淺析佳能投影機采用的LCOS光學技術
來源:中國數字音視網 編輯:數字音視工程 2009-08-14 00:00:00 加入收藏 咨詢
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佳能憑借其領先的光學技術一直不斷地追求高畫質影像這一理念。從久負盛名的專業EOS單反相機,到實用至上的博秀(Powershot)系列,再到時尚的伊克薩斯(IXUS)系列小型數碼相機,還有廣受好評的數碼攝像機和投影機等民用影像產品。佳能將這個執著的理念貫穿到其所有的影像產品中。
在小型時尚數碼相機市場上,一些廠家為了能讓產品變得更輕更薄,采用了會損失畫質的潛望式鏡頭。而佳能的IXUS系列,則采用了具有水平光軸的伸縮式鏡頭以保證畫質,盡管機身不能變得很薄,但是在時尚和畫質之前,佳能選擇了畫質。
同樣,在投影機市場上,面對市場上現存的多種投影技術,佳能選擇了代表高畫質的LCOS投影技術。生產了一系列基于LCOS投影技術的高分辨率投影機。最近剛剛發布的高分辨率投影機SX80則是其中的最新產品。那么,為什么說LCOS投影技術代表了高畫質呢?
投影技術發展到今天已經越來越成熟。根據投影核心技術的不同,可分為CRT(陰極射線管)投影、LCD(液晶)投影、LCOS (反射式液晶) 投影以及DLP(數字光學處理器)投影四種主要類型。其中,CRT 和LCD投影技術采用透射式投影方式,而DLP 和LCOS 投影技術采用反射式投影方式。當前市場上主流的投影機是采用LCD 和DLP投影技術的投影機。
在20 世紀末占據投影市場主要地位的是CRT(陰極射線管)投影技術,早期的投影機幾乎都是采用這種投影技術。但是現在它早已經被LCD、DLP、LCOS等新投影技術取代了。
LCD投影技術是通過光學系統把強光通過分光鏡形成紅、綠、藍三束光,分別透射過紅、綠、藍三色液晶板并經過模擬/數字信號轉換后,通過控制液晶板上液晶單元的開啟、閉合,從而控制光路的通斷,紅、綠、藍三色光最后在棱鏡中匯聚,由投影鏡頭投射在屏幕上形成彩色圖像。
DLP投影系統有些復雜,其核心是DMD數字微鏡設備芯片。它的原理是通過控制微鏡片向光源傾斜時的不同角度,來控制反射到鏡頭上的光,從而形成影像。DLP根據使用的DMD芯片數量分為單芯片和三芯片兩種。一般的DLP投影機是單芯片的,即只有一個DMD成像部件;三芯片DLP投影技術可實現非常高的圖像質量或非常高的亮度,但成本很高,所以現在市場上絕大部分的DLP投影機都是單芯片的。
LCOS 屬于新型的反射式LCD 投影技術,它采用涂有液晶硅的CMOS集成電路芯片作為反射式LCD的基片,用先進工藝磨平后鍍上鋁當作反射鏡,形成CMOS基板,然后將CMOS基板與含有透明電極之上的玻璃基板相貼合,再注入液晶封裝而成。光源主要是由鹵素燈、氙氣燈等光源發光,集光至面板,將面板的影像經反射或透射投射出影像,再經過分光、合光系統,最后將影像投射到屏幕顯像。
淺析佳能投影機采用的LCOS光學技術
高分辨率細膩影像
LCOS芯片具有更高的開口率和更細的像素間距。這使得LCOS的畫面像素間的距離更小,畫面看起來更加鮮明統一。LCD投影技術有明顯的網格化的現象。這種投影技術特色在投影大尺寸畫面的時候格外明顯。
光學效率高
LCOS 芯片的高開口率本身就會提升投影機的光學效率。高開口率意味著芯片更多的面積參與光線的反射。同時,由于LCD液晶芯片投射結構特殊的光學需求,進一步減弱了LCD的光學效率。所以,同樣的燈泡在用LCOS和LCD投影效果相比能夠實現更高的亮度。這不僅僅能夠提升畫面質量,同時也能夠節約更多的能源。
黑色表現優秀
采用透射投影技術的LCD投影技術,無論是否要求顯示顏色,都不能控制液晶芯片達到零透光率。這使得LCD投影技術不能完美呈現黑色畫面效果。但是,LCOS投影技術卻能顯著改善投影機還原黑色時的性能表現。優秀的黑色和灰色效果使 LCOS投影機帶來了更加豐富細膩的灰階表現力。使得畫面細節更真實、自然、具有立體感。
適合放映運動畫面
LCOS投影技術在運動畫面顯示上也有一定的優勢。由于采用特殊的反射光路,液晶層可以做的更薄,因此可以減輕液晶分子的粘滯作用,使得運動畫面反應更加快捷、清晰,形成更加流暢的畫面。這也是為什么單芯片LCOS可以采用類似DLP那樣的時序成像的原因之一。
綜合來講LCOS具有分辨率高、色彩鮮艷、灰度優秀、黑色深沉、畫面明亮、網格化情況較少和更加節能的特點。相比之下LCD投影在畫面網格化、黑色不純和燈泡亮度利用率上具有明顯的不足支出。
LCOS投影技術與DLP投影技術比較
與今天市場上大多數LCOS投影機均采用三芯片結構相比,DLP投影機的產品陣營稍顯復雜。市場上銷售的DLP產品主要以單芯片時序成像的產品為主,這類產品普遍成本低廉。同時,采用三芯片DLP投影機在高端的工程投影機和數字電影放映機市場上的價格動輒幾十萬、幾百萬元,可稱得上是絕對的高檔產品。
LCOS投影技術與單芯片DLP投影技術相比具有更高的光學利用效率、更加豐滿的色彩表現,并且沒有色彩斷裂現象、不會讓觀賞者眩暈現象等特點。
單芯片DLP技術色彩表現不夠完美
單芯片DLP投影機最大的問題是來自于其不完美的色彩表現。它的色彩問題主要出現在飽和度、溫和性和自然真實感上。由于單芯片DLP投影采用時序方式顯示色彩:即光線穿過不斷旋轉地色輪循環顯示三種色彩,由于顯示不同色彩的時間間隔非常短,人眼不能準確分辨,故而觀賞者的感覺會使投影機顯示了某一個固定的顏色。
在早期產品中,大部分是采用時序顯示方式,畫面上會出現彩虹條紋現象,大量的消費者在觀看時感到眩暈。隨著投影技術的進步,眩暈和彩虹現象已經得到了很好的改善,同時德州儀器也開發出了一種叫做“極致色彩”的新投影技術來提升DLP單芯片產品的色彩表現。但是由于單芯片成像的結構限制,目前單芯片DLP在色彩還無法和LCOS投影技術抗衡。
三芯片DLP技術成本高昂,分辨率提高困難
三芯片DLP投影技術是DLP投影的最高技術,能很好的避免單芯片產品上出現的眩暈、彩虹、色彩表現力不足等缺陷。這種三芯片DLP投影產品成本極其高昂,被廣泛應用于數字電影院的放映系統。價格最低也有幾十萬元,更高的有上百萬元以上。拋開三芯片DLP投影產品在價格上劣勢不談,LOCS投影技術在分辨率上的優勢更是DLP投影技術無可比擬的。現在,LOCS芯片的分辨率已經有 2K、3K、4K、8K等不同分辨率的產品。而DLP產品的分辨率最高僅僅達到2K。由于微電子機械學結構的限制使DLP投影技術提升分辨率難度很大,可以說這是DLP投影技術和LCOS投影技術相比較的致命弱點。
對比LCOS投影技術,三芯片DLP產品在對比度方面略占優勢。三芯片DLP數字影院專業投影機對比度指標在各種投影技術中一直占有一定優勢。不過二者的差距目前正在縮小。而在家用機級別LCOS機型的對比度表現則已經超越了大多數單芯片DLP投影機,并表現出極大的發展潛力。
經過與LCD 和DLP投影技術的比較不難看出,LCOS 投影技術幾乎擁有DLP投影技術和LCD投影技術的全部優點,而且很好地彌補了二者的缺點。LCOS投影技術的高畫質已經超過了LCD投影技術和單芯片 DLP投影技術、并且在分辨率上已經能與三芯片DLP投影技術相抗衡。
LCOS技術的諸多優勢使執著于高畫質影像質量的佳能選擇了LCOS投影技術作為其高畫質投影機的顯示投影技術,而且研發出了其專利的AISYS光學照明技術來積極推動高畫質LCOS投影機的發展,并陸續推出了五款采用LCOS技術的高分辨率投影機產品。我們相信,隨著LCOS技術的不斷發展,投影畫面質量會不斷提高,我們會欣賞到讓我們更加感動地影像,而佳能,也正在為了達到這個目標而不斷努力!
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