Lcos дисплей что это
Жидкий кристалл на кремнии ( LCoS или LCOS ) - это миниатюрный отражающий жидкокристаллический дисплей с активной матрицей или «микродисплей», использующий слой жидких кристаллов поверх кремниевой объединительной платы. Его также называют пространственным модулятором света . Первоначально LCoS был разработан для проекционных телевизоров, но теперь используется для селективного переключения длины волны , структурированного освещения , дисплеев для наблюдения за глазом и формирования оптических импульсов. Для сравнения: в некоторых ЖК-проекторах используется пропускающий ЖК-экран , позволяющий свету проходить через жидкий кристалл.
В ЖК-дисплее чип CMOS управляет напряжением на квадратных отражающих алюминиевых электродах, расположенных прямо под поверхностью чипа, каждый из которых контролирует один пиксель. Например, микросхема с разрешением XGA будет иметь пластины 1024x768, каждая с независимо адресуемым напряжением. Типичные ячейки имеют размер около 1–3 квадратных сантиметров и толщину около 2 мм, с шагом пикселя всего 2,79 мкм. Общее напряжение для всех пикселей обеспечивается прозрачным проводящим слоем из оксида индия и олова на покровном стекле.
СОДЕРЖАНИЕ
Дисплеи
История
Компания General Electric впервые продемонстрировала LCoS-дисплей с низким разрешением в конце 1970-х годов. Начиная с конца 1990-х годов ряд компаний пытались разработать продукты как для ближнего глаза, так и для проекционных приложений.
На выставке CES 2004 г. Intel объявила о планах по крупномасштабному производству недорогих микросхем LCoS для использования в плоских дисплеях. Эти планы были отменены в октябре 2004 года. Sony вышла на рынок (декабрь 2005 года) с проектором Sony-VPL-VW100 или Ruby, использующим SXRD, 3 чипа LCoS каждый с собственным разрешением 1920 × 1080 с заявленным коэффициент контрастности 15 000: 1 с использованием динамической диафрагмы.
В то время как технология LCoS изначально рекламировалась как технология, позволяющая создавать телевизоры обратной проекции с большим экраном и высокой четкостью с очень высоким качеством изображения при относительно низкой стоимости, разработка ЖК - дисплеев с большим экраном и плоских плазменных панелей позволяет отображать устаревшие телевизоры с обратной проекцией. По состоянию на октябрь 2013 года проекционные телевизоры на базе LCoS больше не производятся.
Коммерческие реализации технологии LCoS включают Sony 's Silicon X-Tal Отражающий дисплей (SXRD) и JVC ' Digital Direct Drive Image Light Amplifier s (D-ILA /). Каждая компания, которая производит и продает телевизоры с обратной проекцией LCoS, использует трехпанельную технологию LCoS. Sony и JVC производят и продают дисплеи с фронтальной проекцией, в которых используются три панели LCoS, а также Canon с проекторами XEED и REALiS.
К разработчикам и производителям, которые покинули рынок обработки изображений LCoS, относятся: Intel , Philips , MicroDisplay Corporation (единственная компания, которая успешно вывела на рынок одноканальный телевизор LCoS), S-Vision, Colorado Microdisplay, Spatialight, Syntax-Brillian .
Архитектура системы отображения
Есть две широкие категории дисплеев LCoS: трехпанельные и однопанельные. В трехпанельном дизайне на каждый цвет приходится по одной микросхеме дисплея, и изображения объединяются оптически. В однопанельных конструкциях одна микросхема дисплея последовательно отображает красный, зеленый и синий компоненты, а глаза наблюдателя должны объединять цветовой поток. Когда представлен каждый цвет, цветовое колесо (или массив светодиодов RGB ) освещает дисплей только красным, зеленым или синим светом. Если частота цветовых полей ниже, чем примерно 540 Гц, наблюдается эффект, называемый расщеплением цвета, когда ложные цвета кратковременно воспринимаются, когда изображение или глаз наблюдателя находятся в движении. В то время как однопанельные проекторы менее дорогие, требуются высокоскоростные элементы отображения для обработки всех трех цветов в течение одного кадра, а необходимость избегать разрыва цвета предъявляет дополнительные требования к скорости технологии отображения.
Трехпанельные конструкции
Белый свет разделяется на три компонента (красный, зеленый и синий), а затем снова объединяется после модуляции тремя устройствами LCoS. Света дополнительно поляризованный по светоделителям .
Однопанельные конструкции
Однопанельные дисплеи LCOS и Toshiba, и Intel были прекращены в 2004 году до того, как какие-либо устройства достигли финальной стадии прототипа. В производстве находились однопанельные дисплеи LCoS: один от Philips и один от Microdisplay Corporation. Forth Dimension Displays продолжает предлагать технологию сегнетоэлектрических дисплеев LCoS (известную как Time Domain Imaging), доступную в разрешениях QXGA , SXGA и WXGA, которая сегодня используется для приложений с высоким разрешением, таких как обучение и моделирование, структурированная проекция светового рисунка для AOI . Citizen Finedevice (CFD) также продолжает производить однопанельные RGB-дисплеи с использованием технологии FLCoS (сегнетоэлектрические жидкие кристаллы). Они производят дисплеи различных разрешений и размеров, которые в настоящее время используются в пикопроекторах , электронных видоискателях для цифровых фотоаппаратов высокого класса и дисплеях, устанавливаемых на голову .
Пико-проекторы, окулярные и налобные дисплеи
Первоначально разработанные для проекторов с большим экраном, дисплеи LCoS нашли потребительскую нишу в области пикопроекторов , где их небольшой размер и низкое энергопотребление хорошо сочетаются с ограничениями таких устройств.
Устройства LCoS также используются в приложениях, близких к глазам, например, в электронных видоискателях для цифровых фотоаппаратов, пленочных фотоаппаратах и дисплеях на голове (HMD) . Эти устройства сделаны с использованием сегнетоэлектрических жидких кристаллов (поэтому технология получила название FLCoS), которые по своей сути быстрее, чем другие типы жидких кристаллов, для получения изображений высокого качества. Первоначальный набег Google на носимые компьютеры, Google Glass, также использует дисплей LCoS, расположенный рядом с глазом.
На выставке CES 2018 компания Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited ( ASTRI ) и OmniVision продемонстрировали эталонный дизайн беспроводной гарнитуры с дополненной реальностью, которая может достигать поля зрения 60 градусов (FoV). Он сочетал в себе однокристальный дисплей LCOS 1080p и датчик изображения от OmniVision с оптикой и электроникой ASTRI. Говорят, что гарнитура меньше и легче других из-за ее однокристальной конструкции со встроенным драйвером и буфером памяти.
Селективные по длине волны переключатели
LCoS особенно привлекателен в качестве механизма переключения в переключателе, избирательном по длине волны (WSS). WSS на основе LCoS изначально был разработан австралийской компанией Engana, теперь входящей в состав Finisar. LCoS может использоваться для управления фазой света в каждом пикселе для управления лучом, когда большое количество пикселей обеспечивает возможность почти непрерывной адресации. Как правило, для создания показанного высокоэффективного переключателя с низкими вносимыми потерями используется большое количество фазовых ступеней. Эта простая оптическая конструкция включает в себя поляризационное разнесение, управление размером моды и оптическую визуализацию с длиной волны 4 f на дисперсионной оси LCoS, обеспечивающую интегрированное переключение и управление оптической мощностью.
WSS на основе MEMS и / или жидкокристаллических технологий выделяет один переключающий элемент (пиксель) каждому каналу, что означает, что полоса пропускания и центральная частота каждого канала фиксированы во время производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации. Кроме того, многие конструкции WSS первого поколения (особенно те, которые основаны на технологии MEM) демонстрируют явные провалы в спектре передачи между каждым каналом из-за ограниченного спектрального «коэффициента заполнения», присущего этим конструкциям. Это предотвращает простую конкатенацию соседних каналов для создания единого более широкого канала.
Однако WSS на основе LCoS позволяет динамически управлять центральной частотой канала и полосой пропускания посредством модификации массивов пикселей на лету с помощью встроенного программного обеспечения. Степень управления параметрами канала может быть очень точной, с независимым управлением центральной частотой и верхним или нижним краем канала с возможным разрешением лучше 1 ГГц. Это выгодно с точки зрения технологичности, поскольку разные планы каналов могут быть созданы на одной платформе, и даже разные рабочие диапазоны (такие как C и L) могут использовать идентичную матрицу переключения. Кроме того, можно воспользоваться этой возможностью для перенастройки каналов во время работы устройства. Были представлены продукты, позволяющие переключаться между каналами 50 ГГц и каналами 100 ГГц или сочетанием каналов без внесения каких-либо ошибок или «попаданий» в существующий трафик. Совсем недавно это было расширено для поддержки всей концепции гибких или эластичных сетей в соответствии с ITU G.654.2 с помощью таких продуктов, как Finisar Flexgrid ™ WSS.
Другие приложения LCoS
Формирование оптического импульса
Способность WSS на основе LCoS независимо управлять как амплитудой, так и фазой передаваемого сигнала приводит к более общей способности манипулировать амплитудой и / или фазой оптического импульса посредством процесса, известного как формирование импульса в области Фурье. Этот процесс требует полной характеристики входного импульса как во временной, так и в спектральной областях.
Например, программируемый оптический процессор (POP) на основе LCoS использовался для расширения выходного сигнала лазера с синхронизацией мод до источника суперконтинуума 20 нм, в то время как второе такое устройство использовалось для сжатия выходного сигнала до 400 фс, ограниченных преобразованием импульсов. . Пассивная синхронизация мод волоконных лазеров была продемонстрирована при высоких частотах повторения, но включение POP на основе LCoS позволило изменить фазовый состав спектра, чтобы переключить последовательность импульсов лазера с пассивной синхронизацией мод с ярких на темные импульсы. . Аналогичный подход использует формирование спектра оптических частотных гребенок для создания нескольких последовательностей импульсов. Например, гребенка оптической частоты 10 ГГц была сформирована POP для генерации темных параболических импульсов и гауссовых импульсов на 1540 нм и 1560 нм соответственно.
Легкое структурирование
Структурированный свет с использованием быстрого сегнетоэлектрика LCoS используется в методах трехмерной микроскопии со сверхвысоким разрешением и в проекции полос для трехмерного автоматизированного оптического контроля .
Модальная коммутация в мультиплексированных оптических системах связи с пространственным разделением каналов
Одним из интересных приложений LCoS является возможность преобразования между режимами многомодовых оптических волокон, которые были предложены в качестве основы для систем передачи с более высокой пропускной способностью в будущем. Аналогичным образом LCoS использовался для направления света в выбранные ядра многожильных волоконных систем передачи, опять же как тип мультиплексирования с пространственным разделением.
Настраиваемые лазеры
LCoS использовался в качестве метода фильтрации и, следовательно, механизма настройки как для полупроводниковых диодных, так и для волоконных лазеров.
Мультимедийный проектор давно стал привычным гаджетом для офисов, презентаций, переговорных, музеев, учебных заведений. Все чаще проекторы используют дома. Эти устройства выживают в достаточно сложном конкурентном климате (плазменные, ЖК и лазерные панели –конкуренты проекторов), имея при этом лишь одно огромное преимущество — большую диагональ проецируемого изображения.
Лампы
Пока самыми распространёнными источниками света в проекторах являются газоразрядные лампы высокого давления. И именно эти лампы признаны ахиллесовой пятой большинства современных проекторов, так как большинство из них требуют замены через 1000 – 4000 (в редких случаях 8000) часов работы.
Этот внушительный по стоимости расходник приходится менять каждые 3-4 года, а при интенсивном использовании чаще. Инженеры ведущих мировых производителей постарались решить проблему не слишком ресурсоёмкого источника света.
Чаще всего используется проекционные лампы UHP (Ultra High Performance). Принцип прост — в лампе светится разряд, возникающий между вольфрамовыми электродами в парах ртути, которые находятся под высоким давлением. Основные достоинства этих ламп — относительная высокая интенсивность светового излучения при достаточно компактном размере источника, а также хорошие показатели цветопередачи.
Недостатками UHP ламп является постепенное снижение интенсивности излучения на протяжении всего периода эксплуатации и сравнительно не большой срок службы (2000 часов). Отчасти, первый недостаток был компенсирован добавлением специальных реагентов, которые способствуют восстановлению вольфрама на электродах. Частично продлевает срок службы ламп использование стекла из кварца высокой очистки, которое позволяет поддерживать баланс тепловой энергии, вырабатывающейся при работе лампы.
Проекционные лампы HCX или металогалогенные лампы, как и другие, излучают свет благодаря разряду плазмы электрической дуги, возникающей в газе, находящимся под высоким давлением. От UHD их отличает добавление к парам ртути галогенидов некоторых металлов, что позволяет сделать спектральную характеристику светового излучения более равномерной.
Проблемой этих ламп является постепенная, но при этом постоянная потеря яркости, вплоть до 50 % за время эксплуатации источника. Время работы этих ламп сравнимо с другими газоразрядными аналогами.
P-VIP ещё одна вариация на тему «Ртутные газоразрядные лампы для проектора». Можно считать этот тип вершиной эволюции ртутных проекторных ламп. Срок службы этих ламп может достигать 6000 — 8000 часов, интенсивность излучения и равномерность спектра сравнима с HCX, при этом у P-VIP нет болезни «возрастного снижения яркости», лампа одинаково здорово светит на протяжении всего срока службы. Не смотря на успехи в продлении полноценной жизни этого типа ламп, в корне их проблемы не решены.
Xenon
Еще одним типом газоразрядных ламп для проекторов является Xenon. Как явствует из названия, вместо паров ртути в лампе находится сжатый ксенон. Ксеноновые лампы многократно превосходят ртутные по мощности, давлению и, как следствие, по интенсивности светового потока.
Мощность ксеноновых ламп находится в диапазоне от 2 до 15 кВт, а давление газа в лампе достигает 300 атмосфер, что предопределило их использование в профессиональных кинотеатральных проекторах и крайне редко в предельно дорогих демонстрационных и домашних моделях. Как говорится «Всё лучшее детям кинотеатрам».
Сравнение спектров «ксенона» и «ртути»
Ось X- длинна волы в нм
Ось Y — отдача
синий график – «ксенон», красный – «ртуть»
К счастью использование газоразрядных ламп высокого давления постепенно отмирает, уступая место более совершенным источникам света. Их применение позволяет обеспечить относительно высокие показатели яркости и контрастности, но, как я уже отмечал – они дороги и периодически требуют замены.
Не лампы – led vs laser
Альтернативой газоразрядным лампам, которые появились ещё в начале прошлого столетия, стали светодиоды и лазеры. Каждый из этих источников обладает преимуществом длительной работы. Фактически, и светодиоды, и лазеры способны обеспечить не менее 20 000 часов работы, а в ряде случаев работают дольше. Кроме того светодиодные и лазерные проекторы позволяют уменьшить минимальное расстояние до экрана. К большим преимуществам лазерных проекторов перед остальными типами относятся высокое качество изображения и совершенная отсутствие «привередливости» к поверхности, на которую проецируется изображение. Как не прискорбно, но обе альтернативы имеют характерные недостатки.
Недостатки LED
Не смотря на внушительный прогресс за последние 8 лет, большинство светодиодных проекторов при равной стоимости уступают ламповым в интенсивности светового потока. Для большинства моделей значение светового потока источника не превышает 1000 -1200 ANSILm, а в большинстве случаев находится в пределах 1000. Еще одной проблемой Led-проекторов является уровень шума при работе, который не редко превышает значение 35 dB. Впрочем, указанные недостатки постепенно устраняются, стоит вспомнить, что на момент выпуска первых массовых серийных led-проекторов (2008 – 2009 годы) рекордом яркости последних было значение в 350- 400 ANSILm.
Недостатки лазерных проекторов
Основным недостатком лазерных проекторов является цена. Не смотря на серийное производство лазерных проекторов последние 10 лет цена не снизилась до вменяемых в понимании обывателя цифр. Также к ощутимым недостаткам лазерных аппаратов относят мерцание источника и неестественная насыщенность некоторых цветов. В некоторых моделях отмечают достаточно резкие переходы по цветовой палитре, что может раздражать при длительном просмотре. Стоит также отметить, что часть трудностей цветопередачи можно легко устранить дополнительной настройкой.
Гибридные схемы
Все чаще на рынке появляются гибридные модели, которые в качестве источников светового потока используют как лазер, так светодиоды. Применение такого подхода позволяет компенсировать недостатки одного источника другим. Большинство отзывов и сравнительных тестов такие системы проходят на уровне с ламповыми проекторами, при этом сохраняя главное достоинство альтернативных источников – колоссальный эксплуатационный ресурс. Недостаток один – неприлично высокая стоимость.
Достоинства и недостатки основных принципов работы
Прежде чем давать конкретные рекомендации по выбору проекторов необходимо немного рассказать о видах этих устройств. Сегодня на рынке наиболее широко представлены следующие типы проекторов:
- DLP (3DLP)
- LCD (3LCD)
- LCOS (SXRD,D-ILA)
- 3LED
DLP и 3DLP – чемпионы по контрасту
- высокий уровень контрастности, реалистичный черный;
- высокие возможности настойки цветопередачи;
- самый широкий ассортимент моделей и производителей, среди представленных на рынке;
- более приемлем для создания домашних кинотеатров, в связи с более реалистичной передачей картинки;
- в старших линейках нет оптических искажений;
- не требует дополнительного обслуживания, защищен от пыли;
- могут быть эффективно использованы для игр и 3D.
- Достаточно низкая яркость (особенно значения т.н. цветовой яркости) бюджетных моделей, которая проигрывает другим технологиям;
- В бюджетных моделях проявляется эффект радуги;
- Изображение одночиповых DLP проекторов мерцает, что заметно при съемке видео и может быть более утомительным для зрения;
- Более высокая стоимость решений с изображением высокого качества.
Фактически все недостатки, кроме высокой стоимости, одноматричных DLP не касаются проекторов с тремя чипами, т.н. 3 DLP, которые при этом сохраняют высокую контрастность, как одно из главных преимуществ.
3LCD –лидеры яркости цвета
- Высокая яркость при сравнении младших линеек;
- Как правило, выше удобство при настройке оптики;
- Некоторые из бюджетных моделей могут использоваться в незатемненных помещениях;
- По соотношению цена/результат идеальны для применения в качестве офисного презентационного проектора и учебного проектора для небольших аудиторий;
- В бюджетных линейках обеспечивают более реалистичную цветопередачу (кроме черных и серых тонов)
- Ограниченный ассортимент, монополия на использование технологии;
- Низкая контрастность, нереалистичный (серый) черный;
- Уязвимость перед пылью, необходимость замены фильтров специалистом;
- Артефакты (вогнутость вверху) заметные на экранах с большой диагональю;
- Появление артефактов (шлейфов) при воспроизведении динамичных сцен в играх и 3D.
В старших линейках решена проблема низкой контрастности (технология C2Fine)
LCOS — дорогая «золотая середина»
- У LCoS превосходит LCD и DLP по максимально доступному разрешению;
- За счет размещения управляющих элементов за светоотражающим слоем избавлены от эффекта «гребенки» характерного для LCD (3LCD);
- КПД технологии выше, чем у LCD (3LCD);
- Коэффициент заполнения (отношение рабочей площади к общей площади матрицы) у LCoS выше, чем DLP и LCD-проекторов;
- За счет использования охлаждающей подложки, устойчивость LCoS-чипов к температуре выше, чем DLP- и LCD-матрицы, что позволяет создавать более мощные устройства, рассчитанные для инсталляций;
- Контрастность и черный лучше, чем у LCD;
- Не мерцает, как DLP;
- Время отклика матрицы LCoS меньше, чем у LCD.
- Представлены только в Hi End и профессиональных сегментах, что закономерно отразилось на цене, бюджетных моделей практически нет;
- Технология монополизирована несколькими компаниями, что серьезно отражается на ассортименте продукции;
- В старших сегментах практически не имеет преимуществ перед 3 DLP и 3 LCD, кроме устойчивости чипа к нагрузкам, при этом при равном качестве изображения – дороже;
- Широко востребованы только для дорогих инсталляций, как техника высокой надёжности.
Достоинства 3 led:
- Отсутствие мерцания;
- Контрастность выше, чем 3 LCD;
- Применение почти вечного источника света;
- Отсутствие эффекта радуги и других артефактов;
- Высокая надёжность.
Недостатки 3 LED
- Низкий уровень яркости;
- Шум при работе, достигающий 35 – 40 дБ;
- Ограниченный ассортимент: 2 – 3 проектора у немногочисленных производителей;
- В ряде случаев нестабильность спектра;
- Высокая стоимость немногочисленных решений с высокой яркостью.
Основные характеристики
При выборе проектора стоит учитывать ряд характеристик от которых будет зависеть результат.
Яркость
При необходимости рассчитать световой поток проектора для аудитории или комнаты, освещение в которых соответствует действующим санитарно-гигиеническим нормативам (помещение где можно читать и работать, можно умножить 756 на площадь экрана в квадратных метрах.
Ниже приведена таблица расчёта яркости необходимой проектору в зависимости от площади экрана при освещении достаточном для чтения.
Разрешение
Ниже привожу соответствия стандартов и разрешений в зависимости от формата.
1. Формат изображения 4:3:
- VGA (640х480),
- SVGA (800х600),
- XGA (1024х780),
- SXGA (1280х1024),
- SXGA+ (1400х1050),
- UXGA (1600x1200),
- QXGA (2048x1536).
- W XGA (1280х768 либо 1280х780),
- HD720 (1280х720),
- W VGA (864х480),
- W SVGA (1024х576),
- Full HD (1920x1080),
- WUXGA (1920x1200),
- HD 4K (4096x2400).
Редко указываемый параметр, который демонстрирует отношение минимальной периферической освещенности экрана к максимальной в центре. В проекторе для просмотра кино и игр и в профессиональных устройствах значение равномерности должно превышать 70 %.
И ещё немного о контрасте
Контраст оказывает максимальное влияние на качество изображения в затемненных помещениях. Во многом, поэтому высококонтрастные модели проекторов используют как элемент систем для домашних кинотеатров. При необходимости получить различимое изображение в освещенных интерьерах следует опираться на яркость.
Сухой остаток – что и кому
Как я уже отметил, люди, которые приобретают проекторы редко представляют, какой именно им нужен, чем иногда пользуются не слишком порядочные продавцы.
Начну с учебных заведений, где проектор позволяет демонстрировать презентации и учебные фильмы. Требования к качеству минимальны, при этом, как правило, есть требования к цене и в ряде случаев к яркости. Для помещений, где возможно затемнение подойдут одночиповые DLP, 3 LED или 3 LCD проекторы и с яркостью 700 – 1000 ANSIlm, в помещениях, где с затемнением есть проблемы, нужен более мощный световой поток, соответственно, от 1000 ANSIlm и выше. Как правило, в соотношении яркость/цена побеждают 3 LCD проекторы. При этом для помещений с возможностью затемнения DLP считаются более предпочтительными.
Выбор бизнес проектора для презентаций также будет связан с условиями работы и задачами, с той лишь разницей, что, как правило, для бизнеса необходимо более высокое разрешение (HD), соответственно возрастёт стоимость.
Для профессиональных презентаций и длительной работы могут применяться лазерные и гибридные 3 DLP, 3 LCD и LCOS проекторы, которые обеспечивают длительную работу и высококачественное изображение, как правило, с FullHD и WUXGA, 4 K HD разрешением. Значения светового потока в подобных проекторах, рассчитанных на работу в освещённых помещениях, а также днём на улице может достигать 20 000 ANSIlm.
Не смотря на жесткую конкуренцию со стороны ЖК-телевизоров и плазменных панелей, проекторы перестают быть экзотикой дома. Для домашних кинотеатральных и игровых систем большинство экспертов рекомендует DLPи 3DLP проекторы, так как последние меньше искажают картинку и значительно эффективнее работают в 3D режиме.
Наиболее привлекательными и перспективными источниками света в проекторах являются лазеры и светодиоды, которые при прочих равных условиях дают фору остальным в эксплуатационном ресурсе. Эксперты утверждают, что за ними будущее и это будущее уже рядом. По расчетам ряда производителей от газоразрядных ламп откажутся в ближайшие 10 лет.
LcOS проекторы – это новое слово в семействе оптических устройств, проецирующих изображение на экран или другую поверхность. Прибор на платформе этой методике концентрирует в себе достоинства 3 LCD моделей и DLP устройств и при этом лишен их недостатков. К мысли о симбиозе наиболее популярных технологий пришла ни одна компания. В связи с этим на рынке можно встретить множество моделей проекторов, работающих по аналогичному принципу, но называющиеся по-разному.
Что такое LcOS проектор
Лучше всего базовый принцип работы этих устройств отражен в названии моделей Epson . По сути в LcOS-проекторах поверх отражающей зеркальной подложки нанесен слой жидких кристаллов. Все управляющие элементы расположены под светоотражающим покрытием. Этот метод создания оптических изображений дает возможность отсечь излишек света и многократно повысить контрастность. Если в картинку в DLP проекторах формирует миллионы подвижных микрозеркал, то в LcOS-проекторах сплошная зеркальная поверхность. Это позволило исключить пикселизацию. В картинке нет эффекта сетки, потому что нет зазора между пикселями. В результате удается достигнуть очень высокого коэффициента заполнения матрицы.
Благодаря LcOS-матрице, удалось разработать чрезвычайно эффективные инсталляционные проекторы, устойчивые в сильному излучению и с высоким доступным разрешением. Модели проекторов, работающих на базе LcOS-технологии, практически мгновенный отклик. У них отсутствует эффект радуги (цветовых пятен). Кроме того, LcOS-проекторы выдают более высококонтрастную картинку с чрезвычайно насыщенным, плотным черным цветом, по сравнению с 3 LCD и DLP моделями.
LcOS- проекторы – это наивысший сегмент качества, модели для профессионального использования. Но на фоне несомненных достоинств LcOS-проекторов, существует один серьезный недостаток. Среди этих устройств нет бюджетных моделей.
Традиционно в проекторах используют ртутные лампы. Они недорогие, но требуют регулярной замены. В зависимости от мощности, лампы может хватить от 2500 до 5000 часов работы. Чем больше мощность лампы, тем лучше видимость изображения в ярко освещенном помещении.
В моделях проекторов с функцией сдвига линз реализована уникальная возможность крепления устройства в любой точке помещения, в том числе на потолке и под столешницей стола. При этом с какой бы стороны не транслировалась картинка, она остается не расфокусированной и не искажается.
Мультимедийный проектор давно стал привычным гаджетом для офисов, презентаций, переговорных, музеев, учебных заведений. Все чаще проекторы используют дома. Эти устройства выживают в достаточно сложном конкурентном климате (плазменные, ЖК и лазерные панели –конкуренты проекторов), имея при этом лишь одно огромное преимущество — большую диагональ проецируемого изображения.
Лампы
Пока самыми распространёнными источниками света в проекторах являются газоразрядные лампы высокого давления. И именно эти лампы признаны ахиллесовой пятой большинства современных проекторов, так как большинство из них требуют замены через 1000 – 4000 (в редких случаях 8000) часов работы.
Этот внушительный по стоимости расходник приходится менять каждые 3-4 года, а при интенсивном использовании чаще. Инженеры ведущих мировых производителей постарались решить проблему не слишком ресурсоёмкого источника света.
Чаще всего используется проекционные лампы UHP (Ultra High Performance). Принцип прост — в лампе светится разряд, возникающий между вольфрамовыми электродами в парах ртути, которые находятся под высоким давлением. Основные достоинства этих ламп — относительная высокая интенсивность светового излучения при достаточно компактном размере источника, а также хорошие показатели цветопередачи.
Недостатками UHP ламп является постепенное снижение интенсивности излучения на протяжении всего периода эксплуатации и сравнительно не большой срок службы (2000 часов). Отчасти, первый недостаток был компенсирован добавлением специальных реагентов, которые способствуют восстановлению вольфрама на электродах. Частично продлевает срок службы ламп использование стекла из кварца высокой очистки, которое позволяет поддерживать баланс тепловой энергии, вырабатывающейся при работе лампы.
Проекционные лампы HCX или металогалогенные лампы, как и другие, излучают свет благодаря разряду плазмы электрической дуги, возникающей в газе, находящимся под высоким давлением. От UHD их отличает добавление к парам ртути галогенидов некоторых металлов, что позволяет сделать спектральную характеристику светового излучения более равномерной.
Проблемой этих ламп является постепенная, но при этом постоянная потеря яркости, вплоть до 50 % за время эксплуатации источника. Время работы этих ламп сравнимо с другими газоразрядными аналогами.
P-VIP ещё одна вариация на тему «Ртутные газоразрядные лампы для проектора». Можно считать этот тип вершиной эволюции ртутных проекторных ламп. Срок службы этих ламп может достигать 6000 — 8000 часов, интенсивность излучения и равномерность спектра сравнима с HCX, при этом у P-VIP нет болезни «возрастного снижения яркости», лампа одинаково здорово светит на протяжении всего срока службы. Не смотря на успехи в продлении полноценной жизни этого типа ламп, в корне их проблемы не решены.
Xenon
Еще одним типом газоразрядных ламп для проекторов является Xenon. Как явствует из названия, вместо паров ртути в лампе находится сжатый ксенон. Ксеноновые лампы многократно превосходят ртутные по мощности, давлению и, как следствие, по интенсивности светового потока.
Мощность ксеноновых ламп находится в диапазоне от 2 до 15 кВт, а давление газа в лампе достигает 300 атмосфер, что предопределило их использование в профессиональных кинотеатральных проекторах и крайне редко в предельно дорогих демонстрационных и домашних моделях. Как говорится «Всё лучшее детям кинотеатрам».
Сравнение спектров «ксенона» и «ртути»
Ось X- длинна волы в нм
Ось Y — отдача
синий график – «ксенон», красный – «ртуть»
К счастью использование газоразрядных ламп высокого давления постепенно отмирает, уступая место более совершенным источникам света. Их применение позволяет обеспечить относительно высокие показатели яркости и контрастности, но, как я уже отмечал – они дороги и периодически требуют замены.
Не лампы – led vs laser
Альтернативой газоразрядным лампам, которые появились ещё в начале прошлого столетия, стали светодиоды и лазеры. Каждый из этих источников обладает преимуществом длительной работы. Фактически, и светодиоды, и лазеры способны обеспечить не менее 20 000 часов работы, а в ряде случаев работают дольше. Кроме того светодиодные и лазерные проекторы позволяют уменьшить минимальное расстояние до экрана. К большим преимуществам лазерных проекторов перед остальными типами относятся высокое качество изображения и совершенная отсутствие «привередливости» к поверхности, на которую проецируется изображение. Как не прискорбно, но обе альтернативы имеют характерные недостатки.
Недостатки LED
Не смотря на внушительный прогресс за последние 8 лет, большинство светодиодных проекторов при равной стоимости уступают ламповым в интенсивности светового потока. Для большинства моделей значение светового потока источника не превышает 1000 -1200 ANSILm, а в большинстве случаев находится в пределах 1000. Еще одной проблемой Led-проекторов является уровень шума при работе, который не редко превышает значение 35 dB. Впрочем, указанные недостатки постепенно устраняются, стоит вспомнить, что на момент выпуска первых массовых серийных led-проекторов (2008 – 2009 годы) рекордом яркости последних было значение в 350- 400 ANSILm.
Недостатки лазерных проекторов
Основным недостатком лазерных проекторов является цена. Не смотря на серийное производство лазерных проекторов последние 10 лет цена не снизилась до вменяемых в понимании обывателя цифр. Также к ощутимым недостаткам лазерных аппаратов относят мерцание источника и неестественная насыщенность некоторых цветов. В некоторых моделях отмечают достаточно резкие переходы по цветовой палитре, что может раздражать при длительном просмотре. Стоит также отметить, что часть трудностей цветопередачи можно легко устранить дополнительной настройкой.
Гибридные схемы
Все чаще на рынке появляются гибридные модели, которые в качестве источников светового потока используют как лазер, так светодиоды. Применение такого подхода позволяет компенсировать недостатки одного источника другим. Большинство отзывов и сравнительных тестов такие системы проходят на уровне с ламповыми проекторами, при этом сохраняя главное достоинство альтернативных источников – колоссальный эксплуатационный ресурс. Недостаток один – неприлично высокая стоимость.
Достоинства и недостатки основных принципов работы
Прежде чем давать конкретные рекомендации по выбору проекторов необходимо немного рассказать о видах этих устройств. Сегодня на рынке наиболее широко представлены следующие типы проекторов:
- DLP (3DLP)
- LCD (3LCD)
- LCOS (SXRD,D-ILA)
- 3LED
DLP и 3DLP – чемпионы по контрасту
- высокий уровень контрастности, реалистичный черный;
- высокие возможности настойки цветопередачи;
- самый широкий ассортимент моделей и производителей, среди представленных на рынке;
- более приемлем для создания домашних кинотеатров, в связи с более реалистичной передачей картинки;
- в старших линейках нет оптических искажений;
- не требует дополнительного обслуживания, защищен от пыли;
- могут быть эффективно использованы для игр и 3D.
- Достаточно низкая яркость (особенно значения т.н. цветовой яркости) бюджетных моделей, которая проигрывает другим технологиям;
- В бюджетных моделях проявляется эффект радуги;
- Изображение одночиповых DLP проекторов мерцает, что заметно при съемке видео и может быть более утомительным для зрения;
- Более высокая стоимость решений с изображением высокого качества.
Фактически все недостатки, кроме высокой стоимости, одноматричных DLP не касаются проекторов с тремя чипами, т.н. 3 DLP, которые при этом сохраняют высокую контрастность, как одно из главных преимуществ.
3LCD –лидеры яркости цвета
- Высокая яркость при сравнении младших линеек;
- Как правило, выше удобство при настройке оптики;
- Некоторые из бюджетных моделей могут использоваться в незатемненных помещениях;
- По соотношению цена/результат идеальны для применения в качестве офисного презентационного проектора и учебного проектора для небольших аудиторий;
- В бюджетных линейках обеспечивают более реалистичную цветопередачу (кроме черных и серых тонов)
- Ограниченный ассортимент, монополия на использование технологии;
- Низкая контрастность, нереалистичный (серый) черный;
- Уязвимость перед пылью, необходимость замены фильтров специалистом;
- Артефакты (вогнутость вверху) заметные на экранах с большой диагональю;
- Появление артефактов (шлейфов) при воспроизведении динамичных сцен в играх и 3D.
В старших линейках решена проблема низкой контрастности (технология C2Fine)
LCOS — дорогая «золотая середина»
- У LCoS превосходит LCD и DLP по максимально доступному разрешению;
- За счет размещения управляющих элементов за светоотражающим слоем избавлены от эффекта «гребенки» характерного для LCD (3LCD);
- КПД технологии выше, чем у LCD (3LCD);
- Коэффициент заполнения (отношение рабочей площади к общей площади матрицы) у LCoS выше, чем DLP и LCD-проекторов;
- За счет использования охлаждающей подложки, устойчивость LCoS-чипов к температуре выше, чем DLP- и LCD-матрицы, что позволяет создавать более мощные устройства, рассчитанные для инсталляций;
- Контрастность и черный лучше, чем у LCD;
- Не мерцает, как DLP;
- Время отклика матрицы LCoS меньше, чем у LCD.
- Представлены только в Hi End и профессиональных сегментах, что закономерно отразилось на цене, бюджетных моделей практически нет;
- Технология монополизирована несколькими компаниями, что серьезно отражается на ассортименте продукции;
- В старших сегментах практически не имеет преимуществ перед 3 DLP и 3 LCD, кроме устойчивости чипа к нагрузкам, при этом при равном качестве изображения – дороже;
- Широко востребованы только для дорогих инсталляций, как техника высокой надёжности.
Достоинства 3 led:
- Отсутствие мерцания;
- Контрастность выше, чем 3 LCD;
- Применение почти вечного источника света;
- Отсутствие эффекта радуги и других артефактов;
- Высокая надёжность.
Недостатки 3 LED
- Низкий уровень яркости;
- Шум при работе, достигающий 35 – 40 дБ;
- Ограниченный ассортимент: 2 – 3 проектора у немногочисленных производителей;
- В ряде случаев нестабильность спектра;
- Высокая стоимость немногочисленных решений с высокой яркостью.
Основные характеристики
При выборе проектора стоит учитывать ряд характеристик от которых будет зависеть результат.
Яркость
При необходимости рассчитать световой поток проектора для аудитории или комнаты, освещение в которых соответствует действующим санитарно-гигиеническим нормативам (помещение где можно читать и работать, можно умножить 756 на площадь экрана в квадратных метрах.
Ниже приведена таблица расчёта яркости необходимой проектору в зависимости от площади экрана при освещении достаточном для чтения.
Разрешение
Ниже привожу соответствия стандартов и разрешений в зависимости от формата.
1. Формат изображения 4:3:
- VGA (640х480),
- SVGA (800х600),
- XGA (1024х780),
- SXGA (1280х1024),
- SXGA+ (1400х1050),
- UXGA (1600x1200),
- QXGA (2048x1536).
- W XGA (1280х768 либо 1280х780),
- HD720 (1280х720),
- W VGA (864х480),
- W SVGA (1024х576),
- Full HD (1920x1080),
- WUXGA (1920x1200),
- HD 4K (4096x2400).
Редко указываемый параметр, который демонстрирует отношение минимальной периферической освещенности экрана к максимальной в центре. В проекторе для просмотра кино и игр и в профессиональных устройствах значение равномерности должно превышать 70 %.
И ещё немного о контрасте
Контраст оказывает максимальное влияние на качество изображения в затемненных помещениях. Во многом, поэтому высококонтрастные модели проекторов используют как элемент систем для домашних кинотеатров. При необходимости получить различимое изображение в освещенных интерьерах следует опираться на яркость.
Сухой остаток – что и кому
Как я уже отметил, люди, которые приобретают проекторы редко представляют, какой именно им нужен, чем иногда пользуются не слишком порядочные продавцы.
Начну с учебных заведений, где проектор позволяет демонстрировать презентации и учебные фильмы. Требования к качеству минимальны, при этом, как правило, есть требования к цене и в ряде случаев к яркости. Для помещений, где возможно затемнение подойдут одночиповые DLP, 3 LED или 3 LCD проекторы и с яркостью 700 – 1000 ANSIlm, в помещениях, где с затемнением есть проблемы, нужен более мощный световой поток, соответственно, от 1000 ANSIlm и выше. Как правило, в соотношении яркость/цена побеждают 3 LCD проекторы. При этом для помещений с возможностью затемнения DLP считаются более предпочтительными.
Выбор бизнес проектора для презентаций также будет связан с условиями работы и задачами, с той лишь разницей, что, как правило, для бизнеса необходимо более высокое разрешение (HD), соответственно возрастёт стоимость.
Для профессиональных презентаций и длительной работы могут применяться лазерные и гибридные 3 DLP, 3 LCD и LCOS проекторы, которые обеспечивают длительную работу и высококачественное изображение, как правило, с FullHD и WUXGA, 4 K HD разрешением. Значения светового потока в подобных проекторах, рассчитанных на работу в освещённых помещениях, а также днём на улице может достигать 20 000 ANSIlm.
Не смотря на жесткую конкуренцию со стороны ЖК-телевизоров и плазменных панелей, проекторы перестают быть экзотикой дома. Для домашних кинотеатральных и игровых систем большинство экспертов рекомендует DLPи 3DLP проекторы, так как последние меньше искажают картинку и значительно эффективнее работают в 3D режиме.
Наиболее привлекательными и перспективными источниками света в проекторах являются лазеры и светодиоды, которые при прочих равных условиях дают фору остальным в эксплуатационном ресурсе. Эксперты утверждают, что за ними будущее и это будущее уже рядом. По расчетам ряда производителей от газоразрядных ламп откажутся в ближайшие 10 лет.
Читайте также: