La electrónica nos rodea en este momento por todos lados y es evidente para nosotros que cualquier sistema complejo, de una forma u otra, incluye componentes electrónicos.
Esto se hizo especialmente pronunciado en el momento en que aparecieron circuitos electrónicos complejos en miniatura, colocados dentro de cajas compactas: microcircuitos integrados.
Sin embargo, esto no siempre fue así. Debido al hecho de que las generaciones anteriores se vieron obligadas a conformarse con soluciones electrónicas más engorrosas, algunas soluciones eran imposibles en principio, ¡incluso un sistema tan complejo como la televisión se presentaba en forma mecánica !
Por supuesto, desde el punto de vista de nuestro momento moderno, parece increíble que la televisión pueda ser mecánica, ¡para una persona moderna ni siquiera cabe en la cabeza!
Sin embargo, existía una página así en la historia de visualización y transmisión de información. Aunque, si lo piensas bien, esto no es tan increíble; si lo recuerdas, ¡incluso el cine conocido es un sistema mecánico! Además, en cinematografía, no solo se aplican imágenes a la cinta, sino que también el sonido se codifica ópticamente directamente en la película.
La televisión mecánica se basó en un invento llamado "disco Nipkow".
Figura 1: Disco de Nipkow (según wikipedia )
Este disco estaba hecho de un material opaco, a lo largo del cual, a distancias iguales entre sí, se aplicaban orificios a lo largo de un círculo, convergiendo hacia el centro del disco en forma de espiral: orificios.
Cuando gira este disco, si el campo de visión es un sector estrecho en la región de 90 grados o menos, entonces puede ver claramente cómo estos agujeros atraviesan este sector, como si lo escanearan, línea por línea. Sobre la base de este principio se construyó la televisión mecánica.
En resumen, funcionó de la siguiente manera: la imagen capturada por la lente de la cámara se proyectó en un sector del disco. El disco giratorio escaneó la imagen resultante línea por línea. Directamente detrás de este disco había un fotodetector que recibió la imagen resultante. Por tanto, se puede decir que la imagen fue escaneada y codificada para su transmisión al dispositivo receptor.
El dispositivo receptor, a su vez, era una fuente de luz conectada a un receptor de radio, así como un disco Nipkov sincronizado y giratorio exactamente a la misma velocidad que el disco frente a la cámara.
La fuente de luz que recibía las señales del receptor de radio parpadeaba a una determinada frecuencia, lo que hacía posible, mirando en el mismo sector, ubicado directamente detrás del disco, obtener imágenes codificadas tomadas en el extremo transmisor.
A pesar de que la resolución horizontal de este método de escaneo era bastante alta, la imagen vertical era muy limitada y constaba de varias líneas.
La situación se complicó especialmente por el hecho de que el número de líneas en diferentes estándares era diferente. Además, los dispositivos basados en el disco de Nipkow eran bastante voluminosos. Sin embargo, a pesar de todas sus deficiencias, esto ya era un avance significativo y la gente de esa época admiraba sinceramente tal logro de la ciencia y la tecnología.
Algunos incluso crean instancias bastante funcionales, incluso ahora:
Con el tiempo, este principio fue reemplazado por un principio de exploración por haz de electrones más prometedor, que copiaba el principio original que subyacía al funcionamiento del disco de Nipkow: obtener una imagen utilizando su dibujo línea por línea. Fue sobre la base de este enfoque que funcionaron todos los televisores y pantallas adicionales con un tubo de rayos catódicos.
Parecería que todos estos hechos en este momento ya se perciben como una especie de curiosidad del pasado lejano. Esto es especialmente cierto para la generación más joven, que no encontró tubos de rayos catódicos y pasa toda su vida rodeada de monitores electrónicos planos.
Sin embargo, a pesar de los logros tan impresionantes de la ciencia y la tecnología modernas, ¡todavía hay un área en la que las imágenes todavía se llevan a cabo mecánicamente! Además, ¡este principio no va a morir y ceder la escena a otros principios de construcción de imágenes!
Quizás muchos ya hayan adivinado de lo que se hablará ahora, sin embargo, si no, les diré que hablaremos de la tecnología DLP.
Esta tecnología es propiedad de Texas Instruments, que es líder mundial en la fabricación de dispositivos basados en ella. La abreviatura DLP significa procesamiento de luz digital, es decir, "procesamiento de luz digital".
La invención de este chip de microespejos fue completada en 1987 por Larry Hornbeck.
Hasta ese momento, la empresa se había estado desarrollando en el campo de los sistemas de microespejos, solo que se diferenciaban de la versión innovadora actual en que la empresa intentaba fabricar conjuntos de microespejos flexibles. Y después de este momento clave, comencé a ocuparme exclusivamente de matrices de sistemas de microespejos duros.
Esta tecnología es una fusión verdaderamente sorprendente de avances modernos y enfoques mecánicos. Y para aquellos que aún no se han encontrado con esta tecnología o se han encontrado, pero no estaban profundamente interesados, la siguiente información será tan interesante como sorprendente.
La tecnología DLP se basa en el concepto de dispositivos mecánicos microelectrónicos.
La esencia de estos sistemas radica en el hecho de que la tecnología moderna permite producir no solo dispositivos electrónicos en miniatura que asombran la imaginación, sino también dispositivos mecánicos en miniatura, cuyo costo es bastante bajo y permite que cualquier persona tenga acceso a tales tecnologías.
Estos dispositivos micromecánicos se producen, por regla general, utilizando el método fotolitográfico. Entre tales dispositivos, se pueden nombrar componentes tan utilizados como giroscopios y acelerómetros.
La base física de la tecnología DLP es un chip DMD, que significa Dispositivo de microespejo digital (chip de microespejo digital).
Este chip es una matriz cuadrada, que consta de cuadrados en miniatura separados: espejos móviles.
Cada espejo está hecho de aleación de aluminio y tiene una reflectancia de luz muy alta. Cada espejo se puede inclinar 20 grados hacia un lado o hacia el otro.
Para realizar estos movimientos se utilizan actuadores electrostáticos que, debido a las fuerzas de Coulomb, desvían el espejo cuando se aplica tensión. La tasa de deflexión es muy alta, del orden de 11 microsegundos.
Debido al tamaño en miniatura de los espejos, al crear estos chips, la empresa tuvo que atravesar una serie de dificultades tecnológicas, entre las cuales las principales pueden llamarse pegado de espejos en una de las posiciones extremas. Esto se debe al hecho de que con tal miniaturización, los objetos comienzan a atraerse entre sí.
Para solucionar este problema, la empresa tuvo que aplicar topes de resorte especiales y lubricación de las superficies de contacto después de realizar el ensamblaje final de cada chip.
Entonces, hemos llegado a una descripción del principio mismo de operación de este sistema: un haz de luz desde una fuente, a través de un sistema de lentes y una guía de ondas óptica (para crear un flujo de luz uniforme) se dirige al chip DMD. Cada espejo de este chip se desvía, proyectando un rayo de luz en la lente de salida del proyector o en una placa oscura especial llamada "trampa". Si el espejo ha arrojado un rayo de luz en la lente, entonces en la pantalla vemos un píxel brillante, si el espejo se volvió hacia la trampa, entonces se forma un punto negro en la pantalla.
Como dijimos anteriormente, el espejo se puede desviar de una posición a otra con gran frecuencia; además, es bastante difícil mantener el espejo en cualquiera de los estados fijos, por lo que se ve obligado a oscilar. Al cambiar la velocidad de oscilación del espejo, podemos ajustar el brillo de cada píxel específico en la imagen, como resultado, y la imagen completa como un todo.
Sin embargo, de esta forma solo podemos obtener una imagen en blanco y negro. Entonces, ¿cómo se obtiene una imagen en color? Todo es muy simple: para colorear un rayo de luz lanzado hacia la pantalla en cualquier color, es suficiente poner un filtro de luz apropiado en su camino.
En los proyectores de video modernos, este filtro es una rueda de colores. Por regla general, estos filtros son compatibles con el modelo RGB estándar y constan de tres colores: rojo, verde y azul. En algunos proyectores, para aumentar el brillo de la imagen, esta rueda también contiene un sector transparente.
Sin embargo, ¡esto no es todo! Al pasar rayos de luz a través del sector correspondiente, puede obtener solo un píxel de tres de los colores posibles. Entonces, ¿cómo se pueden obtener colores mezclados? Creo que todo el mundo ya lo ha adivinado: ¡basta con "hacer parpadear" un rayo de luz varias veces a través de los sectores correspondientes, para el mismo píxel!
A pesar de que los colores se muestran uno tras otro, debido a su cambio rápido, el cerebro percibe este cambio como un color uniforme. De esta forma, se pueden producir millones de colores.
Las tecnologías en las que se basa la producción de chips DLP permiten que se produzcan con tal calidad que resistan un MTBF de hasta 15.000 horas o más (según fuentes abiertas).
En los proyectores de video modernos, este diseño ya se está alejando gradualmente: en lugar de una rueda de colores, se utilizan varias fuentes de luz separadas. Como estas fuentes, se pueden utilizar LED y láseres superbrillantes. En el caso de utilizar radiación láser, la imagen es jugosa y consta de delicados matices naturales. El autor de este artículo utiliza uno de los proyectores, que contiene una fuente de luz láser y su imagen se distingue por todas las cualidades anteriores.
En los últimos años, han aparecido tipos de sistemas de proyección aún más interesantes, que contienen los llamados espejos MEMS de escaneo.
Este dispositivo es un espejo que se puede desviar en 2 planos, por lo que, si se dirige un rayo de luz sobre el espejo, este rayo puede describir una trayectoria arbitraria.
Una buena presentación de estos dispositivos se muestra en estos videos:
Si utiliza estos sistemas de espejos de escaneo como un sistema de escaneo para crear una imagen, entonces, de hecho, estos espejos pueden desempeñar el papel de un tubo de rayos catódicos en los tipos anteriores de monitores. Es decir, la imagen también se construye, corriendo línea por línea.
Dichos sistemas se basan, por regla general, en fuentes de luz láser, lo que hace que estos proyectores sean bastante miniatura. Por ejemplo, un proyector típico es del tamaño de un teléfono inteligente moderno.
El MTBF de este tipo de espejos de escaneo está en los billones de curvas de las perchas (en las que se fija este espejo).
Una ventaja especial de este tipo de sistema de proyección es que el uso de un rayo láser le permite obtener una imagen clara en cualquier superficie curva. Es decir, es posible proyectar una imagen no solo en pantallas planas, como se suele hacer en cines o sistemas de proyección de video, sino en absolutamente cualquier superficie - corrugada, curva, arqueada, etc.
A pesar de que la imagen se ubica simultáneamente en diferentes partes, pantalla curva e irregular: es absolutamente claro y nítido.
El primer dispositivo de este tipo fue el proyector Microvision ShowWX:
Actualmente, existen modelos de otros fabricantes. Por ejemplo, Celluon Picopro:
O Nebra Anybeam:
Además, esta propiedad de los proyectores seleccionados permite que se utilicen con una calidad muy interesante, cuando están conectados a un simulador de armas y llevan a cabo una batalla virtual en una habitación oscura. Esta aplicación parece una alternativa interesante a las gafas 3D:
Al final de este artículo, podemos decir que, a pesar de la penetración generalizada de varias tecnologías electrónicas, los métodos mecánicos para crear una imagen no tienen prisa por abandonar el mundo moderno. Quién sabe, tal vez en un futuro próximo veremos alguna aplicación más impresionante de la simbiosis de la mecánica y la electrónica.
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