Проекционные телевизоры
Словарь
Используемые для описания фронтальных проекторов термины полностью применимы и к проекционным ТВ DLP (Digital Light Processing) - цифровая обработка света. Способ цифрового формирования изображения с помощью чипа микрозеркальной матрицы (DMD) D-ILA (Direct-drive Image Light Amplifier) - обозначение, используемое JVC для отражающих LCOS-матриц в своих проекционных телевизорах DMD (Digital Micromirror Device) - микрозеркальная матрица LCD (Liquid Crystal Display) - жидкокристаллический дисплей (просветная ЖК-панель) LCOS (Liquid Crystal On Silicon) - жидкие кристаллы на кремнии (отражающая ЖК-панель) SXRD (Silicon X-tal Reflective Display) - обозначение, используемое Sony для своих отражающих LCOS-матриц TFT (Thin Film Transistor) - тонкопленочный транзистор (толщина пленки составляет от 0,01 до 0,1 мкм); в ЖК-дисплеях для переключения пикселей обычно используются полевые транзисторы на основе высокотемпературных поликремниевых структур |
До последнего времени на сегменте рынка большеэкранных телевизоров (от 40" по диагонали и более) преобладали модели с использованием трех электронно-лучевых трубок (кинескопов) в качестве источника света. Несмотря на свою популярность, такие ЭЛТ-телевизоры, аналоговые по сути, обеспечивают недостаточную яркость и ограниченный угол обзора. В последних моделях проекционных телевизоров все большее применение находят другие устройства для создания изображения. Использование матричных устройств, особенно в моделях с экраном в диапазоне от 40" до 60", позволяет улучшить качество изображения, делая их еще более популярными. Эти матричные дисплеи включают такие приборы, как просветные TFT ЖК-матрицы, отражающие LCOS-панели и микрозеркальные DMD-чипы. TFT ЖК-матрицы чаще всего используются в трехматричных конструкциях, а DMD-чипы в одночиповых системах DLP-проекторов.
Линза Френеля
Линза, составленная из примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины. Другое название — ступенчатая линза. Линза Френеля — один из первых (если не вообще первый исторически) приборов, действие которого основано на дифракции света и который тем не менее активно используется в технике до сих пор. Френелевские линзы позволяют справиться с колимацией (сжатием) пучков большой поперечной апертуры, одновременно являясь плоскими деталями небольшого веса и относительно небольшой сложности изготовления. |
Матричные ПТВ вне зависимости от типа панели обеспечивают большее разрешение. По этой причине они способны правильно воспроизводить HDTV-изображение как прогрессивное (720р), так и чересстрочное (1080i). Заметим, что у проекционных ТВ на основе ЭЛТ качество HDTV-изображения хуже — из-за большого диаметра пятна от электронного луча.
Среди недостатков проекционных ТВ — их относительно большая глубина по сравнению с телевизорами на плоских панелях (ЖК и плазменных). Однако разработчики предпринимают шаги по совершенствованию этих ТВ, и вот уже можно купить ПТВ с экраном 61", глубиной менее 20 см и широким углом обзора. Аналитики рынка предсказывают, что в случае столь существенного улучшения проблемных параметров проекционных ТВ и приближения их к значениям плоскопанельных ТВ ПТВ будут угрожать рынку ЖК- и плазменных ТВ не только в Северной Америке и Китае, но и во всем мире.
Рис.1. Устройство проекционного телевизора
| ||
---|---|---|
1. Двояковыпуклые линзы
2. Линзы Френеля 3. Корпус телевизора 4. Зеркало 5. Источник света (лампа) 6. Матрица (LCD, LCOS, DMD) 7. Оптическая проекционная система 8. К зеркалу | ||
Проекторы в зависимости от способа получения изображения можно разделить на две категории: прямые и обратные. Прямые или фронтальные — это классические автономные видеопроекторы, о которых мы уже неоднократно рассказывали. Обратные или задние, как правило, входят в состав проекционного телевизора. Кроме проектора, в едином корпусе такого телевизора размещается отражающее зеркало, просветный экран, телевизионный тюнер и акустика с усилителями (рис. 1). Изображение проецируется на просветный экран сзади (отсюда и название), отражаясь от зеркала, установленного на задней стенке корпуса. Просветный экран обладает высокой оптической передачей, то есть прозрачен для внешнего освещения и потому практически не отражает его. Таким образом, задняя проекция обеспечивает большую яркость экрана, чем фронтальные проекторы, и потеря контрастности из-за внешнего освещения у них незначительна.
Дихроичное зеркало
Зеркало, отражающее свет только одного цвета. То есть дихроичное зеркало отражает под определенным углом, например, синий свет, пропуская зеленый и красный. Система из нескольких дихроичных зеркал позволяет разбить световой поток на три составляющих: красный, зеленый и синий. Чтобы опять собрать их в один поток, используется дихроичная призма. |
Стремясь повысить качество изображения проекционных ТВ, изготовители уменьшают шаг двояковыпуклых линз. Такое решение позволяет устранить ряд проблем. Во-первых, избавиться от мерцания. Причиной мерцания часто является присутствующая в материале экрана дисперсионная добавка, которая повышает рассеяние и, таким образом, увеличивает вертикальный угол обзора. При этом поверхность экрана выглядит гранулированной. Другая проблема — муар, который возникает из-за интерференции между дискретной структурой изображения проецируемого на экран матрицей проектора и линейной структурой двояковыпуклых линз. При уменьшении шага вертикальных линз и мерцание, и муар заметны меньше. Естественно, что в проекционных телевизорах используются такие же проекторы с фиксированной матричной структурой, как и во фронтальных проекторах. Это могут быть просветные или отражающие ЖК-панели, или DLP-проекторы, использующие микрозеркальные чипы DMD.
Рис. 2. Схема трехматричного LCOS-проектора
| ||
---|---|---|
Однако качество изображения проекционного ТВ зависит не только от матрицы, но и от других его составляющих. Так источник света (лампа) вносит основной вклад в яркость изображения и цветопередачу. На последнюю сильно влияет и оптическая система. За разрешение и передачу шкалы серого отвечает пиксельная матрица. И, наконец, от экрана зависят яркость при внешнем освещении и угол обзора. Электроникой можно слегка подправить передачу шкалы серого и воспроизведение цвета. То есть производители могут совершенствовать свои проекционные телевизоры многими путями. Два основных недостатка ПТВ — большая по сравнению с плазменными и ЖК-телевизорами глубина при одинаковой диагонали и малый вертикальный угол обзора. Пока основной путь увеличения вертикального угла обзора — это усовершенствование оптической системы. Для классической конструкции ПТВ с экраном 60" по диагонали глубина корпуса составляет от 40 до 60 см. Чтобы уменьшить глубину корпуса, проектор располагают не под экраном, а на дне корпуса, сохраняя при этом достаточное расстояние проекции, необходимое для получения изображения большого размера. Правда, в этом случае изображение проецируется зеркалом под острым углом, и в верхней и нижней части экрана возможно его искажение. Однако Mitsubishi Electric и Thomson Multimedia уже продают проекционные телевизоры с экраном 60" и глубиной корпуса менее 20 см. Для увеличения вертикального угла обзора в ПТВ часто используют дисперсионную добавку в материал экрана. У этого способа есть негативная сторона: чем больше добавки, тем сильнее падает яркость. Современный способ решения этой проблемы — использование отражающих LCOS-панелей.
Проекционные ТВ с просветными ЖК-матрицами имеют высокое разрешение и относительно дешевы. Однако у них мала контрастность и неадекватна передача градаций серой шкалы. Основные производители ЖК-матриц с HDTV-разрешением — Seiko Epson (панели 1,3" и 1,6" с разрешением 1920x1080 пикселей) и Sony (панель 1,35", 1365x768 пикселей). Seiko Epson заявляет для своих ПТВ с просветными ЖК-панелями, продаваемых в США, контрастность 1000:1 и анонсирует появление в будущем году моделей с контрастностью до 1500:1.
Значительно более эффективно используется световой поток в отражающих ЖК-панелях — LCOS. К преимуществам таких телевизоров, кроме этого, относятся высокое разрешение, большая контрастность и хорошее воспроизведение шкалы серого. Однако их конструкция очень сложна и требует использования специальных компонентов. Это значительно повышает цену ПТВ с LCOS-панелями по сравнению с моделями, использующими другие технологии. Для уменьшения цены JVC, которая называет свои просветные ЖК-панели D-ILA, разработала конструкцию с использованием дихроичных зеркал и призм (рис. 2).
Сравнение матричных проекционных и плоскопанельных телевизоров
| |||
---|---|---|---|
Тип/параметры | Проекционный ТВ | ЖК-телевизор | Плазменный ТВ |
Яркость | большая (по фронту) | большая | большая |
Контрастность | низкая | средняя | высокая |
Воспроизведение серой шкалы | низкое | среднее | хорошее |
Воспроизведение цвета | низкое | среднее | хорошее |
Угол обзора | узкий (гор. 120°, верт. 40-60°) | средний (гор. и верт. 150-170°) | большой (гор. и верт. 170° и более) |
Глубина блока | большая, около 30-60 см | малая, менее 10 см* | средняя, более 10 см* |
Масса | средняя, более 10 см | малая, менее 10 см* | большой (гор. и верт. 170° и более)* |
Потребление | низкое, 250 Вт* | среднее, 300 Вт* | большое, 400-500 Вт* |
Цена | средняя, $3000-4000* | высокая, $6000* | высокая, $6000-7000* |
Срок службы | малый, 6000-10000 часов** | большой, 60000 часов | средний, 30000-50000 часов*** |
Примечание:
* — среднее значение для моделей с диагональю 40"; ** — зависит от срока службы лампы; *** — зависит от срока службы плазменной панели |
Представленный в этом году компанией Thomson проекционный HDTV-телевизор на основе DLP-технологии, 61DSZ644, при экране 61 дюйм имеет глубину всего 17,4 см
|
И наконец, технология DLP, единственным производителем DMD-чипов для который на сегодня является Texas Instruments. Во всех коммерческих моделях ПТВ используется одночиповый вариант с цветоделительным кругом. Этот тип проекционных телевизоров имеет высокую контрастность, отлично воспроизводит изображения с большой динамикой, хорошо передает серую шкалу и имеет большой срок службы. Однако разрешение и передача черного (градаций серого с минимальной яркостью) требуют улучшения. У этих телевизоров есть определяемая способом передачи цвета специфическая помеха. Часто ее называют цветовым шумом, который возникает при переключении цветов из-за использования круга со светофильтрами.
И одно необходимое замечание о дизайне проекционных телевизоров. Если раньше они выглядели чем-то вроде буфета, то последние модели отличаются отменным изяществом конструкции. Тут достаточно вспомнить хотя бы призера EISA 2004-2005 в категории проекционных телевизоров — Samsung SP-50L7HX, в котором используется усовершенствованный DMD-чип HD2+.
Использование данных материалов допускается только с разрешения автора.