Как работают проекторы. Как устроен внутри проектор. Технология проецирования — виды проекторов

Проектор — электронно-оптический прибор, принцип действия которого основан на работе световой проекции. Данное оборудование предназначено для создания из получаемого сигнала изображения на удаленном экране.

Внутри корпуса устройства находится лампа, которая является источником светового потока. Проходя через оптическую систему, поток в соответствии с принципами световой проекции разделяется на три цвета (красный, синий, зеленый). Далее он попадает в модулятор (жидкокристаллическую или микрозеркальную матрицу), который создает пиксельную структуру. Блок управления, получая сигналы от источника изображения, регулирует направление работы модулирующей матрицы. Объектив, в соответствии с принципом фокусировки, собирает потоки различных цветов и формирует изображение на экране.

Принцип работы проекторов различного типа

. DLP-проекторы. Принцип работы проектора DLP типа основан на использовании микрозеркальных матриц. Каждое зеркало создает один пиксель изображения. Их общее количество соответствует разрешению прибора. Принцип работы проекторов с DLP технологией состоит в одновременном отражении всеми микрозеркалами источника света в объектив.
. LCD-проекторы. Принцип работы проектора LCD типа основан на использовании жидкокристаллических матриц трех цветов (синего, зеленого и красного). Каждая ячейка жидкого кристалла представляет собой один пиксель в проецируемом изображении. Принцип работы проекторов с LCD технологией состоит в одномоментном выводе трех цветов, что позволяет добиться естественной цветопередачи.
. LCoS-проекторы. Принцип работы проектора LCoS типа основан на сочетании первых двух технологий. В оборудовании используются ЖК-матрицы (как в LCD), но не просветные, а отражающие (как в DLP). Принцип работы проекторов с LCoS технологией заключается в отражении светового потока зеркальными подложками жидких кристаллов.
. Лазерные проекторы. Принцип работы проектора лазерного типа заключается в создании картинки при помощи лазерных импульсов (лучей). В конструкции отсутствует объектив. Импульсы не подвергаются рассеиванию, поэтому им не нужна фокусировка. Принцип работы проекторов с лазерной технологией отличается тем, что оптическая система представляет собой конвертер, меняющий только угол отклонения луча.

Характеристики работы проектора

Световой поток. Определяет мощность проектора (возможность создать необходимую яркость получаемого на экране изображения). Яркость современных приборов находится в диапазоне от 600 до 30 000 ANSI-люменов. В соответствии с принципами оптической проекции, чем больше значение светового потока, тем выше качество получаемого изображения.

Разрешение. Определяет качество изображения в аспектах плавности линий, проработанности деталей и четкости графических образов. Разрешение современных проекторов находится в диапазоне от SVGA (600х800) до Full HD (1920х1080). В характеристиках может быть указано большее значение, чем физическое разрешение.

Контрастность. Это отношение величины самого светлого к самому темному участку изображения, создаваемого проектором. Чем больше это отношение, тем различимее изображение, ярче и насыщеннее краски, выше четкость графических символов. Указанный в характеристиках проекторов показатель может достигать 1000000:1.

Цветопередача. Характеристика, определяющая точность передачи цвета в получаемом изображении. Современный проектор поддерживает гораздо больше оттенков цветов, чем способен различить человеческий глаз (до 16,7 миллионов). Лучшие показатели в цветопередаче достигаются приборами, созданными в соответствии с принципом лазерной проекции.

Выбирая проектор для домашнего кинотеатра, покупатели прекрасно представляют, что им необходимо лучшее мультимедийное устройство, но не всегда разбираются в тонкостях его характеристик. Сейчас на внутреннем рынке РФ представлены многие модели ведущих фирм мира: Sony, Epson, Optoma, BenQ и другие, поэтому выбрать достойный проектор, а не аналог китайской сборки, не так просто.

Проекторы для домашнего кинотеатра появились на отечественном рынке недавно, но сразу завоевали популярность среди обеспеченной части покупателей. Со временем производство этих изделий увеличивалось, появились бюджетные модели, которые с удовольствие приобретают представители разных слоёв общества. Как и любая другая техника, проекторы имеют свои преимущества и не лишены недостатков.

Достоинства:

хорошее соотношение диагонали экрана и стоимости проектора;
комплект занимает гораздо меньше места, чем ТВ с аналогичной диагональю.

Недостатки:

необходима подготовка помещения;
экран приобретается отдельно, если с ДУ (дистанционное устройство), то по цене бюджетного проектора;
шумовое воздействие от охлаждающей системы;
требуется периодическая замена лампы, если проектор не категории led (светодиодный).

Типы проекторов

Как выбрать проектор для домашнего кинотеатра и при этом приобрести действительно надёжное и качественное устройство? Знатоки утверждают - смотреть фильмы можно на любом виде таких устройств, всё зависит от вашего личного предпочтения. Среди моделей, предназначенных для демонстрации кино в домашних условиях, можно условно выделить три основных :

Центры для развлечения «всё в одном флаконе », куда входит сам проектор, плеер, акустическая система. Такие устройства имеют основное преимущество - простая установка и эксплуатация. Достаточно подключить аппарат к электросети, согласовать с расположением экрана, и можно наслаждаться просмотром. Основной недостаток — слабые характеристики встроенной акустической системы.
Кинотеатральное изделие начального уровня - это проектор для домашнего кинотеатра, оснащенный матрицей с разрешением до 1280х720 (800). Производители относят их к развлекательным моделям: Epson EH-TW450, BenQ W1070. Эти изделия имеют хорошее соотношение качества изображения к стоимости, поэтому специалисты рекомендуют их покупку широким слоям населения.
Высокий класс проекционных аппаратов для дома - это Full HD с разрешением матриц 1080 пикселей (1920х1080). К такому виду относятся Sony VPL-VW350ES, BenQ W3000 и другие. Эти мультимедийные изделия обеспечивают проецирование любого формата информации, которая поступает от разных источников: видеокамеры, ПК, телевизионного тюнера, игровой приставки.

Проекторы подразделяют также по способу прохождения света от лампы на . К преимуществам первых относятся весьма высокая контрастность и равномерное распределение цветовой гаммы по всей площади экрана, а у вторых - отсутствие эффекта радуги и высокий КПД при меньшем потреблении мощности.

Ключевые параметры

При покупке необходимо, кроме стоимости, обратить внимание на такие параметры:

Световой поток должен находиться в пределах 1000-2000 Лм. Такое изображение отлично видно в освещённом помещении, и нет надобности в соблюдении частичного или полного режима затемнения.
Предел контрастности - от 1000:1 до 2000:1. Если эта цифра ниже, то тёмные сцены в фильме будут практически неразличимы.
Уровень шумового воздействия системы охлаждения. Лучший вариант - покупка изделия с низким уровнем шума, который не будет слышен за шумовыми эффектами от демонстрации фильма;
Цветовая гамма проекции . Она регулируется самостоятельно, но при этом надо учитывать, что все цвета должны быть естественными.

Кроме этого, особое значение имеет срок службы лампы . Как правило, этот параметр зависит от интенсивности эксплуатации устройства: если смотреть каждый день кино в течение 1,5 часа, то лампы хватит от 3,5 до 7 лет.

По статистике пользователи меняют лампу один раз, потом уже подлежит замене сам проектор на более совершенную модель.

Свет, Излучаемый Диодом (LED)

Светодиодные источники освещения используются повсеместно. Существуют проекторы малой мощности типа led. Ведущие производители современных кинопроекторов заверяют, что вскоре в продажу поступят новые изделия. В них вместо лампы накаливания будут использоваться системы цветных диодов со сроком службы до 30 тысяч часов, т. е. до окончания срока эксплуатации самого проектора.

Замена устаревшей проекционной лампы на светодиод при современном этапе развития технических возможностей не составляет большого труда, но для совместной работы с led-источниками света подходят только DLP-проекторы.

Ведущие фирмы применяют LED совместно с матрицами типа LCoS , которые также работают по принципу отражения света. Их инженеры уверяют, что в скором времени наступит рассвет данной технологии.

Принцип действия проектора будущего

Используют минимум три диода: красный, зелёный и синий, добавляют жёлтый, голубой, чтобы цветопередача имела более насыщенный цвет. В led-изделиях отсутствует световое колесо - установлена электросхема, которая незаметно для глаза переключает диоды подсветки, в результате на экране вы видите яркую цветную картинку.
Достоинства:

Масса и габариты . LED + DLP позволило расположить все составляющие максимально близко и создавать миниатюрные, не более коробки от CD-дисков, проекторы.
Расход энергии : led потребляет в 10 раз меньше, чем лампы и может работать от аккумулятора.
Срок службы . У лампы не более 3 тыс., LED - 20 тыс. часов без снижения яркости.

К недостаткам можно отнести только одно: лучшие экземпляры проекторов типа led имеют световой поток только в несколько сотен люмен. Этого хватает только на создание небольших изображений в слегка затемнённом помещении.

Например, миниатюрный LED проектор BenQ Joybee GP1 может создавать изображение размером от 38,1 до 203,2 см по диагонали с соотношениями сторон 4:3, 16:9. Его вес 640 г, есть встроенный динамик, разъем D-Sub и USB порт для внешних накопителей.

Проектор будущего

Коротко расскажем о новейших разработках компании из Японии Epson, которая входит в известный многоотраслевой концерн Seiko Group, выпускающий лазерные принтеры, сканеры, ПК, тюнеры и другие современные электронные изделия.

Технология проектора на основе лазерного модуля вместо классической лампы позволяет выдавать качество, которое покорит вас натуральностью цвета и чёткостью изображения. Даже самые тёмные сцены будут отлично видны, благодаря высокоскоростному контролю контрастности.

Такой проектор абсолютно не нуждается в техническом обслуживании, срок службы модуля составляет 30 тысяч часов.

Каким должно быть расстояние между проектором и экраном?

Для стандартных изделий требуется от 2,5 до 4 м, чтобы изображение было чётко сфокусировано, но такая дистанция приемлема не для всех помещений. В таком случае необходимо приобретать короткофокусный аппарат, который отлично передаёт изображение на расстоянии 1,5-2 м.

Обратите внимание на изделия, способные изменять фокусное расстояние встроенной оптической системы. Просто установите аппарат, и на месте произведите необходимые настройки.

У такого проектора есть одна особенность: чем дальше от поверхности, на которую проецируется изображение, тем крупнее выделяется каждый пиксель и, соответственно, всё изображение в целом.

Какой аппарат выбрать?

По цене самый приемлемый вариант для гостиной - это BenQ W1070+ с весьма неплохим качеством изображения за 98 тыс. рублей, ставший визитной карточкой тайваньской компании BenQ. Лампа с яркостью в 2000 Лм позволяет смотреть фильмы без затемнения, максимально возможное расширение, 3D изображение. На расстоянии в 2,5 м получаем изображение с диагональю 100 дюймов (2,54 м), кроме этого есть и другие приятные сюрпризы: работает без проводов, принимает видео при помощи модуля с радиусом действия 30 м.

Эта модель является визитной карточкой BenQ, на выставках она завоевала множество наград и престижных премий. В международных рейтингах числится в ряду лидеров.

Для более обеспеченного покупателя есть BenQ W6000 по цене до 128 тысяч рублей, в комплекте идут 3д очки. Сравнительные характеристики этих двух моделей приведены в таблице:

наименование	Ед. изм	W1070+	W6000
разрешение	p	1080 (1920х1080)
яркость	Лм	2200	2000
контрастность		10000:1
палитра цвета	млрд. цветов	1,07
фокус объектива, F	мм	16,88 -21,88	24,10 - 36,14
формат изображения		16:9
размер проекции	дм	40 - 235	59 - 300
лампа: срок работы мощность
электропитание	В	100 - 240
потребляемая мощность	Вт	353	430
уровень шума пониженная яркость
габариты	мм	312х104х244	428х145х317
масса	кг	2,7	6,7

Компания BenQ занимает 50% мирового рынка проекционных изделий, несмотря на постоянные попытки конкурентов очернить её продукцию различными способами. Предпочтение покупателей всё равно остаётся на стороне компании из Тайваня, а качество и технические возможности производителя продолжают неуклонный рост. Инженерный отдел BenQ использует нанотехнологии и постоянно держит руку на пульсе.

Выбираем экран

На втором месте после самого проектора находится именно это устройство, без которого не существует домашнее кино. Экран можно приобрести на подставке в виде треноги. Но специалисты предлагают лучшее решение: купить недорогой подвесной вариант и закрепить его на потолке. Это реальная экономия места.

При покупке важно помнить, что китайские специалисты уже скопировали все модели экранов. Поэтому требуйте сертификат у продавца.

При особое внимание необходимо обратить на материал: приоритет имеют изделия с матово-белым покрытием или полотном светло-серого цвета. Они дают возможность разместить зрителей и проекционную аппаратуру более свободно.

Выбираем место для установки аппарата

Проектор приобретён, экран выбран, осталось . Вариантов использования много: аппарат устанавливается на журнальный столик, высокую тумбочку, или крепится на специальном кронштейне к потолку.

Необходимо помнить о последующем удобстве обслуживания и доступности проекционной лампы для замены.

Проектор для домашнего кинотеатра обыкновенный, led или лазерный предназначен для обеспечения комфорта и удобства просмотра различных фильмов и видеоматериалов, поэтому он должен работать бесшумно, иметь отличные характеристики по яркости, разрешению и цветопередачи. Перед тем, как отправиться в магазин, ознакомьтесь с по отзывам пользователей — возможно, вам приглянется одна из этих топовых моделей.

И вот настал этот момент истины. Вы долго сомневались и все-таки решили купить видеопроектор для более эффективного проведения лекций и семинаров в Вашем ВУЗе. А может даже и два проектора: один для работы и один для дома, чтобы субботним вечером собраться в кругу семьи и на большом экране посмотреть любимую киноэпопею от Джеймса Камерона.

Остался существенный пустяк: пойти в магазин, спросить совета у консультанта и купить рекомендованную модель. Но и здесь нужно быть предельно осторожным: получив неполную консультацию или поинтересовавшись не тем чем нужно, можно купить проектор, который будет пылиться в дальнему углу. Бесспорно, профессионализм менеджера в магазине не допустит такой оплошности, но лучше и Вам быть в общих чертах подкованным в этом деле.

Рассмотрим основные моменты, на которых следует заострить внимание, и критерии, на основании которых стоит выбирать ту или иную модель видеопроекционного оборудования. По сути, это будут вопросы, которыми Вы попытаетесь засыпать продавца-консультанта:

Преимущества видеопроектора перед обычным телевизором

Размер изображения. Не получится у Вас с помощью телевизора создать картинку таких размеров или изменить её размер до нужных параметров.
Цена изображения. Для любителей картинки внушительных и размеров это спасение. Цена проектора может быть на порядок ниже телевизора аналогичного размера.
Портативность. Размеры — одно из главных преимуществ перед телевизором. Проектор может быть с Вами везде и всегда и при этом не быть непосильной ношей.
Атмосфера кинотеатра. Каким бы большим не был телевизор (особенно если это древняя модель с кинескопом), атмосферу кинотеатра создаст только проектор или сам кинотеатр.

Тип видеопроектора

Безусловно, первое с чем нужно определиться для покупки — тип проектора. Различают четыре основных типа проекторов:

Домашний (для просмотра фильмов). Одни из самых популярных и как следствие массовых представителей рынка. Обладают отличными характеристиками отображения картинки и зачастую используются для просмотра любимого фильма или мультипликации для подрастающего чада.
Офисный. Средний класс проекторов для проведения видеопрезентаций и показа слайдов, к которым не предъявляется серьезных требований касательно качества картинки, но яркость и контрастность картинки должны быть на уровне для хорошего восприятия зрителями с различных точек обзора.
Кинотеатральный. Безусловно наилучший тип проекторов, ибо если Вы его покупаете, значит живете в дворце или огромном загородном коттедже Функционально наиболее серьезные аппараты способны без сторонней помощи воспроизводить видеосигнал наивысшего качества.
Пикопроектор. Портативные проекторы небольших размеров, позволяющие стать человеком-кинотеатром. У пользователей Samsung, пикопроектор вполне может оказаться прямо в телефоне.

Формат изображения

4:3. На сегодня уже исторический формат отображение картинки, но не утративший своей восстребованости.
16:9 (16:10). Проекторы способные выводить широкоформатную картинку на экран, что позволяет расширить информационные возможности картинки и сделать просмотр более приятным. Универсальный тип проекторов, так как может быть использован для показа видеоматериалов в любых форматах.
3D. Новое поколение проекторов, позволяющее прикоснуться к миру «живого» объемного кино в формате 3D даже у себя дома.

Технология вывода изображения

ЭЛТ. Посмотреть, как работают такие устройства можно в любом историческом музее видеопроекторной техники.
DLP. Пока что наиболее известный рядовому пользователю тип проекторов. Технология,80-х годов, но до сих пор наиболее массовая. В основе проектора находится множество маленьких зеркал, которые, изменяя свое положение по отношению к специальной светящейсе лампе, формируют картинку.
LCD . Один из наиболее популярных типов проекторов, в основе которого ЖК-матрица с дорогостоящей подсветкой.
LC0S. Аuгеа mediocritas (с лат. «золотая середина») между древними DLT и LCD-проекторами. Множество зеркал заменено одним и притом жидкокристаллическим, некоторые участки которого отражают свет, а некоторые — нет. В итоге получаем картинку без видимых межпиксельных просветов, что можно часто наблюдать в моделях LCD типа
Лазерные. Технология будущего, которая пока что не доступна нам на ощупь. В проекторах этого типа картинку планируют выводить с помощью лучей лазера. Больше никаких дополнительных «фонарей».

Производитель

Один из наиболее часто задаваемых вопросов «А какой производитель самый лучший?». Не обязательно конечно определять лучшего, ведь у каждого производителя есть свои преимущества, на которых они делают акцент. У кого то это качество материалов исполнения, у кого-то это качество воспроизводимого изображения, а у кого-то — скидка на 10% при покупке 4-х видеопроекторов одновременно. Выбирать Вам. Одними из опытных и зрелых представителей рынка видеопроекционного оборудования являются: Panasonic, Epson, Optoma, NEC, Acer, BenQ и другие рядовые бойцы.

Тип оптики

несъемные объективы
В случае использования таких объективов Вам не удастся существенно изменить расстояние от экрана до проекционного экрана.
съемные объективы
Более универсальные модели проекторов, съемные объективы которых помогут расположить проектор в любой точке помещения.

Дополнительное оборудование для просмотра

К оборудованию этого типа можно отнести кресло с держателем для поп-корна, держатели проекционного экрана, кронштейны, моторизованные подвесы, крепежные элементы для самого проектора (если хотите его повесить на потолок) и многие другие. Необходимость таковых Вы сможете определить уже после приобретения «заменителя» телевизора.

После нашей консультации не продавец-консультант будет идти на Вас в атаку с вопросами и не дожидаясь ответа, сам же на них отвечать, а Вы, вопрос за вопросом, будете идти к истине. Тем самым Вы и персонал компании проверите на профпригодность и себя не позволите обмануть. А результатом будет идеально подобранная модель.

— не стесняйтесь спросить продавца о взаимозаменяемости проекторов. Вполне возможно, что домашний проектор сможет покрыть потребности и просмотра фильмов и проведения семинаров на работе. В то время как офисный проектор будет иметь некоторые функциональные ограничения.

— уточняйте наличие более дешевых моделей или аналогов того же ценового диапазона. Если качество у предлагаемых моделей будет схожим, тогда Вам представится возможность выбрать более душевный и эргономичный дизайн;

— не стесняйтесь попробовать предложенную модель прямо в магазине в условиях максимально приближенным к боевым;

— перед покупкой проектора посчитайте все расходы на дополнительное оборудование и периодическую замену ламп и фильтров проектора. Возможно, бюджета пока хватает только на экран и с проектором нужно повременить.

p.s. Приятного просмотра.

Проектор представляет собой устройство, которое подключается к видеокамере, ноутбуку, ПК, или планшету, для того, чтобы вывести картинку на большой экран. Для управления работающим аппаратом используется пульт ДУ. Устройство видеопроектора достаточно сложное, и может иметь отличия, зависящие от технологии, применяемой для компоновки изображения. От примененной технологии зависит и то, как именно будет работать проектор. На сегодня в видеопроекторном оборудовании используется 5 технологических достижений: CRT, LCD, D- ILA, DLP, лазерная технология.

Эту технологию можно считать самой старой, так как за основу в ней берется электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Хотя CRT-технология применяется уже несколько десятков лет, тем не менее, она до сих пор — актуальна и по качественным характеристикам картинки (четкость, разрешение, цветопередача) не уступает современным и более дорогим методам формирования картинки. Еще одним плюсом CRT является большая надежность электросхем и длительность беспрерывной эксплуатации трубки, превышающая предел 10 000 часов.

Также данная технология отличается широким динамическим яркостным диапазоном и глубиной черного, чего не может обеспечить любая другая.

Несмотря на несомненные достоинства, CRT-аппараты все же уступают по некоторым показателям современным устройствам.

Устройство CRT проектора

Внутри CRT-видеопроектора находятся 3 ЭЛТ, имеющие экраны с диагональю от 7 до 9 дюймов. Каждая ЭЛТ предназначается для того, чтобы выводить один цвет (зеленый, красный, синий) цветовой модели RGB.

Принцип работы проектора можно описать следующим образом: входной сигнал разделяется на составляющие по цвету, которые участвуют в управлении модуляторов. При этом интенсивность луча начинает меняться. В этот момент луч, проходя через магнитное поле и отклоняющую систему, подвергает поверхность экрана с нанесенным фосфорным покрытием сканированию изнутри. После этого, на экране происходит создание одноцветной картинки. Далее, через объектив происходит проецирование ее на наружный экран.

В итоге на внешнем экране одновременно проецируется 3 изображения, при смешивании которых получается полноцветная картинка.

Преимущества CRT-устройств:

выходное изображение достаточно высокого качества;
продолжительный период эксплуатации;
пассивное охлаждение;
неограниченное разрешение;
низкий уровень издаваемых шумов;
высокая контрастность;
технология, прошедшая испытание временем (более 50 лет).

Недостатки CRT-устройств:

необходимость периодической настройки (калибровки);
нечеткость геометрии;
небольшой уровень яркости;
желательно не применять, для проецирования статической картинки.

LCD-технология

В LCD проекторах, например, в аппаратах фирмы Viewsonic (Вьюсоник), для создания картинки применяется просветная матрица . Работу ее можно сравнить с работой диапроектора. Но различие состоит в том, что свет проходит не через слайд, а сквозь панель с жидкими кристаллами. Она состоит из большого количества пикселей, являющихся элементами, которые поддаются управлению с помощью электрического сигнала. От величины напряжения, примененного к конкретному пикселю, зависит его прозрачность и, соответственно, интенсивность яркости на экране в месте проецирования данного пикселя.

Благодаря технологии LCD проекционные агрегаты стали намного дешевле . Они стали компактнее, а сила светового излучения стала достигать 10 000 ANSI-лм. LCD-технология наилучшим образом адаптирована для воспроизведения цифрового сигнала от ПК и других девайсов.

LCD-аппараты Viewsonic очень легко настраиваются, просты в эксплуатации, и все настройки сохраняются после демонтажа и транспортировки. По этой причине их часто применяют для оформления бизнес-презентаций.

Устройство LCD-агрегата

В LCD-проекторах, чтобы сформировать изображение, используются панели из жидких кристаллов . Технология использует способность молекул определенного вещества изменять свою ориентацию в пространстве под действием электрического импульса.

В современных аппаратах стали использовать 3 матрицы из жидких кристаллов, изготовленные из полисиликона. Размер их составляет по диагонали от 0,7 до 1,8 дюйма. На рисунке ниже показана структурная схема видеопроектора.

Свет, который излучает лампа, при прохождении через дихроические зеркала разделяется на 3 составляющих цветовой модели RGB. Далее, каждая составляющая должна пройти через соответствующую ей ЖК-панель. В ней происходит создание изображения, относящегося к данному цветовому слою. Когда формировка изображений в ЖК-панелях закончена, они, проходя сквозь призму, накладываются друг на друга, и полноцветная картинка выводится на экран через оптический объектив.

На рисунке ниже можно рассмотреть, как устроен проектор.

Преимущества LCD:

доступная цена;
небольшой вес;
незаменимая вещь для презентаций;
можно использовать для экранов с большой диагональю;
картинка имеет идеальную геометрию;
простые настройки и эксплуатация.
высокая яркость;

Недостатки:

дорогостоящая лампа;
низкая контрастность;
матрица имеет свойство со временем деградировать (стареть) -обычно, достаточно 3-4 лет использования;
могут появляться “мертвые” пиксели;
за счет использования вентиляторов охлаждения, ощутимый шум агрегата.

D-ILA-проектор

Фирма Huges-JVCТ не так давно разработала D-ILA-технологию. Ее можно считать воплощением в реальность технологии LCOS, которая представляет собой наиболее перспективную тему для усовершенствования проекционных агрегатов.

Как и LCD, D-ILA использует жидкокристаллические элементы, но вместо матриц просветленного типа применяются элементы отражающего типа . Такие аппараты имеют отличие: светомодулирующий слой расположили таким образом, что он находится поверх подложки, состоящей из монокристаллического кремния. В подложке расположена вся схема, которая применяется для управления матрицей. Этот факт имеет неоспоримое преимущество перед LCD-панелями.

D-ILA-матрицы способны, если сравнивать с LCD, на значительно большее разрешение, с учетом того, что размеры их меньше. Также в новых матрицах площадь используемого кристалла задействована на 93%, что исключает появление сетки при выведении картинки. Технологический процесс изготовления D-ILA-матриц намного проще, чем производство LCD.

Устройство D-ILA-аппарата

D-ILA аппараты, так же, как и LCD, созданы по трехматричному принципу . Матрицы по-отдельности создают картинки трех цветов. После этого, сформировавшееся изображение поступает на настенный экран через объектив.

Преимущества:

использование для презентаций;
высокая яркость;
возможность применения для проекционных экранов больших размеров;
идеальная геометрия картинки;
легкий вес.

Недостатки:

возможность появления “битых” пикселей;
вследствие новизны технологии, отсутствуют данные о сроке службы матрицы;
дорогостоящий источник света.

Матрица данного проектора называется DMD чипом и производится в Америке компанией Texas Instruments. Как же все-таки работает проектор? В составе матрицы имеются миллионы зеркальных элементов , которые имеют способность поворачиваться под нужным углом. При повороте, зеркало может занимать только 2 фиксированных положения.

Поэтому зеркало отражает свет на экран либо в сторону светопоглотителя (радиатора) аппарата, выдавая при этом точку черного цвета или белую.

При многократном переключении с белого цвета на черный, получаются полутона серого.

Способен к выводу только одного цветового компонента картинки в каждый момент временного промежутка.

Чтобы отделить другие цвета от белого и черного, используют цветовой диск (диск, имеющий светофильтры).

Скорость вращения диска со светофильтрами может быть разной. Чем быстрее вращается колесо, тем меньше будет проявляться “эффект радуги ”, присущий одноматричным аппаратам. Колесо со светофильтрами может состоять не только из традиционных сегментов RGB (красный, зеленый, синий), но и дополняться дополнительными цветами. Например, на рисунке ниже показано цветовое колесо, представляющее собой комбинацию двух цветовых схем RGBCMY (Красный, Зеленый, Синий, Циан, Маджента, Желтый).

Что представляет собой оптический блок DLP-аппарата, хорошо видно на следующем рисунке.

На цветовом колесе также имеется прозрачный элемент для пропускания чистого белого цвета, что усиливает черно-белую яркость изображения.

Этим решатся проблема неэффективности одноматричной технологии, в следствие чего не требуется установка более мощного источника света.

Одним из самых первых представителей DLP-проекторов был аппарат Viewsonic PJD5126.

Свойство повышенной яркости черно-белой картинки стало полезным для аппаратов, которые широко используются в офисах. Черно-белое изображение оказывается заметно выше по яркости, чем цветные компоненты. Хотя, если установлен максимальный уровень яркости, цвета могут становиться более тусклыми. Блеклость цвета присуща не всем DLP-агрегатам, поскольку большинство производителей стремятся к повышению качества своей продукции.

Трехматричный DLP-проекционный аппарат

Также существуют трехматричные проекционные аппараты , с разделением светового потока на традиционные RGB. При этом происходит проецирование на внешний экран трех изображений разного цвета, в результате чего формируется полноцветная картинка.

DLP-устройства обладают повышенным уровнем яркости, который может достигать показателя в 18 000 ANSI-лм.

Преимущества:

небольшая масса;
правильная геометрия;
долговечность матрицы;
используется для больших экранов;
низкий шум;
высокая яркость.

Недостатки:

при одноматричной конструкции заметен “эффект радуги” на картинке;
дорогостоящая лампа;
«битые» пиксели.

Лазерная технология

Самой передовой и самой дорогой технологией для формирования наиболее качественного изображения является лазерная . Представителем нового вида проекционного оборудования можно назвать аппарат ViewSonic LS830.

Принцип действия агрегата такой же, как и в рассмотренных выше моделях: с помощью лазера формируется 3 цветовых компонента, которые, в конечном счете, смешиваются. Далее, посредством сложной системы, включающей фокусировку и развертку, происходит создание изображения с использованием системы зеркал. Появляется возможность сформировать изображение практически на любой поверхности, включая неровную.

Общая стоимость эксплуатации намного сокращается за счет применения лазерной технологии, поскольку лазер можно считать условно вечным . Расчетный период его работы равняется 20 000 часов, не требующих специального обслуживания. При этом аппарат будет выдавать отличную яркость, не снижающуюся с течением времени. На протяжении всех лет эксплуатации оборудования, качество картинки будет оставаться на высоком уровне. Уровень яркости в аппарате Viewsonic достаточно высок — 4 500 люмен, что подходит для просмотра видео в хорошо освещенном помещении.

Практически все современные лазерные проекторы имеют ультракороткофокусные объективы (0,23). Это позволяет располагать проектор на расстоянии 21 см от экрана, что делает его почти незаметным.

На рисунке ниже проекторы расположены на расстоянии 17 см от стены.

Лазерная технология способна выдавать цвета с большой глубиной и насыщенностью, с высокой яркостью и детализацией, а также с широкой цветовой гаммой. За счет высокой контрастности (100 000:1) картинка отличается идеальной резкостью и плавными переходами полутонов.

Также использование лазерной технологии дает возможность проецировать цветную картинку с разрешением Full 1080p HD практически без деформации.

Один из самых главных плюсов лазерных видеопроекторов – это возможность проецировать картинку на экраны огромных размеров.

Таким образом, на рынке видеопроекторов существует немалое количество моделей как дорогих, так и бюджетных. Отличаются они, главным образом, технологиями, которые применяются для формирования изображения, и, соответственно – ценой. Чем более передовая технология, тем и цена на аппарат будет выше.

Устройство проекторов | Введение

Всех нас завораживает волшебный мир кино. Атмосфера кинотеатра позволяет полностью погрузиться в действие и прочувствовать замысел режиссёра, ощутить прилив эмоций и даже в какой-то мере прожить жизнь экранных героев. Разумеется, вряд ли кто-то будет спорить, что одним из основных аспектов столь сильного воздействия является яркое, насыщенное изображение большого формата. И на сегодняшний день такую картинку можно получить лишь при помощи проектора – устройства, которое использует источник света для проецирования кадров на экран. Стоит отметить, что современные проекторы – это весьма высокотехнологичные устройства, однако истоки появления самого принципа формирования такой картинки уходят в глубину веков. Если подойти к вопросу достаточно упрощённо, то первыми зрителями можно считать первобытных людей, которые наблюдали движущиеся тени от огня на сводах пещер. Затем вспоминается знаменитый китайский театр теней, использующий схему, которую мы могли бы назвать сегодня обратной проекцией. А первые массовые устройства возникли лишь в 17 веке. Назывались они "волшебными фонарями", изобретателем которых считают голландского учёного Христиана Гюйгенса. Устройство волшебного фонаря было очень простым: в деревянном или металлическом корпусе был размещён источник света, а изображения для проекции были нарисованы на пластинах из стекла, обрамлённых в рамки. Свет проходил через картинку и оптическую систему, расположенную в передней части аппарата, и попадал на экран.

История волшебного фонаря насчитывает почти три века, и всё это время происходило совершенствование конструкции. Например, для усиления светового потока чуть позже был добавлен рефлектор, а в 19 веке свеча была заменена на электрическую лампу. Кстати, волшебными фонарями часто пользовались бродячие артисты, удивляющие публику невиданным световым зрелищем. Стоит отметить, что такие устройства были распространены и в дореволюционной России, где они применялись в образовательных целях. Более того, диапроектор, любимый нами с детства, является прямым наследником волшебного фонаря. Также нельзя не упомянуть об определяющей роли этого устройства в изобретении кинематографа, с появлением которого волшебный фонарь перестал быть столь популярным, положив, однако, начало всей проекционной технике.

Популярность кино вызвала бурный прогресс оборудования не только для съёмки, но и для воспроизведения, который продолжается до сих пор. Появились специализированные устройства для обучения, такие как оверхед-проекторы , которые до сих пор можно встретить в школах. Им на смену пришли первые модели мультимедийных устройств, которые можно было подключать к различным источникам видеосигнала, а значит – использовать для демонстрации фильмов вне кинотеатров. Дальнейшее развитие технологий позволило организовать просмотр, ничем не уступающий кинотеатральному, в домашних условиях. Идея домашнего кинотеатра покорила энтузиастов и любителей кино и вызвала новый всплеск интереса к индустрии производства фильмов. Помимо этого, массовый спрос на проекторы стал причиной значительного удешевления технологий и разработки по-настоящему доступных моделей. А это, в свою очередь, позволило широко использовать проекционное оборудование и в других областях, таких как образование.

Итак, все современные способы формирования проекционных изображений можно разделить три группы: излучающие, такие как CRT, просветные, такие как LCD, и отражающие, такие как LCoS и DLP. Каждая из них имеет свои особенности, достоинства и недостатки, которые и определяют популярность той или иной системы на рынке.

Устройство проекторов | Основные проекционные технологии

CRT (технология электронно-лучевых трубок)

Несмотря на то, что проекторы , построенные на основе электронно-лучевой трубки, были и остаются достаточно редкими устройствами, для полноценного обзора их упоминание и место в истории современной проекционной техники являются весьма важными. Эти устройства можно с уверенностью назвать прародителями домашних кинотеатров, поскольку они позволяли формировать огромные изображения ещё тогда, когда ни о жидких кристаллах, ни о микрозеркалах ещё никто не слышал. Итак, что же представляет собой CRT-проектор ?

Принцип действия этих устройств знаком каждому, кто помнит старые телевизоры или компьютерные мониторы. Катод, расположенный в основании электронно-лучевой пушки, испускает поток электронов, который разгоняется высоким напряжением. Затем электромагнитная отклоняющая система фокусирует пучок и изменяет направление движения заряженных частиц, в результате чего они бомбардируют внутреннюю поверхность стеклянного экрана, покрытого люминофором, который начинает светиться под действием электронов. Таким образом, электронный луч, прочерчивая каждый кадр строка за строкой, и формирует картинку на экране. Однако, поскольку в подобных устройствах применяются монохромные вакуумные элементы, для получения полноценного цветного изображения одного кинескопа недостаточно. Поэтому в CRT-проекторах устанавливаются три трубки, которые отвечают за формирование базовых цветов: красного, зелёного и синего. Кстати, поскольку от таких устройств всегда требуется большой световой поток, диагональ экрана каждого кинескопа может составлять до 9 дюймов. Далее все три изображения при помощи массивных объективов и различных аналоговых систем коррекции искажений сводятся в единое целое на экране.

Схема технологии CRT

Что касается качества изображения, то даже по нынешним временам его можно назвать замечательным. Во-первых, это отличная цветопередача. Во-вторых, способность воспроизводить низкий уровень чёрного, и, как следствие, демонстрировать картинку с высокой контрастностью. И, в-третьих, возможность воспроизведения практически любого входного разрешения сигнала. Кроме того, такие проекторы могут изменять геометрию картинки, оставляя постоянным количество элементов изображения. Правда, стоит отметить, что такие возможности требуются только в специальных задачах, таких, как, например, совмещение нескольких изображений в авиатренажёрах.

CRT-проекторы – весьма тихие, поскольку в них практически не используются активные системы охлаждения. И при этом они могут непрерывно работать в течение сотен часов, хотя, опять же, такое преимущество для обычного домашнего кинотеатра практически не требуется. Также стоит отметить, что подобная технология проецирования изображения более чем испытана временем, ведь её история насчитывает около пятидесяти лет, а, значит, все возможные сложности производства и эксплуатации были давно уже преодолены. Кстати, такие устройства выпускаются до сих пор.

К сожалению, несмотря на все усилия, яркость демонстрируемого изображения нельзя назвать рекордной. Кроме того, такие проекторы не очень подходят для формирования статических изображений, поскольку люминофор, покрывающий внутреннюю поверхность кинескопа, имеет тенденцию выгорать со временем, а неподвижные картинки, формируемые в течение длительного времени, оставляют фантомные следы, достаточно заметные на других изображениях. Также стоит отметить, что довольно сложная система совмещения трёх базовых сигналов требует периодической калибровки, для проведения которой необходим специалист высокого класса.

Учитывая, что современные технологии воспроизведения изображений больших форматов, подгоняемые модой на объёмную картинку и внеднением стандартов сверхвысокой чёткости развиваются с огромной скоростью, CRT-проекторы на фоне нынешних моделей выглядят эдакими динозаврами: такие же огромные, тяжёлые и устаревшие.

LCD (жидкокристаллическая просветная технология)

С этим способом воспроизведения изображения связана уже современная эра проекционных устройств. Стоит отметить, что формула "новое – это хорошо забытое старое" полностью применима к данному случаю. Как утверждает история, первые попытки создания жидкокристаллических проекторов относятся к началу восьмидесятых годов прошлого века. Фактически идея заключалась в том, чтобы заменить движущуюся плёнку и затвор в кинопроекторе на LCD-матрицу, демонстрирующую видеоряд. И уже к середине десятилетия появились первые коммерческие образцы. Разумеется, эти устройства были не лишены недостатков – типичные показатели: 9 килограммов веса при световом потоке не более 300 люмен, низком разрешении и заметной сетке пикселов – однако они послужили отправной точкой развития доступных средств воспроизведения картинки большого формата и, как следствие, целого направления массовых домашних кинотеатров.

Итак, каким образом работает ЖК-проектор ? В основе функционирования лежит свойство молекул жидкокристаллического вещества менять пространственную ориентацию под воздействием электрического поля. Однако гораздо более важен тот факт, что проходящий через ячейку свет может менять направление плоскости поляризации. Более того, управляя приложенным напряжением, можно изменять это самое направление. Но что это даёт для формирования картинки? Всё очень просто: если добавить до и после ячейки поляризационные фильтры, плоскости поляризации которых взаимно перпендикулярны, можно управлять прозрачностью любого элемента изображения. Разумеется, подобное представление принципа работы достаточно упрощено, однако когда-то всё работало именно так. А теперь добавьте управляющие транзисторы, проводники, дополнительные пиксели для каждого цветового канала, соответствующие цветофильтры – и получите цветную жидкокристаллическую панель.

Итак, у нас есть массив точек, расположенный на стеклянной подложке (для того, чтобы свет мог свободно проходить через матрицу), прозрачностью которых мы можем управлять. Но это еще не проектор : нам потребуется мощная лампа, система охлаждения, управляющая электроника, блок питания, объектив для проецирования изображения и корпус. На первый взгляд, всё довольно просто, однако применение одной матрицы практически сразу же выявило несколько серьёзных недостатков: перегрев LCD-панели, невысокая контрастность и общее ухудшение качеств поляризующих плёнок под действием высоких температур. Поскольку потенциал новой технологии был весьма высок, то дальнейшее её развитие привело к появлению в 1988 году схемы с тремя матрицами, которая получила название 3LCD.

Это конструктивное решение оказалось настолько популярным, что используется в проекторах до сих пор. В чем же его особенность? В том, что, как нетрудно догадаться из названия, в формировании изображения участвуют сразу три матрицы. Итак, свет от источника (как правило, это газоразрядная лампа) попадает на систему дихроичных зеркал, которые установлены в оптическом блоке. Их задача – пропускать свет определенного спектра и отражать всё остальное. Таким образом, белый свет разделяется на три потока, которые формируют базовые цвета изображения: красный, зелёный и синий. Каждый луч проходит через свою монохромную матрицу, формирующую картинку соответствующего цвета, а затем все три составляющие совмещаются при помощи специальной призмы. Полученное изображение проецируется через объектив на экран.

Схема технологии 3LCD

Дальнейший прогресс технологии, который позволил разместить все три матрицы вплотную к призме, что, в свою очередь повысило точность сведения трёх изображений. Кроме того, внедрение полисиликоновой технологии помогло не только повысить сопротивление ЖК-панели тепловому нагреву, но и заметно уменьшить размеры проводников и управляющих транзисторов. Таким образом, значительно повысилась световая эффективность матриц и появилась возможность дополнительного увеличения их разрешения. В современных проекторах также применяется микролинзовые растровые панели, которые направляют световой поток через прозрачную область и тем самым дают дополнительный выигрыш по яркости. Стоит отметить, что технологический процесс продолжает совершенствоваться до сих пор, поскольку предел возможностей пока не достигнут.

Итак, основными достоинствами технологии формирования изображения на основе трёх ЖК-матриц можно назвать высокую яркость картинки, небольшой вес конструкции, легкую настройку и эксплуатацию, а также возможность проецирования изображений очень больших форматов. Что касается недостатков, то к ним обычно относят большое расстояние между пикселями, которое является следствием необходимости размещать между ячейками проводники и управляющие транзисторы. Это приводит к эффекту сетчатости изображения, однако, учитывая перпективы внедрения разрешений, превышающих Full HD при сохранении размера диагонали экрана, подобный вопрос исчезнет уже в ближайшем будущем. Другой серьёзный недостаток, присущий ЖК-проекторам , - это довольно высокий уровень чёрного, и, как следствие, низкая контрастность, однако справедливости ради стоит отметить, что современные решения на основе IPS-матриц демонстрируют уже весьма впечатляющие результаты. Кроме того, недостаточное быстродействие LCD-панелей тоже давно уже не стоит на пути к качественному изображению. А вот шум по-прежнему является актуальным недостатком. Дело в том, что в этих проекторах применяются мощные газоразрядные лампы, нуждающиеся в серьёзной системе охлаждения, в которой применяются вентиляторы, что приводит к повышенному уровню шума. Также стоит отметить, что срок службы лампы составляет от 2000 до 4000 часов, после чего происходит снижение яркости в два раза, а, значит, при интенсивном использовании придётся периодически её менять, что связано с заметными финансовыми вложениями. Кроме того, сами матрицы тоже имеют тенденцию к изменению своих свойств с течением времени.

Кстати, тот самый первый и простой вариант проекционной технологии, когда используются одна ЖК-панель и источник света, послужил основой для множества самодельных конструкций. В Интернете и сейчас есть множество инструкций по самостоятельному изготовлению проекционного устройства при помощи матрицы монитора и проектора для лекций.

LCoS (жидкокристаллическая отражающая технология)

Ближайшим родственником принципа формирования изображения 3LCD является LCoS-технология, которая расшифровывается как Liquid Crystal on Silicon – "Жидкий Кристалл на Кремнии". Итак, в чём же суть? Если говорить совсем просто, то световой поток модулируется жидкокристаллической матрицей, которая работает не на просвет, а на отражение. Как это реализовано на практике? На подложке располагается управляющий полупроводниковый слой, покрытый отражающей поверхностью, а над этим "сэндвичем" находятся матрица из ячеек с жидкими кристаллами, защитное стекло и поляризатор. Свет от источника попадает на поляризатор, поляризуется и проходит через жидкокристаллическую ячейку. На полупроводниковый слой подаётся сигнал, который позволяет управлять плоскостью поляризации входящего света путём изменения пространственной ориентации жидкого кристалла. Таким образом, ячейка становится в той или иной степени прозрачной, позволяя регулировать количество света, которое проходит к отражающему слою и обратно.

На основе этого принципа формирования изображения было разработано несколько коммерческих технологий, причём каждая из них была запатентована. Одни из самых известных – это SXRD от компании Sony и D-ILA от JVC. Кстати, стоит отметить, что несмотря на то, что обе из них активно используются и по сей день, точкой отсчёта следует считать далёкий 1972 год, когда был изобретён жидкокристаллический оптический модулятор. Технологией заинтересовались военные, и несколько лет спустя уже все командные центры ВМФ США были оснащены на основе этих устройств. Разумеется, это были полностью аналоговые аппараты и, кстати, в качестве источника изображения в них выступали электронно-лучевые трубки. Не стоит и говорить, что те были непомерно сложны и дороги. Уже в наше время коммерческой разработкой и усовершенствованием принципа модуляции отражённого света занялась компания JVC, которая представила первый на основе технологии D-ILA в 1998 году. Итак, как же устроен такой аппарат?

В настоящее время в основном используются решения на основе трёх матриц, однако справедливости ради стоит сказать, что существуют и одночиповые LCoS- . Обычно используются две схемы. В первом случае источником света выступают три мощных светодиода красного, зелёного и синего цветов, которые переключаются последовательно и с высокой скоростью, а на отражающей матрице синхронно формируются кадры для каждого потока. Во втором случае белый свет от лампы разделяется на составляющие непосредственно на матрице при помощи специального фильтра, а сам массив ячеек формирует уже полноцветное изображение. Подобные не получили широкого распространения либо по причине невысокого светового потока, либо по причине сложности производства. Поэтому, как и в случае с просветными жидкокристаллическими панелями, наиболее успешной стала схема с тремя LCoS-матрицами.

Итак, свет от источника при помощи системы дихроичных и простых зеркал разделяется на три световых потока, соответствующих красному, зелёному и синему цвету. Далее каждый из них попадает на свою призму-поляризатор (PBS). Затем потоки направляются на отражающие матрицы, модулируются, формируя цветовые компоненты для базовых каналов изображения, проходят обратно через PBS-элементы и сводятся вместе в дихроичной призме. Полученная картинка проецируется через объектив на экран.

Схема технологии D-ILA

Достоинствами этой технологии можно с уверенностью назвать замечательное качество изображения, высокую яркость и контрастность картинки, а также возможность проецирования изображений очень больших форматов. Также стоит отметить, что особенности производства отражающих матриц позволяют располагать управляющие проводники и электронику за отражающим слоем, значит, площадь покрытия пикселей гораздо больше. Иными словами, изображение выглядит гораздо более однородным, чем в случае с просветными панелями. Кроме того, управление массивом точек в компании JVC реализовано при помощи аналоговых сигналов, что позволяет получить более плавные градиенты. А технология производства, помимо всего прочего, позволяет создавать матрицы с очень высоким разрешением, что, безусловно, будет очень актуальным в свете внедрения стандартов изображения 4K.

Что касается недостатков, то в первую очередь стоит упомянуть весьма высокую цену. Позволить такой могут себе лишь весьма обеспеченные энтузиасты домашнего кинотеатра. Кроме того, такие устройства нельзя назвать компактными и лёгкими, поэтому использовать их в мобильных презентациях вряд ли получится. Их удел – большие и средние залы кинотеатров. Поскольку в этих устройствах используются такие же газоразрядные лампы, как и в просветных жидкокристаллических , все недостатки, связанные с их использованием, присутствуют здесь в полной мере. Напомним, это, в первую очередь, шум активных охлаждающих систем, а также ограниченный срок службы лампы, замена которой обойдётся в значительную сумму.

DLP (микрозеркальная технология)

Третьим, и наиболее активным игроком на рынке современных проекционных устройств, можно с уверенностью назвать DPL-технологию, которая также работает по отражающему принципу. Её название – это аббревиатура от Digital Light Processing, что можно перевести как "Цифровая Обработка Света". В основе этой технологии лежит специальная микроэлектромеханическая система, которая представляет собой крошечное зеркало, за положение которого отвечает столь же миниатюрная механика, управляемая при помощи электрических сигналов. Зеркало может находиться в двух положениях. В первом случае оно отражает свет, который после прохождения всего тракта формирует точку на экране. Во втором положении свет попадает на специальное светопоглощающее устройство. Стоит отметить, что благодаря очень маленькому размеру зеркало может переключаться между двумя состояниями очень быстро. Поскольку принцип работы и управления схож с бинарным (света нет – логический ноль, свет есть – логическая единица), то устройства такого типа считаются цифровыми.

Для того чтобы формировать изображение, понадобится целый массив таких микрозеркал вместе с управляющей механикой, поэтому инженеры разработали специальный микрочип, выполненный по микроэлектронной технологии, который называется DMD или Digital Micro Device – "Цифровое Микро Устройство".

Стоит отметить, что эта технология была разработана компанией Texas Instrumens ещё в 1987 году, и по сей день DMD-матрицы выпускаются только этой фирмой. Кстати, первый коммерческий образец проекционного устройства на основе DLP был представлен лишь в 1996 году. Так как же устроены подобные ?

Существуют две основные схемы, представленные на рынке: одночиповая и трёхчиповая. Первая – более дешевая и, соответственно, более популярная, а вторая – более дорогая и менее распространённая.

Итак, схема с одним DMD-чипом работает следующим образом. Свет от источника проходит через быстро вращающееся прозрачное колесо, которое разделено на несколько цветных сегментов. В первом приближении это красный, зелёный и синий цвета. Далее окрашенный световой пучок проецируется на DMD-чип, строго синхронизированный с диском, на котором микрозеркала уже сформировали кадр для данного цвета. Отражённый поток проецируется через объектив на экран. Поскольку, как уже упоминалось, для каждого микрозеркала возможно только одно из двух положений, то оттенки цветов формируются за свет времени, которое каждое микрозеркало проводит в состоянии отражения. А всё остальное делает наше сознание и инерционность зрения, поэтому на экране мы видим не отдельные цвета, а плавно изменяющееся изображение.

Схема одночиповой технологии DLP

Основными достоинствами такой схемы на сегодняшний день являются высокая яркость и отличная контрастность изображения. За счёт конструкции DMD-чипов DLP-устройства также отличаются невиданным временем отклика. Поскольку здесь работает принцип отражения, то эффективность использования светового потока в таких очень высока, а, значит, для получения необходимых значений яркости требуются лампы меньшей мощности. В связи с этим сокращается энергопотребление, а также шум активной системы охлаждения. Стоит также отметить, что DMD-чипы сохраняют свои первоначальные характеристики с течением времени. Кроме того, благодаря простоте конструкции такие устройства, как правило, отличаются относительно невысокой ценой и компактностью габаритов. По однородности изображения и заметности пикселей на экране DLP-технология находится как раз между 3LCD и LCoS.

Что касается недостатков, то они тоже достаточно весомые. В первых моделях цветовое колесо вращалось со скоростью до 3600 оборотов в минуту, поэтому скорость вывода отдельных изображений на экран, с одной стороны, была весьма высокой, а с другой - всё же недостаточной. Из-за этого зритель периодически мог наблюдать так называемый "эффект радуги". Его суть состоит в том, что если на экране отображался яркий объект на тёмном фоне, а взгляд быстро переводился с одного края кадра на другой, то этот яркий объект распадался на красные, синие и зелёные "фантомы". Причём в фильмах таких сцен хватало, и дискомфорт от просмотра также был ощутимым.

Для уменьшения его влияния разработчики начали раскручивать цветовое колесо и увеличивать количество сегментов на диске. Сначала были всё те же красные, зелёные и синие сегменты, но их стало шесть, и располагались они уже друг напротив друга. Таким образом частота выводимых кадров удваивалась, и "эффект радуги" становился менее заметным. Были варианты с добавлением сегментов промежуточных цветов, однако результат был практически таким же – менее заметно, но всё же присутствует. Кстати, отдельно стоит упомянуть проблему цвета и яркости в DLP- . Трёхсегментное колесо позволяло получить хорошую цветопередачу, но всё же снижало яркость, поэтому к нему начали добавлять ничем не окрашенный участок. Это позволило увеличить световой поток, но привело к выбеленным цветам с малым количеством градаций. Тогда Texas Instruments создала технологию Brilliant Color (с тем самым шестисегментным диском с дополнительными промежуточными цветами), которая и помогла исправить положение. В настоящий момент на рынке присутствуют модели с количеством отдельных сегментов на цветовом колесе, достигающим семи.

Справедливости ради стоит сказать, что существуют и двухчиповые DLP- , которые также используют цветовое колесо для разделения света на две составляющие, которые представляют собой смеси красного с зелёным и красного с синим цветов. При помощи системы призм происходит выделение красной составляющей, которая направляется на один из микрозеркальных массивов. Зелёная и синяя компоненты попеременно проецируются на другой чип. Далее две DMD-матрицы модулируют соответствующие лучи, таким образом кадр красного цвета проецируется на экран постоянно, что позволяет компенсировать недостаточную интенсивность соответствующей части спектра излучения лампы. Стоит отметить, что при увеличении стоимости (за счёт использования двух микрозеркальных чипов), подобная схема полностью не решала проблему "эффекта радуги", и широкого распространения не получила. Поэтому производителям не оставалось ничего другого, кроме использования конструкции с тремя микрозеркальными чипами.

В трёхматричных световой поток от источника света разделяется на три составляющих при помощи массива специальных призм. Затем каждый луч направляется на соответствующую микрозеркальную панель, модулируется и возвращается в призму, где происходит совмещение с другими цветовыми компонентами. Далее готовое полноцветное изображение проецируется на экран.

Схема трёхчиповой технологии DLP

Достоинства такой схемы очевидны: высокая яркость и контрастность, низкое время отклика, отсутствие "эффекта радуги", что означает комфорт при просмотре. Опять же, высокая эффективность использования светового потока в таких позволяет применять лампы меньшей мощности, что, в свою очередь, снижает энергопотребление и шум активной системы охлаждения.

Основной недостаток тоже вполне очевиден: это цена. Стоимость одного DMD-чипа в отдельности весьма высока, а уж трёх – и подавно, поэтому трёхматричные модели в основном обслуживают средний сегмент домашних кинотеатров. Вторая трудность состоит в том, что из-за особенностей конструкции оптического тракта в DLP- крайне непросто сделать механический сдвиг линз, поэтому его можно встретить лишь в дорогих моделях.

Возвращаясь к одночиповой схеме, стоит отметить, что современное развитие оптических полупроводниковых технологий и появление светодиодов и лазеров синего и зелёного цветов позволило разработать модели, в которых отсутствует "эффект радуги". Самым простым вариантом стала замена газоразрядной лампы на три мощных светодиода основных цветов. Источники света могут включаться и выключаться очень быстро, поэтому такая схема позволила отказаться ещё и от цветового колеса, а также ещё больше увеличить скорость смены цветных кадров. Кроме того, удалось очень сильно уменьшить энергопотребление и габариты устройства, в том числе и за счёт более простой системы охлаждения. А меньшее тепловыделение так же положительно сказывается на работе всей электроники. Первый такой появился в 2005 году и весил менее полукилограмма, при этом его светового потока было достаточно для проецирования изображения с диагональю 60 дюймов.

Схема светодиодной технологии DLP

Следующим шагом стало использование в качестве источника света полупроводниковых лазеров. Дело в том, что применение таких источников считается весьма перспективным, благодаря отличным цветовым, временным и энергетическим характеристикам. Кроме того, свет, испускаемый лазерами, имеет ещё и круговую поляризацию, которую можно достаточно просто преобразовать в линейную и таким образом упростить конструкцию . Итак, источники когерентного излучения с длинами волн, соответствующими красному, зелёному и синему цвету, поочередно поступают на специальные дифракционные формирователи, которые обеспечивают равномерность света по всему сечению пучка. Затем, после совмещения системой дихроичных зеркал, каждый цветовой компонент проходит через оптический преобразователь, который превращает тонкий луч в широкий световой поток. Массив микрозеркал модулирует падающий свет, и полученное изображение соответствующего цвета проецируется на экран.

Схема лазерной технологии DLP

Самым значительным улучшением таких схем можно считать отсутствие эффекта радуги, а также замечательные результаты по цветопередаче, яркости и контрастности. Применение полупроводниковых светодиодов и лазеров в качестве источника света в позволило не только заметно снизить энергопотребление, но ещё и значительно увеличить ресурс . Производители заявляют о среднем времени наработки на отказ от 10000 до 20000 часов. Кроме того, яркость источника остаётся постоянной в течение всего времени эксплуатации. Правда, доступны подобные устройства пока далеко не всем: цена инновационного продукта по-прежнему на весьма высоком уровне.

Добавим, что на рынке можно встретить модели, которые используют в качестве источника света одновременно и лазеры, и светодиоды. Если быть совсем точными, то лазер всего один – синего цвета, который, однако, отвечает за зелёную составляющую. Как такое возможно? Дело в том, что синий лазер светит на специальную пластину, покрытую люминофором, которая начинает светиться зелёным светом. Красную и синюю составляющие изображения формируют соответствующие светодиоды. Ну а дальше всё как обычно: свет с различной длиной волны попадает поочередно на DMD-чип, а затем выводится на экран.

Кроме того, у этой схемы есть вариации с цветовым колесом, но не просветным, а покрытым люминофором. В первом случае красный цвет формирует светодиод, а зелёный и синий – голубой лазер, который направлен на вращающийся диск с двумя видами люминофора, которые поочередно светятся синим и зелёным светом. Во втором варианте красный светодиод отсутствует, а все три цвета формируются лазером и цветовым колесом с тремя разными люминофорами. Дело в том, что люминофор позволяет избежать так называемого пятнистого шума, а применение лазера – достичь очень насыщенных оттенков.

LDT (лазерная технология)

В предыдущих разделах мы рассмотрели наиболее популярные в настоящее время технологии, широко представленные на рынке. Теперь настала пора познакомиться с совсем уж экзотическим способом формирования изображения.

В главе про DLP- мы рассмотрели применение полупроводниковых лазеров в качестве источника света. А что, если сами лазерные лучи будут формировать изображение непосредственно на экране? Этот вопрос волнует человечество уже не первое десятилетие, однако ответ на него был получен в 1991 году, после того, как была изобретена технология LDT или Laser Display Technology, что переводится как "Технология Лазерного Отображения". Рабочий прототип был представлен в 1997 году, а серийный – в 1999 году. Итак, чем же примечателен физический принцип, основанный на применении лазеров?

Прежде чем ответить на этот вопрос, стоит понять, зачем вообще понадобилось разрабатывать такую технологию. Дело в том, что проекционные устройства 90-х годов прошлого века были недостаточно хороши для воспроизведения очень ярких и при этом очень контрастных изображений с высоким разрешением. Лазеры в силу своих физических особенностей могли исправить положение.

Стоит отметить, что попытки использования когерентных источников света для формирования изображения предпринимались достаточно давно, с 60-х годов. Причём первоначальная идея заключалась в том, чтобы заменить в электронно-лучевой трубке пучок электронов на лазерный луч. В этом случае конструкция значительно упрощалась, а цветопередача улучшалась. Однако в то время оказалось невозможным преодолеть некоторые технические трудности, такие, как создание лазеров, работающих при комнатной температуре, а также системы отклонения луча. Кстати, подобные работы велись и в СССР. Развитие полупроводниковых и микроэлектронных технологий позволило преодолеть вышеуказанные трудности и создать LDT- , однако до массового внедрения таких устройств по-прежнему очень далеко.

Итак, как работает технология LDT? Система построена на использовании трёх лазеров базовых цветов, которые модулируются по амплитуде особыми электрооптическими устройствами. При помощи специальной системы полупрозрачных зеркал лучи объединяются в один световой поток, который пока ещё не является полноценной цветной картинкой. Далее сигнал по оптическому кабелю поступает на оптико-механическую систему развёртки изображения. Кадр строится по тому же принципу, что и в телевизоре, – по строкам: слева направо и сверху вниз. Развёртка изображения по одной оси осуществляется при помощи специального вращающегося барабана с двадцатью пятью специальными зеркалами, а по другой – путём отклонения луча качающимся отражателем. Стоит отметить, что лазер способен описывать на экране 48000 строк или 50 кадров в секунду, а скорость перемещения точки на экране достигает 90 км/с! Такая скорость для нашего довольно инерционного восприятия, разумеется, очень велика, что и позволяет видеть на экране плавно меняющееся изображение. После развёртки световой сигнал поступает на систему фокусировки, которая объединена с отклоняющими устройствами в проекционную головку. Кстати, одной из особенностей системы является то, что источник света может быть удалён от проецирующего устройства на расстояние около 30 метров, что, в свою очередь, означает возможность применения очень мощных лазеров, требующих специальных систем охлаждения, а, значит, – получения изображения огромной яркости.

Схема лазерной технологии LDT

Какими преимуществами обладает подобный принцип формирования проекции? Во-первых, как уже было сказано, это огромная яркость изображения, и, как следствие, возможность проецировать картинку площадью в несколько сотен квадратных метров. Кроме того, её можно проецировать не просто на плоскость, а вообще на всё, что угодно, – и изображение будет оставаться резким в каждой точке! А всё благодаря лазерам: именно они позволяют избавиться от сложной системы сведения и фокусировки лучей. Более того, все остальные преимущества также обусловлены физической природой когерентного излучения. Например, лазеры очень слабо рассеиваются, поэтому создаваемое изображение имеет очень высокую контрастность, в четыре раза превышающую возможности человеческого зрения! Кроме того, поскольку лазеры обладают высокой монохроматичностью, то картинка ещё и обладает расширенным цветовым охватом и высокой насыщенностью. Помимо этого, время работы источников излучения – десятки тысяч часов, поэтому никакие традиционные газоразрядные лампы не в состоянии полноценно конкурировать с ними. То же самое можно сказать и про энергопотребление.

Технология LDT ещё очень молода и не лишена некоторых недостатков. Например, всё та же цветопередача. Для окраски каждого луча применяются специальные кристаллы, которые меняют длину волны, поэтому добиться точного соответствия совсем не просто. Разработчики занимаются этим вопросом, но пока он достаточно актуален. Размеры устройства совсем не маленькие, поэтому мобильность такого под силу только специальной бригаде. Ну и, пожалуй, главный недостаток технологии – это огромная цена, что в принципе неудивительно, поскольку этот продукт ещё очень далек до звания массового. Поэтому в настоящее время технология LDT может заинтересовать лишь крупные компании, которые специализируются на концертной деятельности, крупных световых шоу, а также инсталляциях для серьёзных конференций.

Устройство проекторов | Технологии формирования трёхмерного изображения

Интерес к проецированию объёмной картинки занимает человечество практически со времен изобретения кинематографа. Вариантов реализации было предложено множество, но базовый принцип всегда оставался неизменным: для каждого глаза должно быть сформировано своё изображение.

Современный интерес к объёмной картинке возник после выхода на экраны в 2009 году фильма Джеймса Кэмерона "Аватар". Мир планеты Пандора, показанный в картине в стереоскопическом формате, был столь реалистичен, что новая волна моды на трёхмерное изображение не заставила себя ждать. К тому времени уже был неотъемлемой частью полноценного домашнего кинотеатра, поэтому производители оборудования постарались как можно оперативнее внедрить новую технологию не только в телевизоры, но и в проекционные устройства.

К сожалению, разработчикам не удалось договориться о некоем едином формате, поэтому в настоящий момент на рынке главенствуют две основные технологии: поляризационная и затворная. Первая основана на разделении картинок при помощи поляризаторов. Вначале коммерческое воплощение этой идеи использовало линейную поляризацию, причём плоскости направления волн для каждого глаза были взаимно перпендикулярны. На практике всё было реализовано следующим образом. При помощи двух на экран проецируются два изображения, поляризованные для каждого глаза, специальные очки разделяют картинки, и зритель воспринимает объекты на экране как объёмные. Недостатков у такого способа формирования было несколько: необходимость использования двух , а также специального экрана, который имел повышенную отражающую способность и не менял направление поляризации. Кроме того, зрителю всегда приходилось держать голову прямо для того, чтобы эффект трёхмерности не пропадал. Следующим шагом в развитии этой технологии была замена линейной поляризации на круговую, а также проецирование кадров для каждогоглаза попеременно при помощи только одного устройства. Такой подход позволил держать голову во время просмотра произвольно, однако привёл к потере половины светового потока. Поляризационная технология при всех своих достоинствах практически не используется в домашних кинотеатрах, а применяется в основном в профессиональной сфере.

Второй вариант получения трёхмерного изображения основан на разделении кадров для каждого глаза при помощи специальных очков. демонстрирует попеременно изображения для каждого глаза, при этом частота смены кадров может достигать 120 Гц. Вместо линз в активных очках применяются специальные ЖК-матрицы, которые синхронизированы с и перекрывают световой поток таким образом, что каждый глаз видит только предназначенные для него изображения. Поскольку, как мы уже говорили, наше восприятие достаточно инерционно, потоки вопринимаются непрерывно и складываются в единую трёхмерную картинку. Именно эта технология в настоящее время наиболее активно применяется в домашнем кинотеатре, правда, справедливости ради стоит отметить, что и в профессиональной среде она тоже достаточно популярна.

Итак, процесс получения объёмного изображения понятен, осталось разобраться, какие позволяют воспроизводить такую картинку. На современном этапе развития проекционных технологий получение трёхмерного изображения удалось реализовать на основе LCD, DLP и LCoS-систем. Правда, учитывая, что затворный способ используется в домашнем кинотеатре совсем недавно, разработчикам ещё предстоит решить много вопросов. Например, быстродействие ЖК-матриц пока не в полной мере отвечает запросам по скорости обновления и отклика.

Устройство проекторов | Выводы и перспективы

Итак, мы познакомились с основными проекционными технологиями формирования изображения кинотеатрального формата, а также рассмотрели их особенности, достоинства и недостатки. Ещё десять лет назад были весьма экзотическими средствами отображения, которые только начинали массовое наступление на сферу домашнего применения. За эти годы качество изображения достигло очень высокого уровня, многие технологические недостатки ранних моделей преодолены, а разноообразие устройств позволяет подобрать на свой вкус за весьма приемлемые деньги. Даже внезапно возникшая мода на трёхмерное изображение тут же нашла отражение в выпускаемых моделях.

На сегодняшний день ситуация выглядит следующим образом. Наиболее распространённой технологией можно с уверенностью считать DLP. , построенные на микрозеркальных панелях, встречаются как в недорогом сегменте, так и в среднем. Кроме того, эта технология является ещё и весьма перспективной, причём по нескольким причинам. Во-первых, внедрение светодиодных и лазерных источников света поможет создать массовые проекционные устройства, которые будут весьма миниатюрными и низкопотребляющими, с большим световым потоком, отличной контрастностью, замечательным цветовым охватом и большим сроком службы. А, во-вторых, высокое быстродействие таких панелей создает великолепные возможности для внедрения высокоскоростных способов формирования трёхмерного изображения.

Самым ближайшим конкурентом DLP является технология 3LCD. Несмотря на то, что эта схема не нова, она по-прежнему весьма популярна и в недорогих , и в устройствах средней ценовой категории. Более того, несмотря на заложенные ограничения, например, по контрасту и по размеру расстояния между пикселями, каждое новое поколение матриц не перестает удивлять отличными результатами. Так что на сегодняшний день технологический предел возможностей этого способа формирования изображения ещё не достигнут.

Технология жидких кристаллов на кремнии на сегодняшний день является одной из самых качественных по параметрам картинки, однако и одной из самых дорогих, поэтому такие используются только в домашних кинотеатрах высшего уровня. Тем не менее, такие модели становятся доступнее с каждым годом и даже появляются в среднем ценовом сегменте, однако по этому параметру им до DLP- и LCD- пока очень далеко.

Периодически возникает вопрос возможного влияния проецируемого изображения на здоровье человека. Считается, что картинка, формируемая при помощи технологий 3LCD и LCoS, не имеет каких-либо отрицательных аспектов, поскольку транслируется на экран в сведённом виде, в то время как DLP с одним микрозеркальным чипом последовательно формирует три разноцветных изображения с высокой скоростью. Кстати, некоторые исследования показывают, что частоты смены кадров 180 Гц недостаточно для полного исключения "эффекта радуги" и связанной с ним утомляемости зрения во время длительного просмотра.

Что касается перспектив развития проекционно техники, то очень большие надежды связаны с внедрением полупроводниковых источников света, таких как светодиоды и лазеры, причём не только в сфере домашнего кинотеатра, но и в области профессиональной техники для концертов и световых шоу. Мы уже рассказывали о преимуществах, которые даёт эта технология, поэтому тоит сказать пару слов о возможных последствиях. Пока что способ формирования картинки при помощи лазерных лучей не только весьма перспективен, но и очень молод, а, значит, нет практически никаких данных о возможном влиянии на здоровье человека. Тем не менее, давно известно, что лазерный луч мощностью излучения в 1 мВт может быть опасен для зрения, а, значит, при использовании такой техники должно быть полностью исключена возможность попадания прямого светового потока на зрителей. В общем, вопрос безопасности еще предстоит исследовать.

Возможно, в ближайшем будущем все усилия производителей проекционной техники могут оказаться напрасными, поскольку, как это ни парадоксально, основным конкурентом на рынке домашнего кинотеатра может стать OLED-технология. Судите сами: уже сегодня никого не удивишь ЖК-телевизорами с диагональю 1,5 метра, а модели-рекордсмены и вовсе демонстрируют картинку более 2,7 метров, при том, что средние размеры изображения в домашнем кинотеатре как раз и составляют около 3-4 метров по диагонали. Уже сейчас есть коммерческие образцы моделей OLED-телевизоров на основе гибких подложек, которые позволяют производить не только плоские, но даже вогнутые экраны. А это, в свою очередь, рисует перед нами весьма заманчивые перспективы: возможно, в будущем нам больше не понадобятся ни , ни экраны. Для того чтобы погрузиться в действие фильма, достаточно будет нажать на кнопку электропривода и огромное гибкое полотно, покрытое органическими светодиодами, плавно появится из настенной ниши. Останется только включить кино и наслаждаться изображением.