一、投影机的分类
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）、LCOS(反射式液晶投影机Liquid Crystal on Silicon)和DLP（数字光学处理器投影机Digital Light Processor）四种主要类型。CRT 和LCD 投影机采用透射式投射方式，DLP 和LCOS 投影机采用反射式投射方式。
CRT(Cathode Ray Tube)技术作为投影技术领域的先驱，在20 世纪末的投影市场占据重要的地位，早期的投影机几乎都是采用CRT 投影技术。但是由于CRT 投影机的显示和发光亮度均由CRT 来完成，亮度和分辨率的矛盾成为制约CRT技术在投影机市场进一步发展的主要因素。另外，CRT 投影机由红、绿、蓝三枪分别显示，安装调试过程非常复杂。所以现在的投影机市场，LCD、DLP、LCOS等新技术早已取代了CRT技术的投影机。LCOS 投影机由于还没解决产品良率的问题，只少量的应用于高端产品，当前市场上主流的投影机是LCD 和DLP 投影机。
下面，从技术原理角度，来分析一下LCD 投影机、DLP 投影机及LCOS 投影机的差别。
（1）LCD（Liquid Crystal Display）投影机
LCD技术是在1968 年出现的，现在的LCD投影机均使用3 片液晶板，分别作为红、绿、蓝三原色的成像部件，每一片液晶板上都具有屏幕图像像素点。光线通过滤光片滤掉红外线和紫外线（红外线和紫外线对LCD 片有一定的损害作用），透过两片多镜头镜片将光线均匀化，并将冷光源产生的圆锥形光柱校正为和投影图像近似的矩形光线。在两片镜子之间的棱镜将光线预先极化，然后透过一个凸透镜和偏振片。凸透镜的作用是将光线集中，偏振片则进一步将光线极化，使得光线振动方向一致，可以被液晶片控制。最后光线经过液晶片，通过电路板驱动，液晶片上的各像素点有序开闭，产生了图像。LCD 技术，采用三片显示技术，红、绿、蓝三色分别成像，颜色还原性好，性能稳定，图像层次感好。
（2） DLP（Digital Light Processing）投影机
DLP投影系统的核心是DMD(DigitalMicromirror Device)数字微镜设备芯片。DMD 芯片是一种复杂的光开关器件，DMD 是一块通常有多达130 万个铰接安装的微镜组成的矩形阵列，每个微镜比头发丝的1/5 还小，一个微镜对应一个像素。DMD 面上的微镜安装在极小的绞链上，在DLP投影系统中，微镜向光源倾斜时，光反射到镜头上，相当于光开关的“开”状态。当微镜向光源反方向倾斜时，光反射不到镜头上，相当于光开关的“关”状态。这就在输入DMD 的数字化数字图像信号决定每个微镜的“开”和“关”，微镜每秒“开”或“关”几千次。当微镜“开”的次数比“关”的次数多时，反射得到的是一个有灰度级的亮像素，反之，反射得到的是一个有灰度级的较暗像素。这样，DLP投影系统中的微镜能产生的像素就有1024 级的灰度等级，将输入DMD 的视频或图形信号转换成高清晰度的、高灰度等级的图像。当DLP 投影系统的白光透过彩轮到达DMD 表面时，DMD 表面获得的是红、绿、蓝三色光，单片DLP 投影系统可产生1670 种色彩。三片式系统则可产生35 万亿种色彩。每个微镜的“开”和“关”状态是根据三基色调整的。例如，一个负责投影一个紫色像素的微镜只向投影屏幕反射红、蓝光，由于视觉暂留现象，我们眼睛看到
的不是快速交替红、蓝的光，而是混合效果紫色光。根据DLP 投影机中使用DMD 芯片的数量，分为单片（使用一片DMD 芯片）、三片（使用三片DMD 芯片）DLP 投影机。一般的DLP投影机只有一个DMD成像部件，三片式DLP投影系统可实现非常高的图像质量或非常高的亮度，但成本较高，所以现在市场上绝大部分的DLP投影机都是单片DMD 芯片的。
（3） LCOS (Liquid Crystal on Silicon) 投影机
LCOS 属于新型的反射式micro LCD 投影技术，它采用涂有液晶硅的CMOS集成电路芯片作为反射式LCD的基片，用先进工艺磨平后镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上的玻璃基板相贴合，再注入液晶封装而成。LCOS 将控制电路放置于显示装置的后面，可以提高透光率，从而达到更大的光输出和更高的分辨率。LCOS 也可视为LCD 的一种，传统的LCD 是做在玻璃基板上，LCOS 则是做在硅晶圆片上。前者通常用穿透式投射的方式，光利用效率低，解析度不易提高；LCOS 则采用反射式投射，光利用效率可达40%以上，而且它的最大优势是可利用目前广泛使用、便宜的CMOS 制作技术来生产，毋需额外的投资，并可随半导体制程快速的微细化，逐步提高解析度。反观高温多晶硅LCD 则需要单独投资设备，而且属于特殊制程，成本不易降低。LCOS 面板的结构有些类似TFT LCD，一样是在上下二层基板中间分布Spacer加以隔绝后，再填充液晶于基板间形成光阀，藉由电路的开关以推动液晶分子的旋转，以决定画面的明与暗。LCOS 面板的上基板是ITO 导电玻璃，下基板是涂有液晶硅的CMOS 基板，LCOS 面板最大的特色在于下基板的材质是单晶硅，因此拥有良好的电子移动率，而且单晶硅可形成较细的线路，因此与现有的LCD 及DLP 投影面板相比较，LCOS 是一种很容易达到高解析度的新型投影技术。
（4） LCD 与DLP 差异
在画面色彩上，现在主流的LCD投影机都采用红、绿、蓝三原色独立的LCD 板，能得到高保真的色彩。而同等档次的DLP 投影机，还只能用单片DMD，只能得到较为正确的色彩，但缺乏鲜艳的色调。LCD 的第二个优点是光效率高。LCD 投影机比用相同功率光源的DLP 投影机有更高的亮度输出。LCD 投影机明显缺点是黑白层次表现太差，对比度低。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。分辨率低的LCD 投影机画面点阵感太强，好象是隔着网格看画面。DLP 技术是反射式投影技术，对比度和均匀性都非常出色，图像清晰度高、画面均匀稳定。最明显的优点就是外型小巧，市场上最小的DLP投影机可以做到0.5 公斤以下，但大多数LCD投影机的重量还要超过2.0 公斤。
（5） LCOS 与DLP 的差异
在光源利用率上LCOS 与DLP 同属于反射式显示系统，但是单片的DLP显示是利用的时分R，G，B三色显示，同一时间只有一种颜色处在工作状态，使得光通量减少，光源利用率降低，色调饱和度下降。而三片LCOS 投影机是三色同时显示，光通量大大提高，光源利用率很高，亮度和色饱和度都很好。在显示速度和带宽上，由于LCOS 制作成本低，所以很容易以低成本制成三片的LCOS显示系统。LCOS 和DLP 采用半导体制程，其反应速度很快，可以实现很高的灰度级，使得色彩更加丰富逼真，尽管单片DLP 的显示芯片DMD 的响应速度和LCOS 差不多，但是三色时分显示要求响应速率以及显示带宽都要3 倍于三片分别处理时的速度，这样给处理器和芯片提出很高的要求，使得成本进一步的增加。DMD 制程极其复杂，目前只有TI 独家掌握，高分辨率的DMD 制作成本更高，分辨率难以进一步的提高。而LCOS 技术为多家公司共同竞争发展，技术不断提高，成本也在相应下降。
（6） LCOS 与LCD 差异
LCOS为反射式技术，不会像LCD光学引擎会因为光线穿透面板而大幅度降低光利用率，因此光利用率可提高至40%，与穿透式的LCD 相较，可减少耗电，并可产生较高的亮度。LCOS 光学引擎因为产品零件简单，因此具有低成本的优势，再加上台湾厂商大举投入，相较于由Epson,Sony 供货的LCD面板、及德仪(TI)独家供应的DLP 面板，LCOS 具有成本的快速降低趋势
由于工作的需要，下面就仅对LCD投影机的工作原理以及相关的一些情况进行详尽的阐述。
二. LCD投影机
液晶板投影机主要由光学系统、系统控制电路、图像处理电路、电源电路、驱动电路、接口电路，以及投影灯镇流器电路组成。在此仅对光学系统进行介绍。
1、液晶彩色投影机的光学系统
液晶彩色投影机的光学系统一般有两种一种是三镜头方式，一种是单镜头方式。由于
镜头方式对镜头的安装调整要求较高，体积又大、加稍有错位就会出现色不重合，即“重影”现象．严重地影响图像的清晰度。因此实用液晶彩色投影机基本采用单镜头方式。单镜头板式液晶彩色投影机的光学系统构成如图1所示。
图1单镜头三板式液晶彩色投影机的光学系统
由图1可见，从光源发出的白光经过分色镜分解成红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色光。其中DMl能反射绿光，而通过红光和蓝光，DM2能反射蓝光而通过红光。MI、M2、M3均为反
光镜。M1将光源的白光全部反射，UV/IR 滤光镜为紫外线／红外线滤光镜，滤除不可见光的干扰。经DMl反射的绿光再经M2反射通过聚光镜和液晶板(G)，受液晶板(G)调制的绿光通过DM3、DM4和投射镜头将绿色图像投射到银幕上。DM2反射的蓝光通过聚光镜和液晶板(B)形成受蓝光液晶板调制的蓝光。经DM3反射通过DM4和投射镜头将蓝色图像投射到银幕上。被液晶板(R)调制的红光则由M3和DM4反射后通过投射镜头将红色图像投射到银幕上。三基色图像合成后就成为全彩色图像。
单镜头三板式液晶彩色投影机的光学系统还有如图2—2所示的棱镜式光学系统。这种光学系统主要是在投射镜头处设置了一个棱镜式分光(色)镜，这可以使光学系统的体积大大缩小。
作为光源的金屈卤化物灯的光线由分色镜分为红色、绿色和蓝色三色后，用在其各自的光程上设置的液晶板(LCD)作为光阀，对应于图像信息增减其光通量。将此出射光用二向色镜再予以色合成后，用投射镜头将其放大投影于银幕上。这就是液晶投影机的光学系统概要情况。
光学系统还可大致作如下划分：将其投射镜头—液晶板(LCD)间称为投影光学系，将其液晶板(LCD)—光源间称为照明光学系。如图2所示。
图2 分光棱镜式单镜头三板式液晶彩色投影机的光学系统
1.1照明光学系
照明光学系的目的是，将光源发出的光分为红、绿、蓝各单色光后，分别照射于各自的液晶板(LCD)上。为了降低LCD的温度，在用风扇电动强制通风的同时，用光源反射、冷光镜和UV(紫外线)／IR(红外线)截止滤光镜除去紫外线和红外线，抑制由照射光中不需要的能量所导致的LCD温度上升。
各光学部件的作用
(1)光源反射板(抛物线型)：反射可见光．主要使红外线区光线向里透射。
(2)冷光镜：反射可见光，使紫外线区光线透射。
(3)UV、IR截止滤光镜：透射可见光，反射紫外线／红外线区的光线。
(4)红(绿)(蓝)反射镜：仅反射可见光的中红(绿)(蓝)光，透射绿／蓝(红/蓝)(红／绿)光。
(5)聚光透镜：使从光源来的光成为平行光照射LcD(液晶板)屏面。在理论上，点光源存在于聚光透镜的焦点处。
1.2投影光学系
液晶板(LCD)的单元体的透光率具有如图3所示的特征。不加电压时透光率为100％这样的LCD通常称完全透明。面随着电压的增加，透光率将降低。
图3透光率随电压的变化情况
2．光学系统的种类
液晶彩色投影机光学系统的构成种类大体上分为三板式(如图4)和单板(如图5)式两种。
图4 单板式
图5 三板式
3、投影机光源—投影灯泡
目前市场上的投影灯泡主要有
1.金属卤素灯泡
金属卤素灯泡由灯丝发热而产生光，暖色光的成分比较高，色温低，辐射热能多，光效率较低，半衰期短，用到1000小时，亮度就会降到原先的一半左右。由于它发热量高，不宜长时间使用（4小时以上）。但是它的价格很低，在1000元左右。
2.UHE灯泡
UHE灯泡是目前中档投影机中广泛采用的光源，它的优点是价格适中，种类丰富，寿命较
长，在2600—4000元左右，使用2000小时亮度不衰减，功耗很低，是一种冷光源。能连续点亮4小时以上而不必关机，比较适用于长时间使用投影仪的场合，如：教学活动、大型会议等等。
3.UHP灯泡
UHP灯泡是飞利浦公司1995年首先研发的高压汞灯。汞放电的蒸汽压越高，可见光的部分越丰富，电弧的亮度也越强，一般可以使用3000小时至5000小时，最长的甚至标称12000小时，并且亮度衰减很小，这种灯泡很昂贵，在人民币5000元，有的甚至在9000元以上。
4.氙灯
其石英灯泡壳内充有氙气，它是利用正负极间电压产生的电弧发光的一种光源，技术含量高，主要用于高端投影仪或背投中。氙灯与UHP灯泡相比有随时开关的特点。
三、家用投影机的发展趋势
1.不断提高清晰度
提高清晰度是投影机发展的主要趋势。随着各国高清电视信号的逐步发展和播放, 以及HD DVD/BD 的推出, 让人们不断期待着尺寸更大、技术更先进、效果更出众的高清显示产品的诞生。
2.不断提高对比度
一般来说对比度越大, 图像越清晰, 层次感越好, 特别是电影多采用暗色手法, 高对比度在家庭影院产品中尤为重要。
3.不断降低噪音
家庭影院投影机的放映环境对降低工作噪音的要求比较高, 大多数家用产品的工作噪音在30dB 左右。不断降低噪声便成为投影机的又一发展趋势。
4.家用投影机的另一发展趋势是多功能一体化。
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