LCD投影机的基本原理是什么？详细介绍

三片式液晶投影机的成像原理，以某液晶投影机的光路为例：首先光线通过滤光片，滤掉红外线和紫外线这样的不可见光，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UHP灯产生的圆锥形光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用来将光线预先极性化，较之没有该棱镜的不对称光箱，它可以减少光线的损失。光线下一步被分光镜分为红、绿、蓝三原色并被分别反射到相应的液晶片上。在到达液晶片之前光线还需要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性化，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，并通过每原色光的调校产生了丰富的色彩。最后三路光线最终汇聚在一起由镜头投射出去。

液晶投影的基本原理，就是利用LCD液晶模组来调变由光源射出投影至萤幕的色光，而为了准确投影出影像的色彩，因此需要将光源的颜色分离成R、G、B三色，之后再合并为一并利用投影镜头投射在萤幕上。液晶投影机因接受电子讯号的不同，分为无法连接电脑的Video型及可连接电脑的Data型两种，若依观赏者跟萤幕前后位置的不同又可分为前投射式(Front Projector)与背投射式(与萤幕一体型)(Rear Projector)两种，且因使用液晶面板的片数不同，可再分为单片式与三片式两种。

液晶显示屏的基本工作原理已在第五章第二节述及。它是利用液晶的电一光效应而制成的一种显示器件，即改变外加电场可使液晶分子排列改变，而产生对外来光的调制，达到电信号转为光信号的目的。液晶式投影电视的显示即是利用具有这种特性的无数个液品片(点)作为光透射开关(阀门)的组合，此类开关也称为液晶光阀。由于液晶片在外加电信号的作用下可改变其透光性，故在液晶片上会出现与驱动信号(如视频信号)相应的图案。当光源发出的光通过液晶片(受视频信号控制)和镜头后投射到屏幕时，屏幕上即会显示出所需画面。

液晶光阀式投影机的光学系统因为只用一个投影透镜，所以可用变焦距透镜，画面大小调节和投影调整都很方便，没有 CRT式投影机那样的麻烦。液晶光阀式投影机种类很多，按照所用液晶片数量分为单片式和三片式两类:按光源的光束是否透过液晶光阀，又分为透射式和反射式。通常三片式的亮度比单片式要高，但价格也较贵，同样反射式的亮度也高于透射式。

按照液晶片的图像信号写入方法来分，液晶光阀式投影机又可分为电写入和光写入两种。电写入型透射式液晶光阀投影机就是通常所谓的液晶显示投影机，它是用电写人方法在三块液晶片或一块液晶片上分别产生 R、G、B电视图像，以此作为光的阀门，在相应的三基色强光源照射下，液晶片对光强度进行调制，并通过光学放大投影到屏幕产生大屏幕彩色图像。它与CRT式投影机相比，具有体积小、结构简单、质量轻和调整方便等优点。

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，DM1能反射绿光而通过红光和蓝光，DM2能反射蓝光而通过红光。M1、 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，可滤除不可见光的干扰。经DM1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屏幕上。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屏幕上。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屏幕上。三基色图像合成后就成为全彩色图像。

另一种LCD投影电视机的光学系统组成 。系统由3只CRT、3片液晶光阀、分色镜、偏振光棱镜、投影透镜组、外光源(金属卤灯、UV/IR滤光片等)及屏幕等几大部分组成。这是一种光写入式液晶光阀式投影机。 由电视机电路送入的红(R)、绿(G)、蓝(B)三色图像信号，分别加至3只CRT上，各自显示出基色光栅，发出红、绿、蓝三色光信号，经过各自的液晶片后，由偏振光分束棱镜和投影透镜组，对三色光作相加混色处理，再投射到屏幕上成像。每片液晶光阀均用专门的CRT投射管驱动，两者间采用光纤实现光学耦合。外光源目前普遍采用金属卤化物气体放电灯(简称金属卤灯)实现，但其高压达10kV以上，点亮时应注意散热。它是通过色轮转动，将灯泡射出的白光束经色轮上的RGB滤色片，滤出色光，再经透镜，最后在屏幕幕上形成彩色图像。单片式投影机结构相对简单，成本低，但彩色效果不及三片式投影机。

3LCD投影技术的原理图，其中原理，碍于专业知识和术语的晦涩性，因此不做深入介绍。

可以简单理解为光源发出强白光，经系列光学器件将其分解为红、绿、蓝三色，不过核心为三色光分别投射到三块LCD液晶面板上，最后再通过棱镜聚合成全彩色图像投影在屏幕;

当然，过程还是很复杂的，比如：

开始分光前对白光进行的预处理：投影机需要的是面状平行三原色线偏振光(矩形)，而普通灯泡的光线为白色球形圆偏振光(圆锥形)。需经过系列透镜、棱镜及滤光镜的调整，才可满足要求，也要过滤掉其中的红、紫外线等不可见光，否则会损害液晶面板;

在光源的选择上也有说法;一般会有三种：金属卤素灯、UHP(Ultra-High Performance，超高性能)灯和UHE灯;卤素灯价格便宜，但发热严重、半衰期短(半衰期是指灯的亮度下降到设计亮度一半时所用的时间)因此一般会选择后两种：UHP和UHE灯，也被称为冷光源，相比卤素灯发热量要小很多。除此之外，其他新型光源比如激光，也是当下厂商争先研究的热门技术;

LCD投影机介绍

LCD投影机是液晶技术、照明科技以及集成电路的发展带来的高科技产物。其关键技术是液晶板的制造。LCD投影机利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。

现在的LCD投影机最高支持分辨率可以达到1600×1200(UXGA)，使用时间可以延长至8小时以上，具有很高的亮度和高保真的图像色彩，可以方便地接入各种视频信号。它们体积小巧，重量轻，便于携带。使得投影机的发展进入了一个崭新的纪元。

LCD投影机的底层技术——液晶板一直只有Sony和Epson两家公司具备研发和生产能力，经过多年发展，液晶板技术日臻成熟。液晶板技术一直致力于提高性能和降低加工成本两个方面。在提高性能方面它主要是通过提高开口率来提高光效率，另外还采用微镜阵列技术来提高液晶板的透光率，降低显示图像的像素化，使图像更细腻。目前LCD投影机在亮度指标和图像精细程度方面都已经达到相当高的水平。除了高端影院产品外，在普通应用产品和低端高性能投影机产品中，LCD产品保持了对单片DLP产品的亮度领先优势。LCD投影机的生产厂家主要为日韩厂商。主要有Sony、Epson、NEC、三洋和三菱等等。

LCD投影机工作原理

三片式液晶投影机的成像原理(参见下图)，以某液晶投影机的光路为例：首先光线通过滤光片，滤掉红外线和紫外线这样的不可见光，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UHP灯产生的圆锥形光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用来将光线预先极性化，较之没有该棱镜的不对称光箱，它可以减少光线的损失。光线下一步被分光镜分为红、绿、蓝三原色并被分别反射到相应的液晶片上。在到达液晶片之前光线还需要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性化，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，并通过每原色光的调校产生了丰富的色彩。最后三路光线最终汇聚在一起由镜头投射出去。

LCD投影机特点

LCD的优点：

首先在画面颜色上，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。

LCD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，在高亮度竞争中,LCD依然占着优势。7公斤重量级左右的投影机中，能达到3000 ANSI流明以上亮度的，都是LCD投影机。

LCD的缺点：

LCD投影机明显缺点是黑色层次表现太差，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。这点非常不适合播放电影一类的视频，对于文字到是与DLP投影机差别不是很大。

第二个缺点是LCD投影机打出的画面看得见像素结构，观众好像是经过窗格子在观看画面。SVGA(800×600)格式的LCD投影机，不管屏幕图像的尺寸大小如何，都能看得清楚像素格子，除非用分辨率更高的产品。

现在LCD开始使用起了微透镜阵列(MLA)，可以提高XGA格式的LCD板的传输效率，柔化像素格子，使像素格子细微而不明显，且对图像的锐利程度不会带来任何影响。它能使LCD的像素结构感觉可以减少到几乎与DLP投影机一样,但还是有点差距。