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1、国防工业出版社国防工业出版社赵坚勇赵坚勇 编著编著电视原理与接收技术电视原理与接收技术投影技术投影技术 第第8章章 内容提要内容提要 本本章章介介绍绍投投影影技技术术，主主要要内内容容包包括括CRTCRT投投影影、调调制制型型投投影影显显示示、液液晶晶投投影影、硅硅基基液液晶晶和和数数字字式式光光处处理技理技术术等。等。跳跳至目录至目录 知识要点CRTCRT投影失聚现象与克服方法；投影失聚现象与克服方法；数字会聚电路；数字会聚电路；光源和照明光学系统；光源和照明光学系统；分色分色/合色器件；合色器件；液晶投影的显示驱动电路；液晶投影的显示驱动电路；硅基液晶硅基液晶LCOSLCOS显示；显示；D
2、MDDMD器件；器件；DLPDLP投影光学系统。投影光学系统。教学建议 要求了解要求了解CRTCRT投影失聚现象产生的原因与克服方投影失聚现象产生的原因与克服方法，掌握数字会聚电路。法，掌握数字会聚电路。熟熟悉悉调调制制型型投投影影显显示示的的光光源源、照照明明光光学学系系统统、分色分色/合色器件。分色合色器件。分色/合色器件是本章的难点。合色器件是本章的难点。了了解解液液晶晶投投影影的的分分类类、显显示示驱驱动动电电路路，掌掌握握硅基液晶硅基液晶LCOSLCOS显示。显示。了解了解DMDDMD器件，掌握器件，掌握DLPDLP投影光学系统。投影光学系统。建议学时数为建议学时数为4 4学时学时
3、投投影影显显示示(Projection(Projection Display)Display)是是指指由由图图像像信信息息控控制制光光源源，利利用用光光学学系系统统和和投投影影空空间间把把图图像像放放大大并并显显示示在在投投影影屏屏幕幕上上的的方方法法或或装装置置。根根据据显显示示器器件件形形成成图图像像的的方方式式，投投影影显显示示可可以以分分为为发光型和调制型两类。发光型和调制型两类。发发光光型型投投影影显显示示是是指指显显示示器器件件上上直直接接产产生生高高亮亮度度图图像像，再再由由光光学学系系统统投投影影至至屏屏幕幕上上观观看看，发发光光型型投投影影显显示示有有CRTCRT投投影影显显
4、示和激光投影显示，常用的是示和激光投影显示，常用的是CRTCRT投影显示。投影显示。调调制制型型投投影影显显示示的的显显示示器器件件本本身身并并不不发发光光，而而是是根根据据输输入入图图像像信信息息改改变变显显示示媒媒质质的的某某些些电电光光特特性性(如如反反射射率率、投投射射率率、折折射射率率、双双折折射射、散散射射等等)，经经外外加加光光源源的的照照射射，将将显显示示器器件件上上的的信信息息转转变变为为图图像像，经经光光学学系系统统读读出出并并投投影影在在屏屏幕幕上上。LCD(Liquid LCD(Liquid Crystal Crystal DisplayDisplay，液液晶晶)投投影
5、影、LCoS(LiquidLCoS(Liquid Crystal Crystal on on SiliconSilicon，硅硅基基液液晶晶)投投影影、DLP(Digital DLP(Digital Light Light ProcessingProcessing，数字式光处理数字式光处理)投影都是调制型投影显示。投影都是调制型投影显示。8.1 CRT8.1 CRT投影显示投影显示8.2 8.2 调制型投影显示调制型投影显示8.3 8.3 液晶投影液晶投影8.4 8.4 数字式光处理技术数字式光处理技术 8.1 CRT8.1 CRT投影显示投影显示 8.1.1 CRT8.1.1 CRT投影投影
6、 8.1.2 8.1.2 失聚现象与克服方法失聚现象与克服方法 8.1.3 8.1.3 数字会聚电路数字会聚电路 8.1.1 CRT8.1.1 CRT投影投影 CRTCRT投投影影显显示示技技术术是是历历史史最最悠悠久久、最最成成熟熟的的技技术术，目目前前还还在在不不断断发发展展与与完完善善。CRTCRT投投影影是是用用投投影影透透镜镜将将小小型型高高亮亮度度CRTCRT上上的的图图像像放放大大，在在较较大大屏屏幕幕实实现现显显示示的的装装置置。图图8-18-1是是CRTCRT投投影影的的示示意意图图，图图中中红红、绿绿、蓝蓝三三个个单单色色的的CRTCRT中中心心位位置置的的光光经经过过投投
7、影影透透镜镜投投射到屏幕中心。射到屏幕中心。图图8-1 CRT8-1 CRT投影的示意图投影的示意图红红CRTCRT投影透镜投影透镜蓝蓝CRTCRT绿绿CRTCRT屏幕屏幕 1.1.高亮度高亮度CRTCRT投影管投影管 投投影影管管采采用用大大口口径径、高高清清晰晰度度、大大电电流流专专用用电电子子枪枪，对对提提高屏幕亮度和延长投影管的寿命起着关键作用。高屏幕亮度和延长投影管的寿命起着关键作用。内内凸凸的的负负半半径径荧荧光光屏屏可可以以有有效效加加大大图图像像的的发发光光面面积积，能能使使屏屏幕幕四四周周的的图图像像亮亮度度提提高高2020。与与此此同同时时，还还能能使使画画面面亮亮度度的的
8、不均匀性得到明显改善。不均匀性得到明显改善。投投影影管管屏屏幕幕上上的的荧荧光光粉粉为为含含有有稀稀土土元元素素的的合合成成材材料料，发发光光亮亮度度比比普普通通荧荧光光粉粉增增大大数数十十倍倍，而而且且能能在在高高亮亮度度、高高温温度度情情况况下长时间工作而不老化。下长时间工作而不老化。为为了了使使三三只只单单色色投投影影管管分分别别产产生生的的红红、绿绿、蓝蓝三三幅幅单单色色图图像像重重合合成成一一幅幅逼逼真真的的画画面面，背背投投影影彩彩色色电电视视机机均均设设有有数数字字会会聚聚调调整整电电路路，分分别别产产生生符符合合要要求求的的水水平平(或或称称东东西西)及及垂垂直直(或或称称南南
9、北北)行行、场场会会聚聚信信号号并并加加到到会会聚聚调调整整线线圈圈上上，实实现现三三幅幅单单色色图像在投影屏幕上的完全重合。图像在投影屏幕上的完全重合。目目前前背背投投式式彩彩色色电电视视机机中中使使用用的的投投影影管管有有15.215.2、17.817.8、20.3cm(20.3cm(即即6 6、7.57.5、8 8英英寸寸)等等规规 格格。一一般般说说来来，投投影影管管荧荧光光屏尺寸越大，画面亮度越高、越清晰。屏尺寸越大，画面亮度越高、越清晰。由于投影管工作由于投影管工作电电流大、流大、发发光光强强度高，在正常工作条件度高，在正常工作条件下就会下就会产产生大量生大量热热量，使量，使荧荧光
10、屏温度升高。在没有外加散光屏温度升高。在没有外加散热热措施的条件下，投射管屏幕措施的条件下，投射管屏幕荧荧光粉的表面温度高达光粉的表面温度高达120120130130。长长期工作在如此高温下的期工作在如此高温下的荧荧光粉寿命会光粉寿命会缩缩短，安装在短，安装在投影管前面的由投影管前面的由树树脂脂组组成的透成的透镜镜会因会因过热过热而性能而性能变变坏，甚至坏，甚至烧烧毁毁。因此必。因此必须对须对投影管采取有效的散投影管采取有效的散热热措施，在措施，在荧荧光屏和光屏和透透镜镜之之间设间设置一个金属冷却腔，冷却腔内灌装透光率高、置一个金属冷却腔，冷却腔内灌装透光率高、导导热热性能好的冷却液（冷媒）。
11、投影管工作性能好的冷却液（冷媒）。投影管工作时时所所产产生的生的热热量通量通过过冷媒的冷媒的对对流流传递给传递给冷却腔，再由腔体表面的散冷却腔，再由腔体表面的散热热片将片将热热量量散出。散出。为为提高光的透射率，冷却腔的外形提高光的透射率，冷却腔的外形设计设计成特定的形状，成特定的形状，内部的冷媒和前面的内部的冷媒和前面的“C C”碗共同碗共同组组成一个光学上的凹透成一个光学上的凹透镜镜，以有利于提高以有利于提高图图像的亮度和改善像的亮度和改善图图像的聚焦性能，如像的聚焦性能，如图图8-28-2所所示。示。图图8-2 CRT8-2 CRT投影管冷却腔示意图投影管冷却腔示意图负半径荧光屏负半径荧
12、光屏C C碗碗冷却腔冷却腔冷却液冷却液高压咀高压咀 2.2.背投影型背投影型CRTCRT投影电视机投影电视机 背背投投影影型型CRTCRT投投影影电电视视机机将将CRTCRT、投投影影透透镜镜、镜镜子子和和屏屏幕幕等等所所有有组组成成的的零零部部件件一一体体化化，包包容容在在一一个个机机箱箱内内，外外观观上上与与通通常常CRTCRT方方式式的的电电视视机机相相似似。图图8-38-3是是背背投投影影型型CRTCRT投投影影电电视视机机剖剖面面图图，为为了了缩缩短短装装置置的的进进深深，设设有有使使光光路路折折返返的的镜镜子子。缩缩短短投投影影透透镜镜与与屏屏幕幕间间的的光光学学距距离离(即即投投
13、影影距距离离)可可以以减减小小进进深深，这这样样，背背投投型型电电视机可做到薄形化。视机可做到薄形化。CRTCRT投投影影的的优优点点是是图图像像细细腻腻、色色彩彩丰丰富富、逼逼真真自自然然、分分辨辨率率调调整整范范围围较较大大、几几何何失失真真调调整整功功能能较较强强。CRTCRT投投影影的的缺缺点点是是亮亮度度低低、亮亮度度均均匀匀性性差差、体体积积大大、重重量量重重、调调整整复复杂杂、长长时时间间显显示示静静止止画画面面会会使使管管子子产产生生灼灼伤伤。CRTCRT投投影影在在投投影影机机中中已已经经被被淘淘汰汰，但但目目前前国国产产的的投影电视机仍以投影电视机仍以CRTCRT投影为主。
14、投影为主。图图8-38-3背投影型背投影型CRTCRT投影电视机剖面图投影电视机剖面图CRTCRT投影透镜投影透镜镜子镜子屏幕屏幕8.1.2 8.1.2 失聚现象与克服方法失聚现象与克服方法 1.1.失聚产生的原因失聚产生的原因 CRTCRT投投影影彩彩色色电电视视机机中中，三三只只投投影影管管与与屏屏幕幕的的相相对对位位置置和和角角度度互互不不相相同同，三三个个单单色色图图像像到到屏屏幕幕的的光光程程不不同同导导致致三三者者不不能能理理想想地地重重合合在在一一起起；投投影影管管前前面面的的透透镜镜组组件件对对不不同同波波长长的的红红、绿绿、蓝蓝色色光光折折射射率率不不相相同同，加加上上光光传
15、传输输中中固固有有的的发发散散特特性性，必必然然造造成成图图像像的的几几何何失失真真和和失失聚聚；三三只只投投影影管管的的偏偏转转灵灵敏敏度度及及三三组组偏偏转转线线圈圈的的参参数数不不可可能能一一致致，三三幅幅单单色色图图像像也也就就达达不不到到理理想想的的会会聚聚。偏偏转转线线圈圈分分布布参参数数的的差差别别，会造成单色画面的局部产生畸变，使会聚更加困难。会造成单色画面的局部产生畸变，使会聚更加困难。2.2.会聚的基本方法会聚的基本方法 静静态态会会聚聚。精精确确选选择择三三只只投投影影管管的的安安装装位位置置和和角角度度，将将失失聚聚现现象象减减小小到到最最低低限限度度；设设置置会会聚聚
16、机机械械调调 整整构构件件，对对投投影影管管的的安安装装角角度度(安安装装轴轴线线)、偏偏转转线线圈圈的的倾倾斜斜度度进进行行微调，实现屏幕中心部位的会聚。微调，实现屏幕中心部位的会聚。动动态态会会聚聚。设设置置专专门门的的会会聚聚调调整整电电路路产产生生会会聚聚调调整整电电流流通通过过投投影影管管上上的的会会聚聚线线圈圈产产生生一一个个会会聚聚调调整整磁磁场场(相相当当于于在在偏偏转转线线圈圈上上粘粘贴贴小小磁磁片片)，分分别别对对三三只只投投影影管管中中电电子子射射束束的的运运动动轨轨迹迹进进行行极极为为精精细细的的调调整整，实实现现整整个个屏屏幕幕上上红红、绿、蓝三个单色图像的精确会聚。
17、绿、蓝三个单色图像的精确会聚。动态动态会聚会聚电电路包括会聚路包括会聚电电流流产产生生电电路、会聚路、会聚电电流放大流放大电电路、会聚路、会聚线线圈与屏幕圈与屏幕显显示示电电路，屏幕路，屏幕显显示示电电路用来路用来产产生生会聚会聚调调整整时时所需要的方格信号和所需要的方格信号和“十十”字信号，既是字信号，既是调调整用整用信号，也是会聚信号，也是会聚调调整效果的整效果的检验检验信号。信号。会会聚聚信信号号产产生生电电路路首首先先产产生生四四种种基基本本校校正正用用波波形形：以以行行、场场扫扫描描逆逆程程脉脉冲冲作作频频率率基基准准，由由RCRC电电路路产产生生的的行行、场场锯锯齿齿波波；由由行行
18、、场场锯锯齿齿波波通通过过不不同同时时间间常常数数的的RCRC积积分分电电路路形形成成的的行行、场场抛抛物物波波；以以行行、场场锯锯齿齿波波为为基准产生的行、场正弦波和行、场四倍频率正弦波。基准产生的行、场正弦波和行、场四倍频率正弦波。然然后后利利用用由由可可变变电电阻阻器器组组成成的的矩矩阵阵电电路路，将将四四种种基基本本波波形形变变为为1616种种以以上上的的可可供供选选择择的的混混合合波波形形的的激激励励信信号号，经经功功率率放放大大后后分分为为行行、场场扫扫描描两两组组共共6 6路路馈馈送送给给设设置置在在三三只只投投影影管管上上的的6 6只只会会聚聚线线圈圈，这这便便是是模模拟拟会会
19、聚聚电电路路。模模拟拟会会聚聚调调整整电电路路中中需需要要设设置置6060只只以以上上可可调调电电阻阻，调调整整时时要要对对这这些些可可调调电电阻阻逐逐个个进进行行反反复复多多次次地地调调试试，因因而而相相当当麻麻烦烦。由由于于可可调调元元件件多多，电电路路的的工工作稳定性差。作稳定性差。8.1.3 8.1.3 数字会聚电路数字会聚电路 1.1.数字会聚原理数字会聚原理 数数字字会会聚聚电电路路由由微微处处理理器器代代替替了了由由可可变变电电阻阻器器组组成成的的矩矩阵阵电电路路，首首先先利利用用A AD D转转换换器器将将上上述述四四种种基基本本波波形形的的会会聚聚校校正正信信号号变变为为数数
20、字字信信号号：根根据据红红、绿绿、蓝蓝三三种种单单色色光光栅栅在在屏屏幕幕上上的的具具体体失失聚聚情情况况，通通过过I I2 2C C总总线线键键入入需需要要的的数数值值，由由微微处处理理器器进进行行数数学学运运算算自自动动形形成成具具有有最最佳佳补补偿偿效效果果的的数数字字式式会会聚聚信信号号；然然后后通通过过D DA A变变换换电电路路转转换换为为模模拟拟会会聚聚信信号号，经经功功率率放放大大后后馈馈送给会聚线圈实现会聚调整。送给会聚线圈实现会聚调整。数数字字会会聚聚电电路路在在电电路路之之间间采采用用I I2 2C C总总线线彼彼此此连连接接，结结构构简简单单，会会聚聚调调整整点点在在1
21、00100个个以以上上，调调整整更更精精确确，效效果果更更好好；生生产产中中可可通通过过计计算算机机接接口口，自自动动进进行行数数据据写写入入和和调调整整，大大大大提提高高了了生生产产效效率率，产产品品性性能能一一致致性性好好；减减少少了了元元器器件件的的数数量量，省省掉掉了了调调整整用用几几十十个可变电阻器，电路稳定性较好。个可变电阻器，电路稳定性较好。数数字字会会聚聚电电路路制制成成一一个个模模块块，背背投投彩彩电电出出厂厂前前均均已已调调整整、设设置置好好，使使用用中中无无需需用用户户调调整整，背背投投彩彩电电开开机机后后的的极极短短时时间间内内，微微处处理理器器从从存存储储器器中中取取
22、出出已已储储存存的的会会聚聚最最佳佳数数据据，迅迅速速将将其其调调整整好好。自自动动会会聚聚调调整整在在日日立立公公司司生生产产的的一一些些背背投投彩彩电电中中称称为为“魔魔术术会聚会聚”，索尼公司称为，索尼公司称为“数码快速聚焦数码快速聚焦”。2.2.数字会聚电路的组成数字会聚电路的组成 数字会聚电路的组成如图数字会聚电路的组成如图8-48-4所示。所示。其中数字会聚信号处理电路由行、场扫描位置其中数字会聚信号处理电路由行、场扫描位置采样电路，采样电路，A AD D变换器，行、场用修正波形发生器，变换器，行、场用修正波形发生器，组合运算电路等组成，能对行、场扫描信号位置采组合运算电路等组成，
23、能对行、场扫描信号位置采样，能适应样，能适应PALPAL、NTSCNTSC、HDTVHDTV等彩电制式和隔行扫描、等彩电制式和隔行扫描、逐行扫描、逐行扫描、VGCVGC等扫描格式，有等扫描格式，有6 6个个6bit6bit数字会聚校数字会聚校正信号输出，有专门用于会聚调整用方格、点、光正信号输出，有专门用于会聚调整用方格、点、光标图案的输出，在标图案的输出，在I I2 2C C总线控制下，具有会聚自行调总线控制下，具有会聚自行调整以及粗波和精波混合调整功能，还有整以及粗波和精波混合调整功能，还有1 1个模拟输出个模拟输出引脚用于动态聚焦。常用电路有引脚用于动态聚焦。常用电路有CM0006CFC
24、M0006CF、CM0021AFCM0021AF等。等。行逆程脉冲行逆程脉冲图图8-48-4数字会聚电路结构方框图数字会聚电路结构方框图HDHD数字会聚数字会聚处理电路处理电路PLLPLL时钟时钟产生电路产生电路VDVDRHRHRVRVGVGVGHGHBHBHBVBV1212路路D/AD/A变换变换RHRHRVRVGHGHGVGVBHBHBVBV6 6路路有源有源低通低通滤波滤波6 6路路会聚会聚功率功率放大放大RHRHRVRVGHGHGVGVBHBHBVBVR R会聚线圈会聚线圈G G会聚线圈会聚线圈B B会聚线圈会聚线圈E E2 2PROMPROMI I2 2C C有源滤波及放大有源滤波及
25、放大动态聚焦信号动态聚焦信号放大放大动态聚焦电路动态聚焦电路聚焦电极聚焦电极R RG GB BG GY YS SG G视频信号处理视频信号处理DFDF PLLPLL时时钟钟产产生生电电路路是是锁锁相相环环式式压压控控振振荡荡器器与与数数字字会会聚聚信信号号处处理电路中的理电路中的PLLPLL电路一起组成稳定的电路一起组成稳定的13.5MHz13.5MHz时钟信号发生器。时钟信号发生器。电电可可擦擦除除、可可编编程程存存储储器器通通过过I I2 2C C接接口口进进行行数数据据交交换换，用用于于存储标准的会聚校正系数。存储标准的会聚校正系数。输输入入的的电电视视信信号号同同步步触触发发脉脉冲冲H
26、DHD、VDVD或或VGAVGA同同步步触触发发脉脉冲冲VGA-HVGA-H、VGA-VVGA-V，在在其其内内部部作作为为会会聚聚同同步步及及实实时时采采样样信信号号，所所得得采采样样点点数数据据经经过过A AD D变变换换后后，首首先先产产生生会会聚聚信信号号用用的的粗粗调调波波和和细细调调波波；在在相相应应软软件件控控制制下下，进进行行相相当当复复杂杂的的对对比比、运运算算、组组合合等等“加加工工”后后叠叠加加成成需需要要的的行行、场场共共6 6个个数数字字会会聚聚信信号号RVRV、RHRH、GVGV、GHGH、BVBV、BHBH经经过过D DA A变变换换电电路路（为为提提高高变变换换
27、速速度度，两两个个变变换换器器并并联联使使用用）变变换换成成6 6个个模模拟拟会会聚聚信信号号后后，分分别别送送到到6 6个个有有源源滤滤波波器器，滤滤除除无无用用的的高高频频时时钟钟信信号号并并经经前前置置放放大大后后，传传输输给给会会聚聚信信号号功功率率放放大大电电路路，放放大大后后的的模模拟拟会会聚聚信信号号送送到到R R、G G、B B三三只只单单色色投投影影管管的的水水平平、垂垂直直共共6 6组组会会聚聚校校正正线线圈圈。在在I I2 2C C总总线线控控制制下下，通通过过键键入入相相应应的的数数值值，便便可可消消除除光光栅栅的的几几何何失失真真及及失失聚聚现现象，实现红、绿、蓝单色
28、光栅的最佳会聚。象，实现红、绿、蓝单色光栅的最佳会聚。数数字字会会聚聚处处理理电电路路还还向向视视频频信信号号处处理理电电路路输输出出会会聚聚调调整整用用的的R R、G G、B B单单色色方方格格信信号号、光光标标、调调整整菜菜单单字字符符信信号号。这这些些信信号号在在视视频频信信号号处处理理电电路路中中经经切切换换、放放大大后后激激励励对对应应的的投投影影管管，在屏幕上显示出需要的会聚调整信号。在屏幕上显示出需要的会聚调整信号。数数字字会会聚聚电电路路的的一一般般调调整整原原则则是是：先先“静静”后后“动动”，先先“绿绿”后后“红红蓝蓝”、先先“大大”后后“小小”。即即先先进进行行静静会会聚
29、聚调调整整，首首先先使使红红、绿绿、蓝蓝三三个个单单色色光光栅栅的的中中心心与与屏屏幕幕中中心心重重合合，并并使使屏屏幕幕中中心心区区域域实实现现会会聚聚。然然后后，将将动动会会聚聚调调整整信信号号馈馈送送给给投投影影管管的的会会聚聚线线圈圈，进进行行动动会会聚聚调调整整；无无论论是是静静会会聚聚调调整整，还还是是动动会会聚聚调调整整，一一般般是是以以绿绿投投影影管管会会聚聚方方格格画画面面作作基基准准，再再依依次次进进行行红红、蓝蓝投投影影管管会会聚聚方方格格画画面面的的调调整整；先先“大大”后后“小小”是是指指，将将屏屏幕幕依依次次均均匀匀地地划划分分为为100100288288个个调调整
30、整区区域域，首首先先对对屏屏幕幕上上若若干干个个均均匀匀分分布布的的大大区区域域进进行行粗粗调调，通通过过粗粗调调完完成成70708080的的会会聚聚校校正正及及光光栅栅几几何何失失真真校校正正，然然后后再再对对每每个个小小区区域域进进行行调调整整，完完成成剩剩下下的的20203030的的会会聚聚调调整整。另另外外，会会聚聚调调整整应应在在红、绿、蓝三个单色光栅基本无几何失真的情况下进行。红、绿、蓝三个单色光栅基本无几何失真的情况下进行。会会聚聚调调整整与与视视频频信信号号的的制制式式有有关关。制制式式不不同同，会会聚聚调调整整过过程程也也不不一一样样，背背投投影影彩彩色色电电视视机机只只有有
31、完完成成不不同同制制式式信信号号的的会会聚聚调调整整后后，才才能能正正常常显显示示各各种种制制式式的的信号源。信号源。3.3.自动会聚修正电路自动会聚修正电路 背背投投影影彩彩色色电电视视机机生生产产时时会会聚聚已已调调整整到到最最佳佳工工作作状状态态，用用户户购购买买回回家家安安装装后后，由由于于地地磁磁场场发发生生了了变变化化，或或受受其其他他设设备备漏漏磁磁的的影影响响，还还可可能能在在搬搬运运过过程程中中会会聚聚调调整整机机件件发发生生微微小小的的移移动动等等原原因因，会会聚聚发发生生偏偏差差，造造成成红红、绿绿、蓝蓝三三色色不不完完全全重重合合，图图像像出出现现可可觉觉察察的的彩彩色
32、色镶镶边边、色色纯纯不不良良等等失失聚聚现现象象。自自动动会会聚聚修修正正电电路路就就是为解决这一问题而设置的。是为解决这一问题而设置的。自自动动会会聚聚修修正正电电路路在在屏屏幕幕四四个个边边框框中中心心交交叉叉线线上上设设置置4 4个个或或8 8个个光光电电传传感感器器，记记录录下下背背投投影影彩彩色色电电视视机机工工厂厂调调试试后后处处于于最最佳佳会会聚聚状状态态时时的的各各项项参参数数并并存存储储在在存存储储器器中中；用用户户将将背背投投影影彩彩色色电电视视机机在在家家中中安安装装好好以以后后，接接通通电电视视信信号号并并收收到到正正常常的的彩彩色色画画面面后后，按按一一下下面面板板上
33、上的的自自动动会会聚聚调调整整钮钮，背背投投影影彩彩色色电电视视机机在在微微处处理理器器的的控控制制下下自自动动执执行行自自动动会会聚聚修修正正功功能能：首首先先测测量量出出当当前前的的工工作作状状态态，并并与与存存储储的的最最佳佳会会聚聚状状态态时时的的有有关关参参数数相相比比较较，进进而而计计算算出出两两者者的的差差值值并并求求出出相相对对应应的的补补偿偿量量。然然后后驱驱动动有有关关会会聚聚电电路路，按按补补偿偿量量的的要要求求，将将红红、绿绿、蓝蓝三三个个单单色色图图像像的的会会聚聚情情况况恢恢复复到到最最佳佳状状态。态。自自动动会会聚聚修修正正电电路路有有的的公公司司称称为为一一键键
34、式式自自动动会会聚聚调整电路，也有的称为魔术会聚电路。调整电路，也有的称为魔术会聚电路。4.4.动态聚焦电路动态聚焦电路 无无论论是彩色是彩色显显像管像管还还是是单单色投影管，其色投影管，其屏幕上的各点到屏幕上的各点到电电子子枪枪的距离是不一的距离是不一样样的。的。这这种种 结结构必然构必然给扫给扫描描电电子束在整个子束在整个荧荧光屏上的光屏上的聚焦聚焦带带来困来困难难，通常的直流，通常的直流电压电压聚焦法只能保聚焦法只能保证荧证荧 光屏中心区域的理想聚焦。离中心越光屏中心区域的理想聚焦。离中心越远远，电电子束的散焦越子束的散焦越厉厉害，害，结结果四周果四周边缘边缘部分画面部分画面的清晰度降低
35、。的清晰度降低。单单色投影管色投影管荧荧光屏的面光屏的面积虽积虽小，小，也存在上述失聚也存在上述失聚现现象，象，经经光学放大几十倍以后，光学放大几十倍以后，散焦散焦现现象也很明象也很明显显，所以背投影彩色，所以背投影彩色电视电视机中机中普遍普遍设设有有动态动态聚焦聚焦电电路。路。所所谓动态谓动态聚焦聚焦电电路，就是一个能使聚焦路，就是一个能使聚焦电压值电压值随随着着扫扫描描电电子束运子束运动动而而变变化的化的电电路，主要改善投影管屏路，主要改善投影管屏幕幕边缘边缘部位的部位的电电子束聚焦情况，从而子束聚焦情况，从而实现扫实现扫描描电电子束子束在整个屏幕上的良好聚焦，达到整个屏幕上画面清晰在整个
36、屏幕上的良好聚焦，达到整个屏幕上画面清晰度均匀一致。聚焦度均匀一致。聚焦电压应电压应由两部分由两部分组组成：一是直流聚成：一是直流聚焦焦电压电压，用它，用它实现荧实现荧光屏中心区域的聚焦；二是光屏中心区域的聚焦；二是动态动态聚焦聚焦电压电压，是随着，是随着电电子束子束远远离中心而逐离中心而逐渐渐升高的升高的变变化化电压电压，即它的波形，即它的波形应应是抛物是抛物线线状。将行、状。将行、场扫场扫描信号描信号变为变为抛物波信号后，与直流聚焦抛物波信号后，与直流聚焦电压电压相叠加成相叠加成为为一个一个复合的聚焦复合的聚焦电压电压，只要其幅度，只要其幅度变变化合适，即可化合适，即可实现实现整整个屏幕的
37、良好聚焦。个屏幕的良好聚焦。动动态态聚聚焦焦信信号号来来自自两两方方面面：一一是是数数字字会会聚聚信信号号处处理理电电路路内内部部产产生生的的专专用用于于垂垂直直方方向向动动态态聚聚焦焦的的信信号号DFDF。该该信信号号经经有有源源滤滤波波及及放放大大后后，又又被被进进一一步步放放大大后后馈馈送送给给动动态态聚聚焦焦电电路路，通通过过I I2 2C C总总线线实实现现动动态态聚聚焦焦的的调调整整；二二是是行行输输出出变变压压器器输输出出的的行行扫扫描描逆逆程程脉脉冲冲，经经积积分分变变换换成成的的行行频频抛抛物物波波电电压压，该该动动态态聚聚焦焦信信号号直直接接送送到到动动态态聚聚焦焦电电路路
38、，最最后后动动态态聚聚焦焦电电路路输输出出的的行行、场场抛抛物物波波电压与直流聚焦电压相叠加送到聚焦极上。电压与直流聚焦电压相叠加送到聚焦极上。CRTCRT背背投投电电视视的的高高亮亮度度和和精精密密聚聚焦焦，依依靠靠CRTCRT的的近近3 3万万伏伏高高电电压压，而而高高压压和和X X射射线线辐辐射射的的存存在在，是是现现代代人人们们追追求求安安全全和和环环保保的的最最大大障障碍碍。随随着着数数字字化化的的进进展展，以以电电子子束束扫扫描描为为技技术术基基础础的的CRTCRT投投影影电电视视，已已经经不不能能适适应应数数字字化化高高频频率率、高高精精度度的的要要求求，调调制制型型投投影影显显
39、示示成为开发研究的热点。成为开发研究的热点。8.2 8.2 调制型投影显示调制型投影显示8.2.1 8.2.1 调制型投影显示系统的组成调制型投影显示系统的组成 8.2.2 8.2.2 光源光源8.2.3 8.2.3 照明光学系照明光学系统统 8.2.4 8.2.4 分色分色/合色器件合色器件8.2.1 8.2.1 调制型投影显示系统的组成调制型投影显示系统的组成 1.1.调制型投影显示系统组成调制型投影显示系统组成 调制型投影显示系统通常由光源、照明光学系调制型投影显示系统通常由光源、照明光学系统、空间光调制器统、空间光调制器(Spatial Light Modulator)(Spatial
40、 Light Modulator)、驱驱动电路系统和成像光学系统等部分组成，如图动电路系统和成像光学系统等部分组成，如图8-58-5所所示。示。图图8-58-5调制型投影显示系统组成方框图调制型投影显示系统组成方框图照明光学系统照明光学系统光源光源空间光调制器空间光调制器投影成像光学系统投影成像光学系统驱动电路系统驱动电路系统 2.2.单片式系统和三片式系统单片式系统和三片式系统 按照投影系按照投影系统统中所使用的微型空中所使用的微型空间间光光调调制器件的数量，制器件的数量，投影投影显显示系示系统统可以分可以分为单为单片式和多片式，其中以片式和多片式，其中以单单片式系片式系统统和三片式系和三片
41、式系统统比比较较常常见见，两种投影，两种投影显显示系示系统统在工作原理上最在工作原理上最主要的区主要的区别别在于采用不同的分色和合色方法。在于采用不同的分色和合色方法。单单片式系片式系统统中，中，任何像素在任一任何像素在任一时时刻只能刻只能显显示一种示一种颜颜色的色的图图像信息。因而像信息。因而为为了了实现实现彩色彩色显显示，示，单单片式投影系片式投影系统统通常通常让显让显示器件在不同示器件在不同时时刻刻显显示不同的示不同的颜颜色信息，色信息，对对相相应颜应颜色的照明光色的照明光进进行行调调制，并制，并利用人眼的利用人眼的视觉迟视觉迟滞效果，将滞效果，将连续连续快速交替的快速交替的单单色色图图
42、像融合像融合为为彩色彩色图图像。像。这这种方法可以称种方法可以称为时间为时间分色法。分色法。对对于采用于采用R R、G G、B B作作为为三基色的系三基色的系统统，这这种方法通常要求种方法通常要求显显示器件的示器件的显显示示频频率率是是图图像的像的3 3倍、倍、6 6倍或者更高。由于倍或者更高。由于调调制器在不同制器在不同时时刻刻显显示不示不同同颜颜色的色的图图像信号，因而在任一像信号，因而在任一时时刻只能利用一种刻只能利用一种颜颜色的照色的照明光，明光，导导致系致系统统能量利用率能量利用率较较低。低。三三片片式式投投影影显显示示系系统统中中，每每一一显显示示器器件件分分别别显显示示R R、G
43、 G、B B三三基基色色中中的的一一种种颜颜色色的的图图像像信信息息，通通常常采采用用空空间间分分色色、合合色色的的方方法法，首首先先将将白白色色照照明明光光分分为为R R、G G、B B三三单单色色光光路路，分分别别照照明明相相应应的的空空间间光光调调制制器器，在在经经由由特特定定的的光光学学元元件件或或光光路路结结构构将将显显示示在在显显示示器器件件上上的的3 3单单色色图图像像的的像像精精确确的的重重叠叠在在一一起起，合合成成为为彩彩色色图图像像，并并由由投投影影物物镜镜成成像像在在屏屏幕幕上上。三三片片式式系系统统通通常常具具有有更更高高的的亮亮度度和和分分辨辨率率，但但系系统统结结构
44、构复复杂杂，成成本本较较高高，常常应应用用于于对对亮亮度度等等性性能能具具有有较较高高要要求求的的高高端端投投影影显显示示设设备备。而而单单片片式式系系统统结结构构简简单单、成成本本低低，但但系系统统的的能能量量利利用用率率(亮亮度度)也也低低，常常应用于背投影系统或便携式正投影系统等低端产品。应用于背投影系统或便携式正投影系统等低端产品。8.2.2 8.2.2 光源光源 常用的光源有超高压水银灯常用的光源有超高压水银灯(Ultra High Pressure(Ultra High Pressure Mercury LampMercury Lamp，UHP)UHP)、金属卤化物灯金属卤化物灯(
45、Metal-halide Lamp)(Metal-halide Lamp)、氙氙灯灯(Xenon Lamp)(Xenon Lamp)以及卤素灯以及卤素灯(Tungsten-Halogen Lamp)(Tungsten-Halogen Lamp)四种，统四种，统称为高亮度放电灯称为高亮度放电灯(HID(HID：High Intensity Discharge)High Intensity Discharge)，其中前其中前三种是利用放电发光的灯，根据投影仪对光源的要求为短弧灯。三种是利用放电发光的灯，根据投影仪对光源的要求为短弧灯。卤素灯是利用热发光的光源，灯丝小型化的卤素灯也可以用作卤素灯是利
46、用热发光的光源，灯丝小型化的卤素灯也可以用作光学仪器的光源。氙灯和超高压水银灯的紫外光偏高，而金属光学仪器的光源。氙灯和超高压水银灯的紫外光偏高，而金属卤素灯在人眼最高视觉灵敏度波长卤素灯在人眼最高视觉灵敏度波长555555纳米处的光功率偏低。超纳米处的光功率偏低。超高压水银灯是现在小型及通用投影仪光源的主流。氙灯是大输高压水银灯是现在小型及通用投影仪光源的主流。氙灯是大输出的大型投影仪所必须的光源。金属卤化物灯比较廉价，具有出的大型投影仪所必须的光源。金属卤化物灯比较廉价，具有中等输出光源的特征；卤素灯光源的特点是小输出、廉价。后中等输出光源的特征；卤素灯光源的特点是小输出、廉价。后两种灯在
47、投影仪发展初期为主流光源，现在用于非常廉价的液两种灯在投影仪发展初期为主流光源，现在用于非常廉价的液晶投影仪光源。晶投影仪光源。LEDLED（Light Emitting DiodeLight Emitting Diode，发光二极管）发光二极管）是是一种很有潜力的光源，目前主要用于微型投影。一种很有潜力的光源，目前主要用于微型投影。1.1.超高压水银灯超高压水银灯 超超高高压压水水银银灯灯在在稳稳定定点点亮亮的的时时候候，水水银银蒸蒸气气压压是是150150250250大大气气压压的的超超高高压压，弧弧长长为为1 12mm2mm的的极极短短弧弧。普普通通高高压压水水银银灯灯放放电电时时，红红
48、光光光光谱谱发发光光不不充充分分，随随着着水水银银蒸蒸气气压压的的增增大大，发发光光的的光光谱谱也也增增大大，水水银银蒸蒸气气压压达达到到150150大大气气压压时时，红红光光达达到到可可以以应应用用的的比比例例，可可以以用用作作投投影影仪仪光光源源。当当水水银银蒸蒸气气压压为为150150个个大大气气压压的的时时候候，全全管管壁壁的的温温度度大大约约在在860860，要要达达到到200200个个大气压温度在大气压温度在920920以上。以上。100W100W的的超超高高压压水水银银灯灯可可以以有有50005000小小时时以以上上的的寿寿命命，而而额额定定功功率率为为150W150W以以上上的
49、的灯灯管管寿寿命命是是20002000个个小小时时左左右右。孤孤轴轴垂垂直直点点燃燃的的灯灯管管管管壁壁温温度度比比较较均均匀匀，管管壁壁不不易易起起白白浊浊，有有良良好好的的寿寿命命特特性性。输输入入功功率率为为200W200W的的直直流流点点燃燃灯灯管管也也能能有有50005000个个小小时时以以上上的的寿寿命命。随随着着灯灯管管技技术术的的进进步步，预预计计寿寿命命可可以以延延长长2 23 3倍。倍。2.2.金属卤化物灯金属卤化物灯 一一般般照照明明用用的的金金属属卤卤化化物物灯灯的的水水银银蒸蒸气气压压是是几几个个大大气气压压，水水银银蒸蒸气气有有绝绝热热效效果果，可可以以提提高高灯灯
50、的的效效率率。投投影影仪仪使使用用的的金金属属卤卤化化物物灯灯的的水水银银蒸蒸气气压压是是数数十十个个大大气气压压，金金属属卤卤化化物物的的原原子子光光谱谱或或分分子子光光谱谱与与水水银银原原子子光谱组合而得到发光。光谱组合而得到发光。金金属属卤卤化化物物灯灯的的效效率率与与寿寿命命是是很很强强的的逆逆相相关关关关系系，根根据据灯灯的的设设计计，效效率率会会发发生生变变化化。标标准准弧弧长长为为5mm5mm的的金金属属卤卤化化物物灯灯可可得得到到80 80 lm/Wlm/W的的效效率率，弧弧长长为为3mm3mm时时效效率率为为70 70 lm/Wlm/W，弧弧长长为为2mm2mm时时效效率率则