L'électronique nous entoure actuellement de toutes parts et il va de soi pour nous que tout système complexe, d'une manière ou d'une autre, comprend des composants électroniques.
Cela est devenu particulièrement prononcé au moment où sont apparus des circuits électroniques complexes miniatures, placés dans des boîtiers compacts - des microcircuits intégrés.
Cependant, ce n'était pas toujours le cas. Du fait que les générations précédentes ont été obligées de se contenter de solutions électroniques plus lourdes, certaines solutions étaient en principe impossibles, même un système aussi complexe que la télévision était présenté sous une forme mécanique !
Bien sûr, du point de vue de notre époque moderne, il semble incroyable que la télévision puisse être mécanique - pour une personne moderne, elle ne rentre même pas dans la tête !
Cependant, il y avait une telle page dans l'histoire de l'affichage et de la transmission d'informations. Bien que, si vous y réfléchissez bien, ce n'est pas si incroyable - si vous vous en souvenez, même le cinéma bien connu est un système mécanique ! De plus, en cinématographie, non seulement les images sont appliquées à la bande, mais le son est également codé optiquement directement sur le film.
La télévision mécanique était basée sur une invention appelée « disque Nipkow ».
Figure 1 : Disque de Nipkow (d'après wikipedia )
Ce disque était constitué d'un matériau opaque, le long duquel, à égale distance les uns des autres, des trous étaient appliqués le long d'un cercle, convergeant vers le centre du disque dans une spirale - trous.
Lorsque vous faites pivoter ce disque, si le champ de vision est un secteur étroit de l'ordre de 90 degrés ou moins, alors vous pouvez clairement voir comment ces trous traversent ce secteur, comme si vous le scanniez, ligne par ligne. C'est sur la base de ce principe que la télévision mécanique a été construite.
En bref, cela fonctionnait comme suit : l'image capturée par l'objectif de la caméra était projetée sur un secteur du disque. Le disque rotatif balayait l'image résultante ligne par ligne. Directement derrière ce disque se trouvait un photodétecteur qui recevait l'image résultante. Ainsi, on peut dire que l'image a été numérisée et codée pour la transmission au dispositif de réception.
Le dispositif de réception, à son tour, était une source lumineuse connectée à un récepteur radio, ainsi qu'un disque de Nipkov synchronisé et tournant exactement à la même vitesse que le disque devant la caméra.
La source lumineuse recevant les signaux du récepteur radio vacillait à une certaine fréquence, ce qui permettait, en regardant dans le même secteur, situé directement derrière le disque, d'obtenir des images codées prises à l'extrémité émettrice.
Malgré le fait que la résolution horizontale de cette méthode de numérisation était plutôt élevée, l'image verticale était très limitée et se composait d'un certain nombre de lignes.
La situation était particulièrement compliquée par le fait que le nombre de lignes dans différentes normes était différent. De plus, les appareils basés sur le disque Nipkow étaient plutôt encombrants. Cependant, malgré toutes leurs lacunes, il s'agissait déjà d'une percée importante et les gens de l'époque admiraient sincèrement une telle réalisation de la science et de la technologie.
Certains créent même des instances tout à fait fonctionnelles, même maintenant :
Au fil du temps, ce principe a été remplacé par un principe de balayage par faisceau d'électrons plus prometteur, qui a copié le principe original sous-jacent au fonctionnement du disque de Nipkow - obtenir une image à l'aide de son dessin ligne par ligne. C'est sur la base de cette approche que tous les autres téléviseurs et écrans à tube cathodique fonctionnaient.
Il semblerait que tous ces événements en ce moment soient déjà perçus comme une sorte de curiosité du passé lointain. C'est particulièrement vrai pour la jeune génération, qui n'a pas trouvé de tubes cathodiques et passe toute sa vie entourée d'écrans plats électroniques.
Cependant, malgré ces réalisations impressionnantes de la science et de la technologie modernes, il existe encore un domaine où l'imagerie est encore réalisée de manière mécanique ! D'ailleurs, ce principe ne va pas mourir et céder la place à d'autres principes de construction d'images !
Peut-être que beaucoup ont déjà deviné ce qui sera discuté maintenant, Cependant, sinon, je vous dirai que nous parlerons de la technologie DLP.
Cette technologie est la propriété de Texas Instruments, leader mondial dans la fabrication d'appareils basés sur celle-ci. L'abréviation DLP signifie Digital Light Processing, c'est-à-dire « traitement numérique de la lumière ».
L'invention de cette puce micromiroir a été achevée en 1987 par Larry Hornbeck.
Jusqu'à ce moment, la société s'était développée dans le domaine des systèmes de micromiroirs, seulement ils différaient de la version révolutionnaire actuelle en ce sens que la société essayait de fabriquer des assemblages de micromiroirs flexibles. Et après ce moment clé, j'ai commencé à m'occuper exclusivement de réseaux de systèmes de micromiroirs durs.
Cette technologie est une fusion vraiment étonnante d'avancées modernes et d'approches mécaniques. Et pour ceux qui n'ont pas encore rencontré cette technologie ou qui l'ont rencontrée, mais qui n'étaient pas profondément intéressés, les informations suivantes seront aussi intéressantes que surprenantes.
La technologie DLP est basée sur le concept de dispositifs mécaniques microélectroniques.
L'essence de ces systèmes réside dans le fait que la technologie moderne permet de produire non seulement de l'électronique miniature qui étonne l'imagination, mais également des dispositifs mécaniques miniatures, dont le coût est assez bas et permet à quiconque d'avoir accès à de telles technologies.
Ces dispositifs micromécaniques sont réalisés, en règle générale, par le procédé photolithographique. Parmi ces dispositifs, on peut citer des composants aussi largement utilisés que les gyroscopes et les accéléromètres.
La base physique de la technologie DLP est une puce DMD, qui signifie Digital Micromirror Device (puce de micromiroir numérique).
Cette puce est une matrice carrée composée de carrés miniatures séparés - des miroirs mobiles.
Chaque miroir est fabriqué en alliage d'aluminium et a une réflectance lumineuse très élevée. Chaque miroir peut être incliné de 20 degrés d'un côté ou de l'autre.
Pour effectuer ces mouvements, des actionneurs électrostatiques sont utilisés, qui, en raison des forces de Coulomb, dévient le miroir lorsqu'une tension est appliquée. Le taux de déviation est très élevé, de l'ordre de 11 microsecondes.
En raison de la taille miniature des miroirs, lors de la création de ces puces, l'entreprise a dû faire face à un certain nombre de difficultés technologiques, parmi lesquelles les principales peuvent être appelées collage de miroirs dans l'une des positions extrêmes. Cela est dû au fait qu'avec une telle miniaturisation, les objets commencent à s'attirer les uns les autres.
Pour résoudre ce problème, l'entreprise a dû appliquer des butées à ressort spéciales et une lubrification des surfaces de contact après l'assemblage final de chaque puce.
Ainsi, nous sommes arrivés à une description du principe même de fonctionnement de ce système : un faisceau lumineux provenant d'une source, à travers un système de lentilles et un guide d'onde optique (pour créer un flux lumineux uniforme) est dirigé vers la puce DMD. Chaque miroir de cette puce dévie, projetant un faisceau de lumière soit dans la lentille de sortie du projecteur, soit sur une plaque noire spéciale appelée « piège ». Si le miroir a projeté un rayon de lumière dans l'objectif, alors sur l'écran nous voyons un pixel brillant.Si le miroir a été tourné vers le piège, un point noir se forme sur l'écran.
Comme nous l'avons dit précédemment, le miroir peut être dévié d'une position à une autre avec une grande fréquence ; de plus, il est assez difficile de maintenir le miroir dans l'un des états fixes, il est donc forcé d'osciller. En modifiant la vitesse d'oscillation du miroir, nous pouvons ainsi ajuster la luminosité de chaque pixel spécifique de l'image et de l'image entière dans son ensemble.
Cependant, de cette façon, nous ne pouvons obtenir qu'une image en noir et blanc. Comment, alors, obtient-on une image couleur ? Tout est très simple - pour colorer un rayon de lumière projeté vers l'écran dans n'importe quelle couleur, il suffit de mettre un filtre de lumière approprié sur son chemin.
Dans les vidéoprojecteurs modernes, ce filtre est une roue chromatique. En règle générale, ces filtres prennent en charge le modèle RVB standard et se composent de trois couleurs : rouge, vert, bleu. Dans certains projecteurs, pour augmenter la luminosité de l'image, cette molette contient également un secteur transparent.
Cependant, ce n'est pas tout! En passant des rayons de lumière à travers le secteur correspondant, vous ne pouvez obtenir qu'un pixel de trois des couleurs possibles. Comment, alors, pouvez-vous obtenir des couleurs mélangées? Je pense que tout le monde l'a déjà deviné : il suffit de « faire clignoter » plusieurs fois un rayon lumineux à travers les secteurs correspondants, pour le même pixel !
Malgré le fait que les couleurs s'affichent les unes après les autres, en raison de leur changement rapide, le cerveau perçoit ce changement comme une couleur uniforme ! De cette façon, des millions de couleurs peuvent être produites.
Les technologies sur lesquelles repose la production des puces DLP leur permettent d'être produites avec une qualité telle qu'elles résistent à un MTBF allant jusqu'à 15 000 heures ou plus (selon les sources ouvertes).
Dans les vidéoprojecteurs modernes, cette conception s'éloigne déjà progressivement : au lieu d'une roue chromatique, plusieurs sources lumineuses distinctes sont utilisées. En tant que sources, des LED et des lasers ultra-lumineux peuvent être utilisés. Dans le cas de l'utilisation d'un rayonnement laser, l'image est juteuse et se compose de nuances naturelles délicates. L'auteur de cet article utilise l'un des projecteurs, qui contient une source de lumière laser et son image se distingue par toutes les qualités ci-dessus.
Ces dernières années, des types de systèmes de projection encore plus intéressants sont apparus, qui contiennent des miroirs MEMS à balayage.
Ce dispositif est un miroir qui peut être dévié dans 2 plans, grâce auquel, si un faisceau lumineux est dirigé sur le miroir, ce faisceau peut décrire une trajectoire arbitraire.
Une bonne présentation de ces appareils est montrée dans ces vidéos :
Si vous utilisez ces systèmes de miroirs de balayage comme système de balayage pour créer une image, alors, en fait, ces miroirs peuvent jouer le rôle d'un tube à rayons cathodiques dans les types de moniteurs précédents. C'est-à-dire que l'image est également construite, ligne par ligne.
De tels systèmes sont généralement basés sur des sources de lumière laser, ce qui rend ces projecteurs assez miniatures. Par exemple, un projecteur typique a la taille d'un smartphone moderne !
Le MTBF de ce type de miroirs à balayage se situe dans les milliers de milliards de coudes des cintres (sur lesquels ce miroir est fixé).
Un avantage particulier de ce type de système de projection est que l'utilisation d'un faisceau laser vous permet d'obtenir une image claire sur n'importe quelle surface courbe. C'est-à-dire qu'il est possible de projeter une image non seulement sur des écrans plats, comme cela se fait généralement dans les cinémas ou les systèmes de projection vidéo, mais sur absolument n'importe quelle surface - ondulée, incurvée, arquée, etc.
Malgré le fait que l'image soit située simultanément sur différentes parties inégales, écran incurvé - il est absolument clair et net.
Le premier appareil de ce type était le projecteur Microvision ShowWX :
Actuellement, il existe des modèles d'autres fabricants. Par exemple, Celluon Picopro :
Ou Nebra Anybeam :
De plus, cette propriété des projecteurs sélectionnés leur permet d'être utilisés dans une qualité très intéressante - lorsqu'ils sont attachés à un simulateur d'armes et mènent une bataille virtuelle dans une pièce sombre. Cette application ressemble à une alternative intéressante aux lunettes 3D :
À la fin de cet article, nous pouvons dire que, malgré la pénétration généralisée de diverses technologies électroniques, les méthodes mécaniques de création d'une image ne sont pas pressées de quitter le monde moderne. Qui sait, peut-être que dans un avenir proche, nous verrons une application plus impressionnante de la symbiose de la mécanique et de l'électronique ?
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