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5-2 投影電視的組成
5-2 投影電視的組成（以3鏡頭顯像管背投影電視為例）
一臺(tái)普通的電視機(jī)是由電路機(jī)芯板、顯像管及附件和機(jī)殼等主要部分組成，而一臺(tái)背投影電視機(jī)，除用紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三只投影管代替普通電視機(jī)中的顯像管、用投影屏代替熒光顯示屏外，同樣它也包括電路板、機(jī)殼等。
原則上來(lái)說(shuō)，投影電視機(jī)機(jī)芯電路板與普通電視機(jī)的機(jī)芯電路板差別不大，如投影電視設(shè)計(jì)功能與普通電視機(jī)相同的話。那么不同點(diǎn)有以下幾個(gè)：
1、普通電視機(jī)的一個(gè)視放板，投影電視有R、G、B三塊獨(dú)立的視放板。
2、普通電視機(jī)行輸出提供一組高壓、聚焦電壓和加速（柵簾）電壓，投影電視需要提供三組，同時(shí)供R、G、B投影管使用。
3、行/場(chǎng)掃描輸出電路能同時(shí)驅(qū)動(dòng)R、G、B投影管偏轉(zhuǎn)線圈，完成與普通電視一樣的掃描作用。
4、投影電視的開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載能力要比普通電視機(jī)大，以足夠滿足功耗的要求。
5、CRT投影電視的有的數(shù)字會(huì)聚調(diào)整系統(tǒng)
6、投影電視的機(jī)殼一般分為上下兩部分，與普通電視不同。上半部分主要安裝投影反射鏡面、特制的投影顯示屏，完成圖像的光學(xué)放大、成像顯示；下半部分安裝R、G、B投影管、電路機(jī)芯及其它相關(guān)部件。為便于室內(nèi)移動(dòng)，背投影電視機(jī)一般都安裝有萬(wàn)向輪。
由此可見(jiàn)，投影電視機(jī)與普通電視機(jī)電路相比，除數(shù)字會(huì)聚電路及機(jī)械構(gòu)造不同，其它電路與普通電視機(jī)相同。普通電視機(jī)的電路工作原理和維修調(diào)整方法同樣適用于投影電視機(jī)。
背投影電視機(jī)由反射鏡面、投影管（帶透射鏡頭）、顯示屏面三者組成的投影電視光學(xué)放大成像系統(tǒng)，其作用是將投影管透射鏡頭透射出的光束反射到特制的顯示屏背面，以便在屏幕上顯示出圖像。透射鏡頭與投影管的安裝連接（投影槍組件）、投影槍組件與反光鏡的安裝角度，即透射光線的入射角度、反光鏡面與顯示屏之間的角度決定了背投式光束的傳送途徑，也決定了最終能否在屏幕上產(chǎn)生所需要的圖像。它的安裝角度不能隨意改變，涉及到整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
下面將逐一介紹背投影電視機(jī)主要部件
5-2-1 微結(jié)構(gòu)光學(xué)型背投影屏幕
背投影電視機(jī)的顯示屏幕不是一個(gè)簡(jiǎn)單的屏幕，它是一個(gè)光學(xué)部件，直接關(guān)系到圖像的質(zhì)量。屏幕的質(zhì)量與圖像的亮度、色偏移等密切相關(guān)，背投式電視機(jī)顯示屏設(shè)計(jì)很復(fù)雜，它相當(dāng)于有許多小的凸透鏡組成。首先它要使投向屏幕的光線向觀看者方向折射，以增加圖像的亮度，偏離水平方向的折射光線僅可以改善視角特性。因?yàn)橥队肮芡干涑龅氖且粋�(gè)光束，一般的屏幕就會(huì)造成中間出現(xiàn)亮斑，這種微結(jié)構(gòu)光學(xué)型屏幕就能解決這個(gè)問(wèn)題。微結(jié)構(gòu)光學(xué)型屏幕是由菲涅爾透鏡和雙凸透鏡組成。
設(shè)想將一個(gè)凸透鏡用其表面的許多同心圓劃分出許多圓筒，每個(gè)圓筒的上部近表面處是圓環(huán)形小棱鏡，對(duì)光線起折射作用。其下部只起支撐作用，切去后對(duì)光學(xué)性能無(wú)影響。經(jīng)這樣處理后就可將一個(gè)大的凸透鏡做在一個(gè)屏面上，這就是菲涅爾鏡。平常使用的菲涅爾透鏡又由凸透鏡（會(huì)聚鏡）和菲涅爾鏡組成其作用是將投影透鏡的光變成平行光在投向雙凸透鏡層。
雙凸透鏡的作用：將來(lái)自菲涅爾層的光線向視區(qū)分配；分配紅、藍(lán)、綠的倍率放大量，以減少色偏移；吸收外界光保證最高的對(duì)比度。雙凸透層分配光有兩種方式，為實(shí)體漫射和表面層漫射，即BD和SLD方式。
SLD方式屏幕比BD方式屏幕具有更高的增益和視角，也就是說(shuō)SLD方式屏幕是高增益、寬視角屏幕。SLD方式雙凸透鏡中含有一種漫反射材料，如在觀眾一側(cè)的屏幕面上加工了無(wú)數(shù)縱向凸透鏡，可以使水平方向散射光向中心彎曲，可以增加亮度。在背投影電視的設(shè)計(jì)中，另一種嚴(yán)重的現(xiàn)象就是色偏移問(wèn)題。色偏移問(wèn)題是由紅、綠、藍(lán)三基色光從不同位置進(jìn)入折射面、折射與入射角及各色光波長(zhǎng)的不同而引起的，這是屏幕設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。黑條是為吸收環(huán)境光而加的，這樣可以增加對(duì)比度。通過(guò)微結(jié)構(gòu)光學(xué)背投影屏幕的光線軌跡。
5-2-2 三槍式背投影電視機(jī)顯示形成及其輔助器件
1、投影管
投影管式（三管式）背投影電視機(jī)也稱顯像管式或者陰極射線管式（CRT）背投影式電視機(jī)。所以投影管（CRT）也就是發(fā)光并調(diào)制圖像信息的重要器件。投影管屏上的亮度必須是觀看屏幕上亮度的近百倍才能滿足要求。
目前常用的投影管尺寸為7英寸，一般背投影電視機(jī)的屏幕尺寸是43-51英寸，僅面積放大率就是32-40倍，因此投影管必須比普通彩色顯像管的峰值亮度高近百倍。為高亮度和高分辨率，投影管在結(jié)構(gòu)上不同于普通顯像管，它的陰極、熒光屏、電子束聚焦與偏轉(zhuǎn)上都有特別之處。
投影CRT管與普通電視用的直視CRT區(qū)別，簡(jiǎn)單對(duì)比說(shuō)明。一只普通電視機(jī)用直視管等效于三只投影管+反光鏡+顯示屏的作用，換句話說(shuō)，一只投影管起1/3直視管的發(fā)光作用。因此，相對(duì)直視管而言，投影管結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單一些，但要求高亮度及長(zhǎng)壽命等問(wèn)題還是較難制作的。
投影管可作為一個(gè)光源，但是不能直接投射，它必須與相應(yīng)的透鏡組配合，經(jīng)聚焦調(diào)整后才能作為投影管光學(xué)組件使用。而且為了防止投影管屏溫過(guò)高損壞投影管，在透鏡和投影管屏面之間須注入冷卻液。投影管根據(jù)聚焦、偏轉(zhuǎn)方式不同，其分辨率也不同；靜電聚焦、靜電偏轉(zhuǎn)、投影管分辨率中等；靜電聚焦、磁偏轉(zhuǎn)投影管分辨率中上；磁聚焦、磁偏轉(zhuǎn)投影管分辨率最高。對(duì)于不同的廣播制式，投影電視用途不同。對(duì)投影管的分辨率要求也不同。目前常用的是磁偏轉(zhuǎn)、靜電聚焦投影管。
從表5-1可以看出，CRT投影管與普通顯像管的最大區(qū)別在于投影管需要工作在大電流、高電壓、高亮度的條件下所以投影管的壽命普遍要比顯像管短。
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表5-1
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投影管
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顯像管
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蔭罩
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無(wú)
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有
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屏電壓
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約32KV
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25KV
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電子束峰值電流強(qiáng)度
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5-7mA
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1-2Ma
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熒光粉
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單色
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R、G、B三種顏色
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平均壽命
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3000——5000h
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大于3萬(wàn)小時(shí)
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對(duì)于投影管來(lái)講，相對(duì)于普通顯像管，由于它長(zhǎng)時(shí)間工作在高電壓、大電流、大功率的狀態(tài)下，這就決定了它在制造技術(shù)上有三大難點(diǎn)：
（1）電子槍
投影管的電子槍工作電壓一般為32kv，峰值電流為5-7mA,這就對(duì)電子槍本身有極高的要求：a、不能打火無(wú)寄生發(fā)射。b、相差要小7英寸屏的投影管，如垂直分辨率為1000 行，則光點(diǎn)直徑為0.2mm。c、在大電流下，聚焦特性好。D、采用大電流密度陰極，普通的氧化物陰極已經(jīng)不能勝，任必須采用氧化鈧陰極
�。�2）玻殼
投影管的玻殼與普通單色顯像管的玻殼類似，它沒(méi)有蔭罩，因?yàn)樗臒晒夥壑挥幸环N顏色，沒(méi)有選色問(wèn)題。但制造上還有以下幾點(diǎn)要求：a、投影管玻殼是整個(gè)投影光學(xué)透鏡系統(tǒng)中的一部分，換言之，屏的內(nèi)表面就是一個(gè)負(fù)曲率球面透鏡，要求它的鏡面光潔度非常高。b、在高功率的電子束轟擊下，不能變色。
�。�3）熒光粉
a、在高亮度大束流的條件下不變質(zhì)。b、由于最終的圖像是經(jīng)過(guò)放大投影到屏幕上，所以投影管本身的圖像的精度就必須足夠高，這樣才能保證投射到屏幕上的圖像的分辨率。因此，投影管的熒光粉顆粒要足夠細(xì),且熒光粉層要密實(shí)。
2、透鏡組
普通電視機(jī)是靠3束電子束轟擊顯像管的三基色熒光粉成像的，而CRT投影機(jī)是靠三基色光束合成在特制的屏幕上成像的。當(dāng)光束從光源（投影管）發(fā)出后，由于散射存在，在達(dá)到屏幕上時(shí)必然呈散射狀態(tài)，不采取相應(yīng)技術(shù)措施是無(wú)法觀看的。因此，所有的CRT 投影機(jī)，無(wú)論是前投還是背投，都無(wú)例外的要加光學(xué)透鏡組――投影鏡頭。
CRT投影鏡頭通常是一組透鏡，一般由3-7片透鏡組成，除用來(lái)放大、聚焦光束外，另一主要作用是用來(lái)適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償、校正各種光柵的畸變失真。在投影電視中，這種鏡頭可以大致分成兩類：一類為全玻璃型，即組成鏡頭的每片透鏡都是玻璃透鏡；另一類為混合型，即組成鏡頭的透鏡即有玻璃透鏡，也有塑料透鏡。目前被廣泛應(yīng)用的投影鏡頭主要都是混合型的，它的優(yōu)越性在于高性能、重量輕及成本低。一只5 群5 枚混合型投影鏡頭，它由三片不同的有機(jī)玻璃非球面鏡片、一枚有機(jī)玻璃球面鏡及一枚玻璃球面鏡片及安裝架、聚焦調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。在一組混合透鏡中必須至少有一片玻璃透鏡，原因是在使用過(guò)程中當(dāng)溫度變化時(shí)有機(jī)玻璃（或塑料）透鏡的折射率將要發(fā)生變化，從而引起該透鏡焦距的變化，使成像面發(fā)生偏移，造成圖像模糊。因而在實(shí)際應(yīng)用中，總是用一個(gè)玻透鏡來(lái)防止上述現(xiàn)象發(fā)生。
3、冷卻液
由于投影管工作在高功率狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，屏面中心溫度達(dá)到120oC，所以必須對(duì)投影管進(jìn)行冷卻才能保證其工作正常。一般采用將投影管前端浸在冷卻液中的辦法。投影透鏡組中靠近屏面的凹凸透鏡（又稱為C透鏡元件）與投影管屏面之間留出足夠空間充注冷卻液。投影管工作時(shí)可將投影管屏面的溫度控制在80oC以下。
充注在C鏡頭元件與投影管之間的冷卻液不只是起冷卻劑作用，它還被設(shè)計(jì)成投影鏡頭的一部分，所以它又是一種液體透鏡，可大大降低透鏡組的成本。當(dāng)然，對(duì)冷卻液的要求很嚴(yán)：a、光學(xué)折射率必須接近屏面的折射率（1.56）和C鏡頭元件的折射率（1.43），b、保證從室溫到投影管的工作溫度（80oC）范圍內(nèi)物理性質(zhì)穩(wěn)定。c、與密封件不起化學(xué)反應(yīng)。
冷卻液非常主要，使用時(shí)不能使冷卻液漏掉，換投影管后必須注入合格的冷卻液，決不能注入水作為冷卻液，這一點(diǎn)要特別注意。
4、反光鏡
反光鏡根據(jù)材料不同有玻璃反光鏡和薄膜反光鏡，根據(jù)反射面不同有表面鏡（前面鏡）和里面鏡（第二面）反射鏡。二次反射面比前面反射鏡便宜些，成本低。
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