1最新投影机的原理与维修

最新投影机的原理与维修

概述：

彩色投影机是一种将彩色电视画面投射到银幕上的显示设备，它具有屏幕大、亮度高、色彩鲜艳、画面清晰等特点。近年来，随着电视教学、国防科研、商业博览及录像厅和卡拉OK歌舞厅的发展，彩色投影机得到了广泛应用。

目前在国内流行的彩色投影机一般有两种类型：一种是日本索尼、松下、日电、意大利视丽、美国东丽等阴极射线管式的投影机；另一种是日本夏普、松下、日立、JVC、三菱、索尼等液晶光阀投影机（简称液晶投影机）。

阴极射线管式彩色投影机近似于电视机，所不同的是，它不采用单一的显像管，而是使用高亮度的阴极射管。这种彩色投影机一般都是3管式，使用3个大口径透镜与红、绿、蓝3个投射管相配合，以便在固定的投影距离下进行三色配准成像。

液晶彩色投影机与幻灯机工作原理很相似。液晶彩色投影机是将幻灯机中的幻灯片用液晶板代替，液晶在信号的作用下，在上面就会出现类似幻灯片的图案，即外加信号电平的变化可以改变液晶的透光性，从而使液晶板上出现与驱动信号相应的图案。在液晶彩色投影机中，液晶板受视频信号的控制，因此就会出现电视图像。

液晶彩色投影机实现彩色图像的投影方法有两种，即单板直接投射式和三板合成投射式。

单板投射式是在一快液晶板上使红、绿、蓝滤三色片呈三角形排列，利用红、绿、蓝各光通量可从电气上予以变化的事实，显示全部色彩。

三板合成投射式是将投射的光源分解成红、绿、蓝三色光，同时也采用了3快液晶板，有视频信号处理之后解出的三基色信号分别控制。三色光通过3快液晶板后就成了3个单色的图像，将3个单色图像叠在一起就可合成一彩色图象。

第一章 液晶彩色投影机的光学机构

光学系统

液晶彩色投影机的光学系统一般有两种：一种是三镜头方式，一种是单镜头方式。由于三镜头方式对镜头的安装调整要求较高，体积又大，如稍有错位就会出现色不重合，即“重影”现象，严重影响图像的清晰度。因此实际上液晶彩色投影机基本采用单镜头方式。

单镜头三板式液晶彩色投影机，这种光学系统主要是在投射镜头处设置了一个棱镜式分光（色）镜，就可使光学系统的体积大大缩小。

光学系统还可大致作如下划分：将其投射镜头-液晶板（LCD）简称为投影光学系，将其液晶板（LCD）-光源简称为照明光学系。

照明光学系统的目的是，将光源发出的光分为红、绿、蓝个单色光后分别照射于各自的液晶板（LCD）上。为了降低LCD温度，在用风扇电动强制通风的同时，用光源反射、冷光镜和UV（紫外线）/IR（红外线）截止滤光镜除去紫外线和红外线，抑制由照射光中不需要的能量所导致LCD温度上升。

液晶彩色投影机光学系统的构成种类大体上分为两种，即三板式（如夏普系列XV-530H、XV-550H、XV-100Z、XV-100ZM、XV-T1ZA、XV-T2ZA）和单板式（如夏普XV-P1、XV-P100、XV-P300、XV-310P、XV-315P、XV-320P、XV-335P、XV-370P）。

三板式将光分解为红光、绿光和蓝光，利用红、绿、蓝各液晶板（LCD）的光通量可以从电气上予以变化这一事实，显现全部色彩。

单式板在一快液晶板上使红、绿、蓝滤色片呈三角形排列，利用红、绿蓝各光通量可从电气上变化的事实，显现全部彩色。

投影幕是整个投影机光学系统的一部分，它对投影效果影响很大。一般投影方式有两种即前面投射方式和背面透射方式。

前投射方式是投影机和观众处于同一侧。外景光强度愈高，愈会降低投影图像的对比度、色饱和度和相对亮度。

背投射方式即从屏幕的背面透射，投影机和观众处于屏幕的两侧。投射屏幕是用菲尔透视镜和凹凸透视镜组成的。采用这种方式使得外界光经屏幕反射后不会反射给观众，因此外界光对投影机效果影响较小，只对相对亮度有些影响。

根据投影幕毛坯面的不同可以分成以下几类。

（1） 白色投影幕：它无方向性、不易起皱，特别适于卷放便携带三脚式、弹簧滚子式和电动式。

（2） 玻璃砂投影幕：反射效率很高且具有一定的方向性。

（3） 银（平板铝）投影幕：反射亮度比白色投影幕大2—4陪。

（4） 铝曲面投影幕：方向性强亮度高。

画面亮度与投影幕的尺寸（面积）成反比，即投影幕愈大，画面的亮度愈底。

亮度*投影幕面积=常数

第二章 投影机的光学基础

光是物质存在的一种方式，它和其他实物一样是存在于人们主观感觉之外。根据对光现象的观察，历史上曾经提出过几种关于光的本质学说，而其中能被现代科学实验证明的只有两种：即电磁波学说和光子学说。

电磁波学说认为：光是一种电磁波，它具有电磁波的一切特性。光子学说认为：光是以一份一份集中以量的形式从辐射源发射，并向空间沿直线传播或与物质发生作用的，这一份一份的光叫光子。光子具有能量和动力，它在空间有一定的位置，并作为一个整体以光速在空间移动。许多实验证明光具有波动性和粒子性两种特性，称之为波粒二象性。 光的作用：光投射物质上将其能量传递给物质，物质吸收了光能以后发生多种效应，这些就是光的作用。

主要的光效应有以下几种：热效应、光电效应、光化作用、光致发光。

光通过媒质（空气、液体或固体）传播时，一般都会发生吸收、反射（定向反射和散射反射）、折射和偏振现象。

光的透射：光从一种媒质（A）入射到另一种媒质（B）中去，并从这种媒质（B）中透出来在回到原来的媒质（A）中的现象就称为光的透射。根据透射后的光束在空间扩展情况，光的透射可以、分为定向透射和散向透射。

光的偏振：自然光、偏振光。

第三章 液晶彩色投影机的光源

通常，实用化的电光源原理大致分为3类：热辐射光源、气体放电光源和固体发光光源。

电光源的只要技术指标有：额定功率、额定电压、光通量、色温、显示指数、平均寿命、外形安装和安装方式等等。

光的通量是指光在单位时间内向周围空间辐射的能量中能引起人民视觉反应的那一部分能量，单位是流明（IM）。

色温是指当电源发出光的颜色与黑体（能吸收全部光能的物体）加热到某一温度时发出的颜色相同（对气体放店光源来讲是相似）时则该温度就称为该光源的颜色温度。简称色温。

显色指数是指在待测光源照射下物体的颜色与在日光指数下物体颜色相符合的程度。显色指数愈高，颜色失真愈小，即光源的显色性愈好。反之显色指数愈底，颜色失真愈大，显色性愈不好。

第四章 液晶板的原理与结构

概要

液晶是介于固体和液体之间的不同于三态的物质，自然中大量存在。目前液晶的前沿热门课题极多，形成一门物理学、化学、生物学、微电子学等多学科交叉的边缘学科。液晶应用范围极为广泛，在显示、电视、投影方面的应用已形成重大的工业体系。

利用液晶物质可以制成各种图文、字符显示器，即我们通常说的液晶显示器，简称LCD。它是利用液晶材料的光电效应制成的新型显示器件，本身不发光，只起调治外来投射光强制的作用。它是借助外界光源照射液晶材料而实现显示的被动显示器件。他根据照明方式的不同也分为3种，即反射型、透射型、透射反射型。常用的LCD多属反射型，即通过外界光线在LCD底面的反射而显示数字和字符。

原理

不加电压时，光线沿分子的排列间隙前进，由于液晶是扭转的，故光线也产生扭转。 加电压时，分子排列的方向就发生变化，因而光线不在扭转。加电压后分子沿垂直方向排列，光线则在分子行间直线进行。

基本工作原理

液晶版是将液晶与偏振光滤光板和在一起来显示图象的。

不加电压时，如果在光线不能通过的偏振光方向互助相垂直的两块偏振光滤光板之间插入扭转的液晶，则上面入射的光由于沿液晶分子间隙扭转90度，故可通过下面的滤光板（画面变白）。

加电压时，液晶分子沿垂直方向排列，扭转消失，由上面来的入射光未发生任何变化，直接向下，故不能通过下面的滤光板（画面变黑）。

驱动

液晶的驱动一般用交流电，以使加在液晶上的平均电压为零。如果加直流，则会使液晶老化，寿命显著降低。

对于液晶彩色投影机而言，作为驱动信号的反转图像信号和桢脉冲，每一桢都要加在液晶的透明电极上。另外驱动方法为有源矩阵变换电路的方法。

所谓有源矩阵变换电路驱动方法，就是一个像素一个像素地装备有源元件（TFT），一个像素一个像素地可靠地驱动。

第五章 液晶投影机的视频信号处理电路

液晶投影机的视频信号处理电路，即电视信号的亮度信号处理电路，它是液晶显示模块的提个接口电路，视频图像信号经此电路处理后变成驱动液晶板的信号。其原理框图如下图所示。

液晶板的校正电路

夏普XV-100ZM型液晶彩色投影机中繁荣视频处理电路的液晶校正电路，主要包含两个方面：液晶显示模块中心电平调节和白平校正。其中，液晶显示模块中心电瓶调节是液晶投影机特有的，而白平衡校正的基本原理与CRT投影机雷同。

液晶显示模块中心电平的调节

所谓液晶显示模块中心电平的调节，是指液晶板的直流电平的调节。液晶颁布允许加有包含直流电平的信号。由于液晶板的电压由信号电极和公共电极共同决定，而两电极信号又经液晶显示模块内部电路处理（如对逐行倒相的视频信号取样等），因而很难保证液晶板两电极的直流电平为零。

夏普XV-100ZM型液晶彩色投影机的视频处理电路，其液晶板的信号电极的直流电平是固定的，通过调节3个公共电极的直流电平，实现3块液晶板两电极的直流电平为零。具体方法如下：输入灰度级视频信号，先调节亮度电位器使亮度较暗，然后分别调节公共电极信号的直流电平，使3块液晶板的投影亮度最暗。此时，液晶板的平均直流电最小；否则由于直流电平的存在，将造成亮度的增加。 白平衡校正

液晶彩色投影机采用了R、G、B工3个液晶显示模块。在 过程中不能保证3个液晶显示模块光电转换特性完全一致，因此也会产生类似CRT彩色显象管失真。

所谓白平衡，对应投影机是指：当输入黑白电视信号时，在各种对比度条件下，投影图像光栅不带任何彩色。而平衡调整分为暗平衡调整与亮平衡调整。主要有这样两种情况：

（1）R、G、B共3个液晶显示模块的阀值电压不同，造成2对于亮度低的黑白信号在屏幕上着色，校正的方法是R、G、B共3个液晶显示模块的3个公共电极加不同幅度的半行频方这个调节过程称为暗平衡调整。

暗平衡的调节方法：输入灰度级视频信号，先调节电位器使亮度最暗。然后分别调节3个公共电极信号的交流电平，即调节对应基色的截止电位器，使液晶板恰好发光。

（2）R、G、B共3个液晶显示模块的光电转换特性的斜率不同，造成亮度较高的黑白信号在屏幕上着色。校正的方法是调整到达R、B两个液晶显示模块信号电极的信号幅度，使三色光的投射亮度相当。这个调节过程称为亮平衡调节。

亮平衡调节方法如下：

输入恢复度级视频信号，先调整亮度和对比度电位器使灰度等级清晰可见。然后分别调整3个信号电极的输入信号幅度，即调节对应基色的激励电位器，使液晶板中较亮的灰度等级为白色，完成亮度平衡调整。

液晶模块的构造

液晶模块由液晶板、源极驱动IC、栅极驱动IC、基准振荡电路及控制电路组成。

夏普XV-530H 液晶彩色投影机在光学系统结构上，红绿色的液晶模块相同，而蓝色的液晶模块。其源极驱动器与栅极驱动器的动作反相。