Класифікація проекторів і їх принцип роботи
Існує три основних типи проекторів: LCD, DLP і LCoS (D-ILA)
1. Пристрій LCD-проектора
Сучасні LCD (англ. Liquid crystal display - матриця на рідких
кристалах) - проектори виконуються на базі трьох рідкокристалічних
матриць. Структурна схема такого проектора представлена на малюнку 1.
Світлове випромінювання лампи за допомогою конденсатора перетворюється в
рівномірний світловий потік, з якого діхроічние дзеркала-фільтри
виділяють три колірні складові (червону, синю і зелену) і
направляють їх на відповідні LCD-матриці (дихроичное дзеркало
відображає одну колірну складову світлового потоку і пропускає промені
двох інших). Сформовані ними кольорові зображення об'єднуються в
призматичному блоці в одне повнокольорове, яке потім через об'єктив
проектується на зовнішній екран.
1 ANSI-люмен - одиниця виміру освітленості в мультимедійних проекторах, створюваної лампою при просвічуванні через лінзу. "Lumen" по-латині означає "світло", ANSI розшифровується як "American National Standards Institute". Це стандарт для вимірювання світлового потоку,
Малюнок 1 - Устройствово LCD-проектора
За принципом дії такі апарати нагадують звичайні
діапроектори (кадропроектори) з тією різницею, що проектується на зовнішній
екран зображення формується при проходженні випромінюваного лампою
світлового потоку не через слайд, а через рідкокристалічні панелі,
що складаються з безлічі електрично керованих елементів-пікселів.
Залежно від величини прикладеного до кожного такого елементу
змінної напруги змінюється його прозорість, а, отже, і
рівень освітленості ділянки екрану, на який проектується даний
піксель. Всі проектори Epson засновані на технології 3LCD, ця технологія
була розроблена компанією і запатентована в 1988 році, а в 1989 році був
випущений перший проектор на цій технології.
Переваги: мала вага і вартість, прекрасно підходять для
презентацій, висока яскравість, ідеальна геометрія, легка настройка і
використання, підходять для дуже великих екранів.
Недоліки: необоротна деградація (старіння) LCD - матриці через
3-4 роки інтенсивної експлуатації, невисокий рівень чорного, "мертві"
пікселі, обов'язково активне охолодження, більш високий рівень шуму.
2. Пристрій DLP-проекторів
У одноматричну DLP (англ. Digital Light Processing - цифрова
обробка світла) - проекторі світловий потік лампи пропускається через
обертається фільтр з трьома секторами, пофарбованими в кольори складових
простору RGB (в сучасних моделях до трьох кольоровим секторам доданий
четвертий - прозорий, що дозволяє збільшити світловий потік
мультимедійного проектора при демонстрації зображень з переважаючим
світлим фоном). Устройствово такого проектора представлено на малюнку 2.
Малюнок 2. - Устройствово DLP проектора
Залежно від кута повороту фільтра (а, отже, і кольору
падаючого світлового потоку) DMD-кристал формує на екрані синю,
червону або зелену картинки, які послідовно змінюють одна одну
за короткий інтервал часу. Усереднюючи відображаються екраном світловий потік,
людське око сприймає зображення як повнокольорове.
Що лежить в основі будь-якого DLP - проектора технологія цифрової
обробки світла (DLP) базується на розробках корпорації Texas Instruments,
створила новий тип формувача зображення - цифрове мікродзеркальна
пристрій DMD (Digital Micromirror Device).
DMD - формувач представляє собою кремнієву пластину, на
поверхні якої розміщені сотні тисяч керованих мікродзеркал.
Деякі порівняльні моменти двох технологій (які виходять з-за
особливостей формування зображення). При різких рухах головою,
проектором з технологією DLP, добре помітний ефект «розшарування» кольорів.
Цей недолік обумовлений конструктивними особливостями проекторів,
побудованих на базі технології DLP з одного DMD - матрицею.
При використанні проектора, заснованого на технології 3LCD,
подібного явища не спостерігається. Проектор, заснований на технології
3LCD, забезпечує передачу більш яскравих, соковитих і реалістичних кольорів, у той
час як при використанні DLP - проектора зображення виходить більш
бляклим, а багато відтінки зеленого мають надлишок жовтизни (це добре
помітно по траві, листі і подібних об'єктів).
Проектор, заснований на технології 3LCD, дозволяє отримувати більш
яскраве зображення без втрати деталей в світлі і тінях. збільшення яскравості
або контрастності на DLP - проектор неминуче призводить до зникнення
деталей в світлі і появи ступенчатости на плавних тональних переходах.
дозволяє отримати більш м'яку картинку і більш насичені відтінки по
порівняно з зображенням, проектуються DLP - проектор. враження від
«Розшарування» кольорів (який, на думку вчених, не настільки нешкідливий, як
може здатися на перший погляд), що з'являється в динамічних сценах.
Малюнок 3 - Устройствово
двухматрічн ого DLP - проектора
У двухматрічних DLP - проекторах, що обертається кольоровий фільтр має
два сектора пурпурного (суміш червоного з синім) і жовтого (суміш червоного і
зеленого) квітів (рисунок 3). Діхроічние призми поділяють світловий потік на
складові, при цьому потік червоного кольору в кожному випадку направляється на
одну з DMD - матриць. На другу в залежності від положення фільтру
направляється потік або синього, або зеленого кольору. Таким чином,
двухматрічние проектори, на відміну від одноматричну, проектують на екран
картинку червоного кольору постійно, що дозволяє компенсувати
недостатню інтенсивність червоної частини спектру випромінювання.
Малюнок 4 - Оптична схема трьохматрична DLP - проектора
У трьохматрична DLP - проекторах (рисунок 4) світловий потік лампи з
допомогою дихроїчних призм розщеплюється на три складових (RGB),
кожна з яких спрямовується на свою DMD - матрицю, яка формує
картинку одного кольору. Об'єктив апарату проектує на екран одночасно
три кольорових картинки, формуючи, таким чином, повнокольорове зображення.
Завдяки високій ефективності використання світлового випромінювання лампи,
трьохматричні DLP - проектори, як правило, характеризуються підвищеним
світловим потоком, що досягає у найбільш потужних апаратів 18000 ANSI -
Переваги: довговічність DLP - матриць (не втрачають якості з
часом), малу вагу, прекрасно підходять для презентацій, висока яскравість,
ідеальна геометрія, легка настройка і використання, підходять для дуже
великих екранів, менші витрати на охолодження, менший рівень шуму.
Недоліки: Висока вартість лампи, "мертві" пікселі.
3. Пристрій D-ILA-проекторів
LCoS (англ. Liquid Crystal on Silicon - рідкі кристали на кремнії) -
технологія отримання зображення, що використовується в проекторах. є
третій за поширеністю після технологій DLP і 3LCD (LCD).
Принцип роботи сучасного LCoS-проектора близький до 3LCD, але на відміну від
останньої використовує не просвітні ЖК-матриці, а відображають (цим LCoS
Загальна схема трьох чіпового проектора на основі LCoS.
На напівпровідникової підкладці LCoS-кристала розташований
що відображає шар, поверх якого знаходиться РК-матриця
і поляризатор. Під впливом електричних сигналів рідкі кристали
або закривають поверхню, що відбиває, або відкриваються, дозволяючи світлу
від зовнішнього спрямованого джерела відбиватися від дзеркальної підкладки
кристала. Майже вся схема управління матрицею розміщується безпосередньо
в підкладці, що забезпечує даної технології ряд істотних
переваг в порівнянні з LCD-панелями. Матриці D-ILA простіше в
виготовленні і при менших розмірах можуть мати істотно більш високу
Дозвіл. Ефективність використання площі кристала в них досягає
93%, що практично виключає прояв гратчастої структури на екрані.
Як і в LCD-проекторах, в LCoS проекторах сьогодні використовуються в
основному трёхчіповие схеми на основі монохромних LCoS-матриць. Так само,
як і в технології 3LCD для формування кольорового зображення зазвичай
використовуються три кристала LCoS, призма, діхроічние дзеркала і
світлофільтри червоного, синього і зеленого кольорів.
Проте, існують одночиповие рішення, в яких кольорове
зображення виходить використанням трьох потужних кольорових швидко
перемикаються світлодіодів, послідовно дають світло червоного, зеленого
і синього кольору, такі рішення випускає фірма Philips. Потужність їх світла
Одночиповие LCoS-проектори не набули широкого поширення
через низку недоліків: триразові втрати світлового потоку при проходженні
фільтра, що в тому числі накладало обмеження через перегрів
матриці, невисока якість передачі кольору, більш складна технологія
виробництва кольорових LCoS-чіпів.
Більшість випущених до теперішнього часу D-ILA-проекторів
базуються на матрицях з роздільною здатністю SXGA (1365х1024 пікселів) і, володіючи
світловим потоком в межах від 1000 до 7000 ANSI-лм, характеризуються
порівняно великою масою і високою ціною. Крім того, існують і
матриці підвищеного дозволу QXGA (2048х1536 пікселів) розміром 1.3
дюйма по діагоналі. Останні забезпечують повноцінне (без використання
Малюнок 6. схема проектора D-ILA
D-ILA-матриці витримують істотне підвищення температури, що дозволяє застосовувати в проекторах, виконаних на їх основі, потужні джерела світла.
• Довговічність DLP матриць (не втрачають якості з часом)
• Прекрасно підходять для презентацій
• Легка настройка і використання
• Підходять для дуже великих екранів
• Менші витрати на охолодження, менший рівень шуму
• Практично виключає прояв гратчастої структури на екрані
• Висока вартість лампи
Використання LCD, DLP і LCoS проекторів
LCD, DLP і LCoS проектори в основному використовуються для
сигналів, їх невеликі розміри не викликають труднощів при перенесенні і
Основне застосування LCD проекторів це офісні презентації, а
також великі інсталяційні системи.
DLP - проектори останнім часом все частіше починають використовуватися в
Як проекторів для домашніх кінотеатрів, в зв'язку з їх високим рівнем
Проектор на основі LCoS позиціонуються в сегменті вищого рівня
якості і в професійній сфері застосування - цифрові кінопроектори
для кінотеатрів і проектори в системах візуалізації авіаційних