投影机的基础知识

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一、投影机的原理及分类
到目前为止，投影机主要通过三种显示技术实现，即CRT投影技术、LCD投影技术、DLP投影技术。现行的投影电视（Projection Televisions）可以大致地分成两类：一类为前投影式电视（Front－Projection TV），一类为背投影式电视（Rear－Projection TV）。背投影电视机是现代电视技术、光学技术和新材料技术的结合产物，它具有一些普通电视机无法比拟的优点。它采用高能量、高发光效率的微电子束投射管作为光源，使受到色度和亮度信号调制的三基色光束，经一系列的聚焦、放大等光学处理后，再经一次（或两次）反射直接混合投射在由数十万只至数百万只光学透镜制成的荧光屏上成像，从而完全摆脱掉了笨重而昂贵的显像管，既能把屏幕容易做得大，而且像素容易提高（一般40～60英寸的屏幕平均像素数超过140万个）。又没有传统显像管中阴罩对色纯度的影响，成本低廉而清晰度高。尽管它在透亮度这个指标上目前还比不上直接用真空器件作显示屏幕的普通电视，但它避免了普通电视机在强透亮度下长时间观看容易造成的视觉疲劳和不适感，使显现的画面亮、暗比例适中，色彩柔和，因而特别适合长时间观看。

1．        CRT译作阴极射线管。作为成像器件，它是实现最早、应用最为广泛的一种显示技术。这种投影机可把输入信号源分解成Ｒ(红)、Ｇ(绿)、Ｂ(蓝)三个CRT管的荧光屏上,荧光粉在高压作用下发光系统放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。光学系统与ＣＲＴ管组成投影管，通常所说的三枪投影机就是由三个投影管组成的投影机，由于使用内光源，也叫主动式投影方式。ＣＲＴ技术成熟，显示的图像色彩丰富，还原性好，具有丰富的几何失真调整能力；但其重要技术指标图像分辨率与亮度相互制约，直接影响ＣＲＴ投影机的亮度值，到目前为止，其亮度值始终徘徊在３００流明以下。另外ＣＲＴ投影机操作复杂，特别是会聚调整繁琐，机身体积大，只适合安装于环境光较弱、相对固定的场所，不宜搬动。

  2．LCD译作液晶。ＬＣＤ投影机分为液晶板和液晶光阀两种。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，工作性质受温度影响很大，其工作温度为-55摄氏度至+77摄氏度。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，从机时影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。下面分别说明两种ＬＣＤ投影机的原理。
1）        液晶光阀投影机，它采用ＣＲＴ管和液晶光阀作为成像器件，是ＣＲＴ投影机与液晶与光阀相结合的产物。为了解决图像分辨率与亮度间的矛盾，它采用外光源，也叫被动式投影方式。一般的光阀主要由三部分组成：光电转换器、镜子、光调制器，它是一种可控开关。通过ＣＲＴ输入出的光信号照射到光电转换器上，将光信号转换为持续变化的电信号：外光源产生一束强光，投射到光阀上，由内部的镜子反射，能过光调制器，改变其光学特性，紧随光阀的偏振滤光片，将滤去其它方向的光，而只允许与其光学缝隙方向一致的光通过，这个光与ＣＲＴ信号相复合，投射到屏幕上。它是目前为止亮度、分辨率最高的投影机，亮可达6000 流明，分辨率为2500x2000，适用于环境光较强，观众较多的场合，如超大规模的指挥中心、会议中心及大型娱乐场所，但其价格高，体积大，光阀不易维修。

2）液晶板投影机，它的成像器件是液晶板，也是一种被动式的投影方式。利用外光
源金属卤素灯或UHP(冷光源)，若是三块LCD板设计的则把强光通过分光镜形成RGB
三束光，分别透射过RGB三色液晶板；信号源经过模数转换，调制加到液晶板上，控
制液晶单元的开启、闭合，从而控制光路的通断，再经镜子合光，由光学镜头放大,
显示在大屏幕上。目前市场上常见的液晶投影机比较流行单片设计(LCD单板，光线不
用分离)，这种投影机体积小，重量轻，操作携带极其方便，价格也比较低廉，但其
光源寿命短，色彩不很均匀，分辨率较低，最高分辨率为1024X768，多用于临时演示
或小型会议，这种投影机虽然也实现了数字化调制信号，但液晶本身的物理特性，决
定了它的响应速度慢，随着时间的推移，性能有所下降。

2．        DLP译作数字光处理器。这一新的投影技术的诞生，使我们在拥有捕捉、接收、存储数字信息的能力后，终于实现了数字信息显示。DLP技术是显示领域划时代的革命，正如ＣＤ在音频领域产生的巨大影响一样，DLP将为视频投影显示翻开新的一页，它以DMD(Digital Micromirror Device)数字微反射器作为光阀成像器件，DLP投影机的技术关键点如下；首先是数字优势，数字技术的采用，使图像灰度等级达256-1024级，色彩达2563-10243 种，图像噪声消失，画面质量稳定,精确的数字图像可不断再现，而且历久弥新，其次是反射优势。反射式DMD器件的应用，使成像器件的总光效率达60%以上，对比度和亮度的均匀性都非常出色，在DMD块上,每一个像素的面积为16µm X 16 ，间隔为1µm。根据所用DMD的片数，DLP投影机可分为单片机、两片机、三片机。DLP投影机清晰度高、画面均匀、色彩锐利，三片机亮度可达1000流明以上，它抛弃了传统意义上的会聚，可随意变焦，调整十分便利

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二、投影机的主要技术指标
投影机的性能指标是区别投影机档次高低的标志。投影机的性能指标有很多，这里只谈谈几个主要指标。

1．        光输出是指投影机输出的光能量，单位为"流明"，与光输出有关的一个物理量是亮度，是指屏幕表面受到光照射发出的光能量与屏幕面积之比，亮度常用的单位是"勒克斯"。当投影机输出的光通过一定时，投射面积越大亮度越低，反之则亮度越高。决定投影机光输出的因素有投影及荧光屏面积、性能及镜头性能、通常荧光屏面积大，光输出大。带有液体耦合镜头的投影机镜头性能好，投影机光输出也可相应提高。

2．        水平扫描频率(行频) 电子在屏幕上从左至右的运动叫做水平扫描，也叫行扫描，每秒种扫描次数叫做水平扫描频率，视频投影的水平扫描频率是固定的，为15.625KHz(PAL制)或15.725KHz(NTSC制)数据和图形投影机的扫描频率不是同个频率频段；在这个频段内,投影机可自动跟踪输入信号行频，由锁相电路实现与输入信号行频的完全同步。水平扫描频率是区分投影机档次的重要指标。频率范围在15kHz-60kHz的投影机通常叫做数据投影机，上限频率超过60kHz的通常中做图形投影机。

3．        垂直扫描频率(场频)电子束在水平扫描的同时，又从上向下运动，这一过程叫垂直扫描。每扫描一次形成一幅图像，每秒钟扫描的次数叫做垂直扫描频率，垂直扫描频率也叫刷新频率，它表示这幅图像每秒钟刷新的次数。垂直扫描频率一般不低于50Hz，否则图像会有闪烁感。

4．        视频带宽是投影机的视频通道总的频带宽度，其定义是在视频信号振幅下降至0.707倍时，对应的信号上限频率。0.707倍对应的增量是-3db，因此又叫做-3db带宽。

5．        分辨率在投影机指标中，分辨率是较易混淆的一个概念，投影机技术指标上常给出的分辨率有：可寻址分辨率、ＲＧＢ分辨率、视频分辨率三种。

1）        对ＣＲＴ投影机来说，可寻址分辨率是指投影管可分辨的最高像素，它主要由投影管的聚焦性能所决定，是投影管质量指标的一个重要参数。可寻址分辨率应高于ＲＧＢ分辩率。

2）        ＲＧＢ分辨率是指投影机在接ＲＧＢ分辨率视频信号时可达到的最高像素，如分辨率为1024X768，表示水平分辨率为1024，垂直分辨率为768，RGB分辨率与水平扫描频率，垂直扫描频率及视频带宽均有关。


3）        视频分辨率是指投影机在显示复合视频时的最高分辨率。

6．        CRT管的聚焦性能我们知道，图形的最小单元是像素。像素越小，图形分辨率越高。在CRT管中，最小像素是由聚焦性能决定的，所谓可寻址分辨率，即是指最小像素的数目。CRT管的聚焦机制有静电聚焦、磁聚焦和电磁复合聚焦三种，其中以电磁复合聚焦较为先进，其优点是聚焦性能好，尤其是高亮度条件下会散焦，且聚焦精度高，可以进行分区域聚焦，边缘聚焦，四角聚焦，从而可以做到画面上每一点都很清晰。

7．会聚是指RGB三种颜色在屏幕上和重合，对CRT投影机来说，会聚控制性显得格外重要，因为它有RGB三种CRT，平行安装地支架上，要想做到图像完全会聚，必须对图像各种失真均能校正机器位置的变化，会聚也要重新调整,因此对会聚的要求，一是全功能，二是方便快捷，会聚有静态会聚和动态会聚，其中动态会聚有倾斜，弓形、幅度、线性、梯形、枕形等功能，每一种功能均可在水平和垂直两个方向上进行调整，除此之外，还可进行非线性平衡，梯形平衡，枕形平衡的调整，有些投影机具有点会聚功能，它将全屏幕分为208个点,在208个点上逐点进行调整，所以屏幕上每一点都做到精确会聚。