Микрозеркальные проекторы

Рис. 8. Оптическая схема DLP проектора

DLP-проекторы разработаны фирмой Texas Instruments (TI), и их серийные модели появились 10 лет назад. Самые яркие из них содержат три микрозеркальных DMD-чипа и выполняются по оптической схеме, показанной на рис. 8.

Здесь световой поток, создаваемый источником света, пройдя систему с конденсором, тепловым фильтром, зеркалами и призмой полного внутреннего отражения, поступает на комбинированную цветоделительную призму, выделяющую из него составляющие первичных цветов и направляющую их на поверхности DMD соответствующих каналов. Эти составляющие модулируются чипами, отражаются и объединяются комбинированной призмой в общий световой поток, поступающий в проекционный объектив. Сегодня большинство таких проекторов выпускается для цифровых кинотеатров D-Cinema, и их оптическая схема осталась почти такой же.

Рис. 9. Элементы матрицы DMD

Чип DMD представляет собой световой модулятор, состоящий из матрицы поворотных алюминиевых зеркал размером 16 × 16 мкм, количество которых соответствует оптическому разрешению проектора. Зеркала установлены на подпружиненных подвесах, позволяющих им поворачиваться в пределах ±12 градусов, как показано на рис. 9. В зависимости от управляющих напряжений, каждое зеркало может занимать крайние положения «включено» или «выключено». В первом случае отраженный зеркалом свет попадает в оптическую систему объектива, а во втором — поглощается. Время переключения состояний зеркал не превышает 2 мкс, и их положение управляется широтно-импульсной модуляцией с частотой полей. Уровень цветовых составляющих светового потока определяется относительным временем нахождения зеркал во включенном положении на интервале каждого телевизионного поля, длительность которого подвергается 10-разрядной дискретизации. Воспринимаемая подсознанием цветность определяется способностью зрения усреднять мгновенные яркости и цветовые оттенки всех пикселов экранного изображения. Чтобы это получалось лучше, используется увеличение частоты коммутации пикселов путем преобразования длинных импульсов в совокупность более коротких той же продолжительности.

Светофильтр ColorWheel

Наиболее широкое распространение за минувшие 10 лет получили DLP-проекторы с одним DMD и вращающимся светофильтром (ColorWheel). Здесь глазам приходится делать, кроме высокочастотного усреднения яркости, низкочастотное усреднение цветности, так как изображение на всем экране появляется последовательно в первичных цветах. Светофильтр ColorWheel в первых моделях содержал три цветных сектора и вращался с частотой 60 Гц, т. е. 3600 об/мин. Модели с такими светофильтрами называются DLP-проекторами с однократной скоростью фильтра. При этом частота мелькания цветов составляет 180 Гц, что оказалось недостаточным для исключения зрительных артефактов и усталости зрения, возникающей при длительных просмотрах мелькающих изображений.

Рис. 10. Оптическая схема DLP-проектора с одним DMD-модулятором: 1 — источник света; 2 — УФ-фильтр; 3 — конденсор; 4 — светофильтр ColorWheel; 5 — узел LightTunnel; 6 — зеркало; 7 — чип DMD; 8 — объектив

Хорошо известный зрительный артефакт одночиповых DLP-проекторов получил название «эффекта радуги». Этот эффект проявляется в том, что зритель с хорошей быстротой зрения иногда видит вместо однотонно окрашенных фрагментов изображения чередующиеся вспышки основных цветов на них. Обычно такие вспышки становятся заметными в процессе перевода зрения на фрагменты изображения, расположенные на большом расстоянии друг от друга. В современных DLP-проекторах с одним DMD частота вращения фильтра увеличена, и его стали выполнять с шестью цветными секторами, что уменьшило заметность мельканий и «эффект радуги». Недавно фирмой TI разработаны ColorWheel с шестью секторами, чередующимися в основных и дополнительных цветах, а также технология BrilliantColor, обеспечивающая формирование высококачественных видеосигналов для DLP-проекторов с такими светофильтрами.

Оптическая схема DLP-проектора с трехсекторным ColorWheel показана на рис. 10. Ее особенностью является фирменный светотехнический узел Oerlikon LightTunnel, обеспечивающий при малых габаритах высокую пылезащищенность и минимальные потери света за счет применения высокоэффективных внутренних покрытий Silflex и Deflex.

Рис. 11. Оптическая система проектора Action! Model Three 1080

Разновидностями DLP-проекторов с одним DMD-модулятором являются модели со светофильтром ColorWheel, содержащим дополнительный, прозрачный сектор. Применение такого фильтра увеличивает световой поток проектора, но это происходит за счет уменьшения цветовой насыщенности изображения. Работы по совершенствованию конструкции подобных моделей продолжаются. В частности, предлагаются новые разновидности светофильтра ColorWheel и все более совершенные оптические системы в целом. Например, новинкой, реализованной в проекторе Action! Model Three 1080 норвежской фирмы ProjectionDisign, является оптическая система, показанная на рис. 11. Она содержит источник света 1 с двумя дуговыми лампами и 4-секторными светофильтрами ColorWheel, светопровод LightTunnel 2, оптические компоненты 3, DMD-чип 4, комбинированную призму 5 и проекционный объектив 6.

Поиск по сайту: