投影机基础知识_图文

投影机基础知识

目录 投影机专业术语/参数 接口介绍/选用 投影机工作原理

目录

I. 投影机专业术语/参数
——1. 行业标准 ——2. 光学参数 ——3. 镜头参数

1. 标准化机构简介
任何测试数值,都要基于一个标准,才有意义。 相同设备,在不同标准下,所得数值可能不同。
机构缩写 ISO IEC 英文名称 International Organization for Standardization International Electrotechnical Commission 中文名称 国际标准化组织 国际电工委员会 ISO/IEC联合技术 委员会 日本办公机械与信息 系统产业协会 美国国家标准化协会 LOGO

ISO/IEC Joint Technical ISO/IEC Committee JTC 1 ( Information Technology ) JBMIA Japan Business Machine and Information System Industries Association The American National Standards Institute

ANSI

1. 投影机行业标准简介--ISO/IEC 21118: 2005 标准
1. 2005年8月以前,日本JBMIA的投影机分会,制定的投影机性能 标准IIS。 2. 2005年8月26日,ISO/IEC联合技术委员会发布, ISO/IEC 21118: 2005 标准(或称ISO 21118: 2005 标准)。 3. JBMIA投影机分会在其网站的相关页面,公布了自2006年1月以 来,在中国内地销售的投影机产品(部分)的真实技术指标,以确保在 中国内地销售产品的质量,帮助消费者正确地选购投影机。( http://www.jbmia.or.jp/pjc/index.html ) 4. JBMIA网站上已经公布了明基等15个品牌,在销产品的亮度指标 。

2. 光学参数-测量条件
1. 环境温度25°C,相对湿度10%-90%,海拔高度低于1000米。 2. 测试房间(暗房)要防止光线透射,唯一的光源是投影机,当手工进 行对比度测试时,测试人员不能穿白色衣服,屏幕上的光照度低于 1lux,测试用幕布应该平坦的非反光材料。 3. 应该使用仪器Minolta Chromameter, Model CL-200,或相同类型的仪器代替。 * 测量仪器,每年需要到国家计量机构进行校正。 4. 测试前投影机运行稳定(热机),采用默认设置,如梯形校正、情景 模式、色温等,且至少测试前5分钟内没有做任何调整。投影镜头调 为最大缩放,投影画面尺寸为60英寸(即1平方米左右)。

2. 光学参数-说明
1. 光照度Ev ? 单位受照面积接受的光通量,定义为光照面的光照度,用字符Ev表示。 ? 光照度的单位是勒克斯(lux或lx)。1lux=1lm/m2。 2. 光通量Φv (亮度) ? 标度可见光对人眼的视觉刺激程度的量称为光通量, 通常以字符Φ表示。 ? 光通量的单位为流明(lm)。 * 我们通常将投影机的光通量,俗称为亮度。

光通量Φv=光照度Ev *画面面积 对于同一台投影机来说:投影的画面越大、光照度越小,而投影面积越小、 则光照度越大,但它们的乘积是不变的。

2. 光学参数-测量方法
? 光通量(亮度) Brightness =Sum(L1~L9)/9(lux) x A(m^2) * A (Area) = W * H (m^2) * ISO21118: 2005标准规定: 宣称亮度为平均水平,允许最低亮度不低于宣称亮度的80%。 ?出厂的每台投影机亮度不尽相同,但都大于最低值。 ?ANSI流明是单台投影机的亮度测量方法, ISO21118是投影机各项技术 指标的测量标准及出货标准。

* 数据模拟图

2. 光学参数-测量方法
? 对比度 指投射出的白色,与黑色画面之间的亮度比率。 Contrast =纯白(L5)/纯黑(L5) (FOFO) * FOFO-Full On/Full Off

?

均匀度 (常用JBMIA 9点法) 指整体画面亮暗的差异程度 (以%表示)。 Uniformity (JBMIA) = Average (L1,L3,L7,L9)/L5 Uniformity (ANSI) = Minimum (L10,L11,L12,L13)/Average(L1~L9)

3. 镜头参数-测量方法
? 投射比(Throw Ratio) = 投影距离/画面宽度。用来区别不同的镜头,如短焦镜头 0.9, 数值越小短焦效果越好。 投影比 =画面对角线尺寸@投影距离。如110”@2m,更形象的表现投射比大 小。 缩放比或变焦(Zoom Ratio) =投影距离固定时,最大/最小(画面尺寸)。定焦则为1。
* 画面尺寸D:投影画面对角线的尺寸 (英寸, inch )。 D W * 画面宽度W:投影画面宽边的长度(米, m)。 * 投影距离L:镜头中心到屏幕的最短距离(米, m)。

?

?

L

120”为例 如何计算投影距离。 为例, 以MP777 投120”为例,如何计算投影距离。
投射比=1.51~1.96;投影=65”@2m;缩放比=1.3 (1.96/1.51) 方法1 方法1-查说明书 *画面尺寸 120” *最小投影距离3.69米 *最大投影距离4.80米 *垂直偏移量137mm

投影距离越短, 光损失越小。
方法2 方法2-公式计算 *最小投影距离=画面尺寸/投影比 =120”/65*2=3.69米 *最大投影距离=最小投影距离*缩放比 = 3.69*1.3=4.80米

3. 镜头参数-补充说明
? 垂直偏移量 /Projection Offset /仰角 Projection Offset= 投影镜头到画面上边的垂直距离/画面的高度 *100% * 明基部分机种为120~130%。

人性化设计理念!无需调整梯形校正。
普通投影机offset为0或很小,通过调整前支脚把投影机向上抬,此时 画面产生垂直失真,即上边宽下边窄。 通过 Keystone 调整后,画质损失明显,尤其是文字的表现! 吊装时,投影机吊架也不必延伸过长,来迎合幕布的高度。

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II. 接口介绍/选用
——1. 模拟接口 ——2. 数字接口 ——3. 控制接口

接口介绍

连连看
D-Sub (VGA) Component (YPbPr) Composite (Video) DVI-I RS232 S-Video USB Audio BNC HDMI

1.接口介绍-模拟
? 视频接口/ Composite/ Video (RCA端子 ):
Composite 讯号通常来自大多数录像机后面的 RCA 插孔,将明 度 Y 与色度 C 信息合并成一个讯号。 将明度与色度分开的优点是,视讯投影机内不需包含 Comb 滤镜 来将复合讯号分成明度与色度讯息。Comb 滤镜会减少视讯影像的 清晰度。

? S端子/ S-Video:
这是一种视讯传输标准,它使用 4 接脚的 mini-DIN 接头在两条讯 号线之间传送视讯信息,这两条线称为明度 (亮度,Y) 与色度 (色 彩,C)。S-Video 也称为 Y/C。 * S-Video 画质优于 Video 。

1.接口介绍-模拟
? 色差輸入/ Component/ YPbPr (RCA端子 ) :
Component 视讯包含三个讯号。第一个明度讯号,指的是包含于原本 RGB 讯号内的亮度或黑白信息。第二个与第三个讯号称为色彩差异讯号 ,它们指出相对于明度的蓝色与红色量。蓝色元素为 B-Y,而红色元素为 R-Y。 * 色彩差异讯号是由 RGB 讯号衍生出来的。绿色可从 B-Y 与 R-Y 导出。显 示装置可从 Y 元素得知影像的亮度,并且由于它知道蓝色与红色量,因此 可推算出绿色量,并填入绿色。 * YPbPr 画质优于 Video 与 S-Video。

? D-Sub/ VGA/ 模拟RGB:
红色、绿色、蓝色;计算机的显示器大多采用此类型。使用范例:RGB 输 入或输出通常被称为计算机的输入或输出。 * D-Sub 画质优于YPbPr 、S-Video和Video。

1.接口介绍-专业模拟
BNC
BNC电缆有5个连接头用于接收红、绿、蓝、水平同步和垂直同步信 号。 ? 主要用于连接工作站、工程机等,对扫描频率要求很高的系统。 ? 优点: 1. BNC的螺旋锁扣设计,可以有很好的牢固连接。 2. BNC接头可以隔绝视频输入信号,使信号相互间干扰减少,且信号频 宽较普通D-SUB大,可达到最佳信号响应效果。

2.接口介绍-数字
DVI ( Digital Visual Interface / 数字视觉接口)
? DVI 的输入,可直接与来自计算机的数字图形讯号一起运作,无需A/D,D/A的 转换。这样,投射出来的计算机影像将具有更均匀丰富的对比,而不需经过困难 的同步化处理。 分为DVI-I(模拟信号与数字信号);DVI-D(纯数字信号)。 可以支持HDCP协议(可选条件) DVI (数字)画质优于D-Sub、YPbPr 、S-Video和Video。

? ? ?

DVI-D接口

DVI-I接口

纯数字接口,不支持模拟信号输入

数字+模拟传输(比DVI-D多了4个针脚, 用以传输模拟的RGB信号)

2.接口介绍-数字
HDMI (High Definition Multimedia/高清晰度多媒体接口)
? HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及 高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证 最高质量的影音信号传送。 2002年岁末,HDMI 1.0标准颁布,至今已经颁布了1.3版本,主要变化在于近一 步加大带宽,以便传输更高分辨率和色深。 HDMI在针脚上和DVI兼容,只是采用了不同的封装。与DVI相比,HDMI可以传 输数字音频信号,并增加了对HDCP协议的支持(必要条件),为看有版权的高清电 影电视打下基础。不过,为了让设备带有HDMI接口,除了需要专用芯片外,硬件 厂商还要支付一笔不斐的HDMI认证费。 HDMI支持5Gbps的数据传输率,最远可传输15米,足以应付一个1080p的视频 和一个8声道的音频信号。

? ?

?

接口介绍- 接口介绍-信号处理

3.控制接口
RS232串行通信接口
波特率 115200(默认) 奇偶位 无 数据位 8 停止位 1 流控制 无

功能 开机 关机

代码(十六进制) 0D 2A 70 6F 77 3D 6F 6E 23 0D 0D 2A 70 6F 77 3D 6F 66 66 23 0D

功能 VGA(PC) Video(视频)

代码(十六进制) 0D 2A 73 6F 75 72 3D 52 47 42 23 0D 0D 2A 73 6F 75 72 3D 76 69 64 23 0D

* 大部分在销机种代码均通用。

MP724
VGA输出 VGA 输入 色差输入(共用) D-sub/Comp. In

丰富的接口
DVI-I 输入 HDMI 输入 Video输入 S-Video输入

USB 接口

RS232串口

音频输入/输出

红外线 接收器

喇叭

视频接口: Video- Video-Component-RGB- 视频接口: Video-S-Video-Component-RGB-DVI/HDMI 低端(效果差) 高端(效果优)

* 投影机视频连接线材
Video HDMI、 DVI-D 、

S端子 端子

D-sub-DVI -

色差/YPbPr 色差

D-sub-BNC

D-sub-YPbPr

D-Sub/VGA

*投影机电源线、音频线及控制线 投影机电源线、
电源线 音频线

USB

Control/ RS232

你都认识了吗? 你都认识了吗? SP920

电视盒、KTV主机等,都推荐客户选用高级的接口。 电视盒、KTV主机等,都推荐客户选用高级的接口。 主机等

VGA信号 色差信号 Video信号

III. 投影机工作原理(光学)
——1. 光源 ——2. 光路 ——3. 成像引擎 ——4. 镜头

投影机原理示意图

信号源 (PC/视频) (PC/视频) 视频

信号处理(Solution) 信号处理(Solution) 与控制电路
幕 布

DLP成像引擎 DLP成像引擎

投影镜头

光 源

光路

温控保护 系统

单片) DLP 投影机的组成 (单片)

投影 镜头 成像引擎
(成像面板)

前风扇组

光路

光源

控制电路 /温控保护系统

LCD 投影机的组成

(3LCD透射式) (3LCD透射式) 透射式 投 镜 影 头

成像引擎

光 路 光源

光源——投影灯泡的组成 光源——投影灯泡的组成 ——
灯架 整灯

打开灯泡门

灯杯

滤光片 裸灯 灯芯

光源- 光源-投影灯泡的工作原理
? 发射光线到成像装置。 ? 理想的光源(弧间隙)是无穷小 ; ? 灯杯(发射器),椭球形灯壁 。

? 为了预防光输出的降低,在汞蒸气中混合了少量的氧气和卤素,这 样可以预防钨沉淀在灯泡壁上,而使钨重新沉淀到电极上去。 ? 维持灯泡的亮度几乎和初始亮度一样,直到寿命结束。 ? 光输出模式会随着弧电极形状的改变而改变,电极之间的辉光等离 子体也会迅速的改变。因此会出现图像有的的区域亮,其他的区域 暗的情况。这些问题可以被光学处理。

光源-投影灯泡的分类
市面上的投影机灯泡主要有,金属卤素灯泡、高压汞灯泡两大类。 金属卤素灯泡 因灯泡中填充了金属卤化物而得名,不属于冷光源。 *半衰期短,一般为1000小时左右; *光源的尺寸大,通常是2毫米或稍大点,存在色彩和亮度的稳定性问题。 *发热量大,不宜做长时间(4小时以上)投影使用,它产生暖光, 需要较大功率,才能产生与冷光源灯泡同等的亮度(亮度: 100W UHP>250W卤素灯)

高压汞灯泡 则是采用高压汞填充的灯泡(微量卤素) ,通常被称为冷光源灯泡。 *使用寿命长,一般可以正常使用2000小时以上, 并且亮度衰减很小。 *光源的尺寸小,1.3到1.0毫米之间,这样会带来更高的光效率 *功耗低、发热量小,投影机温升相对较低,因此适合投影机长时间工作, 目前主流投影机的灯泡类型,就是冷光源灯泡,主要有UHP(超高压)、VIP、UHE。

光源——投影灯泡的参数/保养
主要参数: 功率(W) 、半衰期(h) 、品牌 、产地。
灯泡名称 UHP VIP UHE 厂商 Philips OSRAM Epson、 Panasonic 介绍 荷兰 德国 日本

保养:

不要让投影机处于过热状态。引起灯泡衰减的第一个原因就是过热。 接下来就是要保证关机后的,正常散热和自然冷却。 尽量保证使用环境灰尘少,定期清洗灰尘过滤器。 确保电源的“同一性” ,投影机与信号源的电源连接相同的地线。 —— 卖点主要体现在Unishape/VIDI光源技术,或“灯泡保护”等热学设计。

光源——LED (LED投影机)
LED投影机的光线是通过,高功率LED发出光线,穿透分光镜和一系 列透镜后得到的。 LED光源有下列显著特点:
标称寿命5万小时以上,在合理应用的前提下,寿命能做到尽可能的长 衰减慢,1万小时衰减5%,2万小时衰减10% 颜色可以在硬件方面得到伽玛校正,理论上色彩和自然光一样达到无穷程度 投影机功耗可以做到40W以内 LED投影机从开机到达到全光通量输出,只需要微秒级的时间, LED光源完全不含红外线和紫外线,所以对液晶屏和塑胶光学器件,几乎无寿命影响 LED投影机不再担心灰尘的困扰 LED投影机产品质量更容易控制。

LED (Light Emitting Diode)

光路—— 光路——将灯泡的光线,传输到成像引擎 ——
尽可能的保证效率 准确性 效率和准确性 效率 准确性。

光管

透镜组

分色镜

色轮

反射镜

光路——设计要求
大部分投影机使用的成像面板都很小,对角线小于1英寸,如0.65”, 0.55”。 这意味着光路上使用的光学部件一定要趋于完美,因为任何材料、形 状和位置的瑕疵,在到达幕布时都将被放大了几百倍。当然,这种对于 完美的追求要与成本的控制相平衡。 事实上光学的设计应该以这样的一种方式,即各个部件应该定位非常 准确的组合在一起,而不需要采用太多费时的人工调整。 例如一些老型号的光管、反射镜是可调解方向的,而现在大部分光机 的设计,都是整合在一起,无需调整的。

光路——光管
大部分灯泡发出的光线是中心亮,然后是向四周逐渐变暗。 一个解决的方法是:用一系列的小镜片(光管),将灯泡的光线汇合到一 起,并产生一个矩形的光束。 另一种值得注意的方法是,将灯泡的光线汇聚到一个矩形棒的一端,这 个棒是由磨光玻璃或石英制成,它的内表面由高反射镜环绕。光线在这 个光管里多次反射,在另一端出现时,就是均匀的矩形光束了。

光 管 灯 泡

光路——色轮

(应用于反射式投影系统)

作用:提供连续的颜色 分类:RGB三基色段,白色段,黄色段,过渡色段(洋红等),也会有其 他辅助色端,目前有5段和6段

原理:这几种显示的颜色依次刷新画面(大部分设计1/60秒),这对于观察 者的大脑来说已经足够快,因此看到的是一个独立的全彩的图像。这叫做 “场序颜色”,因为它是依次呈现不同的颜色,而不是都在同一时刻。

四节点色轮 RGBW

五节点色轮 RYGBW

六节点色轮 RGBRGB/RYGCBW

光路——分色镜

(应用于透射式投影系统)

作用:提供 RGB 三基色 原理: ——分色镜就是,这种材料具有或者表现出两种颜色的特性,这些材料 反射一种颜色,同时允许另一种颜色透射。 ——这是通过在玻璃表层,涂上金属氧化物层来实现的。

色谱图

颜色有三种表现特征, 即色调、亮度和饱和度。 饱和度与亮度,像天平的两 端一样矛盾。 三角形的三个点可以描绘出 投影机的所有色彩 许多视频源使用 SMPTE 240 色彩标准去记录影片 想得到完整的图像需要复制 到色彩的全部

成像引擎——成像技术

LCD穿透式液晶面板 ——通常三片式

DMD芯片(反射式) ——通常单片式

LCOS反射式液晶面板 ——通常三片式

3LCD投影系统-工作原理(透射式)

反射镜

分色镜

液晶面板

棱镜

光 源

X型立方体 型立方体 反射镜

反射镜

投影镜头

* LCD : Liquid Crystal

Display -液晶显示屏

3LCD投影系统-X型立方体
画 面

反射: 反射:红光 穿透:绿光, 穿透:绿光,蓝光

反射: 反射:蓝光 穿透:绿光, 穿透:绿光,红光

DLP?投影系统工作原理-单片式

DLP?工作原理

DLP?工作原理 DLP?工作原理

DLP?工作原理

一个DMD象素由镜面层、机构层和半导体层构成

DLP?工作原理

一个DMD微镜片可被简单描述成为一个半导体光开关

DLP?工作原理

一个DMD微镜片可被简单描述成为一个半导体光开关

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一个DMD微镜片可被简单描述成为一个半导体光开关

单芯片 DLP?方案

DLP?方案 单芯片 DLP?方案

技术广泛应用于商务、 DLP? 技术广泛应用于商务、行业和家庭领域

?方案 三芯片 DLP Cinema ?方案
DLP Cinema

单片DLP 单片DLP

三片反射式) LCOS (或D-ILA) 投影系统 (三片反射式)

LCOS, (Liquid Crystal on Silicon),硅基液晶,反射型液晶 或D-ILA,(Direct-Drive Image Light Amplifier),直接驱动图像光源放大器

LED 投影系统 (单片DLP)

LED投影机的光线是通过,高功率LED发出光线穿透分光镜和一系列透 镜后得到的。 LED投影机有两种类型,一种是采用3片液晶面板,另一方面是采用TI 的DMD芯片,
LED (Light Emitting Diode)

成像引擎结构对比
DLP? -- DLP? -- LCD -- LCOS

面板

像素
Row Column Line Transmissive area (不透光) (透光区) Line 透光区 (不透 光) Driving Transistor (不透光)

投影镜头

参数介绍参数介绍-F & f

F

:

光圈大小

f

:

焦距

光圈大小与F值成反比: F值越小,光圈越大 F理想值为1: 不可能达到 同样的投影机采用不同F值 的镜头 F 值与镜头物理直径没有必 然联系

焦距:透镜中心到光聚集之 : 焦点距离 数值越小,焦距越小 数值越大,焦距越大 焦距决定投影比的大小 焦距越小,投影比越大

参数介绍参数介绍-焦距与投影机参数的关系
投影比 投影比= 投影比=芯片尺寸 / 最 小焦距 以MP723 为例: 镜头参数: F=2.4~2.48 ,f=20.7~22.8mm 芯片尺寸: 0.55寸 其投影比为 0.55寸/0.027m,也 就是54寸@2m 反之:通过焦距和投影比可以计算出 芯片大小 缩放比 缩放比= 缩放比=最大焦距 / 最 小焦距 以MP723 为例: 镜头参数: F=2.4~2.48 ,f=20.7~22.8mm

其缩放比为 : 22.8/20.7=1.10

投影机外置镜头
增大投影比
投影距离短,画面不够大.因此需要变更镜头改变现状.目前有三种方式. 1.更换镜头 2.增加镜组 短焦时代来临,这些问题迎刃而解。 短焦时代来临,这些问题迎刃而解。 3.增加镜头 1需要拆机,2和3不需要拆机即可实现. 采用上述方式一般会造成散焦,画面失真等现象. 2005

与相机镜头的对比

对比项

光圈 变焦 范围 物理 口径

所有的相机都可以调节光圈 变焦范围大,多在3以上 都较小

一般无光圈光学器件 (W500,W20000等有) 一般都很小,小于2,多为 1.2 较大

你都懂了吗?
真实分辨率 投影系统 灯泡品牌/功耗 灯泡寿命 镜头平移 重量 工作噪音 PC兼容分辨率 外形尺寸 (WxHxD) 镜头 色轮 色彩 水平频率 垂直频率 视频兼容性 画面比例 投影方式 输入接口 输出接口 控制接口 喇叭 电源 功耗 菜单语言 预设情景模式 功能/卖点 说明书或彩页介绍 的其他参数

ThanQ


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