Laser、LED、Lamp三种光源，哪一种才是成像系统的最优解

我们知道光是彩色的，通过控制光可以做成像技术，今天就聊聊常用的投影仪是如何成像，以及选用的光源。

每个投影仪的核心都有两个要素:成像技术和光源。这两者以这样一种方式相互作用，为了充分理解您对光源的选择，您还必须了解一点与之配对的成像技术，以及成像技术一般如何工作。所以，在我们看今天最常见的投射光源——台灯、激光和led——以及哪一种可能最适合你的需求之前，让我们先谈谈成像。

所有的彩色显示器，包括投影仪，都是围绕着人类视觉系统如何感知颜色的核心观察而建造的。也就是说，如果你用光来工作，你只需要三种原色——红、绿、蓝——就能产生人眼能看到的每种颜色。你只需要按正确的比例混合这三种原色。或者至少这是它的本质。

准确地说，你能产生的色域取决于你开始时选择的红、绿、蓝，如果开始点不能让你创造出所有可能的颜色，你可以通过添加更多的颜色来扩大色域，如黄色、青色和红色。我们将继续使用仅使用红色、绿色和蓝色的简化版本，因为这是大多数显示器的功能。

如何创造颜色

如果你启动白色背景的Windows或Mac程序，用8x jeweler's的放大镜近距离看你的桌面或笔记本电脑屏幕，你不会看到白色。你会看到一系列重复的红、绿、蓝矩形——就叫它们点吧。每一组红、绿、蓝点是图像中的一个像素。当你离屏幕太远，眼睛无法分辨出单个的点时，它就会把三种颜色整合成你看到的颜色，在这种情况下就是白色。改变一个或多个原色的强度，你会看到一些其他颜色的组合。例如，关闭蓝点，你的眼睛会看到红色和绿色的组合为黄色。你可能会认为这是欺骗你的眼睛，让它看到不存在的颜色。然而，这只是我们在现实世界中看到不同颜色的一种变化。

这种方法——把小点的三原色在屏幕上,让你的眼睛颜色在空间集成也投影仪和三个成像芯片的工作原理,包括大多数的模型,使用LCD或LCoS成像芯片,和一些昂贵的模型使用DLP芯片。还有一些掌上电脑和袖珍激光投影仪可以用这种方式产生颜色，将红色、绿色和蓝色激光束直接对准屏幕，一点一点地、一次一点地绘制图像。

Time vs. Space

另一种从三原色产生色彩的方法是依次分别显示整个图像的红、绿、蓝元素。如果你以足够快的速度重复地旋转这些序列，随着时间的推移，你的眼睛会整合这些颜色。这就是单芯片投影仪的工作原理，包括绝大多数的DLP模型。

顺序颜色的潜在的问题是,如果投影仪旋转通过颜色序列太慢,比如说,一个场景,一个人在房间内走动迅速而穿着燕尾服和白衬衫,红、绿、蓝元素的衬衫可以落在视网膜的不同部分。这时你看到的不是白色，而是红、绿、蓝的爆发，也就是所谓的彩虹工艺品。有些人比其他人更容易看到这些，而有些投影仪则更容易把它们展示出来。就像直接看到可光源一样。

单片投影仪中彩虹伪影的经验法则是，激光投影仪比led投影仪能更好地避免彩虹伪影，led投影仪比灯具投影仪能更好地避免彩虹伪影。这并不是说所有的激光放映机都比所有的灯放映机显示更少的彩虹伪影，但是这确实意味着如果你很容易看到这些伪影并且认为它们很麻烦，那么比起基于单片灯的放映机，你会更容易找到一个让你舒服的单片激光放映机。

撇开彩虹因素不谈，围绕单个芯片和连续色彩构建投影仪也有一些优势。例如，它们几乎总是比使用三种芯片的同等投影仪更小、更轻。这就是为什么大多数掌上电脑和口袋大小的投影机使用单一的成像芯片，甚至LCD和LCoS型号。

White Brightness and Color Brightness

单芯片投影仪也往往比同等亮度的三芯片投影仪更便宜。但亮度的问题并不像你想象的那么简单，因为白色亮度和颜色亮度之间存在差异。

简单地说，白色亮度——这是投影机流明等级指的，除非另有规定——衡量亮度使用100%的白色图像。颜色亮度分别测量100%红色、100%绿色和100%蓝色图像的亮度，然后将三种测量值相加。

由于三芯片投影仪通过红、绿、蓝点的组合产生白色，白色的最大亮度与分别测量的红、绿、蓝的最大亮度总和相同。但对于单片投影仪来说，情况并非总是如此，它有时会添加白色或其他颜色来增强白色的亮度——这个问题我们稍后会再讨论。这里的要点是，一个较便宜的单片投影仪提供同样的白色亮度作为一个较贵的三片投影仪可能有较低的颜色亮度。

这种差异可以使单芯片设计在商业或教育用途上具有优势，因为它可以与更昂贵的三芯片投影仪的亮度相匹配，以处理带有白色背景的电子表格和文字处理文档的图像。

但是，如果单片投影仪的颜色亮度也较低——我们曾测量过在某些情况下，它的颜色亮度低至白色亮度的20%——那么对于照片和电影等全彩图像，它的亮度就无法与三片投影仪相匹配。

接下来我们聊聊光又是如何在屏幕上显示的。就涉及到光路的设计：

Light Paths

比如白光灯的光路，采用色轮把光分出红绿蓝的光，然后再进入DLP芯片，然后通过透镜投影到屏幕上。

DLP不知道大家了解过没，最早是美国的技术。DLP是“DigitalLightProcession”的缩写，即为数字光处理，也就是说这种技术要先把影像信号经过数字处理，然后再把光投影出来。它是基于TI（美国德州仪器）公司开发的数字微镜元件——DMD（DigitalMicromirrorDevice）来完成可视数字信息显示的技术。下期给大家上视频理解这个牛X的chip。

这一种是采用激光作为显示光源，蓝色激光具有波长短的特点，可以作为红光、绿光的激发光，这个就是下转换荧光材料的知识点，就是禹博他们的强项了。首先分出一部分蓝光参与光的显示，然后利用剩余的去激发带有荧光材料的色轮，激发出红、绿光，实现三基色，混合成白光，剩下的就和灯泡的一样了。

当然了也有用蓝、红、绿LED直接做三基色的。就是封装空间大。而且显示的时候有时候也需要添加一些其他色系的颜色，比如加一下白色或者黄色，可以太高画质的亮度等。

所以在显示用的色轮上有白色的区域和黄色。

Lamps vs. Not Lamps

上图就是投影机常用的光泡光源，一般都是汞灯，功率较大，但是也有很多缺点，比如寿命短，消耗成本较高，出光的一般在1000~43000流明。LED灯的在10~4500流明；Laser的32~75000流明。汞灯的衰减前500小时亮度下降25%左右。

由于LED的流明值较低，因此适用于较小功率的投影。对于1500~4500流明的投影，一般会采用Laser或者LED+Laser的模式。

上图采用红光LED作为光源的补充色，也有不要这个补充色的，但是显影的色度对比度和颜色精度会不好。当然了，追求高的也可以用Red-laser。

但是红光激光器的成本要远远大约红光LED的成本。至于为什么一定选用红光作为补充色，大家可以学习一下光学成像知识。