Небольшой проектор можно собрать из коробки и монитора в домашних условиях. Конечно, он не сравнится с заводскими и «магазинными» моделями. Но сможет проецировать качественную картинку на большой экран. Для личного использования это подойдёт. Чтобы создать домашний кинотеатр, вам не нужны особые навыки, знания или помощь профессионала. Хотя потребуются некоторые детали, смартфон и умение вырезать из картона. Прочитайте, как сделать проектор своими руками, и поймёте, что это очень просто.
Чтобы собрать полноценное мультимедийное оборудование с нуля, нужны электронные детали для дисплея. Если не хотите паять платы и собирать ЖК-экран, заранее подготовьте смартфон, планшет или маленький беспроводной монитор. Устройство будет находиться внутри «корпуса» во время просмотра. И если сделаете своими руками проектор из телефона, которым часто пользуетесь , не сможете отвечать на звонки. Для этого придётся прерывать воспроизведение.
Помимо дисплея, вам понадобится:
Ещё можно сделать простенькую вещь для просмотра слайдов. Для неё нужны:
Диапроектор
Вот как сделать проектор своими руками, если вы собираетесь просматривать на нём слайды:
Он подходит только для статичных картинок. Это не проектор из смартфона, на котором можно . Но если у вас сохранились старые диафильмы, они не пропадут. Такое изделие подойдёт для игр с детьми. Вы покажете им интересные рисунки и заодно продемонстрируете основные законы оптики.
Чтобы сделать картонный проектор для смартфона, нужен телефон с хорошим и ярким дисплеем.
Чтобы сделать своими руками проектор для смартфона, нужно не так много. Если в результате, вообще, нет никакой картинки, значит, лупа не подходит. Чтобы откалибровать изображение, двигайте телефон внутри коробки. Имеет смысл его настроить. Увеличить яркость. Поменять параметры автоматического затемнения и отключения экрана.
Вот как из коробки сделать проектор для ноутбука или планшета:
Теперь вы знаете, как смастерить своими руками проектор из коробки и телефона. И сможете за несколько минут создать персональный кинозал. Главное - найти подходящую лупу.
Расскажите, вы когда-нибудь собирали полезные вещи из подручных средств?
Это был прорыв в «рукоделии». Статья, опубликованная на русском языке, которая подробно описывала процесс построения проектора у себя дома на базе оверхеда. Хотя раньше я и натыкался на французский сайт AllInBox.com, но до конца недооценивал найденную информацию.
После прочтения статьи на русском языке и «въезда» в сущность процесса было найдено еще несколько ресурсов по теме.
Конференция iXBT.com «Проектор для домашнего кинотеатра своими руками », на тот момент один из самых теоретически подкованных форумов по теме. Там обсуждалась теория, практиков были единицы, но теоретики рьяно строили свои виртуальные проекторы. Это хорошая школа для начинающих. Правда сегодня там уже более 130 страниц и перечитать их одним залпом очень трудно. Советую взять тетрадку и ручку, чтобы конспектировать, т.к. материала очень много, идеи очень интересные.
Уже упоминавшийся французский сайт AllInBox . Отличнейший сайт полностью посвященный проекторостроению. Огромная галерея готовых проектов, теория, ссылки, ежедневное обновление, в общем класс.
Один из русскоязычных ресурсов посвященный проекторостроению - сайт «Самодельный LCD проектор для домашнего кинотеатра» . Отличный русскоязычный ресурс, отлично описана теория, галерея готовых проектов, форум, все по теме. Респект и уважуха авторам ресурса.
Теория была изучена досконально, как казалось тогда, но сам процесс изготовления постоянно откладывался, то тема была заброшена, сначала из-за нехватки средств, потом времени, потом из-за других проектов.
Вначале зимы 2006 года, после очередного падения Оси и глобального реинстала и чистки машины, наткнулся я на папку «Кинотеатр» в своих закладках, и опять загорелся темой. Теория была повторена буквально за несколько дней, и началась суровая практика проекторостроения.
Наш проектор ничем не отличается от обычного «проекционного аппарата», который мы все изучали в школе на уроках физики. Проекционный аппарат - оптическое устройство, формирующее оптические изображения объектов на рассеивающей поверхности, служащей экраном. По способу освещения объекта различают диаскопический, эпископический и эпидиаскопический проекционные аппараты. В нашем случае (в диаскопическом) проекционном аппарате (диапроекторе) изображение на экране создаётся световыми лучами, проходящими сквозь прозрачный объект (в нашем случае через LCD матрицу).
Диаскопические проекционный аппарат: 1 — источник света, 2 — конденсор, 3 - объект (LCD панель), 4 — объектив, 5 — экран.
В нашем случае «источник света» это осветительная система, состоящая из металгалидной лампы, сферического рефлектора и конденсатора. Металгалидная лампа, при своей небольшой мощности дает очень мощный световой поток, плюс обеспечивает температуру цвета, которую не могут обеспечить галогенные лампы. Плюс длительность работы около 10000 часов, при этом она не сгорает, как галогенка, а просто теряет яркость. Сферический отражатель который стоит за лампой и отражает свет идущий в противоположную сторону от LCD матрицы.
Сегодня некоторые энтузиасты в качестве источника света используют светодиоды, и получают неплохие результаты. http://www.allinbox.com/DARTG_BOX/DARTG_BOX.htm очень достойный проект на светодиодах.
«Конденсор» в нашем случае это две линзы Френеля. Это как обычная линза только плоская, за счет того, что ее сферическая поверхность находится в одной плоскости в виде канавок.
«Объект» в нашем случае это матрица от обычного LCD монитора или телевизора. Она работает на просвет.
«Объектив» - триплет. Объектив из двух выпуклых и одной вогнутой линзы для исправления аббераций (искажения такие).
«Экран» - самодельный экран из банерной ткани.
В целом свет от металлогалогеновой лампы через конденсаторную линзу, проходит через первую Френель, проходит через матрицу, получая при этом информацию о цвете каждого пикселя. Затем проходит через вторую Френель, собираясь в объектив. Проходит через объектив и формирует на экране изображение. В моем случае между второй Френелью и объективом стоит зеркало, чтобы повернуть свет на 90 град.
Так-же существуют такие вопросы как корпус, охлаждение, механизм фокусировки, таймер задержки выключения охлаждения, эти и другие вопросы мы рассмотрим по ходу работы над проектом.
А вообще место для полета фантазии огромное, и самое главное разобраться в принципе его работы, а остальное дело техники. В указанных выше источниках можно найти море информации по теории проекторостроения, а так же много практических реализаций проекта, можно подсмотреть как сделаны (установлены, какие использованы) те или иные компоненты системы.
Огромнейшая галерея готовых проектов на сайте AllInBox http://www.allinbox.com/allinbox2007.htm - и это только за этот год.
Сначала нужно определится с выбором комплектующих, то есть диагональ матрицы, мощность лампы, тип объектива и т.п. После взвешивания всех «за» и «против», было принято решение: Матрица - 15”, Лампа 250Вт, Объектив с Люмьенлаба под 15” матрицу, все остальное по ходу.
Для принятия положительного решения по постройке проектора была составлена смета, которая по ходу реализации корректировалась. Перед началом строительства она составляла чуть меньше $400. Реально снизилась за счет приобретения б/у монитора. Так что будем говорить что проектор обошелся в $350.
Расходы по постройке:
|
ИТОГО: |
1665,525 |
||
|
Наименование детали |
Цена, грн. |
Коментарий |
|
|
Рефлектор |
миска из полированной нержавейки |
||
|
Держатель лампы (патрон) |
Патрон Е40 |
||
|
Конденсатор |
28 мкф 250 В |
||
|
Кабель питания |
От монитора 15 XEROX |
||
|
Конденсатор (оптич.) |
Кондер Ф120мм+70мм |
||
|
1 гриль под вентиль 80 мм |
|||
|
Корпус светоблока |
Алюминий |
||
|
УФ-ИК фильтр |
|||
|
S15 kit + доставка |
|||
|
Матрица ЖК |
|||
|
Контроллер+Инвертор+БП |
|||
|
Кейстоун механизм |
2 шпильки + 48 гаек |
||
|
Объектив |
S15 kit + доставка |
||
|
механизм фокусировки |
Салазка мебельная+Труба ПВХ+мотор |
||
|
ПВХ 4 мм 1000х3000 |
|||
|
Вентиляторы |
4 вентилей Д 80 мм |
||
|
БП для вентиляторов |
БП12В+детали на таймер |
||
|
Рамки для крепления френелей и матрицы |
Алюминий |
||
|
обычное из стеклорезки+смывка |
|||
|
Рамка для зеркала |
Алюминий |
||
|
Банерная ткань ЭкоБанер |
|||
|
Механизм сворачивания экрана |
Мотор от принтера и редуктор Д219 |
||
|
Электрофурнитура |
Кнопки+Клемники+Провода |
||
|
Предохратитель на 6А |
Держатель+предохранитель |
||
|
Болты+гайки+заклепки |
|||
|
Кабель VGA 6м. |
Соеденитель VGAtoVGA |
После составления сметы была разработана 3D модель, которая подтолкнула к использованию шпилек и принципу крепления объектива.
Для построения модели так-же использовался калькулятор, написанный французами и предназначенный для расчета расстояний между компонентами системы. http://allinbox.free.fr/Programmes/calculeimagev3.rar
Результат вычислений показан на рисунке:
Итак, после моральной подготовки к реализации проекта и принятия окончательного решения, которое произошло спонтанно, настало время покупок комплектующих.
Первое что нужно было купить это линзы Френеля, ЖК монитор и объектив компонент, который сделать самому невозможно, и составляют самую затратную статью в проекте.
Продавцов Френелей очень немного, я бы даже сказал мега-немного. Самый главный Lumenlab.com - америкосы, азиаты - это сайт 3Dlens.com, Французы Izzotek.com, Отечественный piskovatsky.narod.ru - сайт Олега Писковацкого aka Paramon5. Можно конечно еще привести в пример немцев - exclusiv-online.com, там много комплектухи для проекторов с небольшими матрицами.
Так как изначально было принято решение строить проектор на 15” матрице и использовать заточенный объектив, было решено Френели и объектив заказать на Люмьенлабе. С оформлением заказа никаких проблем не было, был куплен S15 кит, который включал в себя 2 Френели и Триплет. Оплата картой Visa, доставка службой USPS (америкосовская почта). Доставка две недели, и вот коробка получена, открываем, все на месте, запаковано отлично, ничего не разбилось.
Следующая покупка ЖК монитор. Новый монитор покупать не хотелось, чтобы его курочить (извлекать матрицу), поэтому выбор пал на технику Second Hand, которой вдоволь можно найти на аукционе eBay.com. Покупка монитора происходила очень долго, во-первых, из-за отсутствия опыта работы на данном аукционе, а во-вторых, из-за того, что выбрал для себя бюджет в $80 для покупки монитора. Через месяц общения с аукционом, понимания принципов его работы, стало ясно, что за такую цену купить нормальный 15” ЖК монитор нельзя (был грустный опыт приобретения за $30 с доставкой, якобы матрицы с контроллером от монитора, тока приехала матрица разбитая в щепки).
Бюджет был определен в $100 +/-$10 и все пошло на поправку. За $67+$40 (доставка) был приобретен отличный монитор Xerox. В приличном состоянии, полностью рабочий. Доставка заняла 9 дней.
Во время движения по направлению к Украине Френелей и Монитора, были куплены Лампа, патрон, ПРА (пускорегулирующая аппаратура) для лампы. Металлогалагенная лампа из разряда газоразрядных, в ней нет нити накаливания, в ней газ, закачанный в горелку, светится при прохождении через него дуги электрического разряда. Поэтому к лампе нужен дроссель а так же ИЗУ (блок розжига). Все продается в магазине, который торгует лампами и светильниками. Была куплена Китайская лампа Deluxe на 250 Вт, 5800Lm, 4800K а так же дроссель и ИЗУшка.
Лампа была выбрана изначально недорогая для проведения экспериментов и начала работ, сегодня ее нужно заменить на металогалогеновую с керамической горелкой. У таких ламп больше световой поток.
В качестве механизма крепления рамок, для возможности их регулировки, были выбраны резьбовые шпильки М6. Их понадобилось 2 м. или 4 по 0.5 м.
Далее, светоблок собран на пластине из алюминия. Кронштейн для крепления патрона имеет возможности регулировки позиции лампы. Сферический отражатель куплен на барахолке, скорее всего от какого-то оверхеда. Он закреплен при помощи шпильки М3 и алюминиевых пластинок.
Конденсатор (конденсаторная линза) вообще отдельная история. Было много и разных, все лопаются, из-за высокой температуры, так как находятся очень близко к лампе. Сейчас стоит 120мм конденсатор от кинопроектора, но и он лопнул. На изображение это практически не сказывается.
Все это чудо светотехники естественно отцентровано и находится в миске из нержавейки. Сначала одна только миска являлась рефлектором, так делают многие иностранцы. Но миска в качестве рефлектора мягко говоря, как сито в качестве ведра. Поэтому был установлен нормальный сферический рефлектор, а миска стала выполнять другую функцию, эволюционировала в тепловой экран. Она не дает теплу нагревать стенки корпуса.
Над светоблоком стоит теплофильтр из К-стекла. От пропускает свет и не дает теплу повредить матрицу. Матрица очень нежное существо, она работает при температуре ниже 60 град. При более высоких температурах она ничего не показывает, коричневеет и умирает. Стекло закреплено при помощи уголков сделанных из того-же алюминия.
Рамки для Френелей и матрицы были изготовлены из листового алюминия толщиной 1.5мм. Все резалось на полоски электролобзиком и собиралось на заклепках.
Матрица от ЖК монитора будет формировать изображение нашего проектора. Для этого нужно извлечь именно рабочее стекло матрицы, при этом не повредив гибкие шлейфы приклеенные к нему, иначе ей крышка. Из всего монитора нам понадобится «стекло» с контроллером, контроллер монитора и блок питания. Лампы подсветки матрицы и инвертор для их питания нам не пригодится.
Разборку монитора лучше производить в спокойной обстановке, но чистом столе без посторонних предметов. Все винты, которые будет выкручены по ходу разборки луче складывать в какую-нибудь коробку, чтобы они не попали на рабочую поверхность стола и Вы не повредили рабочую поверхность монитора.
Итак, берем наш монитор, переворачиваем его, и выкручиваем все винты, которые можно выкрутить. Естественно после этого корпус монитора не откроется, так как он имеет замки по периметру. В нашем случае можно действовать грубо, но все-же лучше, если вскрытие корпуса произойдет более цивилизовано.
Под задней крышкой обнаруживается плата управления или контроллер монитора и инвертор питания ламп подсветки матриц. В некоторых моделях мониторов еще есть блок питания, а в некоторых он совмещен с инвертором. В моем же случае блок питания внешний.
Аккуратно, отсоединяем все провода, соединяющие платы между собой. Лучше предварительно записать или сфотографировать соединения, чтобы потом не искать, что куда подключается.
Платы крепятся к шасси монитора, шасси нам тоже не понадобится, поэтому снимаем плату контролера монитора и плату с кнопочками. Хотя некоторые творцы используют полностью шасси с платами, закрепляя его внутри корпуса.
Раскручиваем все болтики, которые возможно. В верхней части матрицы, куда подсоединяется шлейф есть контроллер матрицы, прикрытый крышкой. Убираем эту крышку. Сам контролер привинчен к алюминиевому корпусу матрицы, отвинчиваем его. В некоторых матрицах есть еще одна плата расположенная по боковой стороне матрицы, соединенная шлейфом с основной. Если она есть, откручиваем и ее. Шлейф естественно отсоединяем. Затем аккуратно отгибаем на шлейфах контроллер за пределы корпуса матрицы. Вот именно с эти шлейфами нужно быть предельно аккуратно, т.к. они приклеены к стеклу и плате контроллера, при их обрыве, ВСЕ, конец.
Но все это богатство можно использовать в моддинге — лампа с холодным катодом, кусок светорассеивающего акрила, инвертор питания лампы. Можно сделать какую-нибудь светящуюся подставку, или просто использовать лампу для подсветки внутренностей корпуса.
После извлечения подсветки должна остаться одна рамка, в которой находится рабочее стекло матрицы. Вот это стекло с прикрепленными контроллерами и будет вносить в световой поток информацию о цвете каждого пикселя (формировать изображение).
Матрица закреплена на рамке, и прикреплена к ней при помощи мебельных направляющих для стекла. Они имеют небольшой зазор, что не дает ей сломаться, когда ее привинчивают. Сначала были установлены направляющие, а затем в нее вставлена матрица.
Контроллер матрицы закреплен на перпендикулярной подставке из акрила, которая крепится к шпилькам. Оно может и лучше, чтобы она крепилась к рамке, но в моем случае так было проще.
Матрица находится между двух Френелей. Хотя иногда соединяют две Френели вместе, а матрицу располагают над Френелями. Первая, так называемая ламповая Френель, с меньшим фокусным расстоянием (220мм.). Лампа находится практически у нее в фокусе и по теории свет после прохождения через нее идет параллельным пучком размером с Френель.
К рамке она прикручена при помощи самодельных держателей. Хотя можно было купить держатель для зеркала, которые используются при производстве мебели.
Вторая Френель, находится за матрицей, имеет фокусное расстояние 310 мм. На рамке закреплена также как и первая. Она находится под углом, это механическая коррекция трапеции. Дело в том, что если установить проектор не ровно перпендикулярно экрану, а ниже, то геометрия изображения нарушится, возникнет так называемая «трапеция», верхняя сторона шире чем нижняя. Установка второй Френели под углом, компенсирует трапецию.
Следующий компонент системы при выбранной компоновке, это зеркало. Рамка для зеркала сделана из алюминия, элементы позволяющие регулировать, положение и наклон зеркала, сделаны из 3мм акрила. В нем проще фрезеровать пазы. Акрил к алюминию прикреплен при помощи все тех же заклепок.
Зеркало было куплено в обычной стеклорезке, но для подобных вещей нужно использовать зеркала с внешним отражающим слоем. После первых тестов, было принято решение переделать существующее, обычное зеркало в «правильное» с внешним отражающим слоем. Для этого на рынке была куплена смывка для старой краски «Смывка ВЛ-1». С ее помощью был смыт защитный слой на обратной стороне стекла, затем все это вымыто водой с мылом. Получилось зеркало, которое отражало с обоих сторон.
В обычном зеркале свет проходит через стекло, отражается от отражающего слоя, второй раз проходит через стекло, при этом отражаясь и от поверхности стекла, поэтому изображение двоится. При использовании внешнего отражающего слоя двоения нет.
Последний компонент (в описании, а не по значимости) оптической системы проектора это объектив. Объектив покупной с ЛюмьенЛаба, но многие используют отечественные объективы производства СССР.
Объектив закреплен на кольце из ПВХ, которое вклеено в отрезок 100мм трубы для канализации. С двух сторон трубы прикреплены телескопические направляющие (из мебельной фурнитуры), которые я укоротил, т.к. большой ход не нужен.
Направляющие привинчены к опорам, которые держат объектив напротив центра зеркала.
Объектив перемещается по направляющим, тем самым фокусируя изображение на экране. Для этого используется мотор с редуктором. Редуктор самодельный, набранный из различных шестеренок, поворотная планка из акрила.
Зеркало находится под углом 45град. к потоку света, чтобы свет поворачивался на 90 град.
В некоторых местах рамка зеркала и опора объектива усилены, путем создания Т-образного профиля. Все соединения - уголки, заклепки.
По диагонали с 3-х сторон установлены распорки, которые придают шасси жесткости.
Центрирование всех оптических компонентов, лампы, френелей, зеркала, объектива проводились при помощи лазерной указки. Внизу около лампы между шпильками по диагонали были натянуты нитки, и вверху выше верхней Френели. Лампа была выставлена в центр по пересечению ниток. Затем было выставлено зеркало, так, чтобы при взгляде в объектив на лампу, верхняя и нижняя нитка сливались. Потом указкой светили в центр объектива и окончательно выставлялись все компоненты, чтобы луч проходил сквозь пересечения ниток в центр лампы.
Электрическая часть проектора состоит из схемы включения лампы, в нашем случае металлогалагенной, и схемы включения системы охлаждения матрицы и лампы, в нашем случае вентиляторов.
Схема включения лампы указана на ИЗУ:
А остальное дело фантазии. Можно просто подключить вентиляторы к блоку питания монитора, можно сделать отдельный блок питания. Я решил сделать отдельный блок питания с таймером, который бы позволял при отключении ламп и матрицы еще некоторое время обдувать их. Точно отмерять время нет смысла, 10мин+/-50% хватит вполне, поэтому была выбрана простейшая схема времязадающей цепочки.
Полную схему проектора воссоздать сложно, примерно это так:
Блок имеет свой трансформатор (дежурное питание). Причем только трансформатор и диодную сборку. Кнопка включения (ON) с фиксацией. При ее включении напряжение поступает на реле, которое включает лампу и матрицу, а так же подает +12 на таймер запуска вентиляторов. При отключении кнопки «ON», реле вентиляторов остается включенным, так как его держит напряжение заряда конденсатора в базе транзистора, конденсатор медленно разряжается и примерно через 10 мин, вентиляторы выключаются.
На шасси монитора установлен разъем питания и во входной цепи стоит предохранитель на 5А и выключатель
Кроме кнопки включения есть еще кнопка продления на 10 мин. работы вентиляторов, кнопки управления объективом (фокусировкой), и световая индикация работы лампы, вентиляторов, и дежурного режима.
Все контрольные кнопки и лампы выведены на отдельную панель управления.
Контроллер монитора закреплен за зеркалом на акриловой пластине и соединен с контроллером матрицы.
Питается от блока питания монитора, который нужно тоже закрепить в корпусе. Лучшего места ему не нашлось.
Также на шасси проектора, появился VGA разъем, который соединен с контроллером посредством самодельного кабеля.
ПРА для лампы находится внизу, т.к. дроссель весит добрых 3 кило.
В связи с этим нижняя алюминиевая пластина была прикручена к пластине из ДСП.
После сбора шасси все это дело было несколько раз испытано. Как я уже говорил, было переделано зеркало, была несколько раз заменена конденсаторная линза, т.к. постоянно лопалась, а потом у него появился корпус. Корпус из ПВХ, вспененного, толщиной 4мм. Многие делают из ДСП, я ничего не имею против ДСП, но ПВХ очень удобный в работе материал. Режется канцелярским ножом, клеится диффузным клеем, очень легко сверлится, гнется, в общем, чудо-материал. У рекламщиков был приобретен целый лист. Раскрой листа шел без каких либо чертежей, на лету выдумывалась конфигурация и реализация бедующего корпуса.
Корпус получился из 2-х частей. Первая: это правая сторона, перед и верх, а вторая: левая сторона и зад.
В правой стене были закреплены 4 вентилятора, которые создают движение воздуха внутри корпуса. Так как лампа выделяет много тепла, ее нужно эффективно охлаждать,
была выбрана следующая схема, два 80мм. вентилятора стоят напротив матрицы и втягивают воздух внутрь корпуса, обдувая при этом матрицу и Френели. Воздух доходит до противоположной стенки корпуса, в которой вырезана щель, сквозь которую он попадает в нижнюю часть корпуса, в ламповый отсек где стоят два таких же вентилятора, которые вытягивают воздух из корпуса. Таким образом, происходит быстрый воздухообмен, и матрица не перегревается.
Там-же можно увидеть ребра жесткости вклеенные с обратной стороны корпуса.
Корпус прикреплен к нижней доске из ДСП при помощи винтов.
Между собой части корпуса соединяются тоже при помощи винтов.
На левой стороне установлена панель управления. Закреплена она при помощи хомута из ПВХ.
Экран можно купить готовый, но можно и сделать самому. Понадобится банерная ткань, только матовая а не глянцевая, и черная самоклейка. Вместо банерной ткани лучше использовать тентовую, материал тот-же но поплотнее, на нем меньше образуется складок. Можно и лучше натянуть ткань на деревянную раму. Но при нехватке места, можно сделать и сворачивающийся экран.
На белой банерной ткани делается окантовка из черной самоклейки, тоже матовой. Черная окантовка дает субъективное повышение контраста, выделяет черный цвет.
Я делал убирающийся экран. Банер и окантовкой был закреплен на деревянном бруске со скругленными углами. Крепление - мелкие сапожные гвоздики на расстоянии 5 см.
Ширина экрана 2300 мм. В торцы вставлены отрезки шпильки М6. При помощи алюминиевых уголков экран прибит к потолку. Для крепления использовались анкера диам. 8мм.
На одной из сторон разместился редуктор от двигателя Д219-П1. А в качестве мотора был выбран 12В двигатель постоянного тока от принтера. Он закреплен при помощи акрилового кольца и шпилек М3.
Мощности без проблем хватает, чтобы опускать и поднимать экран.
Ну в общем, вроде все. И напоследок несколько фоток с результатами.
В темноте:
При включенной лампе на 60Вт.
Удачи и счастливого моддинга.
Каждая из частей проекционного аппарата это отдельная история со многим количеством вопросов.
ЛИНЗА ФРЕНЕЛЯ
В предыдущем разделе мы определились, что для освещения нашей LCD панели необходима линза Френеля, или "френель". Линза названа по имени ее изобретателя, французского физика Огюстена Жана Френеля. Первоначально использовалась в маяках. Основное свойство френели в том, что она легкая, плоская и тонкая, но при этом обладает всеми свойствами обычной линзы. Френель состоит из концентрических канавок треугольного профиля. Шаг канавок сопоставим с высотой их профиля. Таким образом, получается, что каждая канавка является как бы частью обычной линзы.
Нужно отметить, что в проекторе вместо одной френели используется пара. Если тебе попадется френель от оверхед-проектора, обрати внимание, что она с обеих сторон гладкая, т.е. на самом деле состоит из двух френелей, обращенных ребристыми поверхностями друг к другу и склеенных по периметру.
Зачем использовать две френели и можно ли обойтись одной?
Взгляни на схему и все станет ясно.
Если использовать только одну френель, необходимо, чтобы лампа находилась примерно в двойном фокусе. Лучи от лампы будут также сходиться примерно в двойном фокусе. Минимальное фокусное расстояние у доступных френелей составляет 220 мм. Это означает, что конструкцию придется сильно удлинить. Но самое главное -- при таком расстоянии от лампы до френели эффективный телесный угол лампы оказывается очень мал.
При использовании 2 френелей от обоих недостатков удается избавиться. Источник света располагается чуть ближе фокусного расстояния от левой френели, а она формирует "мнимый" источник за пределами двойного фокусного расстояния правой френели. После прохождения правой френели лучи будут сходится между фокусом и двойным фокусом.
Вернемся к нашей оптической схеме из предыдущего раздела (имеем в виду, что у нас две френели, хотя нарисована одна):
Помнишь, я говорил, что эта схема упрощена? Если бы все было так, как нарисовано, объектив нам был бы не нужен. Каждый луч от источника света проходил бы через единственную точку френели, затем через единственную точку на матрице и летел бы себе дальше, пока не наткнется на экран и не сформирует на нем точку нужного цвета. Для точечного источника и идеальной матрицы это было бы верно. Теперь добавляем реализма - неточечный источник.
В виду того, что у нас в качестве источника света используется лампа, т.е. светящееся тело вполне определенных, конечных размеров, реальная схема прохождения лучей будет выглядеть следующим образом:
1-й этап построения - левая френель формирует "мнимое изображение" электрической дуги лампы. Оно необходимо нам, чтобы правильно построить ход лучей через правую френель.
2-й этап построения - забываем про наличие левой линзы и строим ход лучей для правой линзы, как если бы "мнимое" изображение было реальным.
3-й этап - отбрасываем все лишнее и объединяем две схемы.
Нетрудно догадаться, что именно в той точке, где формируется изображение дуги лампы, нам и нужно установить объектив. Изображение дуги при этом несет в себе информацию о цвете каждого пикселя матрицы, через которую прошел свет (на рисунке не показана).
Какое фокусное расстояние должно быть у френелей?
Френель, обращенная к лампе, берется максимально короткофокусной для большего угла охвата. Фокусное расстояние второй френели должно быть на 10-50% больше фокусного расстояния объектива (1-2 см расстояние от френели до матрицы, сама матрица находится между фокусом и двойным фокусом объектива, в зависимости от расстояния от объектива до экрана). Фактически на рынке наиболее распространены френели с 2 значениями фокусных расстояний: 220 мм и 330 мм.
При выборе фокусного расстояния френелей нужно обращать внимание на тот факт, что, в отличие от обычных линз, френели капризны к углу падения света. Поясню двумя схемами:
Каприз заключается в том, что лучи, падающие на рифленую поверхность френели, должны быть параллельны оптической оси (или иметь минимальное отклонение от нее). В противном случае эти лучи "улетают вникуда". На левой схеме источник света находится приблизительно в фокусе левой линзы, поэтому лучи между линзами идут почти параллельно оптической оси и в итоге сходятся приблизительно в фокусе второй линзы. На правой схеме источник света расположен гораздо ближе фокусного расстояния, поэтому часть лучей попадает на нерабочие поверхности правой линзы. Этот эффект тем больше, чем больше расстояние от фокуса до источника и чем больше диаметр линзы.
1. Линзы должны размещаться рифлеными сторонами друг к другу, а не наоборот.
2. Источник света желательно располагать как можно ближе к фокусу первой линзы, и как следствие:
3. Возможности по перемещению источника света для регулировки точки схождения пучка в объектив ограничены всего несколькими сантиметрами, иначе - потрея яркости картинки по краям и появление муара.
Какого размера должны быть френели?
Из какого материала должны быть френели?
Наиболее доступны в настоящий момент френели из оптического акрила (оргстекла, иначе говоря). Они имеют отличную прозрачность и немного эластичны. Для нашей цели этого достаточно, учитывая, что качество френелей АБСОЛЮТНО НЕ ВЛИЯЕТ на резкость и геометрию картинки (только на яркость).
Как обращаться с френелями?
1. Не оставляй отпечатков пальцев на рифленой стороне френели. Тщательно мой руки с мылом перед любыми операциями над френелями. Лучше всего с момента покупки и до окончания экспериментов обернуть френели полиэтиленовой пленкой для упаковки продуктов.
2. Если отпечатки на рифленой стороне все-таки появились, НЕ ПЫТАЙСЯ их стереть. Никакие моющие средства (в т.ч. средства для мытья окон на основе нашатыря) не помогают, т.к. не проникают достаточно глубоко. Наружные ребра канавок при этом слегка скругляются, а между канавками забиваются частички от салфетки/ваты, используемой для протирки. В итоге френель начинает рассеивать лучи. Лучше оставить с отпечатками. Гладкую сторону протирать можно, но только будучи уверенным, что моющее средство не попадет на рифленую сторону.
3. Следи за температурным режимом. Не допускай нагрева френелей выше 70 градусов. При 90 градусах линзы начинают плыть, а пучок света теряет форму. Лично я запорол один комплект линз из-за этого. Для контроля температуры используй тестер с термопарой. Продается в любом радиомагазине.
ОБЪЕКТИВ
Что такое объектив и зачем он нужен, думаю, ты понял. Самое главное правильно его выбрать, а, выбрав, найти, где купить:) Для выбора нам необходимо знать 4 основные характеристики:
Количество линз
В принципе объективом может служит и одна линза, например лупа. Однако чем дальше от центра картинки, тем хуже будет ее качество. Появятся сферические искажения (абберации), хроматические абберации (за счет разных углов преломления лучей различных длин волн белая точка, например, превращается в кусочек радуги), потеря резкости. Поэтому для достижения максимального качества картинки используются ахроматические объективы из 3 или более линз. Такие использовались в эпидиаскопах, старых фотокамерах, аппаратах для аэрофотосъемки и т.п. В оверхед-проекторах также используются трехлинзовые объективы, но такие модели проекторов дороже, чем модели с однолинзовыми объективами.
Фокусное расстояние
От фокусного расстояния объектива зависит, на каком расстоянии от исходного объекта (матрицы) его нужно расположить и какого размера изображение на экране ты получишь. Чем больше фокусное расстояние, тем меньше размер экрана, тем дальше от экрана можно разместить проектор, тем длиннее корпус проектора. И наоборот.
Угол зрения
Показывает, какого размера исходное изображение может охватить объектив, сохраняя приемлемую яркость, резкость (разрешающую способность) и т.п. "Приемлемое" - понятие растяжимое. Если для аэрофотообъектива в паспорте указан угол зрения, например, 30 градусов, это может означать, что реально он охватит и 50 градусов, но резкость по краям для аэрофотосъемки уже не годится, зато для нашего проектора, где не нужна большая разрешающая способность, вполне подойдет.
Светосила и относительное отверстие
Относительное отверстие, если упрощенно -- отношение диаметра объектива к его фокусному расстоянию. Обозначается в виде дроби, например 1:5,6, где 5,6 - "диафрагменное число". Если у нас есть объектив с диаметром внутренней линзы 60 мм и фокусным расстоянием 320 мм, его относительное отверстие будет равно 1:5,3. Чем больше относительное отверстие (меньше диафрагменное число), тем больше светосила объектива - способность передавать яркость объекта - и тем обычно хуже резкость/разрешающая способность.
Каким должно быть относительное отверстие?
Относительное отверстие можно найти, зная диаметр линз и фокусное расстояние. Применительно к нашей оптической схеме можно сказать, что диаметр линз объектива должен быть не меньше размера изображения дуги лампы, формируемого френелями. Иначе часть света лампы будет потеряна.
Тут настало время сделать еще одно уточнение к нашей оптической схеме.
Очевидно, что матрица рассеивает проходящие сквозь нее лучи. Т.е. каждый луч, попадающий на матрицу, выходит из нее уже в виде пучка лучей с различным угловым отклонением. В итоге изображение дуги лампы в плоскости объектива оказывается "расплывчатым", увеличивается в размерах, однако продолжает нести в себе информацию о цветах пикселей матрицы.
Наша задача - собрать это "расплывчатое изображение дуги" объективом полностью.
Отсюда вывод: относительное отверстие объектива должно быть таким, чтобы собрать изображение лампы, но не более того.
Какими должны быть фокусное расстояние и угол зрения?
Эти параметры определяются размером исходного изображения (матрицы), расстояния от объектива до экрана и размером желаемого изображения на экране.
F объектива=L*(d/(d+D)), где
L-расстояние до экрана
d-диагональ матрицы
D-диагональ экрана
Вот калькулятор для расчетов (содранный с www.opsci.com , слегка адаптированный и переведенный на понятный язык)
Давным давно у меня возникла идея собрать видеопроектор из LCD монитора. Как оказалось, данная тема широко распространена в интернете на многих сайтах. Особенно это было актуально, когда промышленные проекторы стоили очень дорого. Принцип работы такого проектора аналогичен любому проектору для проецирования прозрачных изображений: фотоувеличитель, фильмоскоп и т.д. Здесь в качестве объекта проецирования служит матрица LCD монитора. Копавшись долго в интернете, я остановился на сайте ТВИПИ . Там есть возможность заказать необходимые пренадлежности для сборки проектора. В первую очередь, это комплект оптики: две большие плоские линзы Френеля и объектив. В Ливнах купил б/у монитор 15"LG 1515 1024 на 768. Также, приобрёл необходимую мощную металлгалогенную лампу на 400W с ИЗУ и дросселем. Всё остальное - деревянные заготовки, листы фанеры, шурупы, кулеры для охлаждения матрицы и т.д. - само собой. Ниже приведены фотографии проектора. Ссылки взяты с моей страницы сайта "Мой Мир". Там же можно скачать те же фотографии в оригинальном размере. Я думаю, что подробное описание процесса конструирования будет излишним. Предварительный рисунок проектора в реальных размерах делал в программе SPlan. С 3DMax"ом заморачиваться не стал. С одного боку имеются разъёмы для подключения питания и видео источника SVGA. С другого боку - тройной выключатель для включения системы охлаждения, матрицы и лампы. Там же продублированы кнопки монитора. Передняя стенка сделана подвижной для возможности регулировки резкости, в зависимости от расстояния от проектора до экрана. Изображение получается чёткое, но есть ряд небольших недостатков. Во-первых, нет возможности корректировать геометрию экрана. Во-вторых, велик угол проецирования: получаемая диагональ экрана приблизительно равна расстоянию от него до проектора. Также, яркость изображения не совсем большая, но достаточная (то есть, изображение становится приемлемым только при полной темноте). Ещё имеются совсем незначительные затемнения по углам (около 3% площади), особенно, если проектор эксплуатировать на маленьком расстоянии до экрана. Всё это вызвано сложностью осветить достаточно немалую площадь, да ещё и не совсем прозрачной матрицы, по сравнению с промышленным проектором. Этим и объясняется применение очень яркой лампы (38000 Лм).
Практически каждый человек мечтает, чтобы у него дома находился большой экран, на котором в любое время можно было просматривать фильмы. Но, к сожалению, покупка проектора или телевизора, оказывается, по карману далеко не всем и именно тогда, люди начинают задумываться о том, как сделать проектор своими руками.
Прежде чем задаваться вопросом, как сделать проектор в домашних условиях, нужно ознакомиться с элементами, присутствующими в магазинном проекторе. Естественно, создать такое оборудование, как в магазинах мало кто сможет, поскольку здесь необходимо приобретение нескольких высокоточных оптических элементов:
Именно эти элементы отвечают за то, насколько равномерно распределяется свет на экране.
Источником картинки в таких устройствах является матрица, функционирующая на жидких кристаллах, работа которых осуществляется на просвет.
При этом каждый пиксель на экране представляется в увеличенном размере. Именно поэтому нужно контролировать, чтобы изначальная картинка была максимально чёткой.
За максимальный размер экрана отвечает проекционная лампа. Это всё, что изначально важно знать для изготовления проектора своими руками.
В этом случае, единственное, что нужно для изготовления проектора – это коробка из картона и лупа. Эти элементы недорогие и их вполне можно купить в любом магазине по продаже вещей для быта. Если имеется такая возможность, то вместо увеличительного стекла, рекомендуется использовать линзу Френеля.
Далее, нужно поместить линзу перед телефоном (выступает в роли источника картинки), который предварительно настраивается на максимально возможную яркость. После этого, оба элемента прикрепляются к коробке и проектор можно считать готовым. Картинка переносится на экран (в роли экрана может выступать простынь, закреплённая на стенке).
Этот способ изготовления проектора является идеальным для детей или подростков, которые только начинают разбираться в правилах оптики, поскольку итоговая картинка будет довольно низкого качества.
Для изготовления описанного прибора таким способом, потребуется ноутбук, картонная коробка, линза Френеля, изготовленная из жесткого пластика и скотч.
Коробку нужно подбирать так, чтобы её длина составляла около 50 сантиметров, при этом площадь торцовой части коробки должна быть больше размеров экрана ноутбука.
Линзу разрешено подбирать различных размеров, но идеальным вариантом будет размер 20 на 25 сантиметров. Линзы таких размеров применяются для чтения книг. Цена одной линзы варьируется от 7 до 8 долларов.
Подготовив все эти компоненты для создания проектора нужно следовать такой пошаговой инструкции:
На передней стенке коробки вырезается выемка в форме прямоугольника, её размеры должны быть меньше размеров линзы. Для точности нужно в качестве образца приложить линзу к картонной коробке, обвести её, а затем с каждой из сторон сделать отступ по одному сантиметру во внутрь и начертить прямоугольник меньших размеров. Нарисованный прямоугольник вырезается.
Используя скотч, следует прикрепить линзу к внутренней части поперечной грани коробки. Обязательно нужно проконтролировать тот момент, чтобы линза прикреплялась рифленой частью.
Нужно поместить ноутбук экраном вниз и положить клавиатурой на верхнюю часть коробки. Такое положение даст возможность сразу добиться прямого и высококачественного изображения. Но нужно учесть тот факт, что размеры изготовленного прибора окажутся довольно внушительными.
Чтобы придать проектору внешнюю привлекательность, нужно отделить коробку от ноутбука и покрасить её с помощью баллончика в любой понравившийся цвет.
Следует учесть тот факт, что линза Френеля способствует небольшому искажению картинки: её края будут чуть-чуть размытыми, а цент сфокусирован. В этой ситуации для увеличения чёткости и яркости необходимо максимально увеличить яркость ноутбука и как можно больше затемнить помещение.
Но стоит отметить ещё и то, что яркость изображения зависит ещё и от расстояния между изготовленным оборудованием и экраном. Чем ближе представленное оборудование к экрану, тем лучше качество картинки.
Ещё одной идеей самодельного проектора является применение фонарика или лампы в комбинации с лупой для чтения, предпочтительнее всего, чтобы она была не очень выпуклой.
Изначально нужно создать экран для просмотра изображения, для этого на стенку нужно повесить простынку, после чего, на расстоянии в 2-3 метра от экрана, ставится стул. На стул помещают осветительный прибор. Перед источником света следует установить слайды, для этого рекомендуется изготовить специальную подставку или же можно просто удерживать слайды рукой.
Чтобы увеличить картинку нужно использовать лупу. В результате слайды должны быть размещены между увеличительным стеклом и фонариком. Размеры и чёткость изображения, как и в прошлом варианте, регулируются за счёт изменения расстояния между самодельным оборудованием и экраном.
Подобный вариант изготовления проектора является идеальным вариантом для того, чтобы весело провести время с детьми.
Ниже можно ознакомиться с фото различных самодельных проекторов.
