摘要：本次就以LCD投影系统中的光学引擎实际组成结构和设计进行分析和研究。在分析上通过各种元件对整体系统的各项影响指标，还建立了数学分析的模型，其中光学品质是极为重要的技术指标核心，光学品质是研发技术追求的最终目的。仿真系统在功能是具有双向性，在仿真与实际的对比实验中，得到多做的数据对比，最后用仿真系统优化数据。在仿真设计分析中通过实验得出规律计算方程式。光学引擎是决定成果的核心部分。
关键词：LCD摄影系统 光学引擎 结构 设计
1.LCD投影系统的光学引擎概述
1.1LCD投影系统光学引擎的应用价值
随着当代的科学技术的发展、创新和不断完善，计算机多媒体显示技术也在社会进程的需求过程里相应发展起来；而如何在大场景中进行多人次的教学成果的展现和放映，也成为投影机设备开发且大规模运用的主要原因，在其作为最佳屏幕的显示设备时，其被广泛运用与教学、军队、商务、活动等各个领域范围之中。LCD投影系统的重要性以及对社会的贡献程度和研发客观和主观原因。其次将LCD投影系统与DLP投影系统在结构，工作原理和工作表现上具体的比较。LDC系统和DLP系统的优缺点在实际应用和实验都能得出答案。在LCD投影系统光学引擎的仿真分析中分别对于光的品质，光的色度进行指标分析。
1.2LCD投影系统光学引擎的研究方向
而LCD投影系统主要分为液晶板投影进行，而实际投影系统的构成主要包含有：液晶板、DMD等重要芯片和组成部件[1]。LCD属性是一个芯片，这是对于投影机最为核心的部位组成，LCD芯片是当代使用率最广的技术芯片之一。当代游戏已经广泛的融入在很多人的生活里，其中鼠标是游戏操作不可缺少的组成部分，光学引擎就是鼠标的核心，而且很多人都习惯一款鼠标，所以鼠标的市场就意味着光学引擎的研发。而光学引擎的结构设计主要是利用光的折射定律和三角法则进行，因此，在整个光学系统引擎结构的设计中，其具有的体积小、操作便捷、成本低的优点，及光在液晶内的吸收存在的光利用率低、像素感过强的“纱窗现象”的出现，也是当前研究人员主要的研究方向[2]。
2.LCD投影系统光学引擎的结构
2.1光学引擎结构
光学引擎的组成部分又分别是CMOS图像感应器和光学定位DSP，这两个组成是光学引擎的核心部位，这也是人类在研究光学引擎需要逐一突破的重要技术。可以说，LCD投影系统是在基于单个的LED投影方案过程中，采用RGB三基色的LED作为实际光源进行现实投影的实现[3]。LCD投影系统光学引擎的基本结构有摄影镜头；液晶面板；反射镜；合光梭镜；聚光镜；双色镜；灯泡。
2.2光学引擎结构设计要求
每个LED配置对应的准直透镜，并通过滤光片实现合色；在光源与汇聚透镜之间采用的光程布置，都能通过其中一个合色光的汇聚透镜进行收集和聚拢，再由混光棒进行光率的均匀化。而实现其实际的显示图像，也在不同的光量输出和单个LED方案的对照中，其流程也有几个到几十个之间的环节[4]。决定光度品质和色度以及分辨率大小起决定性作用的也是光学引擎，所以在光学引擎的生产设计过程中把握色度、光度的品质才能保证投影系统的质量，也就意味着在色度与光度的指标要求是绝对的，是不可怠慢的。其中各项技术环环相扣，不能有任何一项出现问题，不然将会导致投影影像的画质不清或有无法投影区块。在设计的过程需要做到尽可能的零失误，将可能会出现的问题降低到最小。LCD投影系统的构成是由液晶板进行成像，采取的是被动型的投影方式。
3.光学引擎的结构分析
此次的光学引擎的实验数据，运用单片0.7英寸的DMD芯片进行系统的三原色光源、混光棒照明系统、DMD芯片及投影物镜组成。通过LED三原色发出的白光在经由聚光镜的收集和镜面折射中进行棱镜的合色，再由聚光镜将光汇聚到混色棒中，以进行对光束分批次的整形，得到均匀的照明光线。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆光学系统的元件的透射率和反射率可以直接影响光学引擎的光学效率。
仿真分析软件的设计和使用，能在最大程度上将相应需要呈现的系统合成光及三原色光谱功率曲线进行相关绘制，而设计者又能通过相应的曲线数值掌握光学引擎的光度性能，在依照光度指标优化各个光学组件的效率参数中，建立生成的模型能直观的看出：色度和光度品质分析、光学引擎效率及相关进程数据值，在经过相应的曲线线谱的优化过程中，更好的提升系统的转换效率和达到均匀光学系统亮度和色调的目的。光学引擎仿真系统可以优化设计，对色度与品质的检测，对数据的优化处理，这是对LCD光学引擎的结构和分析有主导型的分析系统。这个分析系统也已经被广泛的使用，而且通过了大量的实验也证明了这个是可靠的。
4.DLP和LCD投影技术对比
在投影机的使用和发展的过程中，目前广泛运用的投影技术有DLP和LCD两种，而DLP和LCD投影机主要表现在色彩、画面明暗对比度、像素等方面。
4.1 DLP投影技术的架构
DLP投影系统最主要的元件就是DMD双稳态空间光调制器，该调制器是由维镜阵列所组成。DMD原理就是把数据存于存储单元达到控制微镜的效果，然后通过反射把数据映射到像素上面以二进制的方法进行静电控制。这些操作控制都是在平面上进行的，那么平行光路的控制就是把光源的光瞳设置到无穷远。
4.2色彩表现
LCD投影机的色彩表现为图像色彩饱和度高、色彩层次多样，但文本边缘通常都会出现阴影或毛边。在动态视频图像呈现过程中，LCD的色彩呈现图像更为清晰，色彩更为鲜活，反之，DLP的色彩呈现会出现部分的色值色差，色度饱和度不足及色彩呈现不具象。
4.3画面明暗对比度
在画面明暗对比中，DLP投影机具有对比度高，黑白图像呈现清晰，暗部层次多样，细节表现饱满的特点；而LCD投影机由于实际技术的不同，其技术在现实画面明暗对比度中也与DLP投影机存在一定差距。
4.4色彩分离、重现能力
LCD投影机是将RGB三原色通过色彩分离的液晶板进行相关呈像构成的，其技术的运用能在相对应的颜色亮度和对比度的均匀分布和控制中进行颜色的转换和合色。而DLP投影机的色彩分离是经由分色轮实现的，相应的分色光源点使用的是同一镜面调制反射。在显示动态视频图像中，由于LCD技术图像刷新速度较快，则比DLP技术更加具有优势。
4.5像素
LCD投影机的液晶板每一个像素点都设有晶体管，而晶体管不能透过光，因此，像素点之间就要留有间隙。而DLP投影机由于控制晶体管在微镜背面，不会对光形成阻隔，微镜之间的间隙也能达到最小[8]。总的来说两项技术都是有优点有缺点，LCD投影更会偏向于人们的日常工作与娱乐，所以LCD投影系统光学引擎在技术研发上面是不可怠慢的。DLP技术对比LCD技术在分辨率上会达到更好的效果，因为DLP像素点之间的间隙要小一些。而LCD技术在颜色的处理上就要强一些，LCD在彩色的表现更加有层次，DLP在黑白上的表达更有层次。
参考文献:
[1]王舒憬,陈凯.基于图像处理的智能电表显示缺陷自动检测系统设计[J].电测与仪表,2016,(4):63-68.
[2]刘宵婵,陈琛,李维善, 等.通用型短焦投影镜头的设计[J].应用光学,2016,(6):907-912.
[3]陈琛,胡春海.球幕投影通用型变焦鱼眼镜头设计[J].光学精密工程,2013,(2):323-335.
[4]胡亚斌.基于三线式结构光测量的关键技术研究[D].中国科学院大学,2016.
[5]沈华.LCD投影系统光学引擎色度光度品质分析与研究[D].南京理工大学,2015.
论文作者:吴阳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/25
标签：光学论文; 引擎论文; 系统论文; 投影机论文; 色度论文; 技术论文; 光度论文; 《基层建设》2018年第33期论文;