投影机的基础及其原理

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简介:投影机与幕之间距离是2.4米;幕为60英寸;纯暗环境用测光笔测量投影画面的9个点的亮度;求出9个点亮度的平均值,就是ANSI流明。目前国内一些厂商的投影机所标称亮度为峰值流明,实际亮度并无标称值高,这是在选择投影机时需要注意的问题。

1.投影机参数

(1)峰值流明

峰值流明就是屏幕中最大亮度点测试得到的亮度。峰值流明的测试方法,在一个白窗口的测试图像上,以扫描线尚清晰可见的情况下,测量白窗口的最大照度(LUX)乘以白窗面积(m2)来确定投影机光通量,峰值流明与ANSI流明间没有任何的对应关系,峰值流明是一台投影机最高可以达到的亮度,而国际标准单位ANSI流明是投影机亮度的一个真实体现,测定环境如下:投影机与幕之间距离是2.4米;幕为60英寸;纯暗环境用测光笔测量投影画面的9个点的亮度;求出9个点亮度的平均值,就是ANSI流明。目前国内一些厂商的投影机所标称亮度为峰值流明,实际亮度并无标称值高,这是在选择投影机时需要注意的问题。

(2)投影机类型

根据所显示源的性质,投影机主要可分为视频型和数据型两类。视频型投影机针对视频方面进行优化处理,其特点是亮度都在1000流明左右,对比度较高,投影的画面宽高比多为16:9,各种视频端口齐全,适合播放电影和高清晰电视;数据型投影机主要显示微机输出的信号,用来商务演示办公和日常教学,亮度根据使用环境高低都有不同的选择,投影画面宽高比都为4:3,功能全面,对于图像和文本以及视频都可以演示,基本所有型号都同时具有视频及数字输口。

(3)对比度

对比度对视觉效果的影响非常关键,一般来说对比度越大,图像越清晰醒目,色彩也越鲜明艳丽;而对比度小,则会让整个画面都灰蒙蒙的。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。在一些黑白反差较大的文本显示、CAD显示和黑白照片显示等方面,高对比度产品在黑白反差、清晰度、完整性等方面都具有优势。相对而言,在色彩层次方面,高对比度对图像的影响并不明显。对比度对于动态视频显示效果影响要更大一些,由于动态图像中明暗转换比较快,对比度越高,人的眼睛越容易分辨出这样的转换过程。对比度高的产品在一些暗部场景中的细节表现、清晰度和高速运动物体表现上优势更加明显。

在对比度调节方面,各产品的处理方式也存在着很大的差异,有些产品的对比度调节范围非常小,而且调节过程中更多地偏向于改变图像亮度(增大高亮区域的亮度)。而有些产品的对比度可调范围非常大,不同调节值对于图像的对比度效果差距也比较大,这样用户就可以根据不同的显示内容调节对比度,以达到最佳的显示效果。也有一些产品对比度调节与亮度调节的差异不大,对比度调节可以辅助进行亮度调节。对比度的实现同样与投影机的成像器件和光路设计密切相关,对于液晶投影机来说,首当其冲的因素就是液晶板的像素透光率与阻光率,这个差值越大,投影机的对比度也越大。目前大多数LCD投影机产品的标称对比度都在400:1(ANSI)左右,而大多数DLP投影机的标称对比度都在1500:1(全白/全黑)以上。对比度越高的投影机价格越高,如果仅仅用投影机演示文字和黑白图片则对比度在400:1左右的投影机就可以满足需要,如果用来演示色彩丰富的照片和播放视频动画则最好选择1000:1以上的高对度投影机。

2.投影灯泡

投影机灯泡是投影机的重要部件之一,没有了灯泡的投影机就如同没有墨盒的打印机一样无法使用。而且投影机灯泡还与墨盒一样属于易耗品,具有一定的使用寿命,在投影机使用期限中肯定会遇到灯泡的购买和更换问题,因此用户十分需要对您所用的投影机灯泡进行一定的了解。常见的投影机灯泡品牌有飞利浦(型号:UHP)、爱普生(型号:UHE)、欧司朗(OSRAM型号:VIP)、Matsushita(型号:UHM)、日本优志旺(USHIO 型号:UMPRD/UMVRD/NSH)、日本凤凰(PHOENIX 型号:SHP)、美国奇异(GE 型号:SHL)等。从类型上投影机灯泡普遍可分为金属卤素灯泡和超高压汞灯泡,超高压汞灯泡包括UHP,UMPRD,UHE,SHP等几种。

UHP和UMPRD灯泡是一种理想的冷光源,UHP灯产生冷光,在相同功耗下能产生很大光量,寿命较长,一般可以正常使用4000小时以上,而且亮度衰减很小,当衰竭时可即刻熄灭。由于价格较高,一般被用于中高档的投影机上。

UHE灯 泡也是一种冷光源,是目前中档投影机中被广泛采用的理想光源。而且价格适中,亮度稳定,在使用2000小时以前几乎不会衰减。

金属卤素灯泡的优点是价格便宜,缺点是金属卤素灯产生暖光,要求较大功率才能获得与UHP灯同等的光度,半衰期短,一般使用1000小时左右亮度就会降低到原先的一半左右,并且发热量高,对投影机散热系统要求也高,不宜做长时间投影使用。

由于超高压汞灯泡普遍具有亮度较高、发热量小、寿命长等特点,目前以作为主流投影灯泡被广泛采用。建议用户选购使用冷光源的投影机,这将更加有效地保障您的投影机使用效果,同时节省您的投资。另外不同品牌,不同型号投影机使用的灯泡型号也不同,一般是不能互换使用的,因此用户购买灯泡应选择同品牌同型号的投影机灯泡,以免造成不必要的麻烦。

最后 为大家介绍一种未来很有前途的光源----氙灯。氙灯是利用两电极之间放电器产生的电弧发光的一种光源,目前已应用在高端投影机上。由于氙灯的光谱最接近自然光,因此可以提供更优异的色彩。氙灯相比UHP灯还有可随时开关的特点,通常UHP灯从点亮到清晰显示需要大约两分钟的预热时间,而氙灯从点亮到获得清晰的显示所用时间小于60秒,并且氙灯关闭后可马上再次启动,这一点UHP灯是做不到的。

3.投影机原理

(1)CRT投影机工作原理

CRT投影机又名三枪投影机,它主要是由三个CRT管组成。CRT(Cathode RayTube)是阴极射线管,主要是由电子枪、偏转线圈及管屏组成。为了使CRT管在屏幕上显示图像信息,CRT投影机把输入的信号源分解到R(红)、G(绿)、B(蓝)三个CRT管的荧光屏上,在高压作用下发光信号放大、会聚在大屏幕上显示出彩色图像。

CRT投影机根据CRT管的管径不同还可分为三个档次,分别是7英寸管投影机、8英寸管投影机、9英寸管投影机。CRT投影机维修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;缺点是亮度较低,操作复杂,体积庞大,对安装环境要求较高。 CRT投影机的两个特有性能指标:会聚性能

会聚是指红绿蓝三种颜色在屏幕上的重合。

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管,平行安装在支架上,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。聚焦性能

我们知道,图形的最小单元的像素。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(但在高亮度条件下会散焦),且聚焦精度高,可以进行区域聚焦、边缘聚焦、四角聚焦,从而可以做到画面上每一点都很清晰。

(2)LCD投影机工作原理

LCD投影机是被动发光从而成像的,其核心部件为LCD液晶板。右分为液晶板投影机和液晶光阀投影机两类。液晶昌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℃至+77℃。投影机维修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,从而影响它的光学性质,产生具有不同灰度层次及颜色的图像。液晶板投影成像器件为液晶板,是被动式投影方式。利用外光源金属卤素灯和UHP (冷光源)。按照液晶板的片数,LCD投影机还可分为三片机和单片机。

三片LCD板投影机维修原理是光学系统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AD转换,调制加到液晶板上,通过控制液晶单元的开启、闭合,从而控制光路的通断,RGB光最后在棱镜中汇聚,由投影镜头投射在屏幕上形成彩色图像。目前,三片板投影机是液晶投影机的主要机种。

LCD单板投影机体积小,重量轻,操作、携带极其方便,价格比较低廉。但其光源寿命短,色彩不够均匀,分辨率较低。目前单板投影机维修的机型已经很少。液晶光阀投影机采用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输出的光信号照射到光电转换器上,交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,通过光调制器,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维修,亮度可达6000ANSI流明,分辨率为2500×2000,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。对追求高分辨率、高亮度、大画面的用户,液晶光阀投影机是他们的首选。

(3)DLP/DMD投影机工作原理

DLP (DigitalLighting Processing) 即数据光处理。

DLP投影机的核心部件为DMD (Digital MicromirrorDevice)即数据微镜装置,其它的部件还有:氙灯泡、光学棱镜和投射镜头。其工作原理是:当光线经过棱镜分解为R、G、B三原色后,投射DMD芯片。DMD芯片上有很多微小的镜片组成 (如果分辨率是800×600,则DMD芯片上有48万个小镜片),每个小镜片均可在+10°与-10°之间自由旋转并且由电磁定位。信号输入后,在经过处理后作用于DMD芯片,从而控制镜片的开启和偏转。入射光线在经过DMD镜片的反射后由投影镜头投影成像。

DLP投影机根据基DMD芯片的数量又分为单片、双片和三片DMD投影机。

DLP投影机是一种继LCD投影机后发展起来的投影显示技术,它的一些显着特点是:由于采用的是反射成像方式,因而光的利用率非常高,所以亮度可以做到最高。另外DLP投影机的色彩和亮度一致性也不错。在分辨率方面,部分机型也达到了1280×1024。可以说DLP投影机正处于一个不断发展完善的过程。

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