什么是背投影顯示系統(tǒng)與光學(xué)型背投影屏幕

一、概述

　　在當(dāng)今信息時(shí)代，人類(lèi)需要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)獲取和處理盡可能多的信息，由于圖形圖像包含的信息量大，所以它成為信息傳播的重要方式，針對(duì)圖形圖像的采集、編輯、傳輸、存儲(chǔ)、顯示，也就理所當(dāng)然地成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要課題，在圖像顯示方面，由于微電子技術(shù)、光電顯示技術(shù)的迅速發(fā)展，圖像顯示技術(shù)主要向電子顯示方式發(fā)展，并體現(xiàn)出三種趨勢(shì)：

　　◇ 大屏幕化和微型化
　　◇ 高清晰度
　　◇ 數(shù)字化

　　電子顯示又有很多類(lèi)別，我們可以簡(jiǎn)單地將其分為直視式和投影式兩種。每種方式又包含多種顯示技術(shù)，如下表所示：

　　在實(shí)現(xiàn)大畫(huà)面顯示（顯示尺寸在40英寸以上）方面，常見(jiàn)的產(chǎn)品有：LED顯示屏、投影顯示（正投、背投、投影拼接墻）、PDP顯示，在超大屏幕顯示（顯示尺寸在72英寸以上）方面，目前主要有LED顯示屏和投影顯示，以下是幾種顯示方式的比較。

　　我們看到，從CRT到LED，實(shí)現(xiàn)了大屏幕顯示；從LED到正投影，實(shí)現(xiàn)了大屏幕、高清晰度顯示；從正投影到背投影，人們實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的大屏幕、高清晰度顯示。只要求實(shí)現(xiàn)大畫(huà)面顯示、高清晰度顯示、多媒體輸入，都不難。但要同時(shí)實(shí)現(xiàn)這三種要求，非背背投影莫屬。背投影顯示技術(shù)很容易做到大畫(huà)面、多媒體、高品質(zhì)顯示，代表著顯示技術(shù)的主要發(fā)展方向，享有廣闊的市場(chǎng)和光明的前景。

　　二、背投影系統(tǒng)與設(shè)計(jì)

　　1、背投影系統(tǒng)組成與原理

　　背投影系統(tǒng)有三大部分：投影機(jī)、投影屏幕、系統(tǒng)附件。

　　背投影系統(tǒng)組成及原理，投影光經(jīng)過(guò)反射鏡反射后，在屏幕上成像。有的系統(tǒng)具有兩面反射鏡，通常稱(chēng)為“雙反系統(tǒng)”，只有一面反射鏡的通常稱(chēng)為“單反系統(tǒng)”。采用反射鏡的目的是縮短系統(tǒng)深度，方便應(yīng)用。

　　◇ 投影機(jī)：投影機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的“源頭”，具有舉足重輕的作用

　　◇ 附件：包括支架與反射鏡、幕框和箱體。其中反射鏡要用高反射率正面鍍膜反射鏡。

　　◇ 屏幕：屏幕是系統(tǒng)的“終端”。 系統(tǒng)的核心部件之一。它的性能在很大程度上影響了整個(gè)系統(tǒng)的性能。

　　2、背投影系統(tǒng)的分類(lèi)與應(yīng)用

　　背投影系統(tǒng)通常分為三類(lèi)：

　　3、背投影系統(tǒng)的主要用途

　　無(wú)論我們采用那種背投影系統(tǒng)，只要是多媒體輸入的，（多數(shù)背投影電視不能接入數(shù)字信號(hào)，不在此列）都可以用來(lái)：★接待、宣傳、展示、公告、演示★可視會(huì)議/可視電話(huà)★上網(wǎng)/遠(yuǎn)程教育★休閑娛樂(lè)如看大片，打游戲等。

　　三、背投影屏幕

　　前面談到了背投影屏幕，它是是背投影顯示系統(tǒng)的“終端”，系統(tǒng)的核心部件。屏幕的性能在很大程度上影響了整個(gè)系統(tǒng)的性能。為什么這樣說(shuō)？請(qǐng)看

　　1、背投影屏幕的作用

　　1）、光學(xué)成像的有形物面。

　　2）、對(duì)光能進(jìn)行重新分布，以得到盡可能好的圖像光學(xué)性能，如均勻度、可視角度等。

　　3）、在一定程度上決定了圖像的亮度、對(duì)比度、分辨率等參數(shù)。

　　2、背投影屏幕的分類(lèi)與原理

　　背投影屏幕分為光學(xué)結(jié)構(gòu)型背投影屏幕和散射型背投影屏幕兩大類(lèi)。光學(xué)型背投影屏幕又稱(chēng)為專(zhuān)業(yè)型背投影屏幕或微結(jié)構(gòu)光學(xué)型背投影屏幕。

　　光學(xué)型背投影屏幕指的是利用微細(xì)光學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)完成光能分布、實(shí)現(xiàn)屏幕功能的這一類(lèi)屏幕。而散射型背投影屏幕指的是利用微細(xì)粒子對(duì)光的散射作用來(lái)完成光能分布、實(shí)現(xiàn)屏幕功能的這一類(lèi)屏幕。

　　光學(xué)型背投影屏幕通常是三種光學(xué)微結(jié)構(gòu)的組合：菲涅爾透鏡(Fresnel lens)、柱面鏡(Lenticular lens)、黑條紋(Black stripe)。

　　菲涅爾透鏡是所有光學(xué)型背投幕都有的單元，其作用是將投影光變成平行光。柱面鏡完成投影光在水平方向和垂直方向上的光能分布。黑條紋（黑顏料）提高屏幕顯示的對(duì)比度。

　　從理論上講，投影光能在通過(guò)光學(xué)型背投影屏幕時(shí)，光能的損失僅僅是投影光能在入射面的反射，這就是光學(xué)型背投影屏幕能夠提高增益的根本原因。

　　同樣，由于投影光在進(jìn)入柱面鏡時(shí)均有同等的光學(xué)條件，它決定了光能分布的均勻性，從而有效地遏制了亮斑效應(yīng)。

　　在使用三槍投影機(jī)的情況下，光學(xué)型背投影屏幕的雙柱面結(jié)構(gòu)還起著消除彩色位移（Color Shift）的作用。

　　散射型背投影屏幕。光線(xiàn)通過(guò)和繞過(guò)粒子時(shí)，粒子對(duì)光線(xiàn)的折射和繞射造成光線(xiàn)的散射。散射幕表面沒(méi)有微細(xì)光學(xué)結(jié)構(gòu)，就是通過(guò)這種粒子散射能力來(lái)完成對(duì)光能的分布。

　　實(shí)驗(yàn)表明，隨著散射粒子體積的減小和濃度的增加，散射能力增強(qiáng)，投影光能分布更加均勻。但更多的光線(xiàn)發(fā)生后向散射，被多次折射后返回了入射表面，當(dāng)散射粒子的體積減小、濃度增加到一定程度時(shí)，投影光被全部擋回入射面，這時(shí)的屏幕就完全喪失背投影屏幕功能了。

　　從以上的分析可知，散射型屏幕中的散射粒子對(duì)光線(xiàn)在2π立體空間內(nèi)均等散射，因此在有效區(qū)間內(nèi)的光能分布減弱，在相同視角內(nèi)，屏幕增益降低；另外，由于由于投影光進(jìn)入散射屏幕的主方向不一致，造成屏幕中間亮、邊緣暗，形成中心亮斑。

　　散射粒子有無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料兩種，原理相同，這里不再贅述。

　　3、背投影屏幕的主要參數(shù)

　　增益：把標(biāo)準(zhǔn)白板對(duì)白光的反射量定為1，背投影屏幕光能透過(guò)量與之的比值稱(chēng)為增益。

　　視角：分水平視角與垂直視角。即在水平或垂直方向上偏離屏幕中心法線(xiàn)，當(dāng)增益下降至中心增益的一半時(shí)的水平角度或垂直角度。雙組元（Double elements）電視型屏幕通常采用1/3增益來(lái)定義視角。