Проектор что это такое из чего состоит

Устройство проекторов: принцип работы, описание и характеристики

Сегодня находят широкое применение в домах и различных организациях проекторы, устройства вывода информации используют для трансляции изображения на специальное полотно, применяемое в качестве экрана. Благодаря этому проецируемая картинка получается большой и приятной для глаза. По качеству изображения они немногим уступают телевизорам.

Рынок сейчас наводнен проекторами на любой вкус. При выборе такой электроники нужно точно знать, какие задачи будут ставиться перед аппаратом. Ведь современные модели отличаются друг от друга не только классом и областью применения, но технологиями вывода картинки. Информация об устройстве проекторов и их работе может помочь в выборе.

Виды проекторов

Чаще всего, когда мы слышим о проекторах, представляем гаджет, который установлен в определенном месте. Такой тип устройства вывода информации на вертикальную плоскость очень востребован, хотя он отнюдь не единственный. Стационарные аппараты, как правило, оснащены максимально, поскольку производители не ограничены размерами корпуса.

Из чего состоит Арт-проектор?

Их сложно брать с собой, зато пользователь получает мощную техническую начинку. Имеется и портативный тип устройства, проекторы эти легко переносить для проведения презентаций в разных местах. В них неплохие характеристики сочетаются с компактностью. Функциональный набор также здесь на хорошем уровне.

Но производители на этом не останавливаются, стараясь сделать размеры аппаратов еще меньше. Результатом чего стало появление девайсов карманного формата и проекторов для мобильных устройств с наименьшими габаритами. Вес первых не превышает отметку в 300 граммов. Для тех, кто находится в движении, модель, умещающаяся в кармане, — это настоящая находка.

Однако для обеспечения высокой портативности техническую составляющую немного урезают. Наименьшие модели способны подключаться к смартфонам, что позволяет выводить изображение с экрана телефона. Их отличает легкость и удобство в эксплуатации, однако полезные функции в них сильно ограничены.

Области применения

Также проекторы классифицируются на офисные и домашние. Аппараты для дома выводят широкоформатную картинку с высокой контрастностью и реалистичностью, а также обладают качественным звуком, за счет чего можно с удовольствием смотреть фильмы, способные полностью погрузить зрителя в гущу событий. Размер светового потока в таком случае имеет второстепенное значение. Что касается гаджетов для работы в условиях офиса, то они более универсальны.

Чем отличаются домашние проекторы от офисных?

Домашние проекторы отличаются от офисных по некоторым параметрам, из которых стоит выделить следующее:

• формат экрана;
• разъемы и их назначение;
• производительность;
• вес корпуса;
• цветопередача;
• уровень шума и ресурс лампы;
• встроенные динамики.

Устройство и принцип действия

Устройство проекторов в большинстве своем отличается мало. Технический арсенал мультимедийного аппарата состоит из оптической системы, модулятора изображения, лампы, систем очистки и охлаждения, а также электронной начинки. Световой прибор, коим, по сути, является проектор, перенаправляет свет от лампы с концентрированным потоком на необходимую плоскость.

Это довольно сложные по содержанию устройства, условно разделяющиеся на две категории. В первую входят модели с CRT-технологией получения изображения, оборудованные электронно-лучевыми трубками в количестве трех штук, а во вторую – девайсы DLP, LCD и LCoS, работающие с помощью фиксированной матричной структуры.

Последние пользуются большей популярностью, так как обеспечивают более высокое качество. В устройство мультимедийных проекторов, как правило, входят ZOOM-объективы, благодаря им размер изображения меняется без необходимости перемещать сам аппарат. В некоторых моделях фокусное расстояние изменяется с помощью пульта управления, а в других – регулировкой объектива вручную. Последний способ не так удобен, но производит настройку более точно.

В большинстве случаев применяются металлогалогенные лампы, способные испускать больше светового потока, чем галогенные с аналогичной мощностью. Но к концу срока службы их эффективность снижается вдвое. Также используются в устройстве проекторов лампы проекционного типа с низким энергопотреблением и высоким потоком света, они отличаются более естественным спектром. В современных проекторах устанавливаются очень долговечные источники света, ресурс которых может варьироваться от 1000 до 4000 часов. Чтобы своевременно произвести замену данного элемента, в каждом аппарате предусмотрен счетчик.

Оптика отвечает за перенаправление света к дисплейной панели. В нее входят такие компоненты, как зеркала, призмы и линзы для проекции. Модуляторы изображения отвечают за уровень яркости, разрешение и быстродействие, сегодня используются системы DLP, LCD, LCoS и CRT, о них подробно будет рассказано далее.

Немаловажная роль в устройстве проектора принадлежит охлаждению, вентилятор очень важен для нормализации температуры лампы и электронных плат. Чтобы взаимодействовать с источниками мультимедиа, проекторы имеют на корпусе необходимые разъемы – VGA, DVI, HDMI и прочие. Многие модели оснащаются также USB-портом и поддержкой Wi-Fi.

DLP-проекторы

В таких аппаратах роль ядра выполняет специальная матрица, формирующая изображение. Каждое зеркало легко реагирует на поступающий сигнал поворотом на малый угол. Благодаря этому создаются пиксели изображения. Устройство DLP проекторов позволяет им выводить картинку с высокой контрастностью и с более детализированными тенями, что является главным преимуществом технологии.

Модели, оборудованные подобной системой, показывают себя с лучшей стороны по части долговечности и надежности, особенно в сравнении с устройствами прошлого поколения. Минусом можно назвать высокую стоимость проекторов такого типа.

LCD-системы

В большинстве ситуаций используются аппараты, снабженные тройкой жидкокристаллических матриц синего, зеленого и красного цветов. Мощный поток света, исходящий из лампы, пробивается сквозь них. Таким образом возникает изображение, выводимое на экран.

Данная технология имеет массу достоинств, к их числу можно отнести легкость конструкции и простоту эксплуатации отдельных компонентов. Проекторы LCD создают качественную картинку, характеризующуюся реалистичностью, насыщенностью цветовой гаммы и стабильностью. Но владельцы подобных девайсов могут столкнуться и с недостатками, в некоторых экземплярах встречается неприятный визуальный эффект, напоминающий проволочную сетку.

Проекторы с технологией LCoS

Этот тип проекторов появился не так давно. К сильным сторонам данной технологии, прежде всего, относится высокая четкость без эффекта «сетки». Прочие особенности также заслуживают внимания. Базируются такие аппараты на матрице LCoS, представляющей собой жидкие кристаллы на кремнии. По распространенности эта технология уступает LCD и DLP.

Но за счет уникальных особенностей она имеет хорошие перспективы. За счет применения кристаллов LCoS получается изображение по отражательному принципу, а не просветному, как это можно видеть в аппаратах LCD. Отражающая матрица откликается на воздействие быстрее, в три раза превосходя по скорости просветную технологию.

К тому же конструктивные особенности панелей LCoS позволяют эффективней использовать поверхность кристаллов, что дает возможность наращивать количество пикселей без необходимости увеличения панели. А это напрямую влияет на качество картинки. Устройство проекторов LCoS не очень сложное, а значит, в производстве они дешевле, так как отсутствуют механические элементы.

CRT-проекторы

Эта технология является пионером в области создания проекторов. Первый экземпляр с данной системой вывода изображения появился еще в далеком 1970 году. Такие аппараты базируются на трех электронно-лучевых трубках, имеющих красный, зеленый и синий светофильтры.

Они отвечают за формирование светового потока, проходящего через фокусирующие линзы, он попадает на экран в виде полноцветной картинки. Сегодня устройства CRT встречаются все реже, уступая дорогу более современным аналогам. Пик популярности этой технологии остался позади.

Однако она превосходит более новые технологии по многим параметрам, а именно по цветопередаче, разрешению, сроку службы лампы и акустическому шуму. Ее слабые стороны — сложность настройки и громоздкость моделей, где она используется. К тому же она отличается низким уровнем яркости, поэтому для просмотра необходимо отключать освещение.

Плюсы и минусы проекторов

Проекторы предлагают большую диагональ экрана, что является весомым аргументом в пользу покупки данного устройства. Можно довести информацию до большего количества людей. Все зависит лишь от предпочтений и размера помещения. Чем больше изображение, тем ярче впечатления.

Если на мониторе могут быть черные полосы из-за разных форматов видео, то с проектором таких проблем не будет. В нем легко настроить экран под любой формат. В устройство цифровых проекторов нередко включают поддержку 3D-картинки без потери качества. Если создать подходящую обстановку, затемнив помещение, можно получить изображение лучше, нежели в LED-мониторе.

Недостатки тоже имеются. Самый дорогой элемент проектора – это лампа, и она приходит в негодность примерно раз в 4 года. Ее замена повлечет за собой немалые финансовые затраты. Проектор из-за активного охлаждения лампы ощутимо шумит. При просмотре видео или слайд-шоу приходится терпеть звук работающих вентиляторов.

Критерии выбора

Существует немало моментов, на которые стоит обращать внимание при поиске подходящего проектора, устройство вывода изображения всегда нуждается в хорошем уровне яркости. Хотя на этот показатель большое влияние имеют условия эксплуатации, хорошо если есть выбор режимов, зачастую их три – «Презентация», «Фильм» и «Динамический». К насыщенности цветом также стоит присмотреться.

Трехматричные проекторы выдают более естественное изображение, превосходя в этом отношении одноматричные аппараты. Смотреть нужно и на уровень контрастности. Особенно данный параметр важен, если необходим домашний кинотеатр. Последним, но не менее важным моментом является разрешение картинки, что сказывается на четкости картинки.

Вывод

Современные проекторы – это довольно сложные устройства, однако в то же время они могут стать незаменимой вещью как в сфере бизнеса, так и для использования в домашних условиях. Они способны подарить зрителям яркие эмоции от просмотра благодаря качествам, которых нет у телевизоров или мониторов. Главное — подходить к выбору с умом.

Источник: fb.ru

Как работают проекторы и какие они бывают

Человеческая натура устроена так, что мы постоянно стремимся к совершенству. В своем детстве наши дедушки и бабушки были на седьмом небе от счастья, когда их родители включали диапроектор и устраивали просмотр сказок-диафильмов, повесив белый материал на свободную стену. Чуть позже по всей стране построили множество доступных кинотеатров, а в наших квартирах прочно обосновались телевизионные приемники. И теперь наши родители занимали места перед экраном – дома или в кинотеатре, и с замиранием сердца следили за развитием сюжета любимого фильма.

Сегодня, можно сказать, что среди всевозможных устройств отображения видеоинформации в геометрической прогрессии растет «народная» популярность мультимедийных проекторов. Их функциональные возможности поражают наше воображение. Размер экрана может достигать десятков метров. Проекторы поддерживают 4К- или даже 8К-разрешение. Сила светового потока позволяют комфортно использовать оборудование при ярком солнечном свете.

В этой статье мы расскажем о основных технологиях формирования изображения, используемых в современных проекторах.

Проблема с проекторами

Надо сказать, что проекционная техника, которая обладает лучшими характеристиками в сравнении с телевизорами и имеющая функции, им недоступные, выпускается уже не один десяток лет. Но у нас при мыслях «не поменять ли старый телевизор на проектор», в голове начинают возникать «негативные, не в защиту проектора» доводы:

• хапуги-производители необоснованно завышают отпускные цены на проекторы, их реальная цена должна быть меньше, как минимум, на порядок,
• как, где установить проектор? да и экран на противоположной стене, как белое бельмо, не то, что телевизор – идеальное дополнение домашнего интерьера,
• справится ли проектор с солнечным освещением квартиры, – «ничего не видно», если даже изображение на экране телевизора блекнет в солнечный день.

А истина кроется в том, что проекторы и все что с ними связано, кажутся нам приборами высокой технической сложности. А добиться от них приемлемого качества изображения можно только за очень большие деньги, предварительно изучив техническую документацию по объему сопоставимую с романом «Война и мир».

В этом сравнительно небольшом тексте мы покажем, проекционная техника, – это техника для нас с вами, простых людей, и чтобы овладеть ею не нужно оканчивать специальных технических «университетов».

Пленочные проекторы

А началась современная проекционная техника с пленочных проекторов. Попросту говоря, в корпус устройства устанавливались мощная световая лампа и система фокусирующих линз. На пути помещали кинопленку, используя для этого специальный лентопротяжный механизм, фокусировкой линз добивались четкого изображения на экране. Все! Так наши родители смотрели кинофильмы и передачи, – сегодня это называется модным словом «видеоконтент».

Такая техника ушла в прошлое, встретить ее можно только в музеях.

Современная электронная промышленность предлагает нам различные модели мультимедийных проекторов. Их мы и рассмотрим более детально.

1LCD-проекторы

Первым типом проректоров, построенных на современной элементной базе, стали так называемые LCD-проекторы. Их конструкция очень напоминает устройство пленочного проектора. Основное отличие в том, что вместо бобины с кинопленкой и лентопротяжного механизма стали использовать цветную жидкокристаллическую матрицу. Она, кстати, практически ничем не отличается от тех, что установлены в современных LCD-экранах мониторов, планшетов и ноутбуков.

Надо сказать, что 1LCD-проекторы не самые лучшие представители проекционной техники. Они обладают рядом существенных недостатков:

• Каждая световая точка на экране (пиксель) формируется за счет прохождения светового потока через 3 RGB-субпикселя, расположенных на ЖК-матрице в непосредственной близости друг от друга. В результате на экране, находящемся на достаточном удалении от проектора, мы наблюдаем цветовую структуру пикселя, что хорошо видно на представленных рисунках.
• Во-вторых, яркость экрана повышают, увеличивая мощность источников света, а это в свою очередь вызывает перегрев LCD-матрицы.

3LCD-проекторы

1LCD-проекторы обладают настолько значимыми недостатками, что уже в 1989 году производители проекционной техники заменили одну цветную матрицу на три монохромных. Логично, что проекторы с использованием новой технологии стали называться 3LCD. С точки зрения технологического совершенства это гораздо более сложные устройства, в отличие от ранее рассмотренных.

Рассмотрим поблочную схему 3LCD-проектора и основные пути световых потоков.

Через сложную оптическую систему, состоящую из ряда дихроичных зеркал и световых фильтров, луч от источника света распадается на три цветовых составляющих: Red – красный, Green – зеленый, Blue – синий. Далее каждый из этих компонентов попадает на свою (одну из трех) монохромную матрицу. Основное назначение этого элемента ­– регулировать проходящий световой поток под воздействием управляющего электрического сигнала. Окончательного формирование целостного цветового луча происходит в специальной призме, куда попадают цветовые компоненты (Red, Green, Blue) после ЖК-матриц.

Идея управлять не световым лучом, а его цветовыми компонентами оказалась очень удачной, что обеспечило коммерческий успех 3LCD-проекторам.

Их наиболее существенные преимущества:

• высокая яркость и насыщенность изображения,
• многовариантность схем установки,
• умеренное потребление электроэнергии и выделение тепла,
• отсутствие эффекта «радуги», свойственного 1LCD-проекторам.

После перечисления достоинств, уместно ознакомить читателя с перечнем недостатков 3LCD-устройств:

• сложность конструкции вызвала повышение цены проекционного оборудования,
• проекторы отличаются повышенным весом и увеличенными размерами,
• выделение тепла требует схем принудительного теплоотведения, которые отличаются шумностью в работе,
• оптические системы требует тщательной юстировки,
• главный технологический недостаток – низкая контрастность и невозможность сформировать глубокий черный.

LCoS-проекторы

Изобретение LCoS-технологии это результат работы разработчиков над совершенствованием LCD-проекторов. Основные принципы работы новых проекторов остались прежними. Основные изменения коснулись LCD-матриц. Если ранее использовались просветные матрицы, то в LCoS-проекторах стали применять матричные элементы с использованием отражающего слоя. Эта характеристика определила название технологии LCoS или Liquid Crystal on Silicon, что означает – «жидкие кристаллы на кремнии».

Ведущие производители проекционного оборудования регистрируют собственные аббревиатуры, которыми указывают на использование LCoS-технологий в своих устройствах. Например:

• JVC – D-ILA (Direct Drive Image Light Amplifier),
• Sony – SXRD (Silicon X-tal Reflective Display).

Какова же структура LCoS-матриц и как они работают?

На кремниевую подложку с активными управляющими транзисторами наносится зеркальный отражающий слой, который сверху покрывается матрицей с жидкими кристаллами. Над этим «пирогом» устанавливают поляризаторы, – неотъемлемый элемент ЖК-матрицы.

Под действием управляющего электрического сигнала жидкие кристаллы управляют интенсивностью светового потока от внешнего источника, падающего на отражающий слой. На приведенном рисунке видно, что свет дважды проходит через слой жидких кристаллов. В результате улучшается фильтрация светового потока и повышается контрастность изображения. Кроме того, при такой структуре матрицы световой поток не проходит сквозь «управляющую решетку», в результате полностью исчезает негативный «screen door effect». На экране формируется целостная яркая и контрастная картинка, свободная от недостатков, присущих LCD-проекторам.

Однако, столь простое изложение устройства проектора на бумаге, в реальности выливается в серьезное усложнение конструкции устройства.

LCD-проекторы

LCoS-проекторы

Высокие финансовые затраты на изготовление LCoS-матриц и самих проекторов ограничили распространение этих устройств в бюджетном сегменте. Однако, LCoS-технология обладает рядом существенных достоинств, поэтому она с успехом используется в проекционных устройства премиум-класса.

DLP-проекторы

Рассмотренные ранее технологии формирования цветного изображения характеризуется теми или иными недостатками, которые ограничивают их распространение на потребительском рынке.

Но в 1987 году специалистами компании Texas Instruments была разработана принципиально новая система формирования цветного изображения для проекционного оборудования. Она получила название – DLP, что означает Digital Light Processing, или по-русски «цифровая обработка света».

Можно говорить, что, сегодня, эта передовая технология – единственная, которая позволяет создавать малогабаритные проекторы с высоким качеством изображения на большом экране.

Основным узлом, где закладываются основные характеристики проектора, является DMD-матрица, – «Digital Micromirror Device» или в русском переводе «Цифровое Микрозеркальное Устройство». В ней к керамическому основанию через подвижные элементы крепится огромное количество микроскопических зеркал, образующих единую поверхность высоким коэффициентом отражения.

Каждое из этих зеркал жестко соединено с ячейкой памяти CMOS SRAM, которая под действием управляющего электрического поля занимает одно из двух фиксированных положений, отличающихся друг от друга на 20°. В результате световой поток от источника света, падающий на микрозеркала отражается в одном из двух направлений, – в объектив или на поверхность светопоглотителя, снабженную теплоотводящими пластинами. Так на экране возникают черные и белые световые точки, из которых формируется изображение. Различные градации серого цвета получают, заставляя колебаться микрозеркало с высокой частотой. Но за счет инертности нашего зрения мы видим не черно-белые световые колебания, а различные оттенки серого цвета.

Для создания цветного изображения световой поток пропускают через светофильтры, которые реализованы в виде быстровращающихся дисков с сегментами различного цвета. Для достижения необходимых функциональных показателей, в своих DLP-моделях производители используют разное количество дисковых светофильтров, три и более.

Кстати, количество DMD-матриц в проекторе тоже не является постоянной величиной:

• Одноматричная конфигурация характерна для бюджетных портативных проекторов. В них целостное цветовое изображение формируется последовательно каждым из цветов.
• Трехматричные проекторы — это самые сложные в аппаратном смысле устройства. Световой поток от источника света расщепляется прозрачной линзой на три цветовых луча, которые одновременно поступают на три DMD-матрицы. Эти устройства отличаются особой чистотой цвета, высокой детализацией и контрастностью.
• В двухмартичных проекторах две DMD-матрицы используются для двух световых потоков: одна для красного, другая для синего и зеленого.

Длительный опыт серийного производства и массового использования DLP-проекторов сформировал перечень преимуществ перед проекционными устройствами на основе других технологий:

• высокая резкость изображения и глубокий черный цвет,
• отсутствует screen door effect, который проявляется в видимости на экране тонких линий, разделяющих цветовые пиксели,
• большая эффективность светового потока, который в проекторе отражается, а не «пропускается»
• минимальная инерционность DMD-матриц,
• большие возможности по созданию компактных проекторов, формирующих изображение высокого качества

Выводы

Вы узнали основы существующих технологий формирования изображения, используемых в современных мультимедийных проекторах. Понятно, что небольшой объем статьи не позволяет дать их детальное описание, рассказать о всех преимуществах и недостатках как технологий, так и проекторов, их использующих.

Но, по нашему мнению, полученные знания помогут определить ту область широкого ассортиментного перечня проекционных устройств, где вы подберете конкретную модель, в соответствии со своими желаниями.

Источник: www.projector24.ru