Projektor sa stáva čoraz obľúbenejším komponentom domáceho kina. Rozmermi nepresahuje malý kufor a veľkosťou vytvoreného obrazu predčí akýkoľvek plazmový či LCD panel. Náklady na projektory neustále klesajú a vhodný model na domáce použitie sa dá kúpiť za menej ako 2000 dolárov, čo je menej ako cena LCD či plazmy. Ako funguje projektor vo vnútri, čo od neho očakávať a ktorá technológia vytvárania obrazu je lepšia otázka, ktorú si kladie mnoho potenciálnych kupcov projektorov. Pokúsime sa o tom porozprávať.
5 technológií projektorov: výber toho najlepšieho
CRT a laserové projektory 3 LCD matrice sú lepšie ako jedna
Projektoru chýba najdôležitejšia časť. Všetky jeho komponenty majú vážny vplyv na kvalitu obrazu a všetky sa časom tak či onak zlepšujú. Najväčšia pozornosť je venovaná samotnej technológii, ktorá tvorí obraz, no nemenej vplyv na obraz môže mať kvalita optiky a elektronické „vypchávky“.
Optické systémy v projektoroch nie sú o nič menej a často zložitejšie ako v digitálnych alebo filmových fotoaparátoch. Na svete nie je veľa firiem vyrábajúcich kvalitnú optiku a niekedy aj v projektoroch od rovnakého výrobcu dokážu vytvoriť objektívy s rôznymi logami – od Fuji po Carl Zeiss. Základom elektronickej „náplne“ sú tiež čipy od známych výrobcov a vidieť tam logá ako Faroudja, Philips či Zoran. Elektronika sa stáva čoraz dôležitejšou, pretože zdroje TV s vysokým rozlíšením (HDTV) sú čoraz rozšírenejšie. Videovstup HDMI, ktorý je obdobou počítačového rozhrania DVI, je čoraz bežnejší aj v domácich DVD prehrávačoch (o jednom z nich sme nedávno písali). Dnes sú nahrávky s obrazom vo vysokom rozlíšení, až 720 rubľov, čoraz dostupnejšie.
Dôležitou súčasťou projektora je lampa, ktorá vytvára svetelný tok s jednotnými svetelnými vlastnosťami. Pri kúpe projektora by ste určite mali brať do úvahy životnosť lampy - jej cena zvyčajne dosahuje 500 dolárov a životnosť nie je taká dlhá, ako by sme chceli.
V súlade so zaužívanými stereotypmi vám ešte povieme viac o tom, čo je „v novinkách“, teda o technológiách tvorby obrazu pomocou katódových trubíc, matríc z tekutých kryštálov alebo mikromechanických zariadení.
Väčšina projektorov dokáže produkovať vynikajúci „obraz“, ale sú nútené pracovať s nie ideálnym zdrojom vo forme analógového signálu. Projektor často prijíma prekladané skenovanie, podobné tomu, ktoré sa používa v televíznom vysielaní, keď sa obraz vytvára v dvoch prechodoch, pričom sa preskakujú riadky „každý druhý“. Aby sa to dosiahlo, elektronika projektora musí byť schopná prispôsobiť signál pred jeho výstupom do projekčného systému. V ostatných prípadoch je potrebné vytvoriť 30 snímok z 24 snímok prijatých za sekundu. Je za to zodpovedný systém digitálneho spracovania signálu, ktorý zvyšuje čistotu obrazu a eliminuje „rebríky“. V lacných systémoch výrobcovia používajú čipy vlastnej konštrukcie alebo z predchádzajúcich generácií špecializovaných procesorov v drahších riešeniach sa používajú čipy od výrobcov tretích strán. Jedným z najznámejších a najkvalitnejších riešení je čip podporujúci technológiu DCDi od Faroudja, ktorý (alebo jeho analóg) musí byť integrovaný do každého kino projektora. Má konkurenta, ktorý si dnes „vyžiera“ čoraz významnejší podiel a má takmer identické vlastnosti – čip od firmy Zoran.
Katódové trubice
Táto zobrazovacia technológia je možno najstaršia a zdalo by sa, že je každému známa. Koniec koncov, obraz je v ňom vytvorený pomocou bežných obrazoviek, teda CRT. Jeho princípy fungovania sú však výrazne odlišné od domácich televízorov. Po prvé, takýto projektor má tri katódové trubice naraz. Každý z nich je zodpovedný za svoju vlastnú farbu - červenú, modrú alebo zelenú, z ktorej je vytvorený obraz. Požadovanú farbu zvyčajne tvorí farebný filter umiestnený za trubicou. Výber farieb je založený na tom, že práve z týchto troch základných sa dajú vytvárať všetky ostatné farby spektra a veľké množstvo zariadení, ktoré generujú video signál, pracuje vo farebnom systéme RGB (Red Green Blue). .
Účel CRT projektorov kinosály a drahé domáce kiná
Svetelný prúd troch základných farieb prechádza relatívne jednoduchým systémom šošoviek a je zaostrený na obrazovku, čím vytvára plnofarebný obraz. Takéto projektory majú vynikajúce technológie výroby trubíc na podanie farieb, ktoré boli zdokonalené v priebehu desaťročí, ako aj absenciu viditeľného zrna v obraze v dôsledku syntetickej povahy každej oblasti obrazu. CRT projektory tiež dokonale sprostredkujú čiernu farbu, čo je niečo, s čím má mnoho iných systémov zjavné problémy.
CRT projektory môžu byť roztomilé |
Hlavnými ťažkosťami a nevýhodami systému sú jeho veľké rozmery a hmotnosť, každá trubica má priemer viac ako 10 cm a vyžaduje výkonné chladenie. Kvalitný obraz navyše vzniká starostlivým spojením troch obrázkov na jednom plátne, jeho nastavenie je mimoriadne náročné a neumožňuje rýchlo posunúť projektor ani o palec po jeho nastavení. Cena takýchto projektorov je podľa dnešných štandardov neúmerná - oveľa vyššia ako 10 000 dolárov. Nevýhodou je, že jas takýchto systémov nie je najvyšší, čo núti používať zatemnené miestnosti. Pre kvalitné domáce kino však takéto projektory stále zostávajú jedným z najlepších riešení. Sú tiež dobré, keď sú nainštalované „navždy“, to znamená, keď sú inštalované niekoľko rokov a neplánujú sa premiestňovať.
Laserové projektory
Do určitej miery sú nástupcami katódových trubíc laserové projektory, v ktorých sa obraz vytvára žiarením troch (niekedy aj viacerých) laserov. Dedičia, pretože laserová matrica tvorí tri lúče rovnakých farieb, ktoré sa potom zmiešajú. Obraz je vytváraný veľmi zložitým systémom zaostrovania a skenovania, ktorý obsahuje špeciálny systém zrkadiel. Vytváranie obrazu takýmto projektorom je vo svojej podstate podobné obrazu na obrazovke CRT TV: laserový lúč „obieha“ premietaciu plochu zhora nadol až 50-krát za sekundu a ľudské oko vníma výsledný obrázok ako jeden celok.
Realistický obraz sa vytvára na takmer akomkoľvek povrchu, vrátane nerovných, a jeho vlastnosti sú pomerne vysoké. Od roku 2000, kedy sa začala masová výroba takýchto projektorov, začali produkovať lepší obraz, ale problémy s reprodukciou farieb stále pretrvávajú, hoci obraz má pôsobivé úrovne kontrastu a jasu.
Takéto projektory stále zostávajú väčšinou drahými profesionálnymi nástrojmi, sú príliš veľké a spotrebúvajú veľa energie. Ich konštrukcia však umožňuje oddeliť vyžarovaciu batériu laserov s vysokým vývinom tepla a vyčnievajúcu časť. Navyše životnosť lasera výrazne prevyšuje životnosť lampy tradičných projektorov a pri porovnateľných parametroch jasu sa spotrebuje menej energie. No a najdôležitejšou výhodou laserových projektorov je ich schopnosť vytvárať obrazy na obrovských plátnach – uhlopriečka môže byť až niekoľko desiatok metrov.
Existujú aj také málo známe zariadenia, ako sú laserové CRT, v ktorých laserový lúč vyradí svetelný tok z fosforu, ale nie sú rozšírené a sú v štádiu vývoja komerčných prototypov (takýto vývoj prebieha aj v Rusku).
LCD matrice
Tradičnou a jednou z najstarších technológií používaných v projektoroch je použitie „priehľadnej“ LCD matrice. Najzaslúženejšia a najlacnejšia technológia stále zostáva najrozšírenejšou – projektory vytvorené na báze jednej LCD matice sa výborne hodia na vzdelávacie účely, prácu v prezentačných miestnostiach pri premietaní statických diapozitívov a pod. Na domáce použitie sú však prakticky nepoužiteľné, keďže obraz, ktorý vytvárajú, často nie je dostatočne jasný a pohyblivé predmety nevyzerajú najlepšie.
Ide o to, že svetlo lampy prechádzajúce matricou LCD ako cez filmový pás alebo film a potom cez šošovku prechádza mnohými vrstvami matrice a farebného filtra. Hotový obraz premietaný na plátno často končí „mozaikovým“ efektom. Navyše, problém čiernej sa tu objavuje v plnej kráse. Keďže matice LCD fungujú prostredníctvom prenosu, jednoducho nie sú schopné vytvoriť úplne nepriehľadnú oblasť v podmienkach jasného a silného osvetlenia. Čierna sa preto často javí skôr ako sivá. Z rovnakého dôvodu sa matice LCD ťažko vyrovnávajú s poltónmi, počet odtieňov šedej nie je taký veľký, ako je potrebné.
Lepšie výsledky možno dosiahnuť technológiou, ktorá využíva tri namiesto jednej LCD matice.
Technológia troch LCD matíc mala byť odpoveďou na vznik DLP projektorov, ktoré kvalitou obrazu jednoznačne prevyšujú väčšinu zariadení založených na matrici z tekutých kryštálov. Hlavným „motorom“ združenia spoločností aktívne pracujúcich na popularizácii tejto technológie je jeden z najväčších výrobcov LCD matíc na svete, Seiko Epson.
Tri LCD matrice vám vďaka separácii umožňujú vytvoriť obraz oveľa lepšej kvality ako pri použití jednej matrice svetelný tok a prechádza cez jeden LCD panel a nie cez tri farebné filtre v sérii. To zaručuje vyšší jas a dodatočnú kvalitu obrazu, najmä pokiaľ ide o čistotu.
Systém dichroických zrkadiel rozdeľuje svetlo na tri zložkové farby, pričom každá prechádza cez svoju vlastnú maticu LCD a potom hranol spája všetky tri obrazy do jedného obrazu. Avšak aj v nich zostáva problém čiernej farby: opäť sa ukazuje, že je viac šedá ako čierna.
Táto technológia má dokonca určité výhody oproti jednočipovým DLP projektorom, v ktorých sa farba vytvára postupným prekrývaním farieb. S 3LCD projektormi sa farba vytvára súčasne a bez použitia pohyblivých častí.
Technológia LCD panelov nie je o nič horšie vyvinutá ako CRT a na výstavách sa už predvádzajú nové matrice s ultravysokým rozlíšením, ktorými sa iné alternatívne technológie pochváliť nemôžu.
Technológia Micromirror DLP
Za najrýchlejšie sa rozvíjajúcu technológiu, na ktorej sú projektory postavené, možno považovať technológiu micromirror alebo DLP. Pri jej použití sa svetlo výkonnej lampy odráža od špeciálneho čipu (Digital Mirror Device) obsahujúceho tisíce mikrozrkadiel, z ktorých každé má na starosti svoj obrazový pixel. Matrica so zrkadlami je veľmi malá, zvyčajne okolo jedného palca, a spolu s riadiacim systémom tvoria väčšinu nákladov na takéto projektory a televízory. Každé z miliónov mikrozrkadiel je individuálne ovládané, výsledkom čoho je veľmi ostrý a jasný obraz bez blikania a artefaktov, ktoré sú vlastné tekutým kryštálom. Vývojárom tejto technológie a dodávateľom všetkých matíc DMD a ich riadiacich obvodov je americká spoločnosť Texas Instruments.
Svetlo vstupuje do mikrozrkadiel DMD matrice cez špeciálny rotačný filter s tromi alebo štyrmi okrajmi. Na trojfarebnom filtri sú zafarbené na červenú, zelenú a modrú a na štvorstennom filtri je pridaný priehľadný okraj, čo sa hodí, keď sú na obrázku veľké nezafarbené plochy. Rýchlosť zmeny všetkých kombinácií je taká vysoká, že ľudské oko vidí iba pevný obraz, veľmi jasný a jasný. Nedávno sa stali populárne systémy, ktoré používajú farebné koliesko so šiestimi alebo siedmimi segmentmi, kvalita obrazu sa výrazne zlepšila a „dúhový“ efekt, ktorý sa vyskytuje pri ostrých farebných hraniciach obrazu, zmizne.
Pixlácia obrazu vlastná technológii LCD je prítomná aj v projektoroch DLP, aj keď v podstatne menšej miere. Ide o medzery medzi prvkami, ktoré tvoria pixel. Ak v LCD matrici tvoria nepracujúce oblasti matrice medzi bodmi, ktoré netvoria obraz, až 30 % plochy (v starých matriciach to bolo až 40 %), tak v technológiách DLP to nie je viac ako 1015 %. Vzhľadom na to, že táto technológia nefunguje na prenos, ale na odraz, môže mať takýto obraz isté problémy s bielou farbou, ako aj s predčasnou aktiváciou zrkadiel, tzv. „prilepenie“.
Nie je to tak dávno, čo sa objavil prvý mikrozrkadlový projektor kompatibilný s HDTV, HD2 Mustang. V ňom sa mikrozrkadlá môžu odchýliť o 12 stupňov v každom smere oproti 10 stupňom v čipoch predchádzajúcej generácie. Vďaka tomu bolo možné lepšie zobraziť čiernu farbu a značne sa zvýšila účinnosť smerovania svetla na svetlo pohlcujúcu dosku.
Projektory a projekčné televízory založené na tejto technológii sú najkompaktnejšie a navyše umožňujú zvýšiť svetelný tok až na úžasných 10 tisíc ANSI lúmenov. Existujú rôzne mikrozrkadlové technológie, ktoré sa svojimi princípmi trochu líšia od DLP, napríklad iMOD alebo interferenčné displeje, ale ešte nie sú úplne vyvinuté, hoci majú vynikajúce vyhliadky. Napríklad technológia iMOD nemá žiadne farebné filtre a je oveľa menej energeticky náročná.
Technológia D-ILA (LCOS)
Technológia D-ILA (Digital Direct Drive Image Light Amplifier) je komerčný vývoj technológie LCOS (Liquid Crystal on Silicon) a aktívne sa rozvíja od rôznych výrobcov, vrátane spoločnosti JVC, ktorá na jej základe vyrába projekčné systémy. Obraz v tejto technológii tvoria tekuté kryštály, ale nepracuje s prenosom, ako bežné LCD matrice, ale s odrazom a niekedy, aby sa zjednodušilo pochopenie jej podstaty, sa táto technológia nazýva „reflexné panely z tekutých kryštálov“. Hlavným rozdielom od bežnej LCD matrice je, že všetka elektronická „výplň“ je umiestnená za vrstvou tekutých kryštálov pod reflexnými elektródami a nie medzi bunkami. To poskytuje lepší faktor výplne; obraz sa vytvára na väčšej ploche matrice a minimálna plocha zostáva nevyužitá. Svetelný tok je tvorený slabým zdrojom svetla a následne zosilnený špeciálnou lampou, odkiaľ pochádza aj názov technológie.
V dôsledku toho je hranica medzi pixelmi takmer neviditeľná, svetelný výkon matrice sa zvyšuje a jej zahrievanie sa znižuje. Teoreticky môže kontrast samotnej matice dosiahnuť 2000:1. Optická konštrukcia podobná tej, ktorá sa používa v bežných LCD projektoroch a tri matice D-ILA poskytujú plnofarebný obraz. K tvorbe farieb dochádza rôznymi spôsobmi – napríklad JVC vytvorilo holografický filter, iní výrobcovia majú rotačný hranol, ktorý oddeľuje farby, a existujú aj trojčipové systémy, v ktorých nie sú žiadne pohyblivé časti.
Táto technológia sa dnes aktívne rozvíja, podobne ako technológia troch LCD matíc, a umožňuje získať obraz s vlastnosťami podobnými CRT projektorom, teda dobre vnímateľný ľudským okom. Tieto projektory si dobre poradia aj s čiernou farbou a táto technológia umožňuje veľmi vysoké rozlíšenie. Doteraz sú takéto projektory dosť ťažké a drahé, ale mnoho spoločností pracuje na spustení ich výroby a vyhliadky na túto technológiu sú dobré.
Budúcnosť technológie
Technológia DLP nestojí na mieste, ako každý iný. Projektory s viacsegmentovým farebným kolieskom sa už predávajú a tvorca DLP technológie, Texas Instruments, vyvíja systémy, ktoré nemajú nevýhody farebného kolieska. Na obrázku môžete vidieť novú optickú zostavu s hranolom na miešanie svetla a tromi matricami DLP. Nemá farebné koliesko, čo znamená, že z neho možno postaviť projektor bez možnosti „dúhového“ efektu. Navyše bude menej hlučný vďaka eliminácii rovnakého rotujúceho kolieska. Stojí za zmienku, že dnes sa technológia DLP javí ako najzrejmejší kandidát na vedúcu pozíciu na projekčnom trhu. A hoci tri LCD matrice neposkytujú o nič horšiu a často aj lepšiu kvalitu, sú to práve projektory na báze DLP, ktoré sú predurčené pre budúcnosť lídrov na trhu. Môžeme len dúfať, že pozoruhodné kvality iných technológií nezostanú nepovšimnuté a dostanú dôstojný vývoj.
Aj pri výrobe LCD matríc " proces prebieha“, aj keď pomalším tempom ako pri iných technológiách. Spoločnosť Epson preto aktívne vyvíja nové typy matíc na rôznych médiách, čím zmenšuje ich veľkosť a zvyšuje rozlíšenie. V projektoroch sa čoraz viac používajú širokouhlé matice, teraz sa video s pomerom strán 16:9 reprodukuje kvalitnejšie, kým predtým bolo potrebné vypnúť viditeľnú časť štvorcovej matice a podľa toho previesť obraz; , čo malo zlý vplyv na jeho kvalitu.
Jedna z najdôležitejších súčastí domáceho kina alebo prezentačnej miestnosti navyše často upadá mimo pozornosti kupujúcich projektorov. Obrazovka, na ktorej sa bude prezeranie vykonávať, je dôležitá, ak nie tak ako samotný projektor, tak o niečo menej. Spomeňme len, že uvedené parametre jasu a kontrastu je možné dosiahnuť len na špeciálne upravenom povrchu a dobrá obrazovka zvyšuje kontrast obrazu minimálne jedenapolkrát! V dôsledku toho by ste si mali k cene projektora za kvalitné plátno určite pripočítať aspoň 300 dolárov. Skvelé vzorky s veľkými uhlopriečkami môžu stáť výrazne viac ako 1 000 dolárov. Ale o tom si povieme niekedy nabudúce.
Vydanie S&V z októbra 2001 uverejnilo prvý prehľad technológií zobrazovania veľkých obrazoviek. Čo sa odvtedy zmenilo? Naša špeciálna korešpondentka Elena Novikova, ktorá navštívila výstavu InfoComm"2007 (17.-18. júna, Anaheim, Kalifornia, USA), ako aj pravidelný prispievateľ Stereo&Video Valery Samokhin hovoria o najnovších projekčných technológiách.
Takmer všetky moderné videoprojektory sú dnes implementované pomocou technológie tekutých kryštálov (LCD) alebo mikrozrkadiel (DLP). Takmer súčasne, približne pred dvoma rokmi, vyvinuli spoločnosti Epson a Texas Instruments matrice z tekutých kryštálov a mikrozrkadlový čip DMD (Digital Micromirror Device) DC3 s rozlíšením FullHD (1920 x 1080). Dnes sa LCD a DLP projektory s týmto rozlíšením vyrábajú približne v rovnakých pomeroch. V sektore projektorov s rozlíšením vyšším ako Full HD majú DLP zariadenia veľkú numerickú výhodu. Nedá sa však povedať, že technológia mikrozrkadiel niekedy vyhrá konečné víťazstvo. Významný pokrok zaznamenala aj technológia LCD vďaka vytvoreniu nových panelov s moduláciou prenášaného (LCD) a odrazeného (D-ILA, LCOS, SXRD) svetelného toku vrátane s rozlíšením 4K (4096x2160). Takéto DMD čipy zatiaľ neexistujú.
Videoprojektory s moduláciou prepusteného svetelného toku
Optická konštrukcia LCD projektora je znázornená na obr. 1. Obsahuje zdroj svetla 1 s chladeným reflektorom a oblúkovou lampou, metalhalogenid (MGL) alebo xenón, optické filtre 2 neprepúšťajúce infračervené (IR) a ultrafialové (UV) žiarenie, polarizačný menič 3, dichroické zrkadlá 4 a 5, ktoré oddeľujú svetelný tok na zložky základných farieb B, G, R a zrkadiel 6 s vonkajšími povlakmi, ktoré odrážajú takmer 100 % svetla, ktoré na ne dopadá. Korekčné filtre 7 (Trim Filters) zaisťujú presné oddelenie farieb. Po prechode cez filtre 7 dopadajú zložky R, G a B na zodpovedajúce LCD panely 8, ktoré ich modulujú v intenzite podľa zobrazovaných video signálov a prechádzajú na zmiešavací hranol 9. Tu sa zhromažďujú a následne premietajú. objektívom 10.
| Ryža. 1. Optický systém LCD projektora |
V prvej etape zdokonaľovania LCD projektorov bola táto nevýhoda tolerovaná a hlavná pozornosť bola venovaná zvýšeniu svetelného toku, čo sa vyriešilo vytvorením efektívnejších svetelných zdrojov a svetelno-optických projekčných systémov vôbec. Napríklad veľké straty boli spôsobené tým, že TN modulátory bez energie prepúšťajú len 50 % svetla (jedna zložka prenášaného svetelného toku s náhodnou polarizáciou), pričom pohlcujú (premieňajú na teplo) ortogonálnu zložku. Preto sa do LCD projektorov začali zavádzať polarizačné meniče, ktoré premieňali stratenú súčiastku na užitočnú. Boli vyvinuté aj mikrošošovkové polia (MicroLens Array, MLA), inštalované priamo pred TN modulátory. Každá bunka takéhoto rastra sústreďuje svetlo prechádzajúce cez príslušný pixel tak, že nie je zakryté nepriehľadným povrchom substrátu, ktorý zaberá riadiaci tranzistor s efektom poľa v pixeli.
Osobitná pozornosť sa venuje ochrane LCD modulátorov pred IR a UV žiarením z oblúkových lámp, ktoré môže poškodiť fólie a iné komponenty v nich použité. V diagrame na obr. 1 sú použité dva takéto filtre (2). Jeden z nich odráža IR žiarenie a druhý blokuje prechod ultrafialového žiarenia do modrého kanála. Ochranné filtre Oerlikon UV-Guard™ typu 2 sú vysoko stabilné a neovplyvňujú farby viditeľného spektra.
V boji za zlepšenie kontrastu bolo vyvinutých niekoľko modulátorov LCD iných technológií. Napríklad Hitachi a NEC vyvinuli technológiu In-Plane-Switch (IPS), ktorej podstata je znázornená na obr. 3. Tu je orientácia molekúl TN vždy v rovine rovnobežnej s polarizátormi a pri absencii riadiaceho napätia IPS pixel neprepúšťa svetlo, t.j. je normálne uzavretá (čierna). Aby sa to dosiahlo, profilovacie drážky v kontakte s molekulami TN a zostava modulátora IPS LCD sú skrížené, pričom sa berie do úvahy dodatočný posun polarizačnej roviny vytvorený v dôsledku prirodzeného skrúcania molekúl TN. Vplyvom riadiaceho napätia sa molekuly začnú orientovať pozdĺž elektrického poľa, pričom sa otáčajú v rovnakej rovine a pri otočení o 90° dosiahne priepustnosť svetla maximum (biela). Technológia IPS a jej modifikácia S-IPS, vyvinutá spoločným podnikom LG-Philips, sú široko používané v LCD displejoch a televízoroch.
LCD projektory s moduláciou prepusteného svetelného toku sú neustále testované v našom laboratóriu a na základe výsledkov testov vyhrávajú ceny. Medzi ne patrí model Mitsubishi LVP-HC5000 s rozlíšením 1920x1080 (viď č. 5“07).
Videoprojektory s moduláciou odrazeného svetelného toku
Videoprojektory s technológiou D-ILA (Digital-Image Light Amplifier). Optická konštrukcia jedného kanála D-ILA je znázornená na obr. 4. Jednou z jeho súčastí je špeciálne zrkadlo umiestnené diagonálne k zostave polarizátor-analyzátor. Toto zrkadlo je PBS (Polarized Beam Splitter) filter, ktorý slúži ako vstupné a výstupné polarizátory priesvitných LCD panelov. Pri dopade svetla pod uhlom 45° sa prepustí jeho zložka s polarizáciou po povrchu zrkadla a zložka s ortogonálnou polarizáciou sa odrazí a smeruje na LCD panel (modulátor) kolmo na jeho povrch. Modulátor vracia svetlo zavedením polarizačných posunov v súlade s riadiacim napätím v pixeloch. Teraz zrkadlo PBS plní funkciu analyzátora a prenáša modulovanú zložku svetelného toku do šošovky a pôvodnú zložku do svetelného zdroja.
Pretože pri absencii riadiacich napätí svetelný tok neprúdi na výstup špecifikovaného optického kanála, je normálne uzavretý. To určilo špeciálnu štruktúru (Vertical Alignment) usporiadania pixelov takýchto modulátorov, bežne znázornených na obr. 5 spolu s riadiacou charakteristikou. Na obr. Obrázok 5 ukazuje, že v stave bez energie sú molekuly LC orientované kolmo na rovinu modulátora a neovplyvňujú polarizáciu svetelného toku ním odrazeného. Keď sa riadiace napätie (Driving Voltage) zvýši nad prahovú hodnotu, molekuly LC začnú otáčať rovinu polarizácie svetelného toku dopadajúceho na modulátor a v odrazenom svetelnom toku (Light Output) sa objaví modulovaná ortogonálna zložka P. zrkadlom polarizátora projektora na plátno. Pri ďalšom zvýšení riadiaceho napätia dosiahne táto zložka svetelného toku maximum.
Reflexné LCD modulátory majú okrem nižších tepelných strát aj ďalšie výhody. Matica riadiacich tranzistorov s efektom poľa tu nezaberá priestor vo vrstve tekutých kryštálov, ale je umiestnená za ňou na substráte s elektronikou. Vďaka tomu sa dosiahne zvýšenie rozlíšenia a povrchu zrkadlových elektród. Vďaka tomu je možné súčasne zvýšiť jas obrazu. Zároveň je ich riadiaca charakteristika nelineárna, čo musí byť kompenzované korekciou amplitúdovej charakteristiky obrazového kanála projektora.
Zatiaľ najvyšším počinom technológie D-ILA je projektor JVC DLA-QX1 s rozlíšením 2048x1536. Dúfajme, že čoskoro sa objaví nový JVC QHDTV so 4K rozlíšením, ktorého parametre boli oznámené na výstave lnfoComm"2006 a zopakované na lnfoComm"2007.
Videoprojektory s technológiou LCOS (Liquid Crystal on Silicon). Optický dizajn týchto projektorov je podobný D-ILA a je znázornený na obr. 6. Svetelný tok svetelného zdroja 1, ktorý prešiel cez ochranný infračervený filter 2 a polarizačný menič 3, sa tu najprv rozdelí jednotkou 4 na separáciu farieb na zložky R+G (žltá) a B (modrá).
 |
| Ryža. 6. Optický dizajn projektora LCOS |
Medzi najvyššie úspechy technológie tekutých kryštálov patria projektory Sony SRXR105 a SRXR110 s technológiou SXRD (Silicon X-tal Reflective Display) s rozlíšením 4K (4096x2160), dobou odozvy menej ako 5 ms a svetelným tokom 5000, respektíve 10000 lm. Sú vybavené xenónovými výbojkami a reflexnými modulátormi vo formáte 1,85:1 s veľkosťou pixelov a rozstupom 8,5 µm a 0,35 µm.
Keď už hovoríme o dobe odozvy (Time Response). Často pri porovnávaní LCD s obrazovkovými (CRT) televízormi hovoria o nízkom výkone LCD ako o ich hlavnej nevýhode. Zároveň zabúdajú, že výkon CRT televízorov nie je lepší, ale horší ako výkon moderných LCD. Je dobre známe, že jas obrazu a absencia citeľného blikania na obrazovke CRT televízorov je zabezpečená vďaka dosvitu luminoforov jej povlaku, ktorý by v zásade mal byť cca 20 ms.
V laboratóriu S&V boli testované aj LCD projektory s moduláciou odrazeného svetelného toku. Najmä Sony VPL-VW100 (ocenenie EISA 2006-2007 „Najlepší špičkový videoprojektor“, pozri č. 9“06) a JVC DLA-HD1 preukázali jasnú výhodu v kontraste obrazu v porovnaní s videoprojektormi iných technológií. , vyhral DLA-HD1 HD1 súťaž proti projektoru Sony VPL-VW50 s technológiou SXRD (viď č. 6"07).
Mikrozrkadlové projektory (Digital Light Processing, DLP)
Technológia DLP bola vyvinutá spoločnosťou Texas Instruments (TI) a výrobné modely týchto projektorov sa objavili pred 10 rokmi. Najjasnejšie z nich obsahujú tri DMD čipy a boli vyrobené podľa optického dizajnu znázorneného na obr. 7.
Svetelný tok vytvorený svetelným zdrojom, ktorý prešiel cez systém s kondenzorom, tepelným filtrom, zrkadlami a hranolom totálneho vnútorného odrazu, vstupuje do kombinovaného hranola na oddelenie farieb, ktorý z neho extrahuje zložky základných farieb a nasmeruje ich na povrchy DMD zodpovedajúcich kanálov. Tieto komponenty sú modulované čipmi, odrážané a kombinované kombinovaným hranolom do celkového svetelného toku vstupujúceho do projekčnej šošovky.
Čip DMD je modulátor svetla pozostávajúci z matice rotujúcich hliníkových zrkadiel s rozmermi 16x16 mikrónov, ktorých počet zodpovedá optickému rozlíšeniu projektora. Zrkadlá sú namontované na substráte pomocou mechanických pružinových závesov, ktoré im umožňujú otáčať sa v rozsahu ±10 stupňov (±12° pre moderné modely), ako je znázornené na obr. 8. V závislosti od ovládacích napätí môže každé zrkadlo zaberať krajné polohy „zapnuté“ alebo „vypnuté“. V prvom prípade svetlo odrazené zrkadlom vstupuje do optického systému šošovky a v druhom prípade je absorbované. Doba spínania stavov zrkadla nepresahuje 2 μs a ich poloha je riadená pulzno-šírkovou moduláciou s frekvenciou poľa. Úroveň farebných zložiek svetelného toku je určená relatívnym časom, počas ktorého sú zrkadlá v zapnutej polohe počas intervalu každého televízneho poľa, ktorého trvanie podlieha 10-bitovému vzorkovaniu. Farba vnímaná podvedomím je určená schopnosťou zraku spriemerovať okamžitý jas a farebné odtiene všetkých pixelov obrazu na obrazovke. Aby to bolo možné lepšie, používa sa zvýšenie frekvencie prepínania pixelov prevedením dlhých impulzov na súbor kratších impulzov s rovnakou dobou trvania.
Trojčipové DLP projektory dominujú na trhu digitálnych kín. Takmer všetky majú rozlíšenie 2K a svetelný tok najjasnejších z nich je 30 000 lm. Pred tromi rokmi sa objavil trojčipový projektor InFocus ScreenPlay 777 (2000 lm, 1280x720), určený pre domáce kino. Takéto projektory sa na svetovom trhu výrazne nerozšírili, pretože LCD a jednočipové DLP projektory s rozlíšením 1920 x 1080 sa ukázali byť oveľa lacnejšie.
Mikrozrkadlové projektory s jedným DMD. Namáhanie očí sa zvyšuje pri prezeraní obrázkov z DLP projektorov s jediným DMD čipom. Tu musia oči robiť okrem vysokofrekvenčného spriemerovania jasu aj nízkofrekvenčné spriemerovanie farieb, keďže obraz na celej obrazovke sa postupne zobrazuje v základných farbách. Takmer všetky jednočipové DLP projektory sú vybavené otočným filtrom (ColorWheel), ktorý v prvých modeloch obsahoval 3 farebné sektory a otáčal sa frekvenciou 60 Hz, t.j. 3600 ot./min. Modely s takýmito filtrami sa nazývajú DLP projektory s jednou rýchlosťou filtra. Frekvencia blikania farieb je zároveň 180 Hz, čo sa ukázalo ako nedostatočné na odstránenie vizuálnych artefaktov a zrakovej únavy, ku ktorej dochádza pri dlhšom sledovaní blikajúcich obrázkov.
Známy vizuálny artefakt jednočipových DLP projektorov sa nazýva „dúhový“ efekt. Tento efekt sa prejavuje tak, že divák s dobrou vizuálnou rýchlosťou niekedy namiesto monochromatických fragmentov obrazu na nich vidí striedajúce sa záblesky základných farieb. Zvyčajne sa takéto záblesky stanú viditeľnými v procese prenosu videnia na fragmenty obrazu umiestnené vo veľkej vzdialenosti od seba. V moderných DLP projektoroch s jedným DMD sa rýchlosť otáčania filtra zvýšila a začala sa implementovať so šiestimi farebnými sektormi, čím sa znížila viditeľnosť blikania a „dúhový“ efekt. Spoločnosť TI nedávno vyvinula ColorWheel so šiestimi sektormi striedajúcimi primárne a sekundárne farby a technológiu BrilliantColor, ktorá poskytuje vysokokvalitné video signály pre DLP projektory s takýmito filtrami.
Optické prevedenie DLP projektora s trojsektorovým ColorWheel je na obr. 9a. Jeho špeciálnou vlastnosťou je patentovaná osvetľovacia jednotka Oerlikon LightTunnel™, ktorá napriek svojim malým rozmerom poskytuje vysokú odolnosť proti prachu a minimálne straty svetla vďaka použitiu vysoko účinných vnútorných náterov Silflex™ a Deflex™.
Trochu odlišný optický dizajn, znázornený na obr. 9b, používané v projekčných displejoch a televízoroch (RPTV) s priesvitnými obrazovkami. Vďaka nižšej cene a nenáročnosti na údržbu takéto produkty úspešnejšie konkurujú veľkoplošným LCD a PDP displejom, čím je hrúbka konštrukcie menšia. Preto používajú šošovky s krátkym ohniskom, špeciálne priesvitné clony a ďalšie triky, ktoré zmenšujú rozmery optického systému z hľadiska hrúbky, napríklad hranol s úplným vnútorným odrazom Oerlikon LightGate™ 7b (obr. 9b).
Japonská korporácia Mitsibishi pred štyrmi rokmi ako prvá vyrobila 60-palcový tenký DLP displej (hrúbka 26 cm, rozlíšenie 1024x768) (model DDP60). Po ňom nasledovala americká spoločnosť InFocus, ktorej sa podarilo zmenšiť hrúbku širokouhlých RPTV s rozlíšením 1280x720 na 17,4 cm! JVC a Sony nedávno začali vyrábať 70-palcové LCD RPTV s rozlíšením 1920x1080 pomocou technológií D-ILA a SXRD.
 |
| Ryža. 10. Dizajn projektora Akcia projekcie! Model tri 1080 |
Vo všeobecnosti si jednočipové DLP projektory v testovaní nevedú menej úspešne ako LCD. Cenu Editor's Choice Award získal najlepší videoprojektor EISA 2006-2007 InFocus IN76 a model BenQ PE7700 (pozri č. 9"06 a č. 11"06). Model SIM2 NT3000 si navyše počínal na rovnakej úrovni ako HDTV LCD projektory (pozri č. 12"06).
Videoprojektory s polovodičovými svetelnými zdrojmi
Nech už sú vynájdené akékoľvek technológie modulácie svetla, v projekčnom zariadení hrá samozrejme hlavnú úlohu svetelný zdroj. Keďže dnes sú zdroje na zvyšovanie účinnosti oblúkových lámp takmer vyčerpané, čoraz väčšia pozornosť sa venuje alternatívnym zdrojom svetla. Patria sem vysokovýkonné LED diódy (Light Emitting Diode, LED) a lasery, ktoré sú životnosťou a spektrálnou stabilitou svetelného toku lepšie ako oblúkové lampy.
| Rozdiel medzi polovodičovým laserom a LED Základným rozdielom medzi polovodičovým laserom a LED je prítomnosť optického rezonátora v p-n štruktúre lasera, ktorého medzera medzi tvoriacimi zrkadlami rovná dĺžke vlny žiarenia X a výstupné zrkadlo rezonátora je semitransparentné. V LED sa nosiče náboja p a n spontánne rekombinujú a výsledné žiarenie zaberá dosť široké frekvenčné pásmo. Laserové žiarenie je v prírode stimulované a vyskytuje sa pri veľmi vysokej hustote pumpovacieho prúdu (posunutie p-n štruktúry vo vodivom smere), čo vylučuje spontánnu rekombináciu nosičov. V tomto prípade si svetelné kvantum, letiace od jedného zrkadla k druhému a späť, vynúti emisiu rovnakých sekundárnych kvánt, t.j. svetlo zosilnie. Kvantá spontánneho žiarenia sú emitované v náhodných smeroch a kvantum stimulovaného žiarenia je emitované v rovnakom smere ako kvantum, ktoré toto žiarenie spôsobilo, to znamená, že obe kvantá sú identické. V ideálnom prípade by laser mal produkovať monochromatické žiarenie, ale v praxi je to dosť ťažké dosiahnuť. |
LED projekcia. LED diódy sú zaujímavé najmä pre vývojárov DLP projektorov, keďže umožňujú vytváranie modelov s jediným DMD bez filtra ColorWheel. Prvý LED DLP projektor sa objavil v roku 2005.
 |
| Ryža. 11. Projektor Mitsubishi PK20 |
Optická schéma LED DLP projektora je na obr. 12. Úlohu svetelných zdrojov tu plnia LED 1 s reflektormi 2, sekvenčne vyžarujúce svetelné toky základných farieb R, G a B. Zarovnanie optických osí vyžarovania LED je zabezpečené nastavením dvoch dichroických zrkadiel. 3. Ďalej, odrážajúc sa od zrkadla 4, tieto toky cez optický kondenzor 5 postupne dopadajú na DMD modulátor 6, po čom sa šošovka 7 premieta na obrazovku. V zásade vyzerá táto schéma efektívnejšie ako pri DLP projektoroch (obr. 9). V skutočnosti tu nie je žiadny filter ColorWheel a menej ďalších optických komponentov s nevyhnutnými stratami svetla. Navyše, ColorWheel s akýmkoľvek sektorovým rozdelením v LED projektoroch sa dá jednoducho implementovať zavedením softvérového striedania farieb a dokonca aj tým, že používateľ si takéto programy vyberie na základe kritéria minimálnej únavy pri sledovaní.
 |
| Ryža. 13. LCD projektor Sony |
Laserová projekcia. Použitie polovodičových laserov na premietanie obrazu sa v súčasnosti považuje za jedno z najsľubnejších. Vyhovuje im širšia škála zobrazovaných farieb a dlhá (desiatky tisíc hodín) životnosť pri konštantnej svetelnej účinnosti. Svetlo študované lasermi má navyše kruhovú polarizáciu, ktorú možno jednoducho a s vysokou účinnosťou premeniť na lineárnu, čo umožňuje eliminovať polarizačné meniče z LCD projektorov a celkovo zjednodušiť dizajn.
Optická schéma laserového DLP-RPTV a displeja je na obr. 14. Tu sú ako zdroje svetla použité polovodičové lasery typu Oerlikon OLM™ 3000 v červenej (615,25 nm), zelenej (532,5 nm) a modrej (465 nm) s vyžarovaným výkonom 3 W 1. Tieto žiarenia sa privádzajú do difrakčných tvarovačov lúčov 2 (Diffractive Beam Shapers, DBS), ktoré zabezpečujú rovnomernosť žiarenia v ich prierezoch. Potom sa odrazia a kombinujú dichroickými zrkadlami 3 a odrazom od zrkadla 4 sa premenia optickou zložkou 5 na široký lúč lúčov zodpovedajúci apertúre DMD modulátora 6 a svetlo ním modulované sa odráža a premieta šošovky 7 na priesvitný displej.
Je známe, že ľudské oko má maximálnu spektrálnu citlivosť na zelené svetlo a že 1 W rovnomerného energetického toku so zelenou vlnovou dĺžkou 555 nm v medzinárodnom systéme jednotiek (SI) zodpovedá svetelnému toku 683 lm. Výpočty ukazujú, že vyžarovanie bieleho svetla s rovnakou energiou s výkonom 1 W, berúc do úvahy spektrálnu citlivosť videnia na primárne RGB farby prijaté Medzinárodnou komisiou pre osvetlenie (CIE), zodpovedá svetelnému toku 250 lm. V dôsledku toho svetelný tok vyžarovaný diódami 1 (obr. 14) s výkonom 3 W každá zodpovedá 750 lm, čo je dostatočné na získanie jasu 250 cd/m2 40-palcovej priesvitnej obrazovky, avšak bez zohľadnenia účtujú energetické straty na optických komponentoch 2-7 obvodu a samotnej obrazovke (údaje o ich účinnosti nie sú zverejnené).
Americká spoločnosť Novalux vyvinula technológiu na výrobu výkonných laserových svetelných zdrojov optického radu NECSEL (Novalux Extended Cavity Surface Emitting Laser), postavenú na princípe zdvojnásobenia frekvencie žiarenia výkonného infračerveného lasera na nelineárnych kryštáloch. Tvrdí sa, že životnosť žiaričov presahuje 50 000 hodín bez zníženia výstupného výkonu alebo zmeny vlnovej dĺžky žiarenia vo viditeľnej oblasti a projektovaná cena trojfarebného laserového žiariča pri výrobe 1 milióna kusov ročne je nižšia. ako 100 dolárov. Červenú, zelenú a modrú farbu je možné implementovať do jednej vysielacej jednotky (obr. 16).
 |
| Ryža. 15. Laser OLM 3000 |
Poznamenávame tiež, že myšlienku používania laserom poháňaných mikroprojektorov už podporili výrobcovia zariadení PDA (Personal Digital Assistant) a mobilných telefónov. Na integráciu do takýchto produktov sa už objavili laserové pikoprojekčné DLP moduly napríklad od Texas Instruments a Motorola.
Táto revolúcia sa začala objavením zaujímavého vývoja izraelskej spoločnosti ExPlay s názvom Nano-Projector na výstave CES 2007. Jeho vlastnosťou je použitie hybridného svetelného zdroja obsahujúceho laser a LED diódy. zabezpečujúci rovnomernosť žiarenia, je dodávaný do korekčného optického komponentu Despeckling Devise, ktorý eliminuje viditeľnosť takzvaných „škvrniek“ - zrnitej obrazovej štruktúry vytvorenej rušivými koherentnými lúčmi laserového žiarenia.
 |
| Ryža. 16. Schéma DLP projektora podľa Novalux |
Problémy a vyhliadky.
Laserové displeje sú takmer vo všetkých ohľadoch lepšie ako podobné produkty s inými typmi svetelných zdrojov. Vyplýva to z už dosiahnutých výsledkov a z tabuľky (
Premietacie zariadenie/projektor (z lat. projicio - hodím dopredu) je opto-mechanické zariadenie na premietanie zväčšených obrazov rôznych predmetov na plátno.
Prvý projektor vynašiel nemecký fyzik a matematik Athanasius Kircher v roku 1640 a svoje zariadenie nazval „kúzelnou lampou“. Zariadenie, v ktorom ako zdroj svetla slúžila sviečka, umožnilo na plátno vytvárať tieňové projekcie obrazov ľudí, zvierat či predmetov vystrihnutých z kartónu.
Moderné projekčné zariadenia premietajú obraz z obrazovky monitora na obrazovku a pripájajú sa k PC. V počítačových projektoroch sa ako zdroj premietaného obrazu používa špeciálny elektronicky riadený modulátor, do ktorého je privádzaný signál z PC video adaptéra. Modulátor sa používa ako riadený svetelný filter, ktorý moduluje svetelný tok z projekčnej lampy.
Konštrukcie a princípy fungovania modulátorov sú veľmi rôznorodé, aj keď sú postavené hlavne na báze LCD panelov.
V multimediálnom projektore projekčná lampa, LCD matrica a optický systém sú konštrukčne umiestnené v jednom kryte, čím sa podobajú spätným projektorom určeným na prezeranie diapozitívov alebo filmových pásov.
Podľa princípu činnosti sa multimediálny projektor nelíši od spätného projektora: obraz sa vytvára pomocou výkonnej projekčnej lampy a elektro-optického modulátora zabudovaného do projektora, ovládaného signálom z PC video adaptéra a následne premietané na externú obrazovku pomocou optického systému. Hlavným rozdielom v multimediálnych projektoroch je dizajn modulátora a spôsoby konštrukcie a prenosu obrazu na plátno.
V závislosti od konštrukcie modulátora sú projektory nasledujúcich typov:
- TFT projektory;
- polysilikónové projektory
- DMD/DLP projektory.
V závislosti od spôsobu osvetlenia modulátora sa multimediálne projektory delia na transmisné a reflexné projektory .
TFT projektory
IN TFT - projektory, v súvislosti s transmisívnymi typmi projektorov sa ako modulátor používa farebná aktívna LCD matica malej veľkosti vyrobená pomocou technológie TFT. Princíp činnosti multimediálneho TFT projektora transmisívneho typu je znázornený na obr. 1.
Hlavným prvkom inštalácie je miniatúrna LCD matica , vyrobené pomocou technológie TFT, napr Farebný LCD monitor s plochým panelom . Rovnomerné osvetlenie povrchu matrice LCD sa dosahuje použitím systému šošoviek nazývaného kondenzor.
Polysilikónové projektory
Polysilikónové multimediálne projektory označujú aj projektory priesvitného typu a používajú sa, keď je potrebné získať jasnejší obraz. Používajú nie jednu farebnú TFT maticu, ale tri monochromatické miniatúrne LCD matice s veľkosťou približne 1,3″. Každá matica vytvára monochromatický obraz v červenej, zelenej alebo modrej farbe. Optický systém projektora znázornený na obr. 2, zaisťuje spojenie troch monochromatických obrazov, výsledkom čoho je vytvorenie farebného obrazu. Táto technológia je tzv polysilikón (p— Si ) . Každý prvok polysilikónovej matrice obsahuje iba jeden tenkovrstvový tranzistor, takže jeho veľkosť je menšia ako veľkosť prvku matrice TFT, čo umožňuje zlepšiť čistotu obrazu.
Systém separácie farieb polysilikónový projektor , pozostávajúce z dvoch dichroických (D 1 D 2 ) a jedno obyčajné (N 1) zrkadlo (obr. 2), slúži na rozklad bieleho svetla projekčnej lampy na tri zložky základných farieb (červená, zelená, modrá).
Aby sa každej z troch monochromatických matríc dodal svetelný tok zodpovedajúcej farby, musí sa vykonať separácia farieb. Dichroické zrkadlo (separácia farieb) prenáša svetlo iba jednej vlnovej dĺžky (jednej farby) a je to vysoko leštený sklenený substrát potiahnutý tenkým filmom dielektrického materiálu.
Systém miešania farieb polysilikónový projektor pozostáva z dvoch dichroických (D 3 D 4 ) a jeden reflexný (N 2 ) zrkadlí a slúži na získanie farebného obrazu prekrytím troch monochromatických obrazov vytvorených zodpovedajúcimi LCD matricami na seba.
Polysilikónové projektory poskytujú vyššiu kvalitu obrazu, jas a sýtosť farieb v porovnaní s TFT projektormi . Oni spoľahlivejšie a odolnejšie , pretože tri LCD matrice pracujú v menej intenzívnom tepelnom režime ako jedna. Vďaka tomu je možné polysilikónové projektory použiť pri premietaní obrazu na veľké plátno v miestnostiach ako sú konferenčné miestnosti a kiná.
DMD/DLP projektory
Reflexné LCD projektory určené na prácu vo veľkých posluchárňach a líšia sa princípom fungovania: nie je modulovaný prenášaný, ale odrazený svetelný tok.
V súčasnosti je najviac používaná technológia v dizajne reflexných LCD projektorov DMD/DLP, vyvinuté spoločnosťou Texas Instruments.
IN DMD/ DLP- projektory reflexného typu emisia svetelného zdroja je modulovaná obrazom pri odraze od matrice.
Projektory DMD/DLP používajú maticu pozostávajúcu z mnohých elektronicky riadené mikrozrkadlá, z ktorých každé má veľkosť asi 1um. Každé mikrozrkadlo má schopnosť odrážať naň dopadajúce svetlo buď do šošovky alebo do absorbéra, čo je určené úrovňou elektrického signálu, ktorý sa naň aplikuje. Keď svetlo dopadne na šošovku, vytvorí sa jasný pixel obrazovky a tmavý sa vytvorí v absorbéri. Takéto matice sa označujú skratkou DMD (Digital Micromirror Device – digitálne mikrozrkadlové zariadenie) a technológia, na ktorej je založený princíp ich fungovania DLP (digitálny Svetlo Spracovanie - digitálne spracovanie svetla).
Typicky jedna matica DMD obsahuje približne 848 x 600 = 508 800 mikrozrkadiel, čo presahuje rozlíšenie SVGA (800 x 600 = 480 000 pixelov).
Na získanie farebného obrazu sa používajú dva typy projektorov: s tromi alebo jednou maticou DMD.
Trojmaticový projektor, ktorej schéma je uvedená na obr. 3 je spôsob vytvárania farebného obrazu podobný ako pri polysilikóne (pozri obr. 2).
IN jednomaticové DMD/DLP projektory ako výsledok postupného prekrývania sa vytvorí plnofarebný rám tri rýchlo sa meniace monochromatické rámy: čierno-červený, čierno-zelený a čierno-modrý. Zmena monochromatických rámikov na obrazovke je kvôli zotrvačnosti ľudského videnia nepostrehnuteľná. Monochromatické rámy sú tvorené sekvenčným osvetlením DMD matice lúčom červenej, zelenej a modrej farby. Lúč každej farby sa vytvorí prechodom svetelného toku g projekčnej lampy cez rotujúci kotúč s filtrami červeného, zeleného a modrého svetla, ako je znázornené na schéme jednomaticového projektora (obr. 4). Ovládanie mikrozrkadla je synchronizované s otáčaním svetelného filtra.
Schéma jednomaticového reflexného multimediálneho projektora
V porovnaní s technológiou LCD má technológia DLP nasledujúce výhody:
- takmer úplná absencia zrnitosti obrazu,
- vysoký jas a rovnomernosť jeho rozloženia.
Medzi nevýhody jednomaticových DMD projektorov patrí citeľné blikanie rámikov.
1. Multimediálne projektory.
Spomedzi doteraz vyvinutých technológií na premietanie farebného obrazu na externú obrazovku sú štyri hlavné, ktoré získali najviac široké uplatnenie v komerčných produktoch od popredných výrobcov a líšia sa predovšetkým typom prvku použitého na vytvorenie obrazu:
CRT - katódová trubica;
LCD - displej z tekutých kryštálov;
DLP - (Digital Light Processing);
D-ILA - Direct Drive Image Light Amplifier.
V každom prípade vlastnosti tvarovača určujú hlavné výhody a nevýhody technológie a následne rozsah použitia projekčných zariadení vytvorených na jej základe.
CRT technológia
Multimediálne projektory na báze katódových trubíc (CRT) sa vyrábajú už niekoľko desaťročí. Napriek nástupu modernejších technológií však stále nemajú rovnakú kvalitu, pokiaľ ide o kvalitu obrazu (rozlíšenie, čistota, presnosť farieb), hladinu akustického hluku (menej ako 20 dB) a nepretržitú prevádzku (10 000 hodín alebo viac). Žiadna iná technológia zatiaľ neposkytuje hlbokú úroveň čiernej a široký dynamický rozsah jasu, ktorý CRT projektory umožňujú vidieť detaily aj v tmavých scénach. Fyzikálne vlastnosti fluorescenčného povlaku obrazovky elektrónok eliminujú stratu informácií pri prehrávaní video signálov rôznych štandardov (NTSC, PAL, HDTV, SVGA, XGA atď.) a podobnosť technológie výroby elektrónok používaných v projektory s televíznymi zaisťujú presnú reprodukciu farieb bez použitia gama korekcií.
Hoci majú nepochybné výhody, najmä pri predvádzaní videa, majú CRT projektory aj množstvo významných nevýhod, ktoré obmedzujú ich rozsah použitia. S výraznými rozmermi a hmotnosťou niekoľkých desiatok kilogramov sú jasom horšie ako moderné prenosné multimediálne projektory. S charakteristickým svetelným tokom v rozsahu od 100 do 300 ANSI-lm je sledovanie programov možné len pri absencii vonkajšieho osvetlenia. Na dosiahnutie najlepšej kvality obrazu pri inštalácii CRT projektora je potrebné vykonať veľa jemných úprav (konvergencia lúča, vyváženie bielej atď.), čo si vyžaduje zapojenie kvalifikovaného personálu. K dosť vysokej cene samotného zariadenia sa teda môžu pripočítať značné prevádzkové náklady.
LCD technológia
V multimediálnych projektoroch vyrobených technológiou LCD (Liquid Crystal Display) funkcie vytvárača obrazu vykonáva priesvitná LCD matrica. Podľa princípu činnosti sa takéto zariadenia podobajú konvenčným spätným projektorom s tým rozdielom, že obraz premietaný na vonkajšiu obrazovku sa vytvára, keď svetelný tok vyžarovaný lampou neprechádza cez sklíčko, ale cez panel z tekutých kryštálov pozostávajúci z mnohých elektrických ovládané prvky – pixely.
Technológia LCD umožnila výrazne znížiť náklady na premietacie zariadenia, zmenšiť ich rozmery a zároveň zvýšiť svetelný tok, ktorý vyžarujú (v najvýkonnejších modeloch dosahuje 10 000 ANSI lm). Je prirodzene prispôsobený na prehrávanie video signálov z počítačových zdrojov, ako aj digitálne uložených video súborov. LCD projektory sa ľahko používajú a konfigurujú a po preprave si zachovajú svoje nastavenia. To je dôvod, prečo sú široko používané v podnikaní na prezentácie a show programy.
Zároveň z dôvodu obmedzenia vlastného optického rozlíšenia, určeného počtom pixelov v matrici z tekutých kryštálov tvorcu obrazu, LCD projektory reprodukujú bez skreslenia signály iba jedného, zvyčajne počítačového štandardu SVGA, XGA, atď. Na reprodukciu signálov iných štandardov, vrátane televízie, sa používajú špeciálne algoritmy na prevod grafických informácií do prirodzeného digitálneho formátu pre daný projektor. Prítomnosť nepriehľadných medzier medzi jednotlivými pixelmi v matriciach z tekutých kryštálov vedie k vzhľadu mriežky na obrazovke, ktorá je viditeľná na blízko. S prechodom na polysilikónové matrice s hustejšou pixelovou štruktúrou a rozlíšením XGA a vyšším sa táto nevýhoda stáva takmer neviditeľnou a neustále zlepšovanie algoritmov tvorby farebného obrazu výrazne zlepšuje jeho kvalitu v porovnaní s predchádzajúcimi modelmi.
Technológia DLP
Technológia digitálneho spracovania svetla (DLP), ktorá je základom každého projektora DLP, je založená na vývoji spoločnosti Texas Instruments, ktorá vytvorila nový typ formovač obrazu - digitálny mikrozrkadlový prístroj DMD (Digital Micromirror Device). DMD driver je kremíkový plátok, na ktorého povrchu sú umiestnené stovky tisíc ovládateľných mikrozrkadiel. Jeho hlavnou výhodou v porovnaní s inými typmi tvarovačov je vysoká svetelná účinnosť vďaka dvom faktorom: efektívnejšiemu využitiu pracovnej plochy tvarovača (faktor využitia - až 90%) a menšej absorpcii svetelnej energie „reflexnými“ mikrozrkadlami , ktoré tiež nevyžadujú použitie polarizátorov. Z týchto dôvodov, ako aj relatívne jednoduché riešenie problému odvodu tepla, umožňuje technológia DLP vytvárať ako výkonné premietacie zariadenia s veľkým svetelným tokom (v súčasnosti je dosiahnutá úroveň 18 000 ANSI-lm), tak aj subminiatúrne projektory. (ultraprenosné, mikroprenosné) pre používateľov mobilných zariadení. Práve v týchto produktových triedach dnes dominuje technológia DLP.
Moderné DLP projektory sú postavené podľa schémy s jedným, dvomi a tromi DMD kryštálmi (pozrite si dizajn DLP projektora). Podobne ako LCD zariadenia sa vyznačujú vlastným optickým rozlíšením, určeným počtom mikrozrkadiel v matici DMD a najlepšie sa hodia na reprodukciu grafických a obrazových informácií uložených v digitálnom formáte (počítačové súbory, nahrávky na DVD).
Princíp, ktorý sa v nich používa na tvorbu poltónov (ako aj plnofarebných obrázkov v zariadeniach s jednou maticou DMD) je založený na vlastnosti ľudského oka priemerovať vizuálnu informáciu v krátkom časovom úseku a vyžaduje použitie tzv. komplexné algoritmy na konverziu vstupných dát do PWM sekvencií, ktoré riadia mikrozrkadlá (signály so šírkovou pulznou moduláciou). Kvalita algoritmov do značnej miery určuje dosiahnutú presnosť farieb.
Návrh projektorov a štruktúra matríc.
CRT projektorové zariadenie
Najpokročilejšie CRT projektory sú postavené na troch katódových trubiciach s uhlopriečkou obrazovky 7 až 9 palcov. Každá trubica reprodukuje jednu zo základných farieb priestoru RGB – červenú, zelenú alebo modrú. CRT technológia
Farebné zložky izolované od vstupného signálu riadia činnosť modulátorov príslušných elektrónok, menia intenzitu elektrónového lúča, ktorý pod vplyvom magnetického poľa vychyľovacieho systému skenuje vnútorný povrch fosforom potiahnutej trubicová clona. Na obrazovke trubice sa tak vytvorí obraz jednej farby. Pomocou šošovky sa premieta na vonkajšiu obrazovku, kde sa zmieša s projekciami z ďalších dvoch tubusov, čím vznikne plnofarebný obraz.
LCD projektorové zariadenie
S 
Moderné LCD projektory sú vyrobené na základe troch polysilikónových tekutých kryštálových matríc, ktoré vo všeobecnosti merajú uhlopriečku od 0,7 do 1,8 palca. Bloková schéma takéhoto projektora je znázornená na obrázku.
Vyžarovanie svetla lampy sa premieňa na rovnomerný svetelný tok pomocou kondenzátora, z ktorého dichroické filtračné zrkadlá vyberajú tri farebné zložky (červenú, modrú a zelenú) a smerujú ich na zodpovedajúce LCD matrice. Farebné obrazy, ktoré tvoria, sa spájajú v prizmatickom celku na miešanie farieb do jedného plnofarebného obrazu, ktorý sa potom premieta cez šošovku na externú obrazovku.
DMD (digitálne mikrozrkadlové zariadenie)
Technológia DLP
D 
MD kryštál je v skutočnosti polovodičový čip so statickou pamäťou s náhodným prístupom (SRAM), ktorej každá bunka, respektíve jej obsah, určuje polohu jedného z mnohých (od niekoľkých stoviek tisíc až po milión alebo viac) mikrozrkadiel. s rozmermi 16x16 umiestnený na povrchu podkladu mk. Podobne ako riadiaca pamäťová bunka, aj mikrozrkadlo má dva stavy, ktoré sa líšia smerom otáčania roviny zrkadla okolo osi prechádzajúcej pozdĺž uhlopriečky zrkadla. (V každom stave je uhol medzi rovinou zrkadla a povrchom čipu 10°.)
Základným znakom každého kryštálu DMD je teda prítomnosť pohyblivých mechanických prvkov v jeho štruktúre.
V DLP projektoroch plní kryštál DMD funkcie vytvárača obrazu. V závislosti od polohy mikrozrkadla je ním odrazený svetelný tok nasmerovaný buď na šošovku (na obrazovke sa vytvorí svetlý bod) alebo na absorbér svetla (príslušná oblasť obrazovky zostane stmavená).
Princíp tvorby obrazu pomocou DMD matice
Na reprodukciu poltónov sa používa metóda pulzne šírkovej modulácie (PWM) signálov, ktoré riadia prepínanie zrkadiel. Čím viac času strávi mikrozrkadlo v „zapnutom“ stave počas intervalu s priemerom očí 1/60 sekundy, tým je pixel na obrazovke jasnejší.
Technológia DLP
S 
Moderné DLP projektory sú postavené podľa schémy s jednou, dvomi a tromi DMD matricami.
Optický dizajn jednomaticového DLP projektora
V jednomaticovom DLP projektore prechádza svetelný tok lampy cez rotačný filter s tromi sektormi, zafarbený vo farbách zložiek RGB priestoru (v moderné modely K trom farebným sektorom pribudol štvrtý sektor – transparentný, ktorý umožňuje zvýšiť svetelný tok multimediálneho projektora pri zobrazovaní obrázkov s prevažne svetlým pozadím). V závislosti od uhla natočenia filtra (a následne aj farby dopadajúceho svetelného toku) vytvára kryštál DMD na obrazovke modré, červené alebo zelené obrázky, ktoré sa postupne v krátkom časovom intervale striedajú. Spriemerovaním svetelného toku odrazeného obrazovkou vníma ľudské oko obraz ako plnofarebný.
Najmenšie DLP projektory sa v súčasnosti vyrábajú s použitím dizajnu jedného čipu DMD. Používajú sa na mobilné obchodné prezentácie, ako aj na predvádzanie farebného videa. Treba však vziať do úvahy, že v druhom prípade je svetelný tok projektora so štvorsektorovým farebným filtrom nižší, ako je uvedené v technickom liste, pretože v tomto režime nefunguje priehľadný sektor a znižuje sa účinnosť využitia svetelného toku svietidla.
Optický dizajn dvojmaticového DLP projektora
IN 
Na dvojmaticových DLP projektoroch má otočný farebný filter dva sektory purpurovej (zmes červenej a modrej) a žltej (zmes červenej a zelenej). Dichroické hranoly rozdeľujú svetelný tok na zložky, pričom červený farebný tok je v každom prípade nasmerovaný na jednu z matíc DMD. V závislosti od polohy filtra je do druhého nasmerovaný tok buď modrej alebo zelenej. Dvojmaticové projektory teda na rozdiel od jednomaticových neustále premietajú na plátno červený obraz, čo im umožňuje kompenzovať nedostatočnú intenzitu červenej časti emisného spektra niektorých lámp.
Optický dizajn trojmaticového DLP projektora
V trojmaticových DLP projektoroch sa svetelný tok lampy rozdelí na tri zložky (RGB) pomocou dichroických hranolov, z ktorých každá sa posiela do vlastnej matice DMD, ktorá vytvára obraz rovnakej farby. Šošovka zariadenia premieta na obrazovku tri farebné obrazy súčasne, čím vytvára plnofarebný obraz.
Vďaka vysokej účinnosti využitia svetelnej emisie lampy sa trojmaticové DLP projektory zvyčajne vyznačujú zvýšeným svetelným tokom, dosahujúcim u najvýkonnejších zariadení 18 000 ANSI lm.
Dizajn D-ILA projektorov
V projektoroch D-ILA plnia funkcie vytváračov obrazu reflexné matrice z tekutých kryštálov, vyznačujúce sa vysokým rozlíšením a svetelnou účinnosťou.
Štruktúra matrice D-ILA
Technológia D-ILA
Matrica D-ILA je viacvrstvová štruktúra umiestnená na substráte z monokryštalického kremíka. Všetky komponenty riadiaceho obvodu sú vyrobené komplementárnou technológiou CMOS a sú umiestnené za svetlo modulujúcou vrstvou tekutých kryštálov. To umožňuje výrazne zvýšiť hustotu pixelov, ktorých rozmery môžu byť len niekoľko mikrónov a zabezpečiť vysokú efektivitu využitia plochy čipu (dosiahnutá úroveň je 93%). Ďalšou výhodou technológie je možnosť vytvorenia svetlomodulačnej vrstvy a riadiaceho obvodu počas jedného technologického procesu.
Odrazové vlastnosti matrice sú určené stavom vrstvy tekutých kryštálov, ktorá sa mení vplyvom striedavého elektrického napätia, ktoré vzniká medzi elektródami odrazových pixelov a priehľadnou elektródou spoločnou pre všetky pixely.
Matrice D-ILA dokážu vydržať výrazné zvýšenie teploty, čo umožňuje použitie výkonných svetelných zdrojov v projektoroch vyrobených na ich základe.
D-ILA ® je oficiálne registrovaná ochranná známka spoločnosti JVC, čo znamená, že tento produkt používa originálny dizajn založený na displeji z tekutých kryštálov, sieťovom polarizačnom filtri a ortuťovej výbojke a obraz a podanie farieb tohto produktu bude na najvyššej úrovni. najvyššej úrovni. Displej z tekutých kryštálov je vyrobený technológiou LCOS (tekuté kryštály na kremíkovej báze), pričom vzdialenosť medzi nimi je mikroskopicky malá, a preto matrica tekutých kryštálov umožňuje dosiahnuť maximálny clonový koeficient, práve táto hodnota najviac určuje clona aj rozlíšenie. Produkty využívajúce technológiu D-ILA ® obsahujú displeje z tekutých kryštálov pre každú z troch farieb palety RGB, teda pre červenú, zelenú a modrú. Tieto LCD displeje majú jedinečnú anorganickú vyrovnávaciu vrstvu pre zvýšenú odolnosť a optimálny výkon za všetkých prevádzkových podmienok. Výsledkom je vynikajúce rozlíšenie, tónovanie, jas obrazu a vynikajúca reprodukcia farieb, ktoré sa časom nezhoršujú, čo vám umožňuje vychutnať si nádhernú kvalitu obrazu.
Sledovanie filmov doma na veľkej obrazovke je veľmi bežnou túžbou. No jeho realizácia je pre väčšinu snílkov výrazne drahá. Inak by si jednoducho kúpili buď projektor alebo televízor. Ale tí, ktorí rozumejú dizajnu elektrických spotrebičov, sú celkom schopní samostatne vyrobiť projekčné zariadenie pre domáce kino. O tom sa bude diskutovať ďalej.
Trochu teórie
Najprv sa pozrime na schému správneho projektora. Je zrejmé, že nie každý dokáže vyrobiť takéto zariadenie. Už len preto, že budete potrebovať niekoľko presných a vysokokvalitných továrenských optických dielov:
- šošovka;
- šošovky.
Od nich bude závisieť rovnomernosť rozloženia svetla na obrazovke. Svetlo musí vstupovať do šošovky pod správnym uhlom. Ak nepoznáte optické charakteristiky šošovky a šošoviek, všetky vzdialenosti sa dajú určiť experimentálne.
Zdrojom obrazu v projekčnom zariadení je matrica z tekutých kryštálov. Pracujú pre svetlo. Okrem toho sa každý pixel na obrazovke premieta s rastúcou veľkosťou. Pôvodný obrázok by preto mal byť čo najjasnejší. Čím viac pixelov, tým lepšie. Takzvané FULL HD je 1920x1080 pixelov. Jas projekčnej lampy určí maximálnu veľkosť obrazovky, na ktorej môžete sledovať filmy s prijateľným jasom a kontrastom.
Najjednoduchší projektor
Ak čitateľ vlastní smartfón alebo tablet s jasnou obrazovkou a rozlíšením blízkym FULL HD a zároveň sníva o sledovaní filmov na veľkej obrazovke, môže si skúsiť vyrobiť jednoduché zariadenie z krabice, objektívu a svojho gadgetu. Puzdro by malo byť v akomkoľvek priereze väčšie ako gadget a priemer šošovky by mal zodpovedať veľkosti jej obrazovky. Ale vzdialenosť od obrazovky bude závisieť od jej ohniskovej vzdialenosti. Myšlienka je jednoduchá:
- v krabici je vyrezaný otvor pre šošovku;
- Vo vnútri je umiestnený gadget, ktorý je možné priblížiť alebo oddialiť od objektívu.
Gadget je inštalovaný v tŕni, ktorý sa pohodlne pohybuje v krabici. Pre tŕň môže ako úplne vhodný prírez poslúžiť iná krabica s menšími rozmermi. Odraz svetla od stien boxov by mal byť minimálny. Na tento účel je najlepšie pokryť povrchy čiernym zamatovým aplikačným papierom. Alebo ho natrite matnou čiernou farbou. Namiesto farby môžete použiť hustý čierny krém na topánky. Najlepšie je položiť vodidlá medzi steny škatúľ, najmä pri používaní zamatový papier. Chránia lakované povrchy pred odieraním.
To je celý projektor. Pozrite si jeho detaily na obrázkoch nižšie.
Maľovaná krabica 
Šošovka sa nanesie na telo a obkreslí ceruzkou. Ostrým nožom sa pozdĺž línie z ceruzky vyreže otvor.
Do otvoru sa vloží šošovka a prilepí sa pozdĺž obrysu
Vozík umiestnime do puzdra a použijeme projektor 
Výsledok, ktorý vidíme na obrazovke, veľmi závisí od veľkosti obrazu na nej. Ak sa veľkosť zmenší, zlepší sa jas a jasnosť rámu. Kvalita obrazu v tomto jednoduchom projekčnom zariadení je na úrovni „lepšie ako nič“. Dôvod je však zrejmý – je potrebný vyšší jas zdroja obrazu a dodatočná optika.
Kvalitný domáci projektor
Ďalej vám povieme, ako vyrobiť projektor vlastnými rukami pri dodržaní všetkých požiadaviek. Musíte začať demontážou modulu gadget. Pri zachovaní funkčnosti sa demontuje, takže matrica z tekutých kryštálov obrazovky je prístupná pre osvetlenie cudzím zdrojom svetla. Ak to nedokážete, potom stavba takéhoto projektora nie je pre vás.
Použité diely:
- napájacia doska LED;
- LED 100 W (výhodný je svetelný zdroj s minimálnymi rozmermi);
- napájacia doska ventilátora;
- riadiaca doska ventilátora;
- stredná šošovka;
- výstupná šošovka;
- ovládací panel gadget cez Wi-Fi;
- dve stredné Fresnelove šošovky;
- matrica tekutých kryštálov z gadgetu.
LED namontovaná na chladič 
Ukážka účinnosti Fresnelovej šošovky. Medzi LED a Fresnelovu šošovku je umiestnená stredná šošovka na zníženie strát svetla
Eliminácia projekčných skreslení zavesením matrice so šošovkami s horizontálnymi a vertikálnymi odchýlkami A tu je výsledok vykonanej práce. Vzdialenosť k obrazovke je 4 metre, uhlopriečka rámu na obrazovke je 100 palcov. Všetko je jasne viditeľné.
Na základe diaprojektoru
Existuje však jednoduchší spôsob, ako vytvoriť projektor. Na to môžete použiť projektor na diapozitívy, ktoré sa premietajú z listu papiera A4 (spätný projektor). Keďže všetka optika je už skladom, ostáva na ňu len pripevniť zdroj obrazu. Môže to byť matica monitora. Bude sa musieť rozobrať ešte počas prevádzky. Pretože po inštalácii matice do projektora je monitor, ako obvykle, pripojený k počítaču. Najlepšie je použiť projektor, ktorý osvetlí diapozitív, a nie použiť odrazené svetlo.
Čo je výsledkom tejto hybridizácie monitora a projektora, je znázornené na obrázkoch nižšie.
To je všetko, čo sa dá robiť. Ak, samozrejme, máte takýto projektor. Výsledná viditeľnosť na obrazovke je znázornená na obrázku nižšie.
Veľkosť a kvalita rámu na obrazovke sú veľmi dobré. Okrem toho existujú projektory na premietanie malých diapozitívov, ktoré sú porovnateľné s obrazovkou smartfónu. Sú lacnejšie. Preto si môžete kúpiť smartfón s rozbitou obrazovkou a chybným projektorom pre jeho matricu. A čo by sa malo stať ako výsledok, je už uvedené vyššie.
