随着人们生活水平的提高，特别是住房的条件的改善，背投影电视机已成为很多消费者关注的热点。为此我们对市场上热销的背投影电视机的技术作一个简要分析。
背投影电视机与普通电视机相比，其主要的区别在于成像方式的不同，因此，各个背投影生产商将技术的改进集中在背投影的结构和光学部分，所采取的主要措施是提高背投影电视机的亮度，以此来改进画面的“朦胧症”。
1.结构与光学部分的改进
作为投影电视机的心脏器件，投影管对背投影图像效果起着决定性的影响。背投影电视内部分别使用了红、绿、蓝三只单独的单色投影管，其结构如图1所示。这种和彩色显像管同时具有红绿蓝电子枪的结构不同，在投影管的内部没有荫罩，可以提高投影管的发光亮度和减轻发热，并且不会因为荫罩发热变形而出现色纯问题。为提高发光效率，投影管的荧光粉采用了最新的含有稀土元素的合成材料，不但发光亮度是显像管的数十倍，可以长期高亮度地工作在高温状态，并且整个投影管的寿命也由以往5000小时左右加长为1.5万小时以上，使背投影电视投影管寿命短的问题已经成为过去。在投影管的结构上，荧光面的形状有意被做成下凹的负半径造型，这样可以有效加大图像的发光面积，能够将屏幕四周的图像亮度提高20％，对画面的亮度均匀性起到了明显的改善。另外大口径、高清晰度、大电流的新型专用电子枪开发成功后，也对投影电视机的高亮度、长寿命起到了有力的保证。除了以上改进之外，新型投影管的偏转线圈上还加有专为数字会聚调整技术而设的会聚调整线圈，强力VM速度调制线圈也广泛使用在投影管上，被视作提高图像清晰度的有效措施。在采用了以上技术之后，尽管投影电视机的图像效果和显像管电视相比仍然有差距，但已经明显地改进了图像的效果。
投影管正常工作时将产生大量的热量，在没有外加散热措施的情况下，投影管的荧光粉表面温度在120 C°～130 C°之间，长期工作在如此高的温度下，荧光粉的寿命将会显著缩短，导致投影管提前老化，发光亮度出现明显降低。为了给投影管“降温”，人们先后采用了强制散热、固体散热和液体散热等各种方法。目前，在各个品牌的背投影电视机中得到广泛采用的是液体散热法。这种散热方法将投影管靠近荧光面的玻壳和一个密闭的金属腔体相连接而成一个冷却腔，如图2所示。在腔体内则加有冷却液。冷却液呈透明状态，具有较好的导热性和一定的光线折射率，投影管工作时光线从透明的冷却液中射出，而投影管所产生的热量通过冷却液的对流传递给金属腔体，再由金属腔体表面的散热片将热量散出，从而起到为投影管快速“降温”的目的，并且腔体内的透明冷却媒液和前部的C碗还共同构成了一个光学上的凹透镜，可以改善图像聚焦性能和提高图像亮度。采用液体冷却后的投影电视机寿命、可靠性都有了显著的提高。
还记得早期的背投影电视吗？没错，就是那种比一架钢琴还要大的庞然大物，外观也像是一个方方正正的大家伙，这种又苯又重的东西摆在家里，当然谁都不会喜欢。而现在的新型背投彩电在外观上已经改进了许多，比老式的背投影薄了很多，有的甚至比34英寸显像管电视机的厚度还薄。在重量上的改进更是让人印象深刻。现在最新型的背投影电视机，重量普遍都在50～90kg之间，并且多数还在下部装上了万向轮，在家中推动起来十分方便。除此之外，为了让背投影被普通家庭所接受，生产厂在外观上也是煞费苦心，让背投影的造型更加具有现代家电的气息，更好地与家庭的环境融为一体，而色彩也是以银色、深灰色为主，和以往死板板的黑色有很大改进。所有这些外观上的改进，除了要感谢外观造型的功劳之外，其内部光学系统的改进和优化，才是背投影外观得以变薄、变轻的真正原因。早期由于光学设计的限制，镜头的焦距较长、视角较小，由此造成背投影的光路长，为了达到大屏幕的效果，只能够采用将光路多次曲折的方式，采用了双反射镜甚至三反射镜的光学设计，以期达到加长光路的效果，如图3所示。这造成背投影体积十分庞大，另一方面由于光线多次投射、反射，每次反射都会造成3％左右的图像亮度损失，光线随之损失和发生畸变，造成图像亮度暗和失真。而现在由于镜头设计的改进，镜头的焦距比以往有很大的缩短，视角可以做得较大，镜头边缘的成像质量也得到明显改善，并不需要像以前那样长的光路就可以获得足够大的图像。因此目前面市的新型背投影全部使用了单反射镜结构方式（见图3），让光线产生畸变的可能性大为降低，较少的反射次数也减少了光线的损失，从而可以获得较高的图像亮度。尤其是目前的光学镜头均为具有较大的图像放大倍数和短焦距的“亮镜头”，不但图像亮度高，并且镜头边缘的光学性能也得到提升，而在以往的老一代背投影电视机上，这二者是鱼与熊掌，不可兼得的。在镜头的构造上，以往大都为5～7片的玻璃透镜构成，光线每经过一次镜片就会产生一定的损失。目前流行的做法是采用玻璃透镜和树脂透镜共同组成的合成镜头，由于精密注塑技术的发展，使得镜头中的树脂透镜可以做成各种复合透镜的形状，一片复合树脂透镜在光路上所起的作用往往相当于2到3片玻璃透镜，因此目前背投影电视机的光学镜头由3到4片透镜组成，其中只有1片为玻璃镜片，这使图像亮度进一步提高，而聚焦性能和成像质量反而比以前做得更好。
（4） 多层复合屏幕
如果你以为背投影电视机的屏幕只是一张普通的有机玻璃那你就大错特错了。背投影的屏幕经过二十多年的发展和改进，目前已经成为背投影电视机上最精密的光学器件之一了，在全世界范围内也只有屈指可数的几家厂有生产能力。早期背投影所使用的屏幕结构简单，和120相机取景器中的毛玻璃作用差不多，为单层结构。这种结构最大的缺点就在于图像的亮度损失较大，并且屏幕中心和边缘的亮度差别明显，边缘的亮度不及屏幕中心点亮度的十分之一。用这种背投影电视机重现的图像效果自然是无法恭维，大慨和从布满水蒸气的洗澡间玻璃望出去所看到的图像差不多。而现在的情况已经有了很大的好转，随着技术发展，屏幕也由早期单张改进为现在的双层甚至三层结构，如图4所示。其中的非涅尔透镜层能够均匀屏幕中心和边缘的亮度，双凸透镜层为主要的成像层，投射的光线在双凸透镜层上最终形成影像。两层屏幕相互紧密叠加并各司其职，效果自然远胜于前期的单层屏幕，不论是在图像的亮度、清晰度、均匀度以及观看的视角方面，都有明显的提高。由于双层屏幕的构造精密，为了防止外来物体划伤屏幕，大部分背投影电视机还在双凸透镜层的外边加有一张保护屏。保护屏具有一定的透光率以及色彩调节功能，如索尼的KP-EF41MG2、KP-EF53MG等部分机型的保护屏上还添加了防止反光的深色镀膜，这不但提高了图像光线的透明感和对比度，还降低了环境光线对屏幕图像的干扰。
2.电路的改进
以上的4点改进，也只是背投影电视机改进的光学和结构部分，应该说对背投影电视机图像效果的提升起到了主要的决定性作用，但好马配好鞍才能相得益彰，除了上述的几点改进之外，电路对背投影的图像也有着重要的影响。在电路上除了作为一台电视机所必须的图像、伴音处理以及扫描电路之外，由于屏幕尺寸已经远远大于普通的29英寸或34英寸“大屏幕”彩电，在图像被放大到51英寸或更大的尺寸时，哪怕是一丁点儿的不良，也会使观看者明显察觉到缺陷的存在。因此，背投影电视机的电路除了继承显像管电视机所广泛采用的数字梳状滤波器、数码降噪、黑电平延伸等行之有效的图像改进措施之外，还针对大屏幕的特点特别加强了一些图像改进电路的效果，并新加入了如数字会聚调试等独有的调整电路，使得从电路上原汁原味地还原出信号的本色。
（1） 数字会聚调整电路
背投影电视机使用了三只单独的单色投影管，这样作带来的最大的缺点，就是图像的会聚不良。所谓会聚不良，是由于三只投影管因图像准确重合程度的差异而引起的颜色失真。以在屏幕上重现一根水平的白线为例，如图5所示。由于白色是由红绿蓝三基色所组成，图像上的白线在红绿蓝三只投影管上就表现为单独的红线、绿线和蓝线。必须要三根单独的红绿蓝线条在屏幕上精确的重合在一起，才能够重现出白色的线条。但情况往往并不理想，由于安装位置以及三只投影管的差异，红绿蓝三根线条在屏幕上往往是互相分离，结果使得图像的重现产生严重的失真，这种缺陷使得图像根本无法观看。为了修正这个缺陷，早期的背投影电视机采用了用模拟电压加上磁片来校正会聚误差的办法，但由于调试方法复杂，效果难如人意。这就造成了早期背投影电视机的图像似乎老是有线条“分叉”的原因所在。而改进后的背投影电视机则采用了全数字会聚调整的方法，即在偏转线圈上加上专门的会聚线圈，再通过数字电路将屏幕单独划分为100～288个小的调整区域。在调整区域内，红绿蓝三种线条都可以单独调整直到完全重合，而整个屏幕的图像就由几百个单独调整好的小块组成。为了实现这个功能，在背投影电路中都加有一块价值不菲的会聚电路模块。在采用了数字会聚电路之后，会聚调试的效果得到了明显的改善，让背投影电视机可以达到和显像管电视机一样精密的会聚效果。
（2） 自动会聚修正
在前面已经谈到数字会聚电路的重要性，在采用数字会聚电路后，会聚效果的确令人满意，但背投影电视机由于内部光学器件的精密性，在经过长途运输的颠簸以及使用一段时间之后，随之而来的就是另一个新问题，即已经调好的会聚有轻微的改变。这种变化尽管很轻微，一般情况下甚至不为人所察觉，不过它还是会对屏幕边缘图像的精密重现形成影响，当图像只存在轻微的会聚不良时，还将降低图像的清晰度。这种问题是每一个挑剔的观众所难以容忍的。于是，为了克服这个问题的自动会聚修正电路应运而生。这个电路相当于一个严格的会聚检查专家，在图像出现会聚不良时，启动这个功能，它就可以将检测到的图像会聚误差与存储在程序中的会聚标准线条作比较，并且自动修正其中已经发生变化的部分。由于会聚的改善将带来聚焦效果的提高，因此这个功能在索尼KP-EF48MG等机型中被称为“数码快速聚焦”，而在日立的一些机型中又被称为“魔术会聚”。由于自动会聚修正电路的成本非常高，因此往往被使用在一些高档的旗舰级的背投影上，而对于大部分无此功能的背投影电视机，则另外设有用户手动会聚修正功能，可以由使用者随时自行修正会聚。还有一些公司则采用在电视机销售之后由售后人员上门为用户在维修模式下修正会聚的方法。相比之下，前一种方便省事，适合有电视机知识的用户使用，后一种则适用于对背投影电视机一窍不通的普通用户。
（3） 倍频或变频电路
打开电视机，将对比度和亮度调大，站近一些，仔细的观察图像，你发现了什么？是否觉得画面的亮度有明显的闪烁感，图像或者字幕的边缘在轻微地抖动。没错，相信你自己看到的。普通的电视机由于只有50Hz的场扫描频率，在图像上一直存在着亮度的闪烁现象，并且闪烁随着亮度的加大和图像面积的增大而愈加明显。至于字幕边缘轻微的抖动，则是由现在的行扫描方式为隔行扫描所不可避免的缺陷。这两个问题在小屏幕电视机上不太明显，还可以忍受，但在大屏幕的背投影电视机上，它们就成为图像画质提高的首要障碍。目前为止，解决它们的有效办法就是倍频或变频电路，通过提高帧扫描频率来减轻闪烁现象。如果再在帧扫描频率改变的同时配以逐行扫描的方式，则效果更是尽善尽美。在具体的处理电路上，可以分为倍频（帧扫描频率由50Hz提高一倍，变为100Hz）、变频（帧扫描频率由50Hz变为60Hz或75Hz）两种，而这两种方式又都有逐行扫描和隔行扫描之分。逐行扫描好过隔行扫描，帧扫描的频率越高则图像越不闪烁，观感越好。目前面市的背投影中，带有变频、逐行扫描电路的品种逐渐增多，例如东芝的50D9UXC、索尼的KP-ES48MG、长虹的51PDT18等都是具有代表性的机型。
（4） 动态聚焦
在显像管电视机中，聚焦电压的高低是固定不变的。由于投影管的发光面在制造上被有意做成向内凹陷的形状，而固定的聚焦电压对电子所形成的电子透镜的焦点也是固定不变的。这带来一个麻烦，由电子透镜至发光面中心点的距离和到边缘的距离不一致，这就会造成图像在屏幕中心的清晰度和边缘的清晰度无法兼顾的问题，折衷之道往往是故意将中心的清晰度调高一些，而无奈的牺牲一点边缘的清晰度。这个缺陷给改进聚焦效果提供了一种可能性。能否让固定不变的聚焦电压动起来，当扫描的电子到达图像边缘时，聚焦电压也随之产生变化，从而自动调节电子透镜的焦点，使其仍然聚焦良好？答案是肯定的，动态聚焦电路的应用就是为了解决这个问题。动态聚焦电路分为水平动态聚焦和垂直动态聚焦电路两种，分别控制水平和垂直扫描方向聚焦电压的动态改变，有的机型同时加有两种动态聚焦电路。加有动态聚焦电路后，图像的清晰度、特别是边角部分的清晰度会有显著的提升，屏幕边角可以达到和中央相近的图像清晰度。
（5） 其他常见电路
除了上面介绍的4种电路之外，为改进性能，提高在超大屏幕下图像的画质表现，背投影电视机上还不遗余力地加有多种图像效果提升电路。如大家所熟悉的动态梳状滤波器、动态数字降噪、准分离式中频滤波器、动态锁相环滤波等。另外为提高图像的鲜锐感和线条的清晰度，动态速度调制电路取代了以往的勾边电路；为使彩色边缘清晰，加入了彩色清晰度提升电路。总之，只要是在显像管电视机上被证明有效果的画质改进电路，在背投影电视机上几乎都可以找到它们的所在，即使在显像管电视机上因为成本或其他因素无法使用的电路，在背投影电视机上也会有它们的用武之地。
3.实用功能
背投影电视机作为一台家庭中实用的电视机，其功能的强大与否也是衡量一台背投影价值的重要因素。和普通电视机的功能相比，背投影电视机除了具有它们的全部常用功能之外，还有自己独特之处，如屏幕变大后，画中画功能变得非常有必要。背投影电视机的屏幕上的空间宽裕得多，可以将小画面的图像内容看得更清晰一些。至于其他一些需要较大成本才能够实现的功能，如图文接收、丽音接收、数字DVB卫星电视接口等功能在背投影电视机上也很常见。一般家庭中为了接驳VCD或DVD、录像机、摄录一体机、游戏机、AV放大器等外部设备，至少需要3到4组AV和S输入及输出接口。除此之外，为配合在DVD机上广泛使用的DVD色差输出接口（即色差分量输出接口Ycbcr），背投影电视机也普遍加有相应的DVD色差分量输入接口。除此之外，在长虹的DP4388、三星的SP54J8HF2等具有100Hz倍频或者逐行扫描变频的背投影电视机上，还带有VGA接口输入功能。有这种接口的电视机，可以通过一根VGA连线和微机的显卡VGA输出接口连接，直接用背投影电视机来显示微机屏幕上的图像。这个功能赋予了背投影电视机一个全新的使用空间，不但在一些多媒体教室以及商业演示时可以使用背投影来作为微机的显示器，起到普通的15英寸或17英寸显示器难以发挥的震撼效果，并且在家庭使用中，可以用这个功能来学习多媒体教学资料、画图、上网、玩游戏。
和图像的改进相比，背投影电视机的音响效果上取得的进步则更为明显，而音响效果的改进最主要又得益于背投影宽松的结构形式给了音响设计极大的自由度。背投影电视机的底座内除了安装机芯板之外，空间充裕，这给扬声器的选择提供了充分的空间。声学设计师可以毫不顾忌地选用5英寸以上的低音外磁式扬声器而不用担心没有足够的地方来安装扬声器。在背投影电视机使用的材质上，目前多采用木质外壳结构，用10～12mm的中纤板来制作机壳，与塑料材质相比，能有效防止声音共振，特别有利于低音的重放。由于音箱设计合理，可以最大限度地发挥扬声器的声音效果，背投影电视机一般无需再加专门的重低音装置，就可以还原出深沉而有力度的重低音。对于一些屏幕尺寸稍大的背投影，则干脆在底座内部安装上一对木质的书架式成品音箱（见图6），音效更加出色。
（刘浩）