实验目的：

１、了解投影机的使用原理、投影灯泡的分类和选用。

２、学会投影机的正确操作方法与日常维护。

３、熟悉投影机的各种接口的功能，学会与各种设备的连接。

４、学会视频展示台的使用与操作。

实验器材：

投影机，视频展示台，投影灯泡，维修工具。

实验原理：

1．投影机种类

常用投影机为LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)投影机和DLP(Digital Light Processing，数码光路处理器)投影机。

(1) LCD投影机

LCD投影机是利用液晶显示技术的投影机。液晶具有特殊的电光效应，在电场作用下液晶分子的排列会发生变化，从而影响液晶单元的透光率和反射率，影响光学性质，能产生具有不同灰度层次及颜色的图像。LCD投影机分为液晶光阀投影机与液晶板投影机。液晶板投影机有单片式的，也有三片式的。

在三片式液晶板投影机中的液晶板上，每一个液晶单元代表一个像素，液晶单元受信号电  压的控制，从而控制光路的通与断，所加电压的不同，町以使像素呈现不同的灰度级。工作  时，光源的光线通过滤光、分色系统形成红、绿、蓝三色光，分别投射到三块液晶板上，从三块液晶板上透射出的光携带图像信息，由镜头放大呈现于银幕上。工作过程如图5—1所示。

图1 三片式液晶板投影机工作过程示意图

在液晶扳投影机中，光线透过液晶板后投射到银幕上，在这一过程中，有相当多的光线被阻隔，在高分辨率下此问题更为严重，因此液晶板投影机必须采用高亮度的金属卤化物灯或新型冷光源灯(UHP或UHE)作光源。利用液晶反射特性开发的投影机，称为反射式液晶(LCOS)投影机，具有亮度利用率高和色彩饱和度高的特点。

 (2) DLP投影机

DLP投影机是用数字微镜装置(DMD)作为反射镜反射光信息到银幕上的投影机。

DMD（Digital Micromirror Device） 16μm×16μm镜铰在CMOS上

DMD将几十万到上百万个16μm×16μm的方形铝镜建造在CMOS之上，每一个铝镜对应一个像素，可反射一个像素的光。在电作用下，镜片在—10°与+10°之间转换，当镜片成+10°时为接通状态，光源的光被反射后通过透镜投射到银幕上，当镜片成—10°时为断开状态，反射光不船投射到银幕上。通过控制每一个镜片下像素单元电的通断工作，改变其通断时间的长短，获得每个像素不同灰度的投影。

DLP投影机的彩色再现，是使入射光通过红、绿、蓝分光系统实现的。单个DMD的DLP投影机，借助旋转色轮分色。色轮由红、绿、蓝滤色镜组成，当色轮旋转时，红、绿、蓝光顾次地照到DMD上。3个DMD的DLP投影机，利用分光棱镜将光源的光线分成红、绿、蓝三色，分别作用于3个DMD。DLP投影机光学结构如图３所示。

图３ DLP投影机光学结构示意图

DLP投影机是全数字化的，具有图像质量稳定、图像噪声低、色彩准确、光线利用率高、对比度大等特点，但像素量不多。

2.投影机的性能指标

选择投影机主要着眼于分辨率、亮度和均匀度等性能指标。

(1) 分辨率

投影机的分辨宰是指内部核心电光器件的物理分辨率(又称真实分辨宰)，可能是VGA  (640x480)、SYGA(8OOx600)、XGA（1624x768)、SXGA(1280x1024)、UXGA(1600x1200)、QXGA(2048x1536)中的一种或接近其中的一种。投影机还有兼容分辨宰(又称{zd0}分辨率)。兼容分辨率是指投影机{zd0}可接受分辨率，通常比其物理分辨率高一级。

(2) 亮度

亮度是指投影机投射在银幕上的光亮度，通常用ANSI流明表示。投影机的亮度不宜过低或过高。若投影机的亮度很低，在教室中只有拉上遮光很好的窗帘，井关闭室内照明，投射的画面才有较好的呈现效果；若投影机的亮度非常高，长时间观看其投射内容会目眩、眼花。投影机的合适亮度，取决于环境光线条件、教室的大小、银幕的种类和应用目的(如在观看时需不需要记笔记，呈现画面有无丰富的细节，连续观看时间的长短)等因素。投影机亮度一般在2 000 ANSI流明左右较为合适。

(3) 均匀度

均匀度反映投射画面边缘亮度与中心亮度的差别，均匀度越好，呈现画面的效果越好。

实验内容：

１、投影机的使用

(1)投影机与信号源设备的连接

 投影机只能将其他设备送给它的信号加以转换呈现，本身并不产生信息，要用投影机呈现信息，必须首先将投影机与信号源设备相连。少数投影机内置有读卡器，可直接读出闪存卡中的信息展示。

多媒体投影机可与计算机、显示器、视频播放设备(如LD、VCD、SVCD、DVD、EVD、录像机)、图像及视频采集设备(如数字照相机、摄像机、视频展示台)、音响媒体(如CD、MD、MP3、录音机、传声器、扬声器)等多种设备相连，有的还可与局域网直接相连。所有多媒体投影机都备置有多种接插口。投影机常见的接插口如图4所示。

图4 投影机多样的接插口

投影机的接插口，可分为数字化接插口、可视化信息模拟输入接插口、可视化信息模拟输出接插口、音频输入插口和音频输出插口五大类。

① 可视化信息模拟输入接插口

该类接插口主要是视频输入插口(VIDEO IN)、超级视频插口(S—VIDEO，俗称S端子)、分量端子(YUV或YCbCr)和VGA输入接口(与RGB IN、COMPUTERIN等接口等同)。这四种接插口输入可视化信息的质量，按由前向后的顺序依次增高，在与信号源设备相连时，应遵循高质量优先原则。VGA IN接口(或RGB IN、COMPUTER IN)可与计算机显示卡上的VGA接口、视频展示台上的VGA OUT接口相连。YUV(或YCbCr)端口主要用于与DVD、EVD上的相应插口相连。S端子可与视频展示台、SVCD、DVD、摄像机、录像机上的相应端口相连。S端子在一些设备上标为SVHS。

② 可视化信息模拟输出接插口

    该类接插口主要为RGB OUT(或VGA OUT、MONITOR)，作用是将通过VGA IN(或RGB IN、COMPUTERIN)等插口墙人投影机的可视化信息电信号输出，供其他设备显示，通常是与显示器相连，或在多投影机同时工作时，与另外一台投影机相连。在计算机显卡接口与投影机相连呈现信息时，投影机上的RGB OUT接口可与显示器相连，从而在投影机投影银幕画面的同时，通过显示器监看显示信息。在许多学校的多媒体教室中，计算机显卡的信息是先送到VGA分配器，然后将VGA分配器的几路输出分别送给投影机和显示器等投影、显示类设备。

③ 数字化接插口

该类接插口主要为DVI接口(Digital Video Interface)、RJr5接口、鼠标接口(如PS2IN)、USB接口、RS-32C(或Serial)接口。DVI接口是投影机上以数字化方式接收可视化信息的接口，当计算机和投影机上都有DVI接口时，将计算机与投影机相连时应{sx}该接口。RJ-45接口用于连接网线(与双绞线上的水晶头相连)。鼠标接口用于与计算机上连接鼠标的接口相连。相连后，可利用投影机的遥控器代替鼠标控制计算机。投影机上的USB接口或RS&32C接口，用于与计算机相连，相连后可以通过计算机控制投影机。

④ 音频输入插口

该类接插口通常分为标有LINEIN和AUDIO IN的两类，前者用于与计算机声卡上的LINE OUT插口相连，接受计算机送出的音频电信号，后者用于与其他捂放设备上的音频输出插口相连。  投影机能将音频输人插口接受的电信号，通过内置的扬声器发出声音。

⑤ 音频输出插口

该接插口将音频电信号输出，供其他扩音设备扩音或播出。

(2) 投影机的调节

投影机的使用调节，分为通过机身面板的按钮调节和遥控器按钮调节两种方式。

① 投射画面大小调节。通常通过改变放映距离和改变投影机镜头焦距实现。在放映距离一定的条件下，镜头焦距越短，投射画面越大。投影机上的变焦操作，有手动变焦和电动变焦之分。手动变焦是用手旋转镜头上的变焦环；电动变焦是按投影机面板或遥控器上的变焦钮(通常标有ZOOM或缩放字样)或通过菜单选择“变焦”(ZOOM)命令进行。就一般而言，将投影机镜头置于较长焦距下，投射光斑的光线均匀性好，还给人以画画清晰度更高、画面更亮和更细腻的感觉。利用数字变焦功能(DigitalZoom，nZoom)、局部放大功能(MAG)，可以在投影光斑大小不变的条件下，放大显示画面对象。

② 投射画面清晰度调节。往往通过聚焦(FOCUS)解决投影画面不清晰的问题。投影机的聚焦调节形式有手动和电动之分。手动聚焦是用手转动镜头上的辈焦环；电动聚焦是桉投影机面板或遥控器上的聚焦钮，或通过菜单选择聚焦命令进行。

 ③ 亮度、对比度、饱和度调节。通过调出投影机特有的控制菜单进行。色调调节的本质是改变红、绿、蓝三色中每种色光的强度。

④ 画面正反上下调节。投影机可以通过菜单操作使画面上下颠倒和左右镜像调整。上下颠倒画面利用上／下(Up／Down)或地装／吊装(Desk／Ceiling)、旋转(Rotate)等菜单进行；左右镜像调整利用前投／背投(Front／Rear)、镜像(Left—Right、Mirror)等菜单进行。

⑤ 冻结及遮屏调节。冻结(Freeze)又称锁定，是将呈现的画面定格于银幕．而不随信号源输入投影机的可视化信号变化而变化。遮屏(Reveal，或Blank、Shutter)又称空白，该功能下投影机投射单色光斑或黑屏，而不投射任何内容信息，其作用是将观看者的注意力转移到教师的讲授和板书内容方面。多数投影机该功能下投射单色光斑的颜色可选择变化。

⑥ 输入源选择及转换效果设置。输入源选择是使用者选择确定将哪个接插口送入的可视化信息呈现，一般通过按投影机面板或遥控器上标有SOURCE或Input Select字样的选择按钮进行。一些投影机每一类输入潭对应一个输入按钮(如有RGB、S-VIDEO、VIDEO等按钮)。所有投影机都可以利用菜单进行输入源选择，许多投影机在变换信号输入源时，具有屏幕转换效果，而且可用菜单中的屏幕转换命令(如View Change)设置转换效果。

⑦ 画面位置及梯形调整。投影机提供了多种调整画面位置的方式，新型投影机还提供有画面比率(Aspect)和梯形校正(Correct Keystone Distortion)等调整。当投影机投影于银幕上的光斑不为矩形时，利用梯形校正功能可在一定范围内解决该问题。

⑧ 音频调节。多媒体投影机本身带有音频输入插口并内置扬声器，相应有音量(VOLUME)、音调(TONE)、平衡(BALANCE)、静音(MUTE)等调节。

2、投影机的灯泡的种类及更换

灯泡作为投影机的{wy}消耗材料,是选购投影机时必须考虑的重要因素。目前投影机普遍采用的是金属卤素灯泡、UHE灯泡、UHP（超能灯）灯泡这三种光源。灯泡的选择上购买使用UHE、UHP冷光源的投影机,这将非常有效地保障投影机的使用效果,同时节省投资。

UHP灯泡是一种理想的冷光源，但由于价格较高，一般应用于xx投影机上。UHP灯产生冷光，外形小巧，在相同功耗下，能产生大光量，寿命较长，当衰竭时，即刻熄灭。优点是使用寿命长，一般可以正常使用4000小时以上，亮度衰减很小。

荷兰飞利浦公司于1995年首先开发成功一种超高压汞灯，极距约1.3mm，功率100瓦。在灯工作时，汞蒸气压可达200个大气压。由于汞蒸气压愈高，灯的亮度也越高，而且汞原子谱线宽度变大，分子连续谱与带电粒子复合光谱也更强，特别是595nm以上的红光辐射随灯内工作压强的升高而增强，从而使灯的显色性提高。由于该灯放电时电极处于极高的温度，会造成钨材料蒸发并沉积在球壁上造成光衰，现通过在工艺上对灯内充入微量氧一卤素，有效清洁泡壳，使灯的寿命达12000小时。

UHP光源的电弧亮度能超过小面积高效投影装置所需的1Gcd/m2，为了达到更好的集光效果，近年来UHP光源的电弧极距减少到1.0mm，其寿命达10000小时以上，功率为200瓦，配备于投影仪产品，重量仅4公斤，体积不到2升，便于携带，其屏幕照度超过1100流明，能够达到明亮的XGA显示水平。

UHE灯泡也是一种冷光源，UHE灯泡是目前中档投影机中广泛采用的理想光源。优点是价格适中，在使用在使用2000小时以前几乎不会衰减。

金属卤素灯泡发热高，对投影机散热系统要求高，不宜做长时间（4小时以上）投影使用。金属卤素灯产生暖光，要求较大功率才能产生与UHP灯同等的光度，使用寿命较短，与UHP灯不同的是，金属卤素灯坏时表现为渐渐熄灭。金属卤素灯泡的优点是价格便宜，缺点是半衰期短，一般使用1000小时左右亮度就会降低到原先的一半左右。

3、投影机的使用注意事项

(1)正确开关投影机

投影机的开关操作会和投影灯泡有关系吗?不可否认，开关操作顺序确实和投影灯泡没有直接的联系，但开关操作不当会影响到灯泡所在的光学电路，而光学电路如果不正常的话，灯泡发生罢工现象也是必然的事情了。

正确开通投影机的顺序应为：将投影机电缆线与插座相连，并接通插座上的电源(这点可以提前接好)；先按下投影机电源开关，然后按下投影机身操作板或遥控器上“power”按钮，投影灯泡点亮，机身上“standby／on”(待机／开)指示灯闪烁，表示投影机处于预热阶段。当指示灯常亮时，各厂家的公司标志或晶牌标识图形显现，表明投影机可以使用了。正确关闭投影机的顺序应为：先要按下控制面板中的“LAMP”按钮，随后工作信号灯变成红色且不停闪烁，同时投影风扇也在不停运行；等到红色信号灯不闪烁，而且投影风扇停止转动时，再关闭投影机上的电源按钮开关；{zh1}关闭电源插座上的电源按钮。倘若开关投影机不注意顺序的话，投影机灯泡很容易发生爆炸现象。

(2)操作要有时间间隔，不要频繁开关电源

在投影机开通和关闭状态间进行切换时，一定要确保大约有5分钟的间隔时间。这是因为UHE灯启动后，一定要等到灯泡充分的亮了以后，这个时间段大约为2分钟，才可以关闭，否则会造成下次启动非常困难，高压炸灯。启动uHE，一定要等到uHE彻底凉了以后，才可以再次启动，否则，也会造成下次启动困难的现象。同时投影机从开通状态过渡到关闭状态，需要花费一定的时间去散发热量；另外，投影机内部的某些电路，使用了类似功率开关管或变压器之类的电子元件，这些元件也不允许频繁进行开通、关闭切换操作，因为太短时间间隔的切换会使这些元件出现严重的功率损耗，同时还会产生很多热量，这一点和平日里我们使用的家用灯泡非常类似，许多家用灯泡都是在开灯的一刹那报废的(灯丝耐不住强大电流的冲击而断裂了)。所以频繁开关电源是非常危险的行为。为了避免这些灯泡的受损，用户尽量不要频繁地开关投影机，同时还要记住，在关闭投影机后要重新开机的话，必须耐心等待5分钟左右。对于学校使用，每节课之间的十分钟休息，{zh0}不要关机。频繁的开、关投影机，将大大缩短灯泡的使用寿命。

(3)保持良好的通风散热条件

为散发投影机工作中产生的高温，投影机都设有通风口。当进风口及滤尘网被堵塞，气流不畅时，投影机内温度会迅速升高，加速灯泡的老化，甚至损坏光学元件。所以，必须要保持通风口畅通，并经常清理过滤网。在天气炎热并且内通风不好时，可用风扇帮助散热，这样可以保护投影机，延长其使用寿命，并且避免了投影机因过热而自动保护停机，影响正常使用。投影机通风口分进风口和出风口，进风口在它的底部，出风口在它的后面，注意不要使其底部和支撑面贴得太近，也不要在通风孑L处放置任何东西，以免通风不畅，影响散热；过滤网的网丝很细，很容易损坏，拆卸时动作要轻，清洁时切忌用螺丝刀等硬物，{zh0}用吸尘器吸干净网上灰尘杂物。

(4)．持续投影时间不能太长

大家也许会觉察到，投影灯泡随着工作时间的延长，其亮度越来越不如以前了，而且达到一定的期限后，灯泡就会自动报废，这是因为投影机长时间工作后，灯泡内部会不断聚集热量，一旦这些热量超过一定程度后，就会产生很高的温度，而灯泡在高温状态下长时间工作的话，其性能会不断下降，直到{zh1}不能工作为止。一般来说，一只投影灯泡的使用寿命大约为2000小时到4000小时，如果到了使用期限后，投影机往往会自动提示用户需要及时更换灯泡了。为了有效延长灯泡的使用寿命，我们应该将投影机每次投影时间控制在四小时以内，不然的话长时间投影，会导致灯泡内部产生过高温度，从而容易使灯泡亮度衰减过快，甚至有可能使灯泡发生爆炸。

(5)避免投影中发生震动

由于投影机在工作过程中，会在机身内部产生很大的热量，uhe灯泡在点亮状态时，温度有上千度，灯球处于半熔状态，在这种状态下，投影机稍微受到来自外界的震动，灯泡都有可能发生断开、灯泡炸裂。所以，在投影机工作时，千万不要随意移动投影机，也不要将投影机放在不平整的位置上，以免不小心碰到投影机就导致其发生震动。

(6)定期清洁除尘

我们目前使用的多晶硅LCD板一般为1．3英寸，有的甚至只有0．9英寸，而分辨率已达1024×768，也就是说每个像素只有0．02mm，灰尘颗粒足够把它阻挡。由于投影机LCD板一般都有专门的风扇以每分钟几十升空气的流量对其进行风冷，高速气流经过滤尘网后还有可能夹带微小尘粒，它们相互磨擦产生静电而吸附于系统中，这将对投影画面产生很大的影响。所以，要经常清洗进风口处的滤尘网，每个月至少清洗一次。如果散热不畅，灯泡长时间过热工作会使灯泡的寿命大大缩短，甚至灯泡炸裂，机器工作时不要有物体挡住通风口。目前的多晶硅LCD板还是比较怕高温，因此较新型号机型在LCD板附近都装有温度传感器，当进风

口及滤尘网被堵塞，气流不畅时，投影机内温度会迅速升高，这时温度传感器会报警并切断灯源电路。所以，保持进风口的畅通，及时清洁过滤网十分必要。

实验思考：

１、不同型号的投影机的灯泡是否可以互换？

２、金属卤素、UHE、UHP这三种光源的灯泡是否都适合每一种型号的投影机？