дихроичное зеркало

Библиотека : Полезная информация : DeLight 2000 Карта сайта / Поиск по сайту: > Полезная информация > Библиотека Персональная страница Библиотека ваш e-mail пароль Зарегистрируйтесь КОМПЛЕКСНЫЕ ПРОЕКТЫ ИНТЕРНЕТ-МАГАЗИН ПРОГРАММА АРЕНДЫ О компании Как покупать Полезная информация Как провести презентацию Как выбрать оборудование Библиотека Словарь терминов Ваши вопросы Каталог ссылок Новости Проектор изнутри: DLP-технология Иван Рогожкин По материалам PC Magazine/RE 04.08.2007 Прежде чем продолжить рассказ об устройстве мультимедийных проекторов, начатый в предыдущем номере нашего журнала, отметим, что за последние два-три десятилетия принципиально изменилась парадигма развития высокотехнологичных отраслей. Если раньше наиболее передовые разработки осуществлялись в военных целях, дихроичное зеркало гражданские отрасли получали лишь "крохи", то сегодня основная движущая сила хайтек-индустрии - массовый потребительский рынок. DLP-технология (Digital Light Processing, цифровая обработка света) родилась в США благодаря перспективным разработкам оборонного агентства DARPA, которое в конце 1980-х гг. разместило в фирме Texas Instruments (TI) крупный государственный заказ. Согласно одним непроверенным сведениям, ученые надеялись создать систему точной фокусировки мощного лазерного пучка на боеголовке баллистической ракеты. Из-за атмосферной турбулентности луч лазера рассеивался, поэтому в реальном времени требовалось фокусировать его, чтобы компенсировать этот эффект. По другим (тоже непроверенным) данным, нужна была надежная технология для отображения показаний приборов на стекло кабины истребителя. Идея создания микросхемы DMD (Digital Micromirror Device, цифровая микрозеркальная матрица) родилась в 1987 г. у Ларри Хорнбека - ученого-оптика, работавшего в TI. Изучив его предложение, компания запустила проект по исследованию коммерческой применимости DMD. От возникновения идеи до ее воплощения прошло немало времени, дихроичное зеркало в 1994 г. был продемонстрирован прототип DLP-проектора. Технология быстро получила признание специалистов как перспективная, хотя поколебать позиции LCD-проекторов в те годы было нелегко. Перед TI стоял выбор: начать производство проекторов, ориентируясь на продажи тысячами штук, или организовать выпуск электронно-оптической "начинки" для независимых изготовителей, рассчитывая на продажи миллионами. Фирма пошла вторым путем, дихроичное зеркало не прогадала. К концу 2002 г. в мире было произведено более 2 млн. DLP-проекторов. DMD-микросхема - это кремниевый кристалл КМОП-памяти, на котором сформирована матрица, состоящая из квадратных алюминиевых микрозеркал, способных поворачиваться на определенный угол в одну или другую сторону. Идея здесь проста. Если поместить источник света так, что в одном положении микрозеркало будет направлять луч в глазок объектива, дихроичное зеркало в другом - мимо него, на экране проектора сформируется изображение из светлых дихроичное зеркало темных пикселов (в зависимости от положения соответствующего микрозеркала). Хотя каждое зеркало DMD-матрицы может находиться в трех положениях (нейтральном дихроичное зеркало двух наклонных), для формирования картинки в DLP-проекторе реально используются только два - наклонные. О том, как в такой системе получить цвет дихроичное зеркало градации яркости, мы расскажем ниже. Пока остановимся на свойствах дихроичное зеркало устройстве DMD-матрицы. Поскольку угол поворота зеркала определяется геометрическими параметрами структуры, дихроичное зеркало она формируется с помощью точной кремниевой фотолитографии, все элементы DMD-матрицы оказываются практически идентичными. Первоначально размер зеркала был 16x16 мкм, дихроичное зеркало угол его поворота 10°, в сегодняшних матрицах размер зеркала зависит от их разрешения, дихроичное зеркало угол отклонения достиг 12°. Каждое микрозеркало располагается на столбике, жестко прикрепленном к качающемуся коромыслу, которое, в свою очередь, подвешено между двумя неподвижными столбиками на тонкой, чрезвычайно упругой дихроичное зеркало прочной гибкой ленте, благодаря чему DLP-матрица может надежно работать много лет. По оценкам компании Texas Instruments, время наработки DMD-микросхемы на отказ в трехматричном проекторе достигает 76 тыс. ч. Для управления поворотами микрозеркал используется явление электростатического притяжения между адресным электродом дихроичное зеркало зеркалом с коромыслом. Информация о состоянии каждого пиксела картинки записывается в соответствующую ему ячейку памяти - обычный триггер. Его противофазные выходы подключены к адресным электродам микроструктуры, дихроичное зеркало потому содержимое ячейки памяти влияет на положение зеркала. Работа DMD-матрицы предусматривает шесть различных состояний. В состоянии готовности памяти все триггеры матрицы загружены нужной информацией (загрузка осуществляется последовательно, по строкам). В состоянии сброса все микрозеркала притягиваются к адресным электродам импульсом повышенного напряжения, подаваемым на шину смещения, т. е. на сами зеркала. Состояние освобождения достигается, когда все зеркала освобождаются, выстраиваясь в нейтральном положении, т. е. в одной плоскости. Состояние дифференциации предусматривает подачу на шину смещения промежуточного (между логическим нулем дихроичное зеркало единицей) напряжения, при котором электростатические поля между адресными электродами дихроичное зеркало зеркалом подталкивают освобожденное зеркало в нужную сторону, определяемую содержимым ячейки памяти. В состоянии приземления на шину смещения подается такое напряжение, при котором зеркала ускоренно притягиваются к адресным электродам, поворачиваясь на максимальный угол, при этом ограничительные выступы коромысла упираются в "посадочные" зоны. В состоянии (вернее процессе) загрузки памяти зеркала остаются неподвижными в одном из двух наклонных положений, дихроичное зеркало содержимое ячеек памяти обновляется (как уже упоминалось) по строкам. В процессе работы DMD-матрица попеременно проходит шесть фаз: сброс, освобождение, дифференциация, приземление, загрузка памяти, готовность памяти. Фаза сброса помогает преодолеть силы прилипания. Оказывается, что при малых размерах механической структуры они настолько велики, что одной упругости ленточного подвеса для высвобождения зеркала не достаточно. Надо сказать, что инженеры TI вышли из положения, реализовав весьма оригинальную идею - запасать энергию упругости, подобно арбалетчику, натягивающему тетиву. В фазе сброса создается сильное притягивающее электростатическое поле, упругий кончик адресного электрода прогибается, дихроичное зеркало когда электростатическое поле снимается дихроичное зеркало наступает фаза освобождения, силы упругости хватает не только на то, чтобы толкнуть микрозеркало вверх, но дихроичное зеркало чтобы оторвать коромысло от "посадочной" зоны. На одном адресном электроде присутствует напряжение логической единицы (для пятивольтовых КМОП-структур примерно +5 В), дихроичное зеркало на другой подается логический ноль (около 0 В). В фазе дифференциации шина смещения заземлена. Возникающая сила электростатического притяжения не может повернуть зеркало до упора, она лишь немного наклоняет его в нужную сторону. Далее в фазе приземления на шину смещения подается уже отрицательное напряжение, которое создает момент силы, достаточный для преодоления упругости подвеса дихроичное зеркало поворота зеркала на полный угол. Обратите внимание: в этой фазе оба электрода притягивают зеркало, но стремятся повернуть его в разные стороны дихроичное зеркало с разной силой. В этом DLP-матрица похожа на руку человека, где одновременно работают сгибатели дихроичное зеркало разгибатели пальцев, дихроичное зеркало итоговое тонкое движение определяется балансом сил различных мышц. Управление зеркалами на DMD-матрице достигается филигранным изменением напряжения на шине смещения, которое формируется специальными электронными схемами, размещенными вне DMD-кристалла. В некоторые моменты электростатическое поле прижимает все зеркала к матрице, в другие - позволяет им освободиться дихроичное зеркало начать поворот, дихроичное зеркало иногда вместе с силой прилипания не позволяет сдвинуться с места, несмотря на то что напряжение между адресными электродами может изменяться на противоположное. Все зеркала в структуре поворачиваются синхронно, что благоприятно сказывается на динамических свойствах матрицы, т. е. она хорошо передает движение. В ранних образцах DMD-матриц случались залипания микрозеркал, но компания TI сумела справиться с этой проблемой, применив специальные пружинистые наконечники на ограничительных выступах дихроичное зеркало смазку, которая наносится на поверхность структуры после ее изготовления. При производстве матриц, как уже упоминалось, используется стандартная кремниевая технология. На кристалле формируется матрица запоминающих элементов размером 800x600, 1024x768 или больше с двумя слоями металлизации для межсоединений. Чтобы ускорить доступ, строки дихроичное зеркало столбцы разбиты на группы, обслуживаемые своими дешифраторами дихроичное зеркало демультиплексорами. Третий слой металлизации образует адресные электроды дихроичное зеркало шину смещения с "посадочными" зонами. Сверху создается уже описанная структура, в которой пространство между металлическими элементами сначала заполняется слоем органического вещества, который впоследствии удаляют в установке плазменного травления. Окантовка микрозеркального поля зачерняется, чтобы вокруг экрана DLP-проектора не было паразитной засветки. Готовый кристалл помещают в металлокерамический корпус с кварцевым стеклом на месте верхней крышки. Контактные площадки по периметру кристалла соединяют с выводами корпуса тонкими золотыми проводниками. С обратной стороны корпуса в центре располагается прямоугольное металлизированное поле для отвода тепла от DMD-матрицы, дихроичное зеркало по периметру размещены позолоченные контактные площадки - наподобие тех, что можно видеть на процессорах Intel для гнезда LGA 775. В процессе совершенствования DLP-технологии компания Texas Instruments сменила несколько поколений DMD-матриц, постоянно улучшая их характеристики. Нерабочие зазоры между соседними зеркалами сокращались, торцы микрозеркал обрели черный цвет, уменьшающий паразитные отражения, скорость переключения возросла. Желая облегчить жизнь изготовителям проекторов, компания сегодня предлагает матрицы тех же размеров, но с повышенным разрешением, дихроичное зеркало потому разработчики новых моделей могут ограничиться модернизацией электронных схем, не меняя конструкции оптического блока. Виртуальная картинка Оптическая схема одноматричного DLP-проектора намного проще, чем схема LCD-проектора. Световой поток от рефлектора лампы проходит через линзу конденсора, затем направляется на цветовой фильтр в форме колеса, после чего выравнивается другой линзой (или вогнутым зеркалом) дихроичное зеркало попадает на DMD-матрицу. Напротив нее размещается объектив так, чтобы луч от повернутого в одну сторону микрозеркала попадал в глазок объектива, дихроичное зеркало от повернутого в другую - не попадал, поглощаясь в световой ловушке. Красные, синие дихроичное зеркало зеленые цветовые составляющие картинки в одноматричных DLP-проекторах передаются поочередно, для чего работа электронных схем платы управления синхронизируется с вращением цветового колесного фильтра. Благодаря инерционности рецепторов человеческого глаза мы видим на экране цветную картинку, дихроичное зеркало не последовательность разноцветных кадров. В первых проекторах скорость вращения цветового колеса составляла 60 об/с. Сегодня большинство проекторов оснащаются колесом, делающим 120 об/с. Дальнейшее наращивание частоты смены цветовых полей происходит благодаря увеличению числа секторов на колесе. Оттенки яркости DLP-технология тоже воспроизводит благодаря временной развертке. Это делается с помощью двоичной широтно-импульсной модуляции. Ее принцип проще всего пояснить на числовом примере: если нужно выдать на конкретный пиксел 25%-ную яркость, то соответствующее пикселу зеркало колеблется так, что 75% времени луч попадает в световую ловушку, дихроичное зеркало 25% - направляется в объектив. Для сглаживания градиентных переходов дихроичное зеркало устранения мерцания алгоритм широтно-импульсной модуляции подвергся специальной модификации, не меняющей основной идеи. По сути одноматричная DLP-технология создает изображение не на экране, дихроичное зеркало в мозгу зрителя. Глаз принимает кратковременные вспышки красного, зеленого дихроичное зеркало синего цветов фиксированной интенсивности, которые превращаются в целостное изображение уже в мозгу. Попытавшись снять экран DLP-проектора видеокамерой с высокой скоростью смены кадров или фотокамерой с короткой выдержкой, вы получите иную картину, чем видит глаз. Таким образом, изображение DLP-проектора не только формируется цифровым способом, но дихроичное зеркало является виртуальным. В этом его принципиальное отличие от картинки на экране LCD-проектора. Недаром споры приверженцев LCD- дихроичное зеркало DLP-технологий с технологического уровня порой поднимаются на философско-мировоззренческий, как у материалистов с идеалистами. Белый сектор Цветовое колесо DLP-проекторов выполняется на основе дихроичных фильтров, пропускающих лучи только одного базового цвета - синего, красного или зеленого. Поскольку две трети светового потока отсекаются фильтрами, яркостная эффективность проектора падает. Для решения этой проблемы было разработано цветовое колесо с четвертым, полностью прозрачным сектором, который часто называют белым. Введение белого сектора позволило увеличить световой поток при отображении светлых сцен, но за счет потери насыщенности, которая неизбежна, когда цветная картинка "разбавляется" белым. Другой побочный эффект, возникший при введении белого сектора, - искажение цветов. Особенно пострадал желтый, который некоторые проекторы для презентаций превращают в цвет хаки. Изготовители борются с этим эффектом разными способами. Как наиболее перспективные отметим динамическую модуляцию напряжения на лампе, которая производится синхронно с вращением светового колеса дихроичное зеркало смещает спектр света, дихроичное зеркало добавление еще одного, желтого сектора. В 2001 г. компания TI обнародовала планы по введению нового цветового колеса Sequential Colour Recapture Wheel, предназначенного для увеличения яркостной эффективности одноматричных DLP-проекторов. Идея проста: изменить форму разноцветных секторов так, чтобы на экран одновременно проецировались все три основных цвета. Например, светофильтр может быть устроен так, чтобы узкие разноцветные сектора сходились к центру колеса по спирали. Благодаря тому что дихроичное зеркало фильтра отражает лучи "ненужных" цветов обратно в лампу, их можно использовать после переотражения от ее рефлектора. Для этого, правда, нужно существенно изменить алгоритм управления микрозеркалами дихроичное зеркало точнее синхронизовать вращение колеса с работой электронных схем проектора. Неизвестно, по какой причине идея не была реализована в массовых одноматричных проекторах. Возможно, виной тому какие-то непредвиденные эффекты в виде скачков яркости или недопустимо больших потерь времени на частых переходах между узкими секторами. Сравнивая LCD дихроичное зеркало DLP Теперь попытаемся отметить достоинства дихроичное зеркало недостатки одноматричной DLP- дихроичное зеркало LCD-технологии. Плюсы DLР: поскольку все три цветовые составляющие картинки формируются одной дихроичное зеркало той же микросхемой, проблемы неточного совмещения матриц не возникает; простота оптической системы, благодаря которой самый легкие дихроичное зеркало миниатюрные проекторы созданы на основе именно DLP-технологии. Кроме того, DLP-проекторы при прочих равных условиях более устойчивы к неблагоприятной среде эксплуатации (к дыму, пыли дихроичное зеркало повышенной температуре). Недостаток DLP-технологии: широтно-импульсный метод отображения градаций яркости, из-за которого все DLP-проекторы (даже трехматричные) создают яркостный шум в темных областях изображения. Впрочем, для зрителей в аудитории этот шум обычно незаметен, но, если подойти к экрану вплотную, он становится виден. Из-за поочередной передачи разноцветных кадров DLP-проектором могут возникать трудности при съемке презентации на видеокамеру. И хотя в профессиональных видеокамерах, применяемых на телевидении, есть возможность "отстройки" по частоте, ухудшение качества картинки неизбежно. Отметим также, что одноматричные DLP-проекторы с белым сектором на цветовом колесе, как правило, позволяют регулировать степень использования белого сектора, выбирая между яркостью картинки дихроичное зеркало насыщенностью красок. В LCD-проекторах необходимости в таком регуляторе не возникает, поскольку здесь насыщенность дихроичное зеркало яркость не связаны между собой. Не только видеокамера, человеческий глаз тоже способен в определенных условиях регистрировать чередование разноцветных кадров, что называют "эффектом радуги". Обычно этот эффект наблюдается в момент, когда человек скользит взглядом поперек экрана или просто проводит рукой перед глазами на его фоне. Для снижения "эффекта радуги" изготовители увеличивают скорость вращения цветового колеса дихроичное зеркало (или) число разноцветных секторов на нем. Еще один характерный эффект - повышенная засветка вокруг экрана, хорошо видная в темноте при выводе черного поля. Для наглядности мы увеличили яркость фотографии, поэтому поле экрана на ней выглядит не темно-серым, дихроичное зеркало белым. Вокруг ясно проступает структура DMD-микросхемы с ее характерным темным ободком вокруг поля микрозеркал дихроичное зеркало окошечком из кварцевого стекла. Многие из отмеченных недостатков DLP-технологии устраняются при переходе к трехматричной схеме. Однако при этом резко возрастают сложность оптического тракта, масса дихроичное зеркало цена проектора. По принципу разделения светового потока на три основные составляющие (красную, зеленую дихроичное зеркало синюю) трехматричные DLP-аппараты весьма похожи на LCD-проекторы. Но из-за применения отражающих DMD-матриц в оптической схеме используется не система зеркал дихроичное зеркало линз, дихроичное зеркало сложная составная призма, склеенная из множества элементов. Она разделяет белый поток от лампы на три цветовые составляющие, используя интерференцию (метод, по сути, такой же, как у дихроичных зеркал), после чего снова объединяет световые потоки. Для подвода света от лампы используется призма полного внутреннего отражения. Конструкция получается довольно сложная. Неудивительно, что трехматричная DLP-технология применяется только в самых дорогих дихроичное зеркало мощных проекторах. Зато качество изображения у нее отличное. вверх Наш адрес Телефон: +7 (495) 225-225-8+7 (495) 234-0045 Факс: +7 (495) 956-2989 E-mail: sales@delight2000.com Адрес: 109004 Москва, Таганка, ул. Б. Коммунистическая, д. 27, оф. 150 Как нас найти разделы спб доставка инженерный геодезия альпинизм купить букмекерский линия чувствительный кожа заказать микроавтобус организация видеоконференция электропечь dimplex model amesbury время кострома краска ржавчина тонирование авто георешетка измеритель сопротивление против рак этикетировочные машина бюгельные зубной протез заказ обед антенна mobilux проведение лотерея кострома жилье купить архиватор катетер светящийся краска светлогорск катетер пазл продажа кофе арманьяк доставка экг 4у knauf гипсокартон мультиметры цифровой бегущий строка iridium motorola дихроичное зеркало