Видеопроекторы

Видеопроекторы являются несколько экзотическим средством вывода графической информации. Использовать их вместо монитора нецелесообразно и неудобно, и предназначены они для проведения разного рода презентаций, выставок или просто для просмотра фильмов на большом экране.

Первые появившиеся проекторы имели в своем составе обычный кинескоп, изображение с которого с помощью несложной оптики проецировалось на экран. Затем появились проекторы, основанные на технологии LCD, которые работали как обычный LCD-монитор, изображение с которого тоже проецировалось на экран. LCD-проекторы обеспечивают несколько лучшее качество изображения, чем проекторы с ЭЛТ, поэтому они получили достаточно широкое распространение. Так как принципы работы таких проекторов мало чем отличаются от мониторов, сделанных по соответствующим технологиям, мы не будем заострять на этом особого внимания.

Больший интерес представляют проекторы, в основу которых заложена технология DLP (Digital Light Processing), изобретенная компанией Texas Instruments. Благодаря ей оказалось возможным создавать очень небольшие, очень легкие (около 3 Kg) и, тем не менее, достаточно мощные (более 1000 ANSI Lm) мультимедиапроекторы.

В 1987 году Dr. Larry J. Hornbeck изобрел цифровое мультизеркальное устройство (Digital Micromirror Device, или DMD). Суть изобретения состояла в отказе от гибких зеркал в пользу матрицы жестких зеркал, имеющих всего два устойчивых положения. Именно эта матрица является ключевым элементом проекторов, созданных по технологии DLP. Матрица состоит из микроскопических зеркал (DMD-элементов) из алюминиевого сплава, обладающего очень высоким коэффициентом отражения. Каждое зеркало крепится к жесткой подложке, которая через подвижные пластины соединяется с основанием матрицы. Под противоположными углами зеркал размещены электроды, соединенные с ячейками памяти. Под действием электрического поля подложка с зеркалом принимает одно из двух положений, отличающихся точно на 20° благодаря ограничителям, расположенным на основании матрицы.

Два этих положения соответствуют отражению поступающего на матрицу светового потока соответственно в объектив или в эффективный светопоглотитель, обеспечивающий надежный отвод тепла и минимальное отражение света. Матрица зеркал вместе с элементами SRAM и составляют DMD-кристалл - основу технологии DLP. Его размеры невелики. Площадь каждого зеркала матрицы составляет 16 микрон и менее, а расстояние между зеркалами около 1 микрона. Количество зеркал в матрице соответствует максимальному ее разрешению (а следовательно, и разрешающей способности проектора). Это разрешение обычно составляет от 800х600 до 1280х1024 точек для матриц разного типа и стоимости.

Изображение получается путем освещения матрицы. Как уже говорилось, зеркало может принимать два положения: положение, при котором свет полностью отражается и фокусируется с помощью оптической системы на экран, и положение, при котором свет поглощается светопоглотителем. Полутона обеспечиваются колебанием зеркала в этих двух положениях. Например, если зеркало одинаковое количество времени будет проводить в обоих положениях, то мы получим уменьшение яркости вдвое. Но картинка еще не цветная. Если мы поставим на пути луча диск с тремя светофильтрами, который будет вращаться с заданной частотой, и будем изменять колебания зеркал в соответствии с положением диска, то получится обычное трехкомпонентное цветное иображение. Все это возможно только благодаря одному из недостатков нашего зрения, а именно инерционности зрительных ощущений. Такой способ применяется в одноматричных проекторах, самых простых и распространенных.

Между источником света и матрицей помещается вращающийся диск с цветными светофильтрами - синим, зеленым и красным. Частота вращения диска определяет частоту кадров.

Другим, более сложным типом проекторов является трехматричный проектор, где свет расщепляется на три цветовых потока и отражается сразу от трех матриц. Такой проектор имеет самый чистый цвет и частоту кадров, не ограниченную скоростью вращения диска, как у одноматричных проекторов.

Точное соответствие отраженного потока от каждой матрицы (сведение) обеспечивается с помощью призмы, как вы можете видеть на рисунке.

Есть еще промежуточный тип - двухматричный проектор. В данном случае свет расщепляется на два потока: красный отражается от одной DMD-матрицы, а синий и зеленый - от другой. Светофильтр соответственно удаляет из спектра синюю либо зеленую составляющие поочередно. Двухматричный проектор обеспечивает промежуточное качество изображения по сравнению с одноматричным и трехматричным.

DLP-технология является на сегодня самой передовой в области "проекторостроения". По сравнению с LCD-проекторами, DLP-проекторы обладают рядом важных преимуществ:

• DLP-проекторы, в отличие от LCD, работают на отражение, а не на просвет. Это позволяет получать более мощный световой поток. Кроме того, элементы DMD-матрицы расположены намного ближе друг к другу, нежели элементы LCD, что еще более увеличивает яркость изображения и делает менее заметной дискретную структуру
• DMD-матрица нагревается гораздо меньше, нежели LCD-матрица, требующая усиленного теплоотвода. Кроме того, нагрев LCD-матрицы не лучшим образом сказывается на точности воспроизведения цвета
• DLP-проекторы имеют гораздо меньшую инерционность, чем LCD-проекторы. Правда, современные активные LCD-матрицы тоже обеспечивают достаточную скорость смены изображения, но, тем не менее, до DMD-матриц им в этом плане бесконечно далеко
• Миниатюрные размеры DMD-матрицы позволяют создавать очень небольшие проекторы
• Качество изображения одноматричного DLP-проектора соответствует качеству изображения трехматричного LCD-проектора. Следовательно, у DLP проекторов лучше соотношение цена/качество, что тоже немаловажно

Однако недостатки тоже есть. Основная проблема заключается в залипании зеркал. Дело в том, что при таких микроскопических размерах мелкие детали норовят слипнуться, что не в лучшую сторону сказывается на изображении. Правда, ухудшение не сильно заметно, и качество изображения все равно достаточно хорошее. Другой недостаток - влияние задержек при колебаниях отражающих элементов. Хотя время переключения зеркал очень невелико, едва заметный шлейф на экране этот процесс все же оставляет.

Но DLP-технология постоянно развивается, поэтому со временем будут появляться все более совершенные проекторы. В сочетании с невысокой в сравнении с другими типами проекторов ценой это может обеспечить им на рынке очень прочное положение.