投影显现器的优势在于其灵敏的物理规范。 这种灵敏性的前期示例发生在1942年，其时英国皇家空军制造出首个“平视显现器” (HUD)，让飞行员可以直接在视野规模内看到雷达信息。 该规划里程碑运用了投影显现器的一个根本特色， 行将简直任何外表转换成显现器的才能。 此外，它还能运用小体积打造大图画，预示着投影显现器可以发生严重影响。 这些特色相结合，将“显现器”这一概念从独立的组件转变为可到处按需进行整合的集成式功用，预示着投影显现器将带来许多或许。
虽然这个军用显现器示例早在几十年前便已推出，但直到最近，跟着微型显现器和固态照明源的商用，制造商们才得以彻底发挥出投影显现器在广泛工业运用领域的潜力。 家居自动化、数字标牌、人机界面(HMI) / 浸入式技能等运用都获益于一种实际技能，该技能在不运用时会被躲藏，可将任何尺度或形状的外表转变为显现器，假如需求的话，乃至可以转变为交互式显现器。 与此相似，近眼显现器需求可以适用于紧凑型工业规划的高品质显现技能。
关于今日的开发人员、品牌和体系集成商来说，将投影技能融入到新兴和现有工业产品中需求经过3个根本过程： 确认要害投影要求、挑选适宜的投影技能，以及挑选供给链。
要求-平衡操练
平衡优势(特性和功用)与约束(本钱、尺度、分量、能耗等)是成功开发产品的要害所在。 完成这种平衡的第一步是了解根本要求。 关于投影显现器来说，这意味着了解所需的分辩率、色域、亮度及对比度。 因而，本文的重点是介绍一些规划考量，将其作为把pico投影集成到工业显现运用时确认必要要求的一个过程。
技能-挑选的盛宴
当今的规划人员可从3种投影显现技能中进行挑选： 即2D MEMS阵列(德州仪器DLP技能)、扫描镜(包含单轴和双轴)和LCD/LCoS。 最适合特定运用的技能取决于详细的产品要求。 本文将对每种技能进行谈论，并评论分辩率、色域、亮度和对比度等方面。
供给链-至关重要的最终一步
假如无法投入生产，那么最高雅的规划也毫无价值。 因而，处理挑选适宜的投影技能外，规划人员还必须考虑可用供给链。 本文未供给详细的供给链分析，但应该考虑的要素包含制品解决方案的供货状况、定制规划时机、交货时刻以及技能支持等。
所需分辩率- 细看
人类视觉体系(HVS)的分辩敏锐度对错常有用的路标，可用于确认给定显现体系所需的分辩率。
一般的观察者可分辩每弧度50线对，而一个线对包含与白线相邻的黑线，然后构成高对比度特性。 由此得出以下联系：
(1)
凭借这些公式确认投影机分辩率要求取决于怎么运用显现器。 例如，这些公式直接确认某个交互式显现器的方针分辩率，一次观看整个显现器。 可是关于按需显现器来说，信息一次只掩盖投影显现区域的一部分，则需求更高的投影分辩率。
分辩率与技能
2D MEMS和 LCoS/LCD已广泛用于常见的视频和图形分辩率(VGA、XGA、WXGA、720p、1080p等)中。
从理论上来说，扫描镜技能可以打造出任何想要的分辩率。 在实践中，分辩率遭到激光光斑尺度(光斑尺度越小，分辩率极限就越高)的约束，假定镜扫描速率和激光脉冲速率都满意高。 此外，激光光斑尺度是光束质量的函数(M2)，光束质量越高一般本钱也越高。
所需色彩-广泛的挑选
关于第一阶，显现体系以相似于HVS感知色彩的办法发生色彩。 人眼包含3个色彩受体(锥)，其间每个受体呼应不同的波长规模。 这些波长规模大致相当于赤色、绿色和蓝色。 投影显现器以相似的办法运用赤色、绿色和蓝色原色的混合发生广泛的色彩挑选。
影响屏幕上再现的色彩质量的要素有许多。 光引擎的要素包含它可以发生的色域，这取决于原色的饱和度。 现实上，激光发生的饱和度最高，其次是LED，然后是过滤后的白色光源(如灯或白色LED)。
1976 CIE色度图(图1)协助完成了色域规模的可视化。 在该图中，外曲线鸿沟(光谱轨道)标明可见单色光的悉数规模，图内的点标明HVS可以感知的一切色彩。
图1 – CIE u’v’ 色度图
(图字)CIE 1976 色度图;
波长(单位：nm)
现已规则了各种规范色域，如 Rec. 601 (NTSC)和Rec. 709 (sRGB)色域(图1)。 这些色域是传达显现体系色域相对“巨细”有用的参考点。 一种常见办法是核算显现器色域三角形(在u’v’空间)的面积，以及与特定规范色域三角形的比。 例如，“70% NTSC”的色域满意做出质量合理的显现器，而100% NTSC的色域可以供给感知性更好的色彩。
除了色域外，挑选光源时需求考虑的要素还包含本钱、尺度、能耗和与所选显现技能的兼容性。 关于这方面的评论，咱们将专心于后者。
色彩与技能
开发人员首要应该考虑方针色域，然后再考虑完成该色域所需的光源，最终考虑光源与投影显现技能之间的兼容性。
2D MEMS和LCD/LCoS设备可以与现在可用的任何光源(LED、激光、灯)结合运用。 因而，每种技能都能完成相似的色域。 差异在于可完成的体系光学功率。 这个问题将在“亮度”部分进行评论。
扫描镜需求单模激光照明;因而它们可以完成十分大的色域。 但也需考虑散斑的继发效应和激光器的本钱。
所需的亮度-多亮才够?
显现器的亮度一般以多种办法量化： 流明和尼特。 流明(坎德拉*球面度)是光通量的SI单位，标明从显现器宣布的光的总量。 尼特(坎德拉/ 平方米)是亮度衡量(每立体角、每投影源区域的光能)，与感知亮度有关。
用户不会从尼特的视点来评论，但尼特是他们所体验到的： 从显现器区域发射出(或反射)的亮度。 由于投影机制造商一般不操控显现屏，因而他们一般方针明光引擎流明输出。
表1供给了一些尼特参考点。
表1 – 尼特参考点
一旦确认了亮度(尼特)要求，就可以依据以下联系确认所需的屏幕增益和体系光学功率：
屏幕增益是屏幕规划的一个特色。 增益为1的屏幕有两个共同的特色。 首要，它是朗伯型，这意味着从一切观看视点来看，亮度好像都相同。 其次，它没有吸收。 经过削减屏幕吸收和/或重定向更多光到向轴上视角，可添加屏幕增益(这意味着在轴上视点的观众看来，屏幕好像更亮)。
体系光功率标明从光源输出到最终一个光学元件的输出的传输功率。 关于2D MEMS或LCoS/LCD面板来说，最终一个光学元件或许是投影透镜的一部分。 关于扫描镜，最终一个光学元件或许是反射镜自身。
亮度与技能
屏幕增益与投影技能无关，但组件的光学功率与投影技能密切相关，由于它取决于特定的光引擎规划，而每种技能光引擎规划的架构都彻底不同。
在光学功率方面，有4个组件级要素： 反射损耗、吸收损耗、衍射损耗和几许丢失。 反射损耗包含在每个光接口反射丢失的光，用抗反射涂层简直可以彻底消除反射损耗。
吸收损耗是指被每种光学元件的疏松物质吸收的光，关于常用与投影机中的光学材料来说十分这种损耗十分少。
衍射损耗源自于光波实质，导致光线在遇到边际和小物体时会搬运，其间“小”根据波长阶次。 衍射损耗因技能而异。
几许损耗源自光路上集光率失配。 在投影体系中，最常见的几许损耗是光源与显现面板的集光率失配。 假如光源的集光率大于显现面板的集光率，那么显现面板就无法捕捉光源发生的一切光。
开发人员应尽量挑选具有较高的固有光学功率，而且可以打造元件数量最少、与光源的集光率最匹配的光体系架构的显现技能。
2D MEMS供给最大的灵敏性，原因是它们具有杰出的光学功率，而且可以匹配任何光源的集光率。
凭借LCD/LCoS，偏振光源(激光)可完成最高的体系光学功率。 也可以运用LED和灯，可是体系光学功率会比较低。
扫描镜需求高度准直的光源，受此约束，它们只能与激光器配套运用。
所需对比度-无名小卒
对比度是闪亮显现器的诀窍，但具有挖苦意味的是，黑色是最重要的色彩。 显现器可以发明的黑色质量为各种其他强度和色彩设定了的基准。
投影体系黑色亮度取决于两个要素： 显现体系的内涵对比度和环境光亮度。 体系规划人员有时可以操控环境光亮度，有时又无法操控(详细取决于运用)，而光学体系的内涵对比度取决于多个体系要素，其间有些要素是规划人员可以操控的。
量化显现体系的对比度有两种常见办法。 全开/全关(FOFO)对比度办法，该办法先丈量全白和全黑的光输出，然后核算对比度。
ANSI对比度办法首要显现ANSI 棋盘(16块的黑色和白色图画)，先丈量一切白色盒子的亮度，然后丈量一切黑色盒子的亮度。 ANSI对比度是指白色亮度的平均值除以黑色亮度的平均值得出的比率。
人们或许会以为这两种办法可以得出相同的对比度，但现实并非如此。 要了解这一现象，需求把“对比度”作为“杂散光”的丈量方针。 然后，把每种办法看做是从体系的不同部分来丈量杂散光。 详细而言，FOFO评价显现面板发生的杂散光，而ANSI则评价光学体系的其余部分所发生的杂散光。
数学运算可带来更深化的洞悉。 公式3展现了全体体系对比度(S)、显现面板的内涵对比度(P)及光学体系其余部分的内涵对比度(K)这三者之间的联系。
(3)
从公式3可衍生出公式4。
(4)
公式4显现，S等于“P乘以一个份额因数”，其间份额因数取决于P/K比。图2显现了体系对比度(S)怎么跟着光对比度(K)而改变，为便利起见，假定P=1。 图2标明，跟着光对比度的进步，体系对比度逐步挨近显现面板对比度。 此外，还显现了“收益递减点”，那就是当光对比度是显现面板对比度的4到9倍时。
(图字)体系对比度S;假定显现面板对比度P=1;光学体系对比度K
图2-体系对比度与光学体系对比度
公式5显现了环境光亮度对所显现的对比度 (CRDISPLAYED) 的影响。
(5)
假如没有环境光(环境光=0)，则将本机投影机对比度 (CRPROJ_NATIVE) 作为WhitePROJECTED/BlackPROJECTED ，得出以下定论： 1) 当 Ambient = BlackPROJECTED时，跟着CRPROJ_NATIVE的添加，CRDISPLAYED 逐步挨近0.5 * CRPROJ_NATIVE ;2). 跟着 Ambient 逐步挨近 WhitePROJECTED，CRDISPLAYED 逐步挨近2，会发生十分糟糕的显现作用。
对比度与技能
在抱负状况下，应挑选具有最高内涵对比度的显现技能，并依据需求优化体系对比度，以到达方针全体对比度。
2D MEMS的内涵面板对比度取决于从MEMS结构散宣布来的光的数量。 将光学体系规划为选用较大的(较慢的)光圈系数，可削减光散射，此外还能减小体系光学元件的尺度，下降其本钱，但会丢失一些亮度。
LCD/LCoS的内涵对比度根本上取决于面板是否可以彻底将光偏振旋转到“关”方位，这种才能因面板规划而异。
扫描镜的对比度与激光驱动电子器件能否彻底封闭激光器休戚相关。
结束语
本文评论了对显现分辩率、色域、亮度和对比度等方面的要求。 此外，还评论了当时可用的显现技能是否可以满意这些要求。
扫描镜显现器经过运用激光器获得了较高的分辩率、色域、亮度和对比度，但价值是献身色斑，别的激光器的本钱也较高。
LCD/LCoS显现器凭借显现面板的内涵分辩率完成较高的分辩率，从光源(LED、激光器、灯)获得色域。 其亮度取决于光学体系规划可以完成的功率，当运用LED和灯时，会遭到所选偏振技能的约束。 其对比度取决于面板是否可以彻底将光偏振旋转到“关”方位。
2D MEMS显现器(德州仪器DLP®技能)显现器凭借显现面板的内涵分辩率完成较高的分辩率，而2D MEMS面板可以供给常见分辩率(VGA、XGA、WXGA、720p、1080p等)，从光源(LED、激光器、灯)获得色域。 相同，该显现器的亮度根据光学体系的功率，但没有偏振约束。 2D MEMS的内涵对比度源自于MEMS结构的散射，可凭借较大的(较慢的)光圈光规划来削减这一影响。 现在抢先的2D MEMS技能的一个十分共同的特性是，可以选用数据处理技能，可增强感知亮度和对比度，或装备为下降能耗。
