Приборы и устройства для формирования видимого изображения: Учебное пособие, страница 46

Еще одним вариантом однопанельного ЖК-проектора является вариант с применением дифракционной решетки вместо дихроичных  зеркал. Это позволяет увеличить световой поток каждого из первичных цветов.

Основным недостатком  проекторов на просветных однопанельных  ЖК является  большая потеря света в каждой  из трех ЖК-панелей из-за перекрывания части светового потока  проводниками и управляющими элементами.

Гораздо большего светового потока можно добиться в ЖК-проекторах, которые для модуляции потоков первичных цветов используют   отдельные ЖК-панели. Из них наиболее распространены два типа:

- с использованием дихроичных зеркал для разделения потоков и обычных зеркал для их суммирования,

-  с использованием отражательных зеркал и суммирующей (композитной) призмы.

В схеме с дихроичными зеркалами, приведенной на рис. 7.4, световой поток от источника света с помощью системы разделяющих дихроичных зеркал делится на три световых потока RGB, которые направляются на три  простые ЖК-панели с конденсорами. Проходящие через них потоки модулируются по яркости и вновь суммируются  системой цветосинтезирующих дихроичных зеркал в один общий для каждого пиксела световой поток. Световые потоки от всех пикселов поступают на вход  проекционного объектива и проецируются на экран.

Недостатком такого проектора является сложность конструкции, но изображение на экране отличается необычной яркостью насыщенностью. Для отвода тепла от ЖК-панелей наряду с воздушным охлаждением   в оптическую схему  проектора вводят инфракрасный тепловой фильтр, который устраняет попадание на панели теплового излучения (ИК-излучения) мощного источника света.

Трёхпанельные ЖК-проекторы с композитной призмой, дихроичными и отражательными зеркалами удается изготовить весьма компактными. Однако технологические сложности изготовления призмы и необходимость нанесения на панели покрытия типа черной матрицы существенно увеличивают их стоимость.

Во всех рассмотренных типах проекторов используют ЖК-панели просветного типа, для работы которых необходимы поляризационные фильтры, поглощающие значительную долю светового потока. В таких панелях использование активной технологии с введением управляющих транзисторов для каждой ячейки   приводит к уменьшению прозрачности и снижению яркости.

Существенно большую яркость и повышенную разрешающую способность имеют проекторы на отражательных ЖК-панелях (Reflectiv LCD-проекторы). В них нет ограничений на применение активной технологии – формирования управляющих транзисторов на тыльной стороне матриц. В последнее время вместо используемых ранее аморфных полисиликоновых ЖК-панелей используются низкотемпературные полисиликоновые TFT-ЖК панели. В проекторах с панелями этого типа возможно как повышение эффективности использования источника света, так и увеличение светосилы оптической системы.

Размеры ЖК- матриц составляют от 0,6² до 5². Современные портативные проекторы LCD класса VPL-PX21 и VPL-PX31 фирмы Sony предназначены для оснащения конференц-залов и учебных классов и имеют массу – 7,2 кг при размерах 339х142х335 мм. Изображение может создаваться на экране с диагональю до 7 м. Световой поток VPL-PX21 равен 2800 лм, VPL-PX31 – 1800 лм ANSI. Разрешение 1280х1024    элемента. В качестве источника света используется лампа DC-UHP (газоразрядная  сверхвысокой эффективности).

Проекционные УОИ на квантоскопах. В 1967 году Н.Г. Басовым, О.В. Богданкевичем и А.С. Насибовым была подана заявка на изобретение лазерной электронно-лучевой трубки, в которой вместо люминесцентного экрана установлена полупроводниковая пластина, генерирующая лазерное излучение при накачке электронным лучом. Такой проекционный прибор на основе сканирующих полупроводниковых лазеров с накачкой электронным пучком получил название квантоскоп (ПЛЭН).

Первый полупроводниковый лазер с накачкой поперечным электронным лучом был создан в 1964 году на основе монокристалла сульфида кадмия (CdS). В таком лазере можно осуществлять пространственно-непрерывное сканирование излучения только на одной координате.

Более перспективной является схема лазера типа “излучающее зеркало”, которая является основой квантоскопа (рис. 7.5). Активный элемент такого лазера представляет собой тонкую полупроводниковую монокристаллическую плоскопараллельную пластинку с отражающими свет покрытиями – зеркалами, нанесенными на ее плоскости. Направление излучения, выходящего через обращенное к наблюдателю полупрозрачное зеркало, перпендикулярно к пластине и составляет небольшой угол  с направлением электронного пучка или же параллельно ему. Такой способ возбуждения назван продольной накачкой  и позволяет осуществить пространственно непрерывное двухкоординатное сканирование лазерного излучения.

Наиболее освоенной областью применения квантоскопов  является их использование в проекционных устройствах отображения информации. Благодаря высокой эффективности преобразования энергии электронного пучка в излучении, небольшим размерам активного элемента, монохроматичности  и направленности излучений, существенно снижающим требования к проекционной оптике, общий к.п.д. проекционных устройств на основе квантоскопов превышает к.п.д. подобных устройств, использующих иные принципы преобразования  энергии. Цветное изображение может быть получено совмещением на одном экране изображений от 3-х квантоскопов, генерирующих излучения основных цветов с высокой чистотой цвета. Применение гетероструктур Ga_1-xAl_xAs и CdS_1-xSe_x позволило осуществить генерацию поперечных лазеров  в красной (l=640..650 нм) и зеленой (l=520..530 нм) областях спектра в режиме квазинепрерывного сканирования.