背投电视(投影电视机)

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背投电视是使用红绿蓝三个单色显像管(称为“投影管”),或是DLP芯片、三片式液晶等等成像,通过特殊电路以及光学设计会聚成像,并把视频图像投影在大面积屏幕上,从而获得大尺寸电视画面的一种电视机。若投影装置是封装在电视的机壳内,则称为内投影电视。到2012年年底,背投电视基本退出了市场。

背投电视(投影电视机)

简介

背投就是背后投影的电视机。一种假借投影和反射原理,将屏幕背投电视和投影系统置于一体的电视显像系统。在投影显示设备中,按其投影方式投影显示分为正投影(Front Projection)和背投影两种方式。正投影最直接的应用就是投影机,是指光线投射到屏幕正面显像。而背投影其原理简单来说是将投影机安装在机身内的底部,信号经过反射,投射到半透明的屏幕背面显像。背投电视就是这种原理的产物。

发展过程

背投彩电的图像质量高低与扫描技术密不可分。第一代背投产品产生于20世纪80年代末,由东芝、索尼等日本著名家电企业研制成功。第一代背投采用的是50Hz隔行扫描技术,每秒钟只能显示25幅图像。清晰度差,亮度低,图像存在大面积闪烁,无法在日光下观看。

第二代背投彩电在90年代中后期出现。其主要特征是“100Hz隔行扫描”和“50Hz逐行扫描”两种扫描模式,两种模式都是每秒钟显示50幅图像,在“100Hz隔行扫描”模式下表现为图像虽不闪烁但清晰度低,在“50Hz逐行扫描”模式下表现为清晰度虽较高但图像仍存在大面积闪烁。实际上,真正意义的100Hz逐行扫描背投还不存在。

第三代背投是60Hz逐行扫描背投彩电。60Hz逐行扫描背投运用了“数字变频+逐行扫描”的最新技术,每秒钟显示60幅图像,圆满地解决了清晰度和图像闪烁的问题。第四代背投产品采用的是目前先进的背投技术,75Hz数字变频逐行扫描背投彩电,每秒钟显示图像高达75幅,每帧图像扫描线在单位时间内达到了创纪录的1520线,图像清晰度、画面透亮感、稳定性都是背投产品中最好的。第五代背投产品采用的是最新数字视频处理技术和3D画质改良方案,像素值达到了206万,显像管灵敏度提高近300%,清晰度、亮度均得到大幅的提升;另外还配备了HDTVReady数字电视接口,全面兼容即将播出的数字电视信号。

中国市场上背投电视消费主要集中在长虹、东芝、索尼、飞利浦、三星、LG等品牌上。

技术原理

背投影彩电与普通彩电的成像原理不同,但它是在普通彩电的基础上结合了投影技术,研制开发而成的。从其工作原理上看,接收部分的原理与普通彩电基本相同,而最大的区别在于接收电视信号后的处理上。普通彩电收到视频信号后通过显像管直接显示到屏幕上,而背投影彩电接收到信号后,通过电路处理,再经会聚电路和数字滤波电路优化处理,将其传输给并排放置的红(R)、绿(G)、蓝(B)3只单色投影管。3只投影管产生的电视图像分别经过透镜放大,而经反射镜反射到投影屏上合成为一幅完整的大屏幕彩色图像。普通彩电所用的显像管尺寸和电视的尺寸是一致的,如普通的25英寸电视用25英寸的显像管,而背投影彩电用的是3个7英寸的小管子,这3只管子分别发出红、绿、蓝3种颜色的光,它们叠加在一起投影到屏幕上,形成完整的图像。

投影机投射图像要经过几次反射才能投射到荧幕上,所以背投式投影对于反射镜有很高要求。首先是不能变形,其次是反射率要高。在反射率方面,它和普通光学玻璃反射的方法不同,背投式投影是采用反射率较高的正面反射方式。

投影机是投影显示系统重要部件,其性能参数主要有亮度、对比度、解析度等等,其性能的好坏就代表着荧幕显示的好坏。

种类

由于采用的不同的投影机种类,背投技术可以分为CRT(阴极射线管)、LCD(液晶)、LCOS(硅基液晶)、DLP(数字光处理)等几种。

CRT

CRT背投电视的技术最为成熟,生产规模较大,性价比高,依然是国内背投电视市场的主流产品。但CRT背投是靠荧光粉发光,很难提升亮度,容易使显像管老化,时间长了,画面会变暗,清晰度降低。

LCD

LCD(Liquid Crystal Display)背投的成像方式为穿透式,成像器件为液晶板,是一种被动式的投影方式。它利用外光源(金属卤素灯或UHP灯),因此只要提高灯泡的功率就可以提升亮度。它利用比较成熟的液晶投影技术,色彩还原性好,亮度和对比度都优于CRT背投。LCD投影机按照液晶板的片数分为三片式和单片式。三片式投影机是液晶板投影机的主要机种。

DLP

DLP(Digital Light Processing)指数字光处理技术,这种技术要先把影像讯号经过数字处理后再投影出来,其投影显示质量很好。与LCD背投的透射式成像不同,DLP为反射方式。其系统核心是TI(德州仪器)公司开发的数字微镜器件—DMD(Digital Micro mirror Device),DMD是显示数字可视信息的最终环节,它是在CMOS的标准半导体制程上,加上一个可调变反射面的旋转机构形成的器件。通常DMD芯片有约130万个铰接安装的微镜,一个微镜对应一个像素。DLP背投的原理是用一个积分器(Integrator)将光源均匀化,通过一个有色彩三原色的色环(Color Wheel),将光分成R、G、B三色,微镜向光源倾斜时,光反射到镜头上,相当于光开关的“开”状态。微镜向光源反方向倾斜时,光反射不到镜头上,相当于光开关的“关”状态。其灰度等级由每秒钟光开关,开关次数比来决定。因此采用同步信号的方法,处理数字旋转镜片的电信号,将连续光转为灰阶,配合R、G、B三种颜色而将色彩表现出来,最后投影成像,便可以产生高品质、高灰度等级的图像。

DLP的投影机主要有单片DMD机、双片DMD机和三片DMD机。

LCOS

LCOS(Liquid Crystal On Silicon)技术结合了半导体与LCD技术,其光学成像原理与DLP同为反射方式。与LCD和DLP两种背投技术相比,优势在于高解析度、高亮度的特性,而且结构简单,成本降低潜力大。

关于LCOS光学系统技术仍在起步阶段,所以IBM、ColorQuad、Philip、Hologram等多家厂商都开发了不同的LCOS光学引擎架构。但主要可分为单片式和三片式两大类。

优势

市场上的背投式彩电屏幕尺寸一般为41至61英寸,巨大的屏幕使电视图像更具真实感。与普通电视相比,背投式彩电不是利用显像管,而是采用先进的投影光学系统,使电视亮度和清晰度得到极大提高,同时再配以高质量的扬声系统,营造出一种强烈的现场感。此外,背投式彩电采用数码扫描方式进行信号处理,每秒播出上百幅图像,实现了没有闪烁的稳定图像,观众长时间看电视也不会感到眼睛疲劳。

传统显像管彩电大多仍采用隔行扫描技术,行间闪烁严重,看久了会眼睛疲乏、脑袋发昏。包括一些进口的背投彩电也还在使用隔行扫描技术。而现在的背投彩电基本采用逐行扫描技术,如长虹“精显王”背投彩电是全球第一家采用逐行扫描+60/75HZ变频的精密显像技术,消除了行间闪烁及图像大面积闪烁现像,图像稳定、细腻、层次清晰。而且背投电视种的自动数字降噪和清晰度提高电路能对输入的图像内容逐幅进行检测,动态地控制降噪电路及降噪量,使图像质量得到提高。没有噪波的图像就不会被噪波电平大小所控制的滤波器处理,获得噪波和清晰度均较佳的图像。背投的水平观看角度为160°,垂直视角70°、屏幕亮度提高到了350尼特的水平,完全可以符合观看要求。

长寿命使用技术

背投式显示系统采用的是封闭的投射光路,所以完全避免了外界光线干扰,因此使得屏幕亮度大幅提高。我们知道,一般普通投影机亮度也就在1000流明左右,而背投电视流明可以达到4000~5000左右,这样不会有黯淡的效果,使得显示图像更加艳丽逼真。如长虹“精显王”背投彩电采用由双凸透镜、菲涅尔光学透镜、保护透镜三层组成的均匀增益屏幕,具有超高亮度,还消除了环境光线反射的影响,保护眼睛不疲劳。另外,过去背投彩电由于投影管高热问题没有有效解决,包括许多进口背投彩电仍只有1.5万小时左右使用寿命,而长虹公司对投影管中起冷却作用的冷媒进行了独特配方,延长了使用寿命。长虹“精显王”背投彩电的使用寿命在2.5万小时,也就是说如每天看4小时,可使用20年,是一些进口背投彩电使用寿命的1.67倍。

适应数字时代要求

现在的背投彩电一般都拥有VGA、SVGA接口、高保真音响等,接驳电脑后可上网冲浪、观看股票行情、玩电脑游戏等,因其大屏幕的特点,使图文清晰、视听更震撼,为消费者提供了更多更好的增值服务内容。

符合环保健康要求

传统显像管电视的工作原理是靠高压电子枪打出高速电子流在显像管的荧光粉涂层上发光成像的,在这个工作过程中会产生如X射线这样的电磁辐射,而且屏幕越大,辐射越强。背投电视的工作原理是用三只投影管先把光束投射在机内镜面上,再由镜面反射到屏幕上成像,这一过程中均是光的运动,所以没有辐射的危害。而且DLP背投电视采用全数码处理,这样就避免了普通CRT显示器所必须的扫描屏幕的过程,因此也就避免了图像的闪烁,而使得图像显示更加稳定。也正是这个原因,背投显示也就没有必要采用高压扫描电路,所以也没有X射线辐射,完全实现了零辐射要求,减少对人体的伤害,更符合现代绿色环保潮流,有利于家庭用户的健康。

价格实惠 使用寿命长

目前市场上的投影仪价格一般在2万元以上,而且主要掌握在洋品牌手中。背投产品性能优越,价格实惠,价格在1-3万之间。此外,前投仪接收信号后,由于传播过程造成光线发散,大量信号遗失,因此最终显示时,原有信号的清晰度、亮度都大大削弱,在许多时候学生根本看不清楚屏幕上的图像和字迹。当投影机灯泡使用寿命到期时,投影机的亮度会明显下降。这时要更换灯泡,目前,灯泡的价格比较高,常见的数据投影机灯泡价格要几千元人民币,使用价值昂贵。而背投彩电的灯管寿命远远高于普通投影,如长虹75P系列背投彩电由于采用国际先进技术,使用寿命达到20000小时以上,是接收和显示终端设备中性价比最高的产品。

应用领域

1、办公领域。以前在办公会议时候,要观看电脑内容的时候,往往都需要接上一个投影机,挂上屏幕,而且画面有时候还不是很清楚,对会议造成一定的影响。而背投一方面使用简单、方便,另一方面画面尺寸对会议要求完全符合,因此,在办公领域具有替代投影的趋势。

2、学校多媒体应用。背投影电视相对于投影机来说,价格相对便宜,而且使用时间长,又有VGA接口,视角宽,完全可以适应多媒体应用要求,性价比更高。因此,在许多学校都建立起了以背投电视为显像设备的多媒体教室。

3、家庭影院。随着“家庭影院”的影音观念被引入人们的生活,中层收入人员数量也日益成规模,人们对于电视系统的屏幕尺寸、画质清晰度等提出了更高的要求,而包括纯平电视在内的传统CRT显像管电视,由于自身技术原理局限,其最大尺寸不可能超出38英寸。因此,家居面积的增大与传统电视画面尺寸受限,使背投电视在家庭影院建设中成为首选。

退出市场

早在2007年9月份IDC的一份研究报告预测背投电视机将会在2011年结束其历史使命,随后索尼、日立、三星和日立相继退出背投市场,转向平板电视。

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