Принцип работы tft проектора

В TFT-проекторах в качестве модулятора используется малогабаритная цветная активная ЖК-матрица, выполненная по технологии TFT . Принцип действия такого проектора иллюстрирует схема, приведенная на рис. 2.25.

Рис. 2.25. Оптическая схема TFT-проектора просветного типа:
1 – проекционная лампа; 2 – конденсор; 3 – TFT-матрица; 4 – объектив; 5 – экран

Количество пикселей изображения на экране равно количеству элементов ЖК-матрицы. Для равномерного освещения поверхности ЖК-матрицы применяется система линз, называемых конденсором. Поскольку прозрачность ЖК-матрицы невелика, в проекторе используется мощная проекционная лампа. Под действием тепла, выделяемого лампой, ЖК-матрица может сильно разогреться, поэтому для ее охлаждения в корпус проектора встроен вентилятор (на рис. 2.25 не показан).

Полисиликоновые проекторы

Более яркое изображение можно получить, если вместо одной цветной TFT-матрицы использовать три монохромных матрицы – по одной для каждого из основных цветов: красного, зеленого, синего. Такая технология получила название полисиликоновой (p-Si). Каждый элемент полисиликоновой матрицы (ее размер @ 1,3 дюйма) содержит только один тонкопленочный транзистор (а не три, как у цветной), что создает меньшую помеху прохождению света и позволяет получить большую яркость. На рис. 2.26 приведена оптическая схема полисиликонового проектора.

Рис. 2.26. Оптическая схема полисиликонового проектора:
1 – проекционная лампа; 2 – объектив; 3 – экран; 4 – монохромная ЖК-матрица; D1, D2, D3, D4 – дихроичные зеркала, N1, N2 – обычные отражательные зеркала,
К – конденсоры

Для того чтобы подать на каждую из трех матриц световой поток соответствующего цвета, белый цвет проекционной лампы необходимо предварительно разложить на три составляющие основных цветов R, G, B, т.е. решить задачу цветоделения. Цветоделительная система полисиликонового проектора состоит из дихроичных зеркал D1 и D2 и обычного отражающего зеркала N1.

Дихроичное (светорасщепительное) зеркало пропускает свет одного цвета и отражает – другого. В простейшем случае дихроичное зеркало представляет собой хорошо отполированное стекло с нанесенной на него тонкой пленкой из диэлектрического материала. Принцип действия дихроичного зеркала основан на явлении интерференции. Цветовые преобразования отражены на рис. 2.26.

Промодулированные ЖК-матрицами R-, G-, B-составляющие складываются при помощи системы цветосмешения, состоящей из дихроичных зеркал D3, D4 и нормального отражающего зеркала N2. Процесс совмещения трех монохромных изображений требует исключительно точной пространственной установки всех зеркал оптической системы.

Полисиликоновые проекторы обеспечивают лучшее качество изображения, чем проекторы на основе TFT-матриц, – более высокую яркость и насыщенность цветов. Более высокая яркость позволяет проецировать изображение на большой экран при презентациях в конференц-залах. А поскольку три раздельных ЖК-матрицы полисиликонового проектора работают в менее напряженном тепловом режиме, то такие проекторы более долговечны и надежны в работе.

Рассмотренные TFT и полисиликоновый проекторы относятся к проекторам просветного типа. Данный тип проекторов имеет серьезный недостаток, который принципиально ограничивает достижимую яркость изображения. На это две причины. Поскольку ЖК-ячейка пропускает только свет с линейной поляризацией, а проекционная лампа излучает неполяризованный свет, то около 50 % мощности светового потока лампы поглощаются ЖК-матрицами, вызывая их интенсивный нагрев. Во-вторых, недостаточная прозрачность ЖК-матрицы из-за наличия электродов тонкопленочных транзисторов.

Для устранения первой причины между проекционной лампой и ЖК-матрицей устанавливается конвертор поляризации. Такой конвертор расщепляет световой луч на две составляющие, плоскости поляризации которых сдвинуты на 90°, а затем поворачивают одну из них на 90°. В результате весь световой поток приобретает единую (линейную) поляризацию, совпадающую с плоскостью поляризации ячеек ЖК-матрицы. Конверторы поляризации в реальных проекторах размещают в конденсаторах. В проекторах фирмы SONY такие конденсаторы имеют обозначение PBS (Polarized Beat Splitter – расщепитель поляризованных лучей). Аналогичные конденсаторы фирмы Panasonic называются PCO (Polarization Соnverter Optic – оптика с преобразованием поляризации).

Для повышения прозрачности ЖК-матрицы применяются так называемые микролинзовые растры, позволяющие сфокусировать проходящий свет на прозрачной части ячейки и «обойти» ее непрозрачные элементы.

Однако эти усовершенствования все же не устраняют принципиальные недостатки ЖК-проекторов просветного типа, например низкую яркость изображения. Даже с использованием технологии PBS и микролинзовых растров световой поток ЖК-проекторов просветного типа не превышает 500¸600 лм, что не позволяет создавать качественные изображения.

DMD/DLP-проекторы

Добиться мощного светового потока позволяют отражательные проекторы, в которых модуляции подвергается не проходящий, а отраженный световой поток. Фирма Texas Instruments разработала отражательные проекторы, использующие технологию DMD/DLP. В таких проекторах в качестве модулятора используется матрица DMD (Digital Micromirror Device – цифровой микрозеркальный прибор).

Устройство DMD-матрицы

DMD-матрица представляет собой кремниевую пластину с массивом размещенных на ее поверхности отражательных элементов – микроскопических зеркал размером 16х16 мкм. На рис. 2.27 приведена часть массива отражающих элементов DMD-матрицы.

Читайте также:  Footer прижать к низу css

Рис. 2.27. Часть массива отражающих элементов DMD-матрицы
(при большом увеличении)

На рис. 2.28 показано устройство DMD-кристалла. Зеркало жестко прикреплено к подвижной индивидуальной подложке, которая соединена, в свою очередь, с неподвижным основанием посредством упругих пластин (на рис. 2.27 эти пластины выделены белым цветом).

Рис. 2.28. Устройство DMD-кристалла

1 – зеркало, отклоняющееся на –10°; 2 – зеркало, отклоняющееся на +10°;
3 – подвеска; 4 – подложка зеркала; 5 – поворотная пластина; 6 – база матрицы

Под действием электростатических сил, формируемых интегрированной в пластину микросхемой, подложка с зеркалом поворачивается вокруг оси, параллельной одной из диагоналей зеркала (направления осей вращения всех микрозеркал совпадают). При работе устройства поворот осуществляется в одну или другую сторону всегда на 10°, считая от горизонтального положения зеркала до упора. Когда конкретное микрозеркало поворачивается так, что свет отражается в направлении оптической системы проектора, на экране «включается» пиксель. При другом положении зеркала свет отражается в специальный поглотитель и на экране формируется темный пиксель.

При работе DMD-матриц исследователи столкнулись со сложнейшей проблемой прилипания углов подложек к неподвижному основанию. На основе китового жира было создано покрытие с прилипанием вчетверо меньшим, чем у тефлона.

DMD послужила ключевым элементом технологии DLP (Digital Light Processing – цифровая обработка света). Существуют одно- , трех- и двухматричные DLP-проекторы. С увеличением количества матриц улучшается качество выводимого на экран изображения. Но и цена проектора также возрастает. Считается, что на сегодняшний день наилучшим соотношением цена/качество обладает одноматричные DLP-проекторы.

Дата добавления: 2015-10-19 ; просмотров: 2738 | Нарушение авторских прав

Мультимедийные проекторы

Проекционный аппарат/ проектор (от латинского projicio — бросаю вперед) — оптекомеханический прибор для проецирования на экран увеличенных изображений различных объектов.

Первый проектор изобрел немецкий физик и математик Афанасий Кирхер в 1640г., назвав свой аппарат «волшебный фонарь». Аппарат, в котором источником света служила свеча, позволял создавать на экране теневые проекции изображения людей, животных или предметов, вырезанных из картона.

Современные проекционные аппараты проецируют на экран изображения с экрана монитора и подключаются к ПК. В компьютерных проекторах в качестве источника проецируемого изображения используется специальный электронно-управляемый модулятор, на который подается сигнал от видеоадаптера ПК. Модулятор используется в качестве управляемого светофильтра, модулирующего световой поток от проекционной лампы.

Конструкции и принципы действия модуляторов отличаются большим разнообразием, хотя в основном они построены на базе ЖК-панелей.

В мультимедийном проекторе проекционная лампа, ЖК- матрица и оптическая система конструктивно размещаются в одном корпусе, что делает их похожими на диапроекторы, предназна­ченные для просмотра слайдов или диафильмов.

По принципу действия мультимедийный проектор не отличается от оверхед-проектора: изображение создается с помощью мощной проекци­онной лампы и встроенного в проектор электронно-оптического модулятора, управляемого сигналом видеоадаптера ПК, а затем посредством оптической системы проецируется на внешний эк­ран. Основным отличием в мультимедийных проекторах является конструкция модулятора и способы построения и переноса изоб­ражения на экран.

Мультимедийный проектор Benq

В зависимости от конструкции модулятора про­екторы бывают следующих типов:

  • TFT-проекторы;
  • полисилико­новые проекторы
  • DMD/DLP-проекторы.

В зависимости от способа освещения модулятора мультимедий­ные проекторы подразделяют на проекторы просветного и отражательного типов .

TFT-проекторы

В TFT -проекторах , относящихся к проекторам просветного типа, в качестве модулятора используется малогабаритная цветная ак­тивная ЖК – матрица, выполненная по технологии TFT. Принцип действия мультимедийного TFT-проектора просветного типа ил­люстрирует рис. 1.

Принцип действия мультимедийного TFT-проектора просветного типа

Основным элементом установки является миниатюрная ЖК- матрица , выполненная по технологии TFT, как и ЖК-экран плос­копанельного цветного монитора . Равномерное освещение поверх­ности ЖК-матрицы достигается за счет применения системы линз, называемой конденсором.

Полисилико­новые проекторы

Полисиликоновые мультимедийные проекторы также относятся к проекторам просветного типа и применяются в том случае, когда необходимо получить более яркое изображение. В них используется не одна цветная TFT-матрица, а три монохромных миниатюр­ных ЖК-матрицы размером около 1,3″. Каждая из матриц форми­рует монохромное изображение красного, зеленого или синего цвета. Оптическая система проектора, как показано на рис. 2, обеспечивает совмещение трех монохромных изображений, в результате чего формируется цветное изображение. Такая техноло­гия получила название полисиликоновой (pSi ) . Каждый элемент полисиликоновой матрицы содержит только один тон­копленочный транзистор, поэтому его размер меньше, чем раз­мер элемента TFT-матрицы, что позволяет повысить четкость изображения.

Принцип действия полисиконового мультимедийного проектора просветного типа

Цветоделителъная система полисиликонового проектора , со­стоящая из двух дихроичных (D1 D2) и одного обычного (N1) зеркал (рис.2), используется для разложения белого света проекционной лампы на три составляющие основных цветов (красный, зеленый, синий).

Читайте также:  Как в гимпе сделать прозрачный фон

Цветоделение необходимо выполнить для того, чтобы подать на каждую из трех монохромных матриц световой поток соот­ветствующего цвета. Дихроичное (цветоделительное) зеркало пропус­кает свет только одной длины волны (один цвет) и представляет собой хорошо отполированную стеклянную подложку с нанесен­ной на него тонкой пленкой из диэлектрического материала.

Система цветосмешения полисиликонового проектора состоит из двух дихроичных (D3D4) и одного отражающего (N2) зеркал и служит для получения цветного изображения путем наложения одного на другой трех монохромных изображений, создаваемых соответствующими ЖК -матрицами.

Полисиликоновые проекторы обеспечивают более высокое качество изображения, яркость и насыщенность цветов по сравнению с проекторами на основе TFT-матриц. Они более надежны в работе и долговечны, поскольку три ЖК-матрицы работают в менее напряженном тепловом режиме, чем одна. Благодаря этому поли­силиконовые проекторы можно использовать при проецировании изображения на большой экран в таких помещениях, как конфе­ренц-залы, кинотеатры.

DMD/DLP-проекторы

ЖК-проекторы отражательного типа предназначены для рабо­ты в больших аудиториях и отличаются по принципу действия: модуляции подвергается не проходящий, а отраженный световой поток.

В настоящее время наиболее используемой в конструкциях ЖК-проекторов отражательного типа является технология DMD/DLP, разработанная фирмой Texas Instruments.

В DMD/DLP-проекторах отражательного типа излучение ис­точника света модулируется изображением при отражении от мат­рицы.

В DMD/DLP-проекторах в качестве отражающей поверхно­сти используется матрица, состоящая из множества электронно — управляемых микрозеркал, размер каждого из которых около 1 мкм. Каждое микрозеркало имеет возможность отражать падаюший й него свет либо в объектив, либо в поглотитель, что определяется уровнем поданного на него электрического сигнала. При попадании света в объектив образуется яркий пиксел экрана, а в поглотитель — темный. Такие матрицы обозначаются аббревиатурой DMD(Digital Micromirror Device- цифровой микрозеркальный прибор) , а технология, на которой основан их принцип действия, — DLP (Digital Light Processing цифровая обработка света).

Как правило, в одной DMD-матрице содержится около 848 х 600 = 508 800 микрозеркал, что превосходит SVGA-разрешение (800×600 = 480 000 пикселов).

Для получения цветного изображения используются проекто­ры двух вариантов: с тремя или одной DMD-матрицей.

Трехматричный проектор, схема которого дана на рис. 3, по способу формирования цветного изображения аналогичен полисиликоно­вому (см. рис. 2).

В одноматричных DMD/DLP-проекторах полный цветной кадр формируется в результате последовательного наложения трех бы­стро меняющихся монохромных кадров: черно-красного, черно-зеленого и черно-синего. Смена монохромных кадров на экране незаметна благодаря инерционности человеческого зрения. Мо­нохромные кадры образуются при последовательном освещении DMD-матрицы лучом красного, зеленого и синего цветов. Луч каждого цвета образуется за счет пропускания светового потока г проекционной лампы через вращающийся диск с красным, зеленым и синим светофильтрами, как это показано на схеме одноматричного проектора (рис. 4). Управление микрозеркалами синхронизировано с поворотом светофильтра.

Схема одноматричного отражательного мультимедийного проектора

По сравнению с ЖК-технологиями технология DLP обладает следующими преимуществами:

  • практически полным отсутствием зернистости изображения,
  • высокой яркостью и равномерностью ее распределения.

К недостаткам одноматричных DMD-проекторов следует отнести заметное мелькание кадров.

Мультимедийные проекторы

Проекционный аппарат/ проектор (от латинского projicio — бросаю вперед) — оптекомеханический прибор для проецирования на экран увеличенных изображений различных объектов.

Первый проектор изобрел немецкий физик и математик Афанасий Кирхер в 1640г., назвав свой аппарат «волшебный фонарь». Аппарат, в котором источником света служила свеча, позволял создавать на экране теневые проекции изображения людей, животных или предметов, вырезанных из картона.

Современные проекционные аппараты проецируют на экран изображения с экрана монитора и подключаются к ПК. В компьютерных проекторах в качестве источника проецируемого изображения используется специальный электронно-управляемый модулятор, на который подается сигнал от видеоадаптера ПК. Модулятор используется в качестве управляемого светофильтра, модулирующего световой поток от проекционной лампы.

Конструкции и принципы действия модуляторов отличаются большим разнообразием, хотя в основном они построены на базе ЖК-панелей.

В мультимедийном проекторе проекционная лампа, ЖК- матрица и оптическая система конструктивно размещаются в одном корпусе, что делает их похожими на диапроекторы, предназна­ченные для просмотра слайдов или диафильмов.

По принципу действия мультимедийный проектор не отличается от оверхед-проектора: изображение создается с помощью мощной проекци­онной лампы и встроенного в проектор электронно-оптического модулятора, управляемого сигналом видеоадаптера ПК, а затем посредством оптической системы проецируется на внешний эк­ран. Основным отличием в мультимедийных проекторах является конструкция модулятора и способы построения и переноса изоб­ражения на экран.

Мультимедийный проектор Benq

В зависимости от конструкции модулятора про­екторы бывают следующих типов:

  • TFT-проекторы;
  • полисилико­новые проекторы
  • DMD/DLP-проекторы.

В зависимости от способа освещения модулятора мультимедий­ные проекторы подразделяют на проекторы просветного и отражательного типов .

Читайте также:  Как включить планшет если не работает кнопка

TFT-проекторы

В TFT -проекторах , относящихся к проекторам просветного типа, в качестве модулятора используется малогабаритная цветная ак­тивная ЖК – матрица, выполненная по технологии TFT. Принцип действия мультимедийного TFT-проектора просветного типа ил­люстрирует рис. 1.

Принцип действия мультимедийного TFT-проектора просветного типа

Основным элементом установки является миниатюрная ЖК- матрица , выполненная по технологии TFT, как и ЖК-экран плос­копанельного цветного монитора . Равномерное освещение поверх­ности ЖК-матрицы достигается за счет применения системы линз, называемой конденсором.

Полисилико­новые проекторы

Полисиликоновые мультимедийные проекторы также относятся к проекторам просветного типа и применяются в том случае, когда необходимо получить более яркое изображение. В них используется не одна цветная TFT-матрица, а три монохромных миниатюр­ных ЖК-матрицы размером около 1,3″. Каждая из матриц форми­рует монохромное изображение красного, зеленого или синего цвета. Оптическая система проектора, как показано на рис. 2, обеспечивает совмещение трех монохромных изображений, в результате чего формируется цветное изображение. Такая техноло­гия получила название полисиликоновой (pSi ) . Каждый элемент полисиликоновой матрицы содержит только один тон­копленочный транзистор, поэтому его размер меньше, чем раз­мер элемента TFT-матрицы, что позволяет повысить четкость изображения.

Принцип действия полисиконового мультимедийного проектора просветного типа

Цветоделителъная система полисиликонового проектора , со­стоящая из двух дихроичных (D1 D2) и одного обычного (N1) зеркал (рис.2), используется для разложения белого света проекционной лампы на три составляющие основных цветов (красный, зеленый, синий).

Цветоделение необходимо выполнить для того, чтобы подать на каждую из трех монохромных матриц световой поток соот­ветствующего цвета. Дихроичное (цветоделительное) зеркало пропус­кает свет только одной длины волны (один цвет) и представляет собой хорошо отполированную стеклянную подложку с нанесен­ной на него тонкой пленкой из диэлектрического материала.

Система цветосмешения полисиликонового проектора состоит из двух дихроичных (D3D4) и одного отражающего (N2) зеркал и служит для получения цветного изображения путем наложения одного на другой трех монохромных изображений, создаваемых соответствующими ЖК -матрицами.

Полисиликоновые проекторы обеспечивают более высокое качество изображения, яркость и насыщенность цветов по сравнению с проекторами на основе TFT-матриц. Они более надежны в работе и долговечны, поскольку три ЖК-матрицы работают в менее напряженном тепловом режиме, чем одна. Благодаря этому поли­силиконовые проекторы можно использовать при проецировании изображения на большой экран в таких помещениях, как конфе­ренц-залы, кинотеатры.

DMD/DLP-проекторы

ЖК-проекторы отражательного типа предназначены для рабо­ты в больших аудиториях и отличаются по принципу действия: модуляции подвергается не проходящий, а отраженный световой поток.

В настоящее время наиболее используемой в конструкциях ЖК-проекторов отражательного типа является технология DMD/DLP, разработанная фирмой Texas Instruments.

В DMD/DLP-проекторах отражательного типа излучение ис­точника света модулируется изображением при отражении от мат­рицы.

В DMD/DLP-проекторах в качестве отражающей поверхно­сти используется матрица, состоящая из множества электронно — управляемых микрозеркал, размер каждого из которых около 1 мкм. Каждое микрозеркало имеет возможность отражать падаюший й него свет либо в объектив, либо в поглотитель, что определяется уровнем поданного на него электрического сигнала. При попадании света в объектив образуется яркий пиксел экрана, а в поглотитель — темный. Такие матрицы обозначаются аббревиатурой DMD(Digital Micromirror Device- цифровой микрозеркальный прибор) , а технология, на которой основан их принцип действия, — DLP (Digital Light Processing цифровая обработка света).

Как правило, в одной DMD-матрице содержится около 848 х 600 = 508 800 микрозеркал, что превосходит SVGA-разрешение (800×600 = 480 000 пикселов).

Для получения цветного изображения используются проекто­ры двух вариантов: с тремя или одной DMD-матрицей.

Трехматричный проектор, схема которого дана на рис. 3, по способу формирования цветного изображения аналогичен полисиликоно­вому (см. рис. 2).

В одноматричных DMD/DLP-проекторах полный цветной кадр формируется в результате последовательного наложения трех бы­стро меняющихся монохромных кадров: черно-красного, черно-зеленого и черно-синего. Смена монохромных кадров на экране незаметна благодаря инерционности человеческого зрения. Мо­нохромные кадры образуются при последовательном освещении DMD-матрицы лучом красного, зеленого и синего цветов. Луч каждого цвета образуется за счет пропускания светового потока г проекционной лампы через вращающийся диск с красным, зеленым и синим светофильтрами, как это показано на схеме одноматричного проектора (рис. 4). Управление микрозеркалами синхронизировано с поворотом светофильтра.

Схема одноматричного отражательного мультимедийного проектора

По сравнению с ЖК-технологиями технология DLP обладает следующими преимуществами:

  • практически полным отсутствием зернистости изображения,
  • высокой яркостью и равномерностью ее распределения.

К недостаткам одноматричных DMD-проекторов следует отнести заметное мелькание кадров.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector