示的技术。DMD数字微镜装置是由美国德州仪器公司专门生产开发的一种特殊半导体元件,一个DMD芯片中含有许许多多的细微的正方形反射镜片,这些镜片中的每一片微镜都代表一个像素,每一个像素面积为16μm×16,镜片与镜片之间是按照行列的方式来紧密排列的,并可由相应的存储器控制在开或关的两种状态下切换转动,从而控制光的反射。DLP原理是将灯光发射出的光源通过冷凝透镜,将光均匀化,然后通过一个色轮(Color Wheel),将光分成RGB三色(或者更多色),再将色彩由透镜投射在DMD上,最后经过投影镜头投影成像。 在这里插入图片描述

    (2)原理

    根据DLP投影机中包含的DMD数字微镜的片数,人们又将投影机分为单片DLP投影机,两片DLP投影机和三片DLP投影机。
    单片DMD投影系统中,需要用一个色轮来产生全彩色投影图像。色轮由红、绿、蓝滤波系统组成,它以60Hz的频率转动。在这种结构中,DLP工作在顺序颜色模式。输入信号被转化为RGB数据,数据按顺序写入DMD的SRAM,白光光源通过聚焦透镜聚集焦在色轮上,通过色轮的光线然后成像在DMD的表面。当色轮旋转时,红、绿、蓝光顺序地射在DMD上。色轮和视频图像是顺序进行的,所以当红光射到DMD上时,镜片按照红色信息应该显示的位置和强度倾斜到“开”,绿色和蓝色光及视频信号亦是如此工作。由于视觉暂留效应,人体视觉系统集中红、绿、蓝信息并看到一个全彩色图像。通过投影透镜,在DMD表面形成的图像可以被投影到一个大屏幕上。
    单片DLP投影机只包含有一片DMD芯片,这个芯片是在一块硅芯片的电子节点上紧密排列着许多片微小的正方形反射镜片,这里的每一片反射镜片都对应着生成图像的一个像素,所以如果一个数字微镜DMD芯片中包含的反射镜片的片数越多,那么对应DMD芯片的DLP投影 机所能达到的物理分辨率就越高。
    在这里插入图片描述
    两片DLP投影机与单片DLP投影机相比,多使用了一片DMD芯片,其中一片单独控制红色光,另一片控制蓝、绿色光的反射。而且滤色轮也发生了变化,并不是由红绿蓝三色块组成的,而是由洋红和黄色两色块组成,这样当洋红色块通过旋转的色轮时,会相应地过滤白色光中的绿色光,而通过的蓝色光和红色光则被分隔开来,其中红色光单独投射到两片DMD芯片中的一片上,蓝色光则投射到由蓝色光和绿色光共享使用的另一片DMD芯片上。当黄色色块通过旋转的色轮时,光线中的红色和绿色光就会被通过,而蓝色光就会被过滤掉,这样红色光和绿色光就会被分隔投影。与单片DLP投影机相同的,使用了高速旋转的色轮来产生全彩色的投影图像,它主要应用于大型的显示墙,适用于一些大型的娱乐场合和需要大面积显示屏幕的用户。
    在这里插入图片描述

    三片DLP投影机的工作原理与单片、两片投影机的原理是完全不同的,最大的区别就是三片DLP投影机中根本就没有采用滤色轮,三片DLP投影机中的每一片DMD分别直接反射红绿蓝中的一种颜色,然后将红、绿、蓝三种颜色分别投射到投影屏幕上。使用三片DMD芯片制造的投影机亮度最高可达到12000ANSI流明,它抛弃了传统意义上的会聚,可随意变焦,调整十分便利;只是分辨率不高,不经压缩分辨率只能达到1280×1024这样的标准,它常常用于对亮度要求非常高的特殊场合下。
    在这里插入图片描述

    (3)特点

    优点
    DLP投影机的技术是反射式投影技术。反射式DMD器件的应用,DLP投影机拥有反射优势,在对比度和均匀性都非常出色,图像清晰度高、画面均匀、色彩锐利,并且图像噪声消失,画面质量稳定,精确的数字图像可不断再现,而且历久弥新。由于普通DLP投影机用一片DMD芯片,最明显的优点就是外型小巧,投影机可以做得很紧凑。DLP投影机的另一个优点是图像流畅,反差大。有较高的对比度,画面的视感冲击强烈,没有像素结构感,形象自然。
    缺点
    最主要是彩虹眼,因为DLP投影机是将不同基色通过色轮分次打到投影幕上,眼睛敏感的人会看见类色彩虹一样的光晕。其次比较依赖DMD的质量,色轮的调色能力和转速。

    3、LCD与DLP技术比较

    在这里插入图片描述

    参考资料:

    LCD百度百科
    DLP百度百科
    投影机基本概念大全
    DLP投影机原理及优点介绍

    展开全文
  • 行业分类-电子-DLP投影机中电路板的安装结构
  • 行业分类-物理装置-头戴式显示设备及DLP投影系统.zip
  • 通常,评估DLP投影仪的性能可以通过一系列规格指标来判定。 如亮度、对比度、分辨率、投射比、刷新帧率、畸变等。 那么,这些指标分别是什么含义呢? # 二、DLP投影仪的指标 1.亮度 亮度是指发光体或反光体表面发光...

    提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档


    一、概述

    通常,评估DLP投影仪的性能可以通过一系列规格指标来判定。
    如亮度、对比度、分辨率、投射比、刷新帧率、畸变等。
    那么,这些指标分别是什么含义呢?

    二、DLP投影仪的指标

    1.亮度

    亮度是指发光体或反光体表面发光或反光强弱的物理量。人眼从一个方向观察光源,在这个方向上的光强与人眼所“见到”的光源面积之比,定义为该光源单位的亮度,即单位投影面积上的发光强度。
    在这里插入图片描述
    随着工业投影仪应用的扩展,DLP投影仪光源按波段可分为紫外光、可见光和红外光。
    通常,衡量可见光投影仪亮度的指标是流明,单位为lm。
    衡量紫外光和红外光投影仪亮度的指标是光功率,单位为W。
    这两者都是投影仪输出总的光通量。
    可见光投影仪的亮度可以通过照度计测量出照度,单位为勒克斯lux,然后乘以投影面积计算得出。
    紫外光和红外光投影仪可以通过光功率密度计先测量光功率密度值,单位为mW/cm2,然后乘以投影面积计算得出。
    投影仪的有效亮度主要受光源亮度、光利用率以及成像屏幕共同决定的。
    光源亮度越高,通常投影仪可显示的投影图案亮度也越高,越利于观看。
    光利用率高低取决光学系统中光能量的损耗的多少,不同类型的光源,光利用率也不太一样。
    通常Laser>LED>Lamp
    投影仪投影图案到屏幕上,屏幕将光线反射到人眼,人眼才能看到画面。
    普通远距离投影仪投射到屏幕时,由于距离较远,即使投影到墙面或非专业屏幕。
    大部分光线都能反射到人眼,效果还不错。
    近两年流行的超短焦投影仪,由于投影仪距离屏幕很近,投影到屏幕时。
    不同位置投射到屏幕的入射光角度相差很大,导致反射进入人眼的光线也相差很大。
    为了保证显示效果,超短焦投影仪通常需要配备专门的黑珊屏幕或菲涅尔屏幕。
    这种屏幕可以有效提高成像效果。

    2.光照度


    由于不同投影仪投影画面尺寸大小不同
    相同光通量的投影仪,投影画面尺寸越大,单位面积上的亮度就越低。
    因此,引入一个新的指标光照度。
    光照度是衡量投影机单位面积上的亮度。
    可见光照度的单位是勒克司,单位lux,表示被摄主体表面单位面积上接受的光通量
    1勒克司等于1流明/平方米,即被摄主体每平方米的面积上,距离一米、发光强度为1烛光的光源,垂直照射的光通量。
    紫外光和红外光照度通常用光功率密度来衡量,单位为mW/cm2。
    ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200930111858873.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaGZibHVlc2t5MjAwOQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)

    3.分辨率


    DLP投影机的分辨率通常由DMD的分辨率决定
    DMD芯片分辨率取决于集成的数字微镜数量的多少
    通常,DMD芯片尺寸越大,集成的微镜数量也越多,分辨率也就越高
    随着半导体制造工艺的提升,可以把单个微镜尺寸做的越来越小
    如目前DMD芯片微镜尺寸就有13.6微米、10.8微米、7.6微米甚至5.4微米的
    相同尺寸的DMD芯片,单个微镜尺寸越小,微镜数量越多,分辨率自然也越高

    4.对比度


    在投影机行业有2种对比度测试方法
    一种是全开/全关对比度测试方式,即测试投影机输出的全白屏幕与全黑屏幕亮度比值
    这种方法测出来的对比度称为Full On Full Off,即FOFO对比度
    另一种是ANSI对比度,它采用ANSI标准测试方法测试对比度
    ANSI对比度测试方法采用16点黑白相间色块
    8个白色区域亮度平均值和8个黑色区域亮度平均值之间的比值即为ANSI对比度
    这两种测量方法得到的对比度值差异比较大
    这也是不同厂商的产品在标称对比度上差异大的一个重要原因
    对比度的实现与投影机的成像器件和光路设计密切相关
    对于LCD投影机来说,首当其冲的因素就是液晶板的像素透光率与阻光率
    这个差值越大,投影机的对比度也越大
    目前大多数LCD投影机产品的标称对比度都在400:1(ANSI)左右,
    而大多数DLP投影机的标称对比度都在1500:1(全白/全黑)以上
    ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200930112713650.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaGZibHVlc2t5MjAwOQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)

    5.刷新速率


    投影图像每秒钟刷新的次数。
    消费类投影仪通常采用HDMI接口传输视频流信号,即DLP里的Video模式
    格式为24bit彩色图形,刷新速率通常为50Hz或60Hz
    刷新帧率越高,观看动态视频时越流畅
    尤其是在观看高速运动画面时,效果更佳震撼 【插入电影飙车画面】
    而工业类投影除了具有video模式外,还额外提供pattern sequence模式
    这个模式允许用户将1至8bit图片存储在投影仪的内部flash中
    然后按照需求配置曝光时间,并可以与相机等外部设别实时的帧同步
    由于图片可以按不同灰度等级存储并显示,因此刷新帧率最高可达几千Hz
    非常适合结构光三维扫描等应用

    6.光均匀性


    光均匀性是指投影仪在投影白色图像时,投影区域内不同位置亮度的均匀程度
    亮度的均匀性反映了边缘亮度与中心亮度的差异,用百分比来表示
    通常情况下,投影区域中心最亮,越靠近边缘越暗
    如图所示,将投影区域平分为9个区域,分别为E1,E2……E9
    使用照度计分别测出9个区域中心点的照度值E(i),求取9个区域的平均值E(avg)
    不同的厂家有不同的测量方法,测量出的数据也会有较大差别
    以下是3种比较常见的测量方法:
    (1)BenQ使用国际标准化组织ISO定义的方法,将外角读数的平均值除以中心读数 即(E1+E2+E3+E4+E6+E7+E8+E9)/E5
    (2)日立使用最小的外角读数,除以所有9个读数的平均值 即E1,E2,E3,E4,E6,E7,E8,E9中的最小值,除以E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9这9个区域的平均值
    (3)还有些厂家,使用最小值除以最大值
    即E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9中的最小值,除以其中的最大值
    即Min{E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9}/Max{E1,E2,E3,E4,E5,E6,E7,E8,E9}
    目前一般采用第2中方法,画面均匀度在85%以上,有些出色的投影机可以达到95%以上
    影响投影光均匀性的主要是内部的匀光照明系统
    目前投影仪内部匀光的器件主要是积分棒和复眼透镜两种
    积分棒基本原理是光线经过该棒,在棒内会经过多次的反射后出射
    假设入射时是一个光源,经过多次的反射后,会形成多束光
    出射时会形成多个光源镜像
    这样,就相当于把一个光源在能量层面上均匀化了.这就是它的均匀照明的原理
    复眼透镜又叫蝇眼透镜,它由一系列小透镜单元拼合而成
    RGB LED经各自的准直透镜后,再经过X-Plate合光
    三路合光的准直光束直接入射到复眼透镜,形成多个光斑
    这多个光斑再经过中继系统,每个小透镜单元的光斑都在照明目标面上重叠,形成均匀的照明区域
    对于相同的照明要求,积分棒匀光系统结构更为复杂,体积也更大
    因此目前绝大部分DLP投影仪均采用复眼透镜匀光系统

    7.投影幅面


    投影出来的画面尺寸,如50寸、100寸等。
    投影幅面与投射比、投影距离等有关。
    通常,投影仪里投影屏幕越远,投影幅面越大。
    投射比越小,相同投影距离投射的画面也越大。
    目前市面上的一些激光电视,基本都是采用超短焦镜头。
    在非常近的距离,可以投射上百寸的画面。

    8.投影幅面

    投影距离是指投影机镜头最前端到投影屏幕的距离

    9.投射比


    投射比是指投影机成像清晰时,投影距离与投射画面宽度的比值。
    如图所示,假设投影仪镜头到投影屏幕的距离为D,投影画面宽度为W,则投射比T=D/W。
    投射比的大小,主要取决于投影机镜头。
    镜头的视场角越大,投射比数值越小,反之则越大。
    针对多少投射比成为长焦、中焦、短焦,业界有多种不同说法。
    我们采用相对应用较多的区分方法。
    普通投影机的投射比,通常在1.5-1.9 之间。
    当投射比小于1 时,我们通常称之为短焦镜头。
    短焦镜头可简单划分为三类。


    第一类,是镜头投射比在0.4以内,现阶段都是反射式超短焦投影机。

    第二类,投射比在0.4至0.7之间的产品,普遍采用鱼眼镜头,可以简称为短焦投影机。

    第三类,是镜头投射比在0.65到1之间的普通短焦产品。


    鱼眼镜头投射式是一种极端的广角镜头。
    为使镜头达到最大的视角,这种镜头的前镜呈抛物状向镜头前部凸出。
    与鱼的眼睛颇为相似,因此得名。
    鱼眼镜头属于一种特殊的超广角镜头。
    它的视角力求达到或超出人眼所能看到的范围,因此能在短距离投射出大画面。
    反射式镜头是采用反射式的光学技术。
    即投影机镜头将影像投射在反射镜上,再由反射镜投射到投影屏幕上。 中间通过自由曲面镜头反射,这种投射方式原理看似简单,可实际上对工艺技术的要求反而更高。
    由于投影图像经过反射才达到屏幕,图像很容易因为反射镜的一点微小的误差而在投影幕上造成图像的变形和亮度不均。
    因此制造此类短焦投影机对光学组件的设计和加工工艺要求是相当高的,有一定的技术壁垒。
    目前,只有采用反射式镜头的投射比才能做到小于0.4,而成为真正的超短焦投影机。

    10.焦距


    许多DLP投影仪在产品规格中对其光学设计的细节纰漏极少。
    通常情况下,给出的参数通常是投射比,而没有给出镜头焦距等参数。
    其实,镜头的焦距可以通过投射比来确定。
    如图所示,从DMD的一条边至屏幕上的对应的边的光线所形成的是全等三角形。
    由图可以得到公式,计算出投射比T。
    投影仪的焦距计算方式如公式所示:
    f=1/(1/d1+1/d2)
    d1和d2可根据投射比和已知数据计算的出,公式如图所示:
    d1=T*w,d2=T*W
    其中T为投射比,小w为DMD芯片的宽度,大W为投影画面的宽度。
    已知T,d1和d2,就可以直接根据焦距公式计算出焦距了。
    以博众视觉的其中一款DLP3010光机为例。
    光机型号为OPR305120,规格参数如下:
    已知投射比T=1.99,DLP3010芯片的宽度为6.912mm
    在标准工作距离120mm位置,投影画面宽度为60.4mm
    因此,可以计算出d1=T*w=1.99*6.912mm=13.755mm,d2=T*W=1.99*60.4mm=120.196mm
    由此可以得出焦距f=1/(1/d1+1/d2)=1/(1/13.755+1/120.196)=12.35mm
    首先,必须知道采用的DMD的芯片宽度,可以在对应规格信号的datasheet中查到。
    此图是常见型号的DMD分辨率及对应的芯片尺寸。

    11/放大倍数


    DLP投影仪的放大倍数是屏幕成像大小与成像器件DMD尺寸的比值。
    屏幕上的投影图像越大,放大倍数就越大。
    同一个投影仪,投射比保持不变,成像大小随着投影距离线性变化。
    通常,普通投影仪的放大倍率大于1。
    对于某些特殊应用,也会采用放大倍率小于1的镜头,因此实际投影的图案尺寸比DMD还小。
    假设投射比T=1.5,当投影距离为1m时,投影画面宽度为66.7cm。
    当距离为2m时,投影画面宽度为1.33m。
    此时,投影图像单位面积的亮度,即照度也将变为投影距离为1m时的四分之一。
    放大倍率计算公式为M=d2/d1=W/w。
    如果增加DMD至光瞳中心的距离d1,则在d2的成像将可以小于DMD的尺寸,这意味着缩倍是可行的。
    实际上,缩倍值的限制因素包括DMD能与透镜分开的物理距离、镜头数值孔径的大小以及光的衍射等。

    12.偏移offset

    offset是一种用于衡量 DMD 相对于光轴产生的移位的尺度。
    消费类投影仪由于需要放置在桌面,或吊装在房屋上,为了方便观看和安装。
    通常使用offset为100%的投影仪,即偏轴投影仪。
    结构光3D扫描应用,通常使用0% offset的DLP投影仪,即同轴的DLP投影仪。
    同轴的DLP投影仪不仅可以与相机安装在同一水平高度,而且通常光均匀性也更好。
    这也是区分工业投影和消费投影最简单明了的一种方式。
    那么,offset为0%和100%的投影仪,有什么区别呢?
    如图所示,offset为0%的DLP投影仪,光轴穿过DMD的中心。
    我们知道,投影仪的亮度由中心向四周是逐渐减弱的。
    也就是说,同轴的DLP投影仪亮度是上下左右对称,亮度均匀性通常来说相对偏轴要好一些。
    而偏轴的DLP投影仪,由于光轴位于DMD的一条边的中心,亮度均匀性则相对较差。
    此外,在结构光3D相机系统中。
    通常为了减小设备尺寸,会将相机和DLP投影仪安装在同一水平面上。
    这样,整机设备高度能尽量高做小。
    从这个方面来说,同轴的DLP投影仪更加适合结构光应用。

    13.畸变

    对于消费类投影仪,一般在短焦的镜头中较易出现,在长焦镜头中可不考虑这个参数。
    工业应用中,如3D打印,结构光3D扫描,畸变太大的话,会对打印或者扫描效果影响较大。
    所以,畸变越小越好。

    14.投影精度

    投影精度是指投影画面单个像素点的大小,或者可以理解为投影仪投影的最细的线条宽度

    15.景深

    在聚焦完成后,焦点前后的范围内所呈现的清晰图像,这一前一后的距离范围,便叫做景深。
    光圈、镜头、及拍投影距离是影响景深的重要因素

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