โปรเจคเตอร์และการฉายแสง (Projector And Light Projection)

โปรเจคเตอร์และการฉายแสง
Projector And Light Projection

อาทิตย์ บญุ สภุ าพ กลุม่ 2 รหสั นักศกึ ษา 116210421017-1
วสนั ต์ คันธสกลุ ชัย กลุม่ 2 รหัสนักศึกษา 116210400280-0
ภทั เรศ ศรีเหลอื ง กลมุ่ 2 รหสั นกั ศึกษา 116210400402-0

รายงานนีเ้ ปน็ สว่ นหน่งึ ของการศึกษาวาการค้นคว้าและการเขียนรายงานเชิงวิชาการ
ภาควชิ าวศิ วกรรมไฟฟา้ คณะวิศวกรรมศาสตร์
มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธญั บรุ ี
ปกี ารศึกษา 2562



ก

คำนำ

รายงานฉบับนี้นำเสนอภาพรวมของเทคโนโลยีของโปรเจคเตอร์ซึง่ จะรวมเทคนคิ และวิธีการฉาย
แสงต่างๆเพื่อนำมาปรับใช้หรือเลือกใช้ให้เข้ากับสิ่งที่ผู้จัดทำหรือผู้อ่านต้องการ โปรเจคเตอร์นั้นเป็น
อุปกรณ์สำหรับฉายภาพจากสัญญาณวิดีโอ ผ่านระบบเลนส์ไปยังฉากรับภาพ โดยใช้ไฟที่สว่างและจ้าใน
การฉายภาพ โดยเครื่องฉายภาพรุ่นใหม่ สามารถแก้ไข ส่วนโค้งเว้า ความคมชัด ส่วนประกอบของภาพ
และอ่ืน ๆ ด้วยการปรับโดยผ้ใู ช้เอง เคร่ืองฉายภาพได้รับการใช้อย่างกวา้ งขวางในการนำเสนองานในห้อง
ประชุม ห้องเรียน หรือ แม้แต่ใช้เป็นโรงภาพยนตร์ในบ้าน เครื่องฉายภาพจึงกลายเป็นที่นิยมและถูกใช้
อย่างกว้างขวาง และการฉายแสงของโปรเจคเจคเตอร์นั้นก็มีอยู่หลากหลายเช่นกัน เช่น CRT Projector
ที่ใช้หลอดรังสีแคโทด ในการฉายแสงโดยจะมีสามหลอดสี คือ สีน้ำเงิน สีเขียว และสีแดงโดยหลอดสีทั้ง
สามสามารถเล่อื นเพอื่ ปรบั องศาของภาพให้ถูกต้องได้ หรอื LCD Projector เป็นเครอ่ื งฉายภาพทีม่ ีระบบ
กลไกข้างในที่ไม่ซับซอ้ น ทำให้เป็นเครื่องฉายภาพที่ถูกใช้อย่างกวา้ งขวาง เพราะราคาถูก เครื่องฉายภาพ
ชนิดนี้มีปัญหาด้านการมองเรียกว่า screen door effect หรือ pixilation effect ซึ่งเราจะมองเห็นภาพ
เป็นจุด เป็นเหลี่ยมขนาดเล็ก และหลอดไฟมีราคาสูง และ DLP Projector ใช้เทคโนโลยีที่ชื่อว่า Digital
Light Processor ของ Texas Instrument มีตัวกำเนิดแสงที่เล็กมากเรียกว่า Digital Micromirror
Device (DMDs) เครื่องฉายภาพชนิดนี้ทำงานโดยปรกติจะใช้ DMD 2 ตัวจะใช้จานหมุนติดกระจกเพื่อ
สร้างสี เปน็ ตน้

รายงานเล่มนี้กล่าวถึงเนื้อหาเกี่ยวกับโปรเจคเตอร์และการฉายแสงของโปรเจคเตอร์ เหมาะ
สำหรับผู้ที่ต้องการรบั รู้ความเข้าใจและศกึ ษาเกยี่ วกับโปรเจคเตอร์และการฉายแสงของโปรเจคเตอร์

ขอขอบคุณผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. พนิดา สมประกอบ ที่ให้ความอนุเคราะห์ความรู้ และ
คำแนะนำมาโดยตลอด งานวิจัยสุดท้ายนี้ผู้เขียนหวังว่า รายงานนี้จะเป็นประโยชน์แก่ผู้ที่สนใจ
“โปรเจคเตอร์และการฉายแสง (Projector and light projection)” หากเกิดความผิดพลาดประการใด
ผูเ้ ขียนขอ อภยั มา ณ ทน่ี ้ีดว้ ย

นายอาทิตย์ บญุ สภุ าพ
นายวสนั ต์ คันธสกลุ ชยั
นายภัทเรศ ศรีเหลือง

ข

สารบัญ

เร่ือง หนา้
คำนำ………………………………………………………………………………………………………………………………………….ก
สารบัญ.......................................................................................................................................................ข
สารบัญภาพ………………………………………………………………………………………………………………………………..ง
บทที่

1 บทนำ………………………………………………….……………………………………………………………………1
1.1 ความเปน็ มา..................................................................................................................... 1

2 วิวฒั นาการของโปรเจคเตอร์...................................................................................................4
2.1 Light-valve..................................................................................................................... 4
2.2 CRT Projector…………………………………………………………………………………………………..6
2.3 LCD Projector…………………………………………………………………………………………………..7
2.3.1 3 LCD Projector.............................................................................................8
2.4 Grating light valve (GLV) ……………………………………...……………………………………….10
2.5 Pocket Projectors………………………………………………………………………………..………….11

3 DIGITAL LIGHT PROCESSING............................................................................................12
3.1 Digital micromirror device………………………………....………………………………………….12
3.2 Color in DLP projection………………………………....……………………………………………..13
3.2.1 Single-chip projectors...................................................................................13
3.2.2 The color wheel “rainbow effect”............................................................14
3.2.3 Three-chip projectors...................................................................................15

ค

สารบัญ (ตอ่ )

เร่อื ง หน้า
4 LCOS ( LIQUID CRYSTAL ON SILICON )...……………....…………………………………………….18
4.1 เทคโนโลยี LCOS เปน็ การผสมระหวา่ ง LCD กบั DLP..................................................18
4.2 ขอ้ ดีของ LCOS ( Liquid Crystal on Silicon )............................................................22
4.3 ขอ้ จำกัดของ LCOS ( Liquid Crystal on Silicon ).....................................................23
4.4 รูปแบบตา่ งๆ ในการออกแบบ LCOS ( Liquid Crystal on Silicon )..........................23
5 LASER PROJECTOR.............................................................................................................24
5.1 ประโยชน์ของระบบฉายภาพดว้ ยเลเซอร์........................................................................24
5.2 อายุการใชง้ านและความนา่ เชอื่ ถือ.................................................................................25
5.3 ข้อเสยี ของเครื่องฉายเลเซอร์..........................................................................................25
5.4 ความพรอ้ มใชง้ านของความยาวคลืน่ ..............................................................................25
5.5 การใช้พลังงานและการทำความเยน็ ...............................................................................26
5.6 ความปลอดภัยของเลเซอร์..............................................................................................27
5.7 เทคนิคการลดจุด.............................................................................................................28
5.8 ความหลากหลายเชงิ มมุ ..................................................................................................29
5.9 ความหลากหลายของความยาวคลน่ื ...............................................................................31
บรรณานุกรม............................................................................................................................. .32

ง

สารบัญภาพ

รูปที่ หน้า
รูปท่ี 1 เคร่ืองฉายภาพ Phantasmagoria…………………………………………………………………………………….2
รปู ที่ 2 Over Head Projector (a) Slide Projector (b) Opaque Projector (c)…………………………..3
รูปท่ี 3 ภายในของ Eidophor………………………………………………………………………………………………..……4
รปู ท่ี 4 ขน้ึ ตอนการฉายภาพ (1) ………………………………………………………………………………………………….5
รูปที่ 5 ขึ้นตอนการฉายภาพ (2) ………………………………………………………………………………………………….5
รปู ท่ี 6 CRT Projector……………………………………………………………………………………………………………....6
รูปท่ี 7 ภายในจะมี CRT 3 หลอดเรยี งกันหลอดตรงกลางจะเป็นสเี ขียวเสมอ…………………………………….7
รูปท่ี 8 LCD Projector……………………………………………………………………………………………………………….7
รูปที่ 9 แสดงเส้นทางแสงในอิเลก็ ทรอนิกโปรเจคเตอร์แบบ LCD แผ่นเดียว……………………………………….8
รูปท่ี 10 แสดงการทำงานของ เคร่ืองฉายภาพแบบอเิ ลก็ ทรอนิกแบบ 3 LCD…………………………….………9
รปู ท่ี 11 แสดง 1 Pixel ของ grating light valve…………………………………………………………………………10
รปู ท่ี 12 การทำงานของ grating light valve กบั แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์.............................................11
รูปที่ 13 Pocket Projectors……………………………………………………………………………………………………..11
รูปที่ 14 เอฟเฟคสีรงุ้ ท่ีพบในโปรเจคเตอร์ DLP ที่ใช้จานหมุนเชงิ กล..……………………………………………..14
รูปที่ 15 โครงสรา้ งภายในของ Three-chip projectors..……………………………………………………………..15
รปู ท่ี 16 ภาพแสดงการทำงานของ Laser-based DLPs..………………………………………………………………16
รูปที่ 17 มมุ มองภายในของโปรเจคเตอร์ DLP………………………………………………………………………………17
รูปท่ี 18 เคร่ืองสรา้ งภาพ LCoS ทปี่ ระกอบด้วยชัน้ ของวสั ดุ LCD…………………………………………………..19
รปู ที่ 19 แสดงหลกั การทำงานของ LCoS...............................................................................................20

จ

สารบญั ภาพ

รปู ท่ี หน้า
รปู ท่ี 20 อิมเมจ 4K LCoS/D-ILA ขนาด 1.3 นิว้ จาก JVC.......................................................................21
รปู ที่ 21 วธิ ีการควบคมุ โมเลกุล LCD ในช่องว่าง......................................................................................21
รูปที่ 22 เลเซอรโ์ ปรเจคเตอร์………………………………………………………………………………………………………24
รูปท่ี 23 ระบบการทำความเย็นของโปรเจคเตอร์…………………………………………………………………………..26
รูปที่ 24 จุดดา่ งดำท่ถี ูกลดด้วยการทับซ้อน…………………………………………………………………………………..28
รปู ที่ 25 มมุ ตกกระทบต่างๆ ภายในโปรเจคเตอร์ …………………………………………………………………………29

1

บทท่ี 1
บทนำ

เทคโนโลยีการฉายแสงต่างๆนั้นถกู พัฒนามาต้ังแต่อดีตจนถึงปจั จุบนั และนำมาใช้ประโยชน์อยา่ ง
หลากหลายและกว้างขวางเป็นอยา่ งมากไมว่ ่าจะเปน็ ในส่วนของที่ใช้งานกันทว่ั ไปก็คือเคร่ืองฉายภาพหรือ
โปรเจคเตอร์ เช่น การใชโ้ ปรเจก็ เตอรเ์ พือ่ ฉายเปน็ สื่อการสอน การฉายภาพในโรงหนงั เพ่ือความบนั เทิง

เอกสารฉบับนี้จะนำเสนอภาพรวมของเทคโนโลยีด้านการฉายแสงของโปรเจคเตอร์เพื่อที่จะ
สามารถเลอื กใช้งานให้เหมาะกับสถานทีห่ รือตามรูปแบบที่ต้องการใช้งาน รวมถึงประวัติความเป็นมาของ
การกำเนิดโปรเจคเตอร์ในอดีต ซึ่งจะทำให้ได้เห็นถึงความสามารถของผู้คิดค้นหรือวิธีการผลิตหรือสร้าง
โปรเจคเตอร์ขึ้นมา ทั้งนี้เอกสารฉบับนี้จะช่วยให้เข้าใจเทคโนโลยีการฉายแสงของโปรเจคเตอร์ที่น้อยคน
จะสนใจเพื่อให้ผู้ใช้ไม่มากก็นอ้ ยได้รูว้ า่ การฉายแสงของโปรเจคเตอร์นั้นแตกต่างกันอยา่ งไร มีข้อดีข้อเสีย
เหมือนหรือต่างกันหรือไม่ ความต้องการของผู้ใช้นั้นตรงกับแบบไหนมากที่สุดเพื่อนที่จะใช้งาน
โปรเจคเตอร์ให้เกดิ ประโยนชส์ งู สุด

1.1 ความเปน็ มา
Magic Lantern หรือ Lanterna Magica นับว่าเป็นบรรพบุรุษยุคเริ่มแรกของเครื่องฉายภาพ

เมื่อปี ค.ศ.1671 นักวิทยาศาสตรช์ าวเยอรมนั Athanasius Kircher ไดอ้ ธบิ ายแนวคิดของอุปกรณ์สำหรับ
ฉายภาพด้วยหลอดภาพที่ใช้น้ำมันเป็นเชื้อ เพลิง เลนส์และภาพที่ถูกวาดลงบนแผ่นกระจกเพื่อฉายภาพ
ไปบนจอภาพ อีกหลายปีต่อมาแนวคิดนี้ก็ได้ถูกพัฒนาและปรับปรุงโดยนักฟิสิกส์จนกลายเป็น อุปกรณ์
ฉายภาพขึ้น ในสมัยนั้นการแสดงการฉายภาพดว้ ย Magic Lantern ที่เป็นที่นิยมกันในทวีปยุโรปเรยี กวา่
Phantasmagoria ในศตวรรษที่ 19 ขณะที่การแสดง Phantasmagoria กำลังเป็นที่เฟื่องฟูผู้ที่ทำการ
ฉายภาพ (Projectionists) จะเดินทางไปตามสถานท่ีตา่ งพรอ้ มด้วยเครื่องฉายภาพ Magic Lantern ของ
เขาและภาพสไลดเ์ ป็นจำนวนมาก หนึ่งในการแสดงท่ีมีชอื่ เสยี ง The Rat Swallower (การต์ ูนยุคเริ่มแรก
ถูกฉายโดย Magic Lantern) เป็นที่ชื่นชอบของเด็กๆเป็นอย่างมาก ต่อมาเมื่อมีการคิดค้นเทคนิคการ
ถ่ายภาพได้สำเร็จก็ได้ก่อให้เกิดความเปลี่ยน แปลงครั้งใหญ่ขึ้นกับภาพถ่ายและภาพสไลด์ มีการนำเนอ
ภาพสไลด์ของที่ดิน ขอบเขตพื้นที่สำคัญของประเทศต่างๆและภาพบุคคล ภาพถ่ายในลักษณะต่างๆมี
ความเป็นเรื่องเป็นราวมากขึ้นและมีออกมาวางจำหน่าย อย่างต่อเนื่อง ถึงแม้ว่า Magic Lantern และ
สไลด์จะประสพความสำเร็งอย่างสูงในยุคศตวรรษที่ 19 แต่ต่อมาก็ได้เสื่อมความนิยมลงเมื่อมีการคิดค้น
ประดษิ ฐ์ภาพเคลือ่ นไหว (Motion Picture) เกิดขึ้น

2

รูปที่ 1 เครอ่ื งฉายภาพ Phantasmagoria
ในช่วงยุคทศวรรษ 1950 ได้มีการคิดค้นประดิษฐ์อุปกรณ์สำหรับฉายภาพที่มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้งมี
ความสามารถมากขึ้นอย่างเครื่องฉายภาพทึบแสง (Opaque Projector) เครื่องฉายภาพจากแผ่นใส
(Over Head Projector หรือเรียกย่อว่า OHP) และเครื่องฉายภาพสไลด์ (Slide Projector) เริ่มแรก
เครื่องฉายภาพทึบแสง (Opaque Projector) ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้แหล่งกำเนิดแสงชนิด Limelight
เครื่องฉายภาพชนิดนี้ถูกใช้ในการฉายภาพจากหนังสือหรือภาพวาด เครื่องฉายภาพทึบแสง (Opaque
Projector) ถูกผลิตและจำหน่ายเพื่อเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการขยายภาพให้ใหญ่ขึ้นเพื่อ ฉายไปบน
จอรับภาพสำหรับการบรรยายหรือการอภิปราย เครื่องฉายภาพสไลด์ (Slide Projector) อุปกร์สำหรับ
ฉายภาพทป่ี ระกอบดว้ ยส่สี ว่ นใหญ่ๆดว้ ยกัน แหลง่ กำเนดิ แสง ส่วนท่ใี ช้สะทอ้ นแสงไปยังแผน่ สไลด์ สว่ น
ทใี่ ชแ้ ผน่ สไลด์และเลนส์ แสงจะถูกส่องผา่ นแผ่นสไลดแ์ ละเลนส์ทำให้เกิดเปน็ ภาพขน้ึ ทจี่ อรับภาพ เคร่ือง
ฉายภาพสไลด์ (Slide Projector) เป็นที่รู้จักกันอย่างแพรห่ ลายในช่วงทศวรรษ 1950 ถึงทศวรรษ 1960
เครื่องฉายภาพจากแผ่นใส (Over Head Projector หรือเรียกย่อว่า OHP) เครื่องแรกถูกนำมาเป็น
เครื่องมือที่ใช้ในการวินิจฉัยในการทำงานของตำรวจและ ถูกใช้เป็นครั้งแรกในกองทัพสหรัฐอเมรกิ าช่วงปี
ค.ศ.1945 ซึง่ เปน็ ชว่ งสงครามโลกคร้ังทสี่ อง หลังจากน้นั OHP ก็ไดม้ ีการใช้กันอยา่ งแพร่หลายมากข้ึนใน
วงการการศึกษาและธุรกิจในช่วงทศวรรษ 1950 และทศวรรษ 1960 โดยผู้ผลิต OHP ในช่วงแรกๆคือ
บริษทั 3M

3

(a) (b)

(c)
รปู ที่ 2 Over Head Projector (a) Slide Projector (b) Opaque Projector (c)
จากความร่วมมอื ของบริษัททางฝั่งยุโรปและบริษัทในประเทศญีป่ ุ่นในช่วงปลาย ทศวรรษ 1970
ได้มีการพัฒนาสื่อสำหรับบันทึกข้อมูลภาพและเสียงโดยใช้แถบแม่เหล็กเรียกว่า วีดีโอเทป มีการบันทึก
ข้อมลู หลากหลายลงในวดี ีโอเทปรวมท้ังภาพยนตรโ์ ดยฉายออกทางจอ มอนิเตอร์ซึ่งสว่ นใหญ่จะใช้ฉายกับ
โทรทัศน์ แตเ่ นอื่ งจากการฉายภาพออกทางโทรทศั น์ให้ภาพขนาดเล็กไมส่ ามารถรองรับผู้ชม จำนวนมาก
ไดจ้ ึงได้มกี ารพัฒนาอุปกรณท์ ีจ่ ะสามารถฉายภาพขนาดใหญ่ขึน้

4

บทที่ 2
วิวฒั นาการของโปรเจคเตอร์

2.1 Light-valve
เป็นเทคโนโลยีของเครื่อง Eidophor ซึ่งเป็นโปรเจคเตอร์ชนิดหนึง่ ทไ่ี ด้มีเทคนิค Light-valve ใน

การฉายภาพ หลักการคือใช้เทคโนโลยีหลอดภาพโทรทัศน์ แตเ่ ปล่ยี นจากฉากรบั ลำอิเล็กทรอนทเ่ี คลือบ
สารเรืองแสงฟอสเฟอร์ เป็นสารทเ่ี มื่อถูกกระตนุ้ โดยลำแสงอเิ ลก็ ตรอนจะยอมให้แสงผ่านไปได้ และใช้
แหล่งกำเนดิ แสงจากภายนอกท่ใี หค้ วามสว่างสูง ส่องผา่ นฉากรับลำอเิ ลก็ ทรอนนั้น เช่นการใชฟ้ ิลม์ น้ำมนั
หรอื นำ้ มนั ทีเ่ คลือบอยูบ่ นจานกระจกใสเปน็ ตวั รับลำอเิ ล็กทรอน เม่ือน้ำมนั ถูกลำแสงอเิ ลก็ ตรอน น้ำมนั จะ
แยกพ้ืนผิวออกทำให้เกิดการโปรง่ แสง(คาดวา่ น้ำมันคงผสมสีทึบแสงไว)้ แสงสว่างจากหลอดไฟก็จะ
สามารถสอ่ งผา่ นฉากรับนน้ั ไปท่เี ลนส์ฉายและโฟกสั ภาพขน้ึ จอ ยคุ ต่อๆมาจะใช้ฉากรับลำอเิ ลก็ ทรอนท่ที ำ
จากผลิกครสิ ตลั แทนฟลิ ม์ น้ำมัน

รปู ท่ี 3 ภายในของ Eidophor

5

รปู ท่ี 4 ข้นึ ตอนการฉายภาพ (1)
แสดงจอภาพ CRT ปรกติของเครื่องรับโทรทัศน์ (4). คือฉากรับลำอิเล็กทรอน ฉาบด้วยฟอสเฟอร์เมื่อถูก
กระตุ้นโดยอิเล็กทรอนจะเรืองแสงออกมา(แปลงลำแสงอิเล็กทรอนให้เปน็ แสงในย่านที่ตาคนสามารถรับรู้
ได)้ เกิดเป็นภาพตามตอ้ งการ

รูปที่ 5 ขึน้ ตอนการฉายภาพ (2)
Light-valve เป็นการดัดแปลงเอาหลอด CRT โดยการย้ายโยกของหลอด CRT เฉียงไปด้านล่าง
(3) เพื่อหลบแสงจากหลอดฉายที่อยู่ภายนอก (2) ลำอิเล็กทรอน (1) แม้จะอยู่ในแนวเอียง แต่สามารถ
ปรับ convergence เพื่อแก้ภาพผิดสัดส่วนได้ โดยสนามแม่เหล็ก (4) เมื่อลำอิเล็กทรอนกระทบฉากรับ
(5) จะทำให้ฉากเปลี่ยนจากทึบแสงเปน็ ภาพโปร่งแสง ทำให้แสงสวา่ งจาก (2) ทะลผุ า่ นเลนส์ฉาย (6) แล้ว
ไปปรากฎเป็นภาพที่จอรบั ภาพ (7)

6

2.2 CRT Projector
เครอื่ งฉายภาพวีดีโอในยุคแรกใช้เทคโนโลยี CRT (Cathode Ray Tube) ในการสร้างภาพโดย

ภาพจะถูกปรับความคมชัดและปรับขยายขนาดดว้ ยเลนส์เพ่ือฉายออก ไปทจ่ี อรบั ภาพ เคร่อื งฉายภาพ
CRT (CRT Projector) ร่นุ ใหม่สามารถฉายภาพสโี ดยใช้ CRT สามสี (สแี ดง สเี ขยี งและสีน้ำเงิน) และใช้
เลนสแ์ ยกตา่ งห่างสำหรับแต่ละสใี นการฉายภาพ เครื่องฉายภาพ CRT ทไี่ ดร้ ับความนิยมมีหลายย่หี ้อเช่น
ยห่ี ้อ Barco , Electrohome , Mitsubishi , NEC , Panasonic และ Sony เครอ่ื งฉายภาพ CRT เส่ือม
ความนิยมลงเรื่อยๆอนั เนื่องมาจากขนาดเคร่อื งที่ค่อนขา้ งใหญใ่ น ปัจจุบนั ยังมกี ารผลติ เครอ่ื งฉายภาพชนิด
นีอ้ ยูบ่ ้างแต่ก็สู้เคร่ืองฉายภาพ รนุ่ ใหมๆ่ ที่ใชเ้ ทคโนโลยี DLP , LCD หรอื LCOS ไมไ่ ด้

เทคนคิ ของ CRT นั้นคือการใช้หลอด CRTในการสรา้ งทั้งภาพและความสวา่ ง เปน็ เทคโนโลยีที่มี
อยูใ่ นเคร่ืองรับโทรทัศนอ์ ยู่แล้ว เพยี งแต่ผผู้ ลิตจะเร่งความสวา่ งของหลอด CRT ใหส้ วา่ งจ้ามากกว่าปรกติ
จนสามารถส่องสวา่ งข้ึนจอได้ เพอ่ื ให้ไดค้ วามสวา่ งมากทีส่ ุดผผู้ ลิตจึงตอ้ งใชห้ ลอด CRT ขาวดำ 3 หลอด
ฉายผา่ นฟิวเตอร์กรองสสี ามสีคอื แดง เขียว นำ้ เงิน (แมส่ ขี องแสงทเ่ี มื่อรวมกนั จะเปน็ สีขาว) แล้วไปรวม
ภาพบนจออกี คร้ังหนงึ่ ซึง่ ต้องปรบั convergence ของหลอดทง้ั สามให้ทบั ซ้อนกันพอดี ใช้เวลาในการ
ปรบั ครงั้ ละหลายชว่ั โมง เครือ่ งฉายนใี้ ช้ภาพวีดีโอในยุคแรก

รปู ที่ 6 CRT Projector

7

รปู ที่ 7 ภายในจะมี CRT 3 หลอดเรียงกนั หลอดตรงกลางจะเปน็ สีเขยี วเสมอ
2.3 LCD Projector

ใช้ตัวแสดงผลแบบผลึกเหลว แบบเดยี วกับเคร่ืองคิดเลขหรือจอหน้าปัดท์โทรศัพท์มือถือเปน็ ตัว
สรา้ งภาพโดยแยกตวั กำเนิดแสงตา่ งหากเหมือน Light-valve (บางครั้งเราจะรวมLCD Projector เป็น
พวก Light-valveดว้ ย) ใช้การฉายแสงผา่ น LCD panel ตรงๆ LCD Projector มีข้อไดเ้ ปรียบกว่า
3Gun Projector เพราะไมต่ ้องปรบั convergence ให้เสยี เวลาเพยี งปรบั โฟกัสท่ีเลนสฉ์ าย เทา่ นนั้ สว่ น
ความสว่างกส็ ามารถเลอื กหลอดไฟไดอ้ ย่างอสิ ระเพ่ือเพิ่มกำลงั สวา่ งของภาพไดโ้ ดยไม่ต้องขึ้นอยู่กบั ตัว
สรา้ งภาพเหมือนเทคโนโลยี CRT

รูปที่ 8 LCD Projector

8

รูปที่ 9 แสดงเสน้ ทางแสงในอิเล็กทรอนิกโปรเจคเตอร์แบบ LCD แผ่นเดียว
2.3.1 3 LCD Projector
เป็นการปรับปรุงมาจาก Single LCD Projectorโดยเฉพาะในเรื่องแสง กล่าวคือใช้ 3 LCD ใช้
กระจกที่เรียกว่าdichroic Mirror เพื่อแยกสีของแสงจากสีขาว(รวมทุกสี)ออกเป็นแม่สีของแสงสามสีคือ
แดง เขียว น้ำเงนิ แสงแตล่ ะสจี ะผ่าน LCD 1 แผน่ รวมเปน็ 3 แผน่ ก่อนจะรวมแสงเข้าด้วยกันอีกคร้ังด้วย
dichroic Mirror (บางทใี ช้ X Prism รวมแสงแทน) ขอ้ ดขี อง 3LCD เมอื่ เทยี บกับ Single LCD Projector
คือจะได้ความสว่างกว่าถึง 3 เท่า เนือ่ งดว้ ยไม่ต้องสญู เสียแสงไปจากการกรองสีดว้ ยฟวิ เตอร์(Single LCD
ใช้ฟิวเตอร์กรองสีจึงทำให้ดูดกลื่นสีอีกสองสีไว้ในฟิวเตอร์) อมความร้อนน้อยกว่าเนื่องจากการใช้
Dichroic mirror ที่ได้ความสว่างมากกว่า จึงสามารถใช้หลอดกำเนิดแสงที่มีกำลังต่ำกว่าได้ มีผลให้ช่วย
ยืดอายุแผน่ LCD ได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังได้สีสรรท่ีอิม่ กว่าเพราะมีคอนทราส(ความเปรียบตา่ ง)สูงกวา่ มี
ช่องว่างระหว่างpixel น้อยกว่า ขนาดเครื่องก็เล็กกว่าเพราะแผ่น LCD มีขนาดเล็กกว่าSingle LCD แต่
ข้ันตอนในการประกอบเครือ่ งยงุ่ ยาก อกี ท้งั ต้องใชแ้ ผ่น Dichroic mirror และ X prism จึงทำใหร้ าคาสงู

9

รปู ท่ี 10 แสดงการทำงานของ เครอ่ื งฉายภาพแบบอเิ ลก็ ทรอนิกแบบ 3 LCD
แหล่งกำเนิดแสงให้แสงสีขาวไปกระทบแผน่ กระจกไดโครอิก(di แปลว่าสอง, chrome = สี เป็นกระจกท่ี
แยกเป็นสองสี สามารถเลือกชว่ งความถี่แสงท่ีจะแยกได้) สแี ดง /ฟ้า (สีฟา้ เกดิ จากการสีเขยี วกับ สีน้ำเงิน)
สีแดงทะลุไดโครอิกไปชนกระจกแล้วผ่าน แผ่น lcd (แผ่น LCD มีแต่ทึบแสงกับโปร่งแสง) เกิดเป็นภาพสี
แดง ฟ้าสะท้อนกระจกไปชนกับไดโครอกิ สี เขยี ว/น้ำเงิน สเี ขยี วสะทอ้ นไปผ่าน แผ่น lcd ท่แี สดงแต่ภาพสี
เขียว ส่วนสีน้ำเงินทะลุผา่ นไปชนกระจกธรรมดา(ประหยดั เงินได้ 1 แผ่น) แล้ว แผ่น lcdที่แสดงแต่ภาพสี
น้ำเงิน ทง้ั สามสเี มือ่ ผา่ น แผน่ LCD แล้วเขา้ ไปรวมกับ Prism แลว้ สะทอ้ นออกภาพเขา้ เลนส์ฉาย

10

2.4 Grating light valve (GLV)
เทคโนโลยีล่าสุดในการสร้างภาพ จากเทคโนโลยีการแยกสีในโรงพิมพ์ จะว่าไปแล้วหลักการของ

grating light valve นั้นละม้ายคล้ายกับDMD ทีเดียว คือใช้การสะท้อนแสง โดย grating light valve
จะใชแ้ ถบรบิ บอนโลหะดัดเปน็ รูปคล้ายยูคว่ำ เมือ่ ส่งผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปริบบอนจะโค้งงอ ทำให้มุมตก
กระทบแสงเปลี่ยนไปแสงก็จะสะท้อนไปทางอื่น(ไปเข้าตัวซับแสง) ไม่สะท้อนเข้าเลนส์ ใน 1 Pixel ของ
grating light valve จะมีแถบริบบอน 6 แถบ แต่ละ Pixel จะเรียงตัวกันเฉพาะแนวตั้งเท่านั้น เพราะ
grating light valve จะแสดงผลภาพในแนวตั้งแล้วจะกวาดภาพ (Scan) ภาพจากซ้ายไปขวา การสร้าง
ภาพก็เช่นเดียวกับ DLP คือใช้การสะท้อนเร็วๆเพื่อให้เกิดเฉด และใช้วงล้อสีเพื่อผสมสีต่างๆ ข้อแตกต่าง
อีกประการคือ grating light valve มักจะใช้เลเซอร์เป็นตัวกำเนิดแสง เพราะมีมุมของแสงที่แคบมากๆ
(Coherent Light) เหมาะกับเทคโนโลยีของ grating light valve เทคโนโลยนี ี้เปน็ ลิขิสิทธ์ของบรษิ ทั โซน่ี
ถกู พฒั นาขนึ้ โดยท่านศาสตราจารย์ David Bloom มหาวิทยาลัยแสตนฟอร์ด

วาวล์เกรตติ้งประกอบด้วย แผ่นริบบิ้นที่ใช้สำหรับสะท้อนแสง มีขนาดความยาว 100 เฟมโต
เมตร ( 1 femtometer = 10-15 เมตร ) และหนา 3 เฟมโนเมตร ยึดแผ่นริบบิ้นเข้ากับชิพ มีช่องว่างอยู่
ด้านล่าง เมื่อมีสัญญาณไฟฟ้าป้อนให้ ริบบิ้นจะวิ่งเข้าหาแผ่นชิพ มีระยะห่างเป็นเศษส่วนของความยาว
คลื่นแสง การบิดตัวของริบบิ้นทำให้เกิดปรากฎการณ์ที่นักฟิสิกส์เรียกว่า การเลี้ยวเบนผ่านเกรตต้ิง
(Diffraction grating ) เกดิ รว้ิ รอยแทรกสอด เปน็ จุดสว่าง และจดุ มดื สลับไปมาเรยี งกันบนฉาก ริบบนิ้ น้นั
สามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้อย่างรวดเร็วมาก อยู่ในช่วงระยะเวลาถึง 0.00000002 วินาที
การสร้างภาพ ให้นำวาวลเ์ กรตติ้งมาเรียงตามแนวระดับ 3 อัน และแนวดิง่ จำนวน 1080 อัน เพื่อสะท้อน
แสงเลเซอร์ สีแดง เขียว และน้ำเงิน กวาดไปบนหน้าจอด้วยความเร็ว 60 ภาพต่อวินาที เป็นภาพสี
ธรรมชาติ และเคล่อื นไหวตอ่ เน่ือง

รปู ท่ี 11 แสดง 1 Pixel ของ grating light valve

11

รปู ที่ 12 การทำงานของ grating light valve กบั แหลง่ กำเนดิ แสงเลเซอร์
2.5 Pocket Projectors

โปรเจ็กเตอร์ขนาดพกพารุ่นแรกเปิดตัวในปี 2548 โดยมิตซูบิชิ และมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ในฝ่า
มือได้ โปรเจคเตอร์แบบพกพาแหล่งกำเนิดแสงของพวกโปรเจคเตอร์นั้นคือกลุ่มของไฟ LED โดยสว่ นใหญ่
สามารถเสียบไฟเขา้ กับปลกั๊ ไฟไดต้ ามปกติหรือใช้พลงั งานจากแบตเตอรี่ ขอ้ เสยี เปรียบที่ใหญท่ ่สี ุดของพวก
เขาคือเอาต์พุตลูเมนซึ่งในช่วงสองสามปีแรกของการขนส่งคือประมาณ 25 ANSI Lumen อนาคตของ
โปรเจคเตอร์แบบพกพานั้นดีขึ้นมาก เนื่องจากเลนส์ถูกลดขนาดลงและให้แสงสว่างดีขึ้น ขนาดลดลงและ
ราคาเหมาะสมสำหรับตลาดผูบ้ ริโภค

อุตสาหกรรมแห่งการฉายภาพได้เกิดขึ้นแล้ว ทุกวันนี้โปรเจคเตอร์นั้นสามารถแชร์มัลติมีเดียได้
หลากหลายสถานที่หลากหลายสถานะการ การนำคุณสมบัติมากมายที่ได้ค้นพบใน Opaque Projector,
Slide Projector and Overhead Projector มาผลติ โปรเจคเตอรข์ นาดพกพา

รูปที่ 13 Pocket Projectors

12

บทที่ 3
Digital Light Processing

3. Digital Light Processing (DPL)

เป็นชุดของชิปเซต็ ที่ใชเ้ ทคโนโลยีออปติคลั micro electro mechanical ที่ใช้ digital micromirror
device ได้รับการพัฒนาครั้งแรกในปี 1987 โดย Larry Hornbeck แห่ง Texas Instruments ในขณะท่ี
อุปกรณ์สร้างภาพ DLP ถูกคิดค้นโดย Texas Instruments โปรเจคเตอร์ที่ใช้ DLP เครื่องแรกได้รับการ
เปิดตัวโดย Digital Projection Ltd. ในปี 1997 Digital Projection และ Texas Instruments ได้รับ
รางวัล Emmy Awards ในปี 1998 สำหรับเทคโนโลยีโปรเจคเตอร์ DLP มีการนำไปใช้กับจอแสดงผลที่
หลากหลายตั้งแต่จอแสดงผลภาพนิ่งไปจนถึงจอแสดงผลแบบโต้ตอบกับผู้ใช้งานและการนำไปติดตั้งกับ
อุปกรณฉ์ พาะทางตา่ งๆ ซ่ึงรวมถึงการใช้งานทางการแพทย์ ความปลอดภยั และอตุ สาหกรรม

เทคโนโลยี DLP ใช้ในโปรเจคเตอร์ที่ฉายในห้อง DLP (เครื่องฉายภาพแบบสแตนด์อโลนสำหรับ
ห้องเรียนและการประชุม) ชุดโทรทัศน์ฉายภาพด้านหลัง DLP และป้ายดิจิตอล นอกจากนี้ยังใช้ในการ
ฉายภาพยนตร์ดิจิทัลประมาณ 85% และในการสร้างชิ้นงานแบบเติมเนื้อวัสดุโดยฉายแสงให้วัสดุแข็งตัว
ในเครื่องพิมพ์สามมิติแบบ SLA ชิปเซ็ต "pico" ที่เล็กกว่านั้นถูกใช้ในอุปกรณ์พกพา รวมถึงอุปกรณ์เสริม
สำหรบั โทรศพั ท์มอื ถอื และฟงั ก์ชน่ั การฉายภาพซ่ึงฝงั อย่ใู นโทรศัพท์โดยตรง

3.1 Digital micromirror device
ในโปรเจคเตอร์ DLP ภาพถูกสร้างข้นึ โดยกระจกขนาดเล็กจุลทรรศน์ท่ีวางอยู่ในเมทริกซ์บนชิปเซ

มิคอนดักเตอร์หรือที่เรียกว่าอุปกรณ์ไมโครมิเรอร์ดิจิตอล (DMD) มิเรอร์เหล่านี้มีขนาดเล็กมากจน
ระยะพิทชพ์ ิกเซล DMD อาจนอ้ ยกว่า 5.4 µm มิเรอร์แต่ละบานแสดงถึงพกิ เซลอย่างน้อยหน่ึงพิกเซลของ
ภาพที่ฉาย จำนวนกระจกสะท้อนภาพที่สอดคล้องกับความละเอียดที่ฉาย เมทริกซ์ 800×60,
1024×768,1280×720 และ 1920×1080 (HDTV) ซึ่งเป็นขนาด DMD ที่ใช้กันทั่วไป กระจกเหล่าน้ี
สามารถหันไปมาได้อย่างรวดเร็วเพื่อสะท้อนแสงผ่านเลนส์หรือบนแผ่นระบายความร้อน (เรียกว่า light
dump ในคำศัพท์ของ Barco) การหันสลับทิศทางกระจกอยา่ งรวดเร็วระหว่างทิศทางทั้งสองนี้ (เปิดและ
ปดิ แสงทสี่ ะทอ้ นออกไป) จะสรา้ งการไลร่ ะดบั สีเทาซึง่ ควบคุมโดยหลักการ pulse with modulation

13

3.2 Color in DLP projection
มีสองวธิ ีหลกั ๆทร่ี ะบบฉายภาพ DLP สรา้ งภาพสี : วธิ ีแรกทำโดยโปรเจคเตอร์ DLP แบบชิปเดยี ว

และวิธีที่สองทำโดยใช้ DLP สามชิป วิธีที่สามคือการส่องสว่างตามลำดับโดยไดโอดเปล่งแสงสามสีที่
ปัจจุบันกำลงั อย่รู ะหว่างการพฒั นา

3.2.1 Single-chip projectors
ในโปรเจคเตอร์ที่มีชิป DLP ตัวเดียว สร้างสีโดยการวางจานสีระหว่างหลอดไฟสีขาวกับชิป DLP
หรือโดยการใช้แหลง่ กำเนิดแสงหลายจุดเพื่อสร้างแสงสีหลัก เช่นไฟ LED หรือ Laser เป็นต้น จานสีแบ่ง
ออกเป็นหลายส่วน สีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน และบางที่อาจจะมีสีขาว (ใส)ด้วย ระบบการผสมสีแบบ
ใหมจ่ ะเปน็ การผสมสแี บบลบโดยจะมี สีฟา้ สมี ว่ งแดง และสเี หลืองเปน็ สีขาว การใชส้ ีลบเปน็ สว่ นหน่ึงของ
ระบบผสมสีแบบใหม่ที่เรียกว่า BrilliantColor ซึ่งประมวลผลสีเสริมพร้อมกับสีที่หักออกเพื่อสร้าง
สเปกตรมั ที่กว้างขน้ึ ของปริมาณการผสมสบี นหน้าจอ

ชิป DLP จะซิงโครไนซก์ ับการเคลื่อนที่แบบหมุนของจานสีเพ่ือให้แสงสีเขียวปรากฏบนชิป DMD
เมื่อส่วนสีเขียวของจานสีอยู่ด้านหน้าหลอดไฟ เช่นเดียวกับส่วนสีแดง สีน้ำเงิน และส่วนอื่นๆ ดังนั้นสีจะ
ถูกแสดงตามลำดับในอัตราทีส่ ูงพอท่ีจะทำให้มองเห็นภาพ "สีสมบูรณ"์ ที่ผสมกัน ในรุ่นแรกๆ จะเป็นการ
หมนุ หนึ่งรอบต่อเฟรมแต่ในปัจจุบันระบบสว่ นใหญ่มีอัตราการหมนุ มากถึง 10 เท่าของแต่ละเฟรม

ระดบั ความเปน็ สีดำของ DLP แบบชปิ เดียวข้นึ อยกู่ บั วธิ กี ารกำจดั แสงทไี่ ม่ได้ใช้ หากแสงท่ีไมไ่ ด้ใช้
กระจัดกระจายออกไปสะท้อนและกระจายไปตามผนังภายในช่องของ DMD / เลนส์ แสงที่กระจัด
กระจายนี้จะปรากฏเป็นสีเทาสลัวบนหน้าจอที่ฉายภาพตอนภาพมืดสนิท สีดำที่ลึกกว่าและอัตราส่วนคอ
นทราสต์ที่สูงขึ้นทำได้โดยการนำแสง HID ที่ไม่ได้ใช้ออกจากช่องของ DMD / เลนส์ไปยังพื้นที่แยก
ตา่ งหากสำหรับดูดซับการกระจายของแสง และปอ้ งกันเส้นทางแสงจากการสะท้อนกันไปมาจากภายในท่ี
ไมต่ ้องการ

14

3.2.2 The color wheel “rainbow effect”
โปรเจคเตอร์ DLP ที่ใช้จานสีหมุนอาจแสดงความผิดปกติท่ีเรียกว่า “เอฟเฟคต์สายรุ้ง” ลักษณะ
นี้อธิบายได้ดีที่สุดว่าเป็นการกะพริบสั้นๆ ของ “เงา” สีแดง น้ำเงิน และเขียวท่ีมองเห็นได้ง่ายที่สุดเมื่อ
ภาพที่ฉายมีความคอนทราสต์สูงของวัตถุบนจอที่สว่างหรือสีขาวท่ีกำลังเคล่ือนไหวอยู่บนพื้นหลังท่ีมีสีเข้ม
หรือสีดำ ตัวอย่างที่มีให้เห็นทั่วไป เช่น ตอนจบของหนังที่มีเอนเครดิตที่กำลังเลื่อนลงมาในหนังหลายๆ
เรื่อง และแอนิเมชันที่มีวัตถุเคลื่อนไหวบนพื้นท่ีลอ้ มรอบด้วยเส้นขอบสีดำหนา การแยกสีที่มองเห็นได้ใน
เวลาสั้นๆ ยังสามารถเห็นได้ชัดเมื่อเราเคลื่อนสายตาผ่านภาพที่ฉายอย่างรวดเร็ว บางคนอาจจะมองเห็น
เอฟเฟคนบ้ี ่อยคร้ัง ในขณะที่บางคนอาจไมเ่ คยเหน็ มันเลย

รูปท่ี 14 เอฟเฟคสรี ้งุ ที่พบในโปรเจคเตอร์ DLP ท่ีใช้จานหมุนเชิงกล
เอฟเฟคนี้เกิดจากการที่ดวงตาติดตามวัตถุที่เคลื่อนไหวบนการฉายภาพ เมื่อวัตถุบนหน้าจอ
เคลื่อนทต่ี าจะติดตามวัตถุดว้ ยการเคล่ือนไหวอย่างต่อเนื่อง แตโ่ ปรเจคเตอรจ์ ะแสดงแตล่ ะสีท่ีสลับกันของ
เฟรมท่ีตำแหนง่ เดยี วกนั ตลอดระยะเวลาของทัง้ เฟรม ดงั นั้น ในขณะทตี่ ากำลังเคลื่อนท่ี จะเห็นกรอบท่ีมีสี
เฉพาะ (เชน่ สแี ดง) จากนน้ั เม่อื สถี ดั ไปปรากฏขึ้น (เชน่ สีเขียว) แม้วา่ จะแสดงในตำแหน่งเดียวกันซ้อนทับ
กับสีก่อนหน้า ดวงตาก็เคลื่อนไปยังเป้าหมายเฟรมถัดไปของวัตถุ ดังนั้น ตาจะเห็นว่าสีของกรอบนั้น
เปล่ียนไปเลก็ นอ้ ย จากน้นั สที ี่สามจะปรากฏขน้ึ (เชน่ สีฟา้ ) และดวงตาจะเหน็ ว่าสขี องกรอบน้ันเปล่ียนไป
เล็กน้อยอีกคร้ัง เอฟเฟคนี้ไม่เพียงแต่มองเห็นได้เฉพาะกับวัตถุที่เคลือ่ นไหวแต่สามารถมองเห็นได้ทั้งภาพ
โปรเจคเตอร์แบบชิปเดียวที่ใช้ LED และเลเซอร์แบบหลายสีที่ไม่ต้องใช้จานหมุนและลดเอฟเฟครุ้งได้
เนื่องจากอัตราการกระพิบของ LED และเลเซอร์ไม่ได้ถูกจำกัดโดยการเคลื่อนไหวทางกายภาพ
โปรเจคเตอร์ DLP แบบสามชิปทำงานโดยไม่ใชจ้ านสีดังนัน้ จงึ ไม่เอฟเฟคสรี งุ้ น้ีออกมา

15

3.2.3 Three-chip projectors
โปรเจคเตอร์ DLP แบบสามชิปใชป้ ริซึมเพ่ือแยกแสงออกจากหลอดไฟ จากน้นั แสงสีหลักแต่ละสี
จะถูกส่งไปยังชิป DMD ของตัวเอง จากนั้นจึงรวมเข้าด้วยกันอีกครั้งและฉายผ่านเลนส์ ระบบสามชิปพบ
ได้ในโปรเจคเตอร์โฮมเธียเตอร์ระดับไฮเอนด์ โปรเจคเตอร์สถานที่ขนาดใหญ่ และระบบฉายภาพ DLP
Cinema ทพ่ี บในโรงภาพยนตรด์ จิ ทิ ัล

รปู ท่ี 15 โครงสร้างภายในของ Three-chip projectors
ตาม DLP.com โปรเจคเตอร์สามชิปท่ีใช้ในโรงภาพยนตร์สามารถสร้างสีได้ 35 ล้านล้านสี
ตามปกติดวงตาของมนุษย์จะสามารถตรวจจับเฉดสีได้ประมาณ 16 ล้านเฉดสี ซึ่งเป็นไปได้ในทางทฤษฎี
ด้วยโซลชู ั่นชิปตัวเดียว อย่างไรก็ตามความแม่นยำของสีที่สูงนี้ไมไ่ ด้หมายความวา่ โปรเจคเตอร์ DLP แบบ
สามชิปสามารถแสดงช่วงสีทั้งหมดที่เราแยกแยะได้ ในทางตรงกันข้าม เป็นโปรเจคเตอร์ DLP แบบชิป
เดียวที่มีข้อได้เปรียบในการสร้างสีหลักจำนวนเท่าใดก็ได้ในจานสีที่เร็วพอ ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้
มากกว่าในการปรบั ปรุงขอบเขตการให้สไี ด้ดีขึน้

16

3.2.4 Laser-based DLPs
DLP HDTV ที่ใช้เลเซอร์ในเชิงพาณิชย์เครื่องแรกคือ Mitsubishi L65-A90 LaserVue ในปี
2008 ซึ่งเลิกใช้วงล้อสีเช่นกัน เลเซอร์สีแยกกันสามสีและส่องแสงไปให้อุปกรณ์ไมโครมิเรอร์ดิจิตอล
(DMD) ในการฉายภาพของทวี ี ทำให้ไดช้ ดุ สีทเ่ี ขม้ ขน้ และสดใสกว่าวิธีอื่นๆ

รปู ท่ี 16 ภาพแสดงการทำงานของ Laser-based DLPs
ไดอะแกรมของไมโครมเิ รอร์ดิจิตอลแสดงกระจกท่ตี ิดตั้งบนแอกทีถ่ ูกระงับโดยมสี ปรงิ ทอร์ชันวงิ่ จากซา้ ย
ไปขวาบน (สเี ทาอ่อน) โดยมีแผน่ อเิ ลก็ โทรสถิตของเซลลห์ น่วยความจำด้านลา่ ง(ซา้ ยบนและลา่ งขวา)

17

รปู ที่ 17 มุมมองภายในของโปรเจคเตอร์ DLP ชปิ เดียว
ภายในของโปรเจคเตอร์แสดงเส้นทางแสง แสงจากหลอดไฟเข้าสู่ฟิชอายย้อนกลับ ผ่านวงล้อสีที่หมุนอยู่
ลอดใต้เลนส์หลกั สะท้อนจากกระจกดา้ นหน้า และกระจายไปยัง DMD (ลูกศรสีแดง) จากนั้น แสงจะเขา้
สู่เลนส์ (สีเหลือง) หรือสะท้อนจากฝาครอบด้านบนลงสู่อ่างล้างแสง (ลูกศรสีน้ำเงิน) เพื่อดูดซับแสงที่ไม่
ต้องการ แถวบนสุดแสดงส่วนประกอบโดยรวม ภาพระยะใกล้ของวงล้อสี RGBW 4 ส่วน และดิฟฟิว
เซอร์/แผ่นสะท้อนแสงแบบไลทซ์ ิงก์บนฝาครอบดา้ นบน

18

บทท่ี 4
LCOS ( Liquid Crystal on Silicon )

4. LCOS ( Liquid Crystal on Silicon )

4.1 เทคโนโลยี LCOS เปน็ การผสมระหว่าง LCD กับ DLP
LCD ใช้คริสตัลเหลวแบบหนึ่งสำหรับแต่ละพิกเซลบนแผงกระจก แสงส่องผ่านแผง LCD เหล่าน้ี

ระหว่างทางไปยังเลนส์ และปรับโดยผลกึ เหลวขณะผ่าน จงึ เป็นเทคโนโลยี "ถา่ ยทอด" ในทางกลบั กัน DLP
ใช้กระจกขนาดเล็กหนึ่งอันสำหรับแต่ละพิกเซลเพื่อสะท้อนแสง DLP ปรับภาพโดยการเอียงกระจกเข้า
หรือออกจากเส้นทางเลนส์ จึงเป็นเทคโนโลยี "สะท้อนแสง" LCOS รวมสองแนวคิดนี้เข้าด้วยกันเป็น
เทคโนโลยีสะท้อนแสงที่ใช้ผลกึ เหลวแทนกระจกแต่ละบาน ใน LCOS ครสิ ตลั เหลวจะถูกนำไปใช้กบั พื้นผิว
กระจกสะท้อนแสงเมื่อผลึกเหลวเปดิ และปิดแสงจะสะท้อนจากกระจกด้านลา่ งหรือถูกบดบังแสง สิ่งนี้จะ
ปรับแสงและสรา้ งภาพ

โปรเจคเตอร์ที่ใช้ LCOS มักใช้ชิป LCOS สามชิป โดยแต่ละชิปจะปรับแสงในช่องสีแดง สีเขียว
และสีน้ำเงิน ในลักษณะนคี้ ล้ายกับโปรเจคเตอร์ LCD ท่ีใชแ้ ผง LCD สามแผง ทั้งโปรเจคเตอร์ LCOS และ
LCD จะส่งส่วนประกอบสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินของแสงไปยงั หน้าจอพร้อมกนั ไม่มีวงล้อสแี บบหมุนท่ี
ใช้ในโปรเจคเตอร์เหล่านี้ เนื่องจากมีในโปรเจคเตอร์ DLP แบบชิปเดียว โปรเจคเตอร์ LCOS ก็มีขนาด
ใกล้เคียงกันเมื่อเทียบกับจอ LCD แบบพกพาและ DLP โดยเครื่องโปรเจคเตอร์ LCOS ที่เบาที่สุดจนถึง
ปัจจุบันมีน้ำหนักประมาณ 12 ปอนด์ แต่พวกมันสามารถมีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่านั้นมาก ดังนั้น
เนอ่ื งจากความละเอยี ดสูงโดยธรรมชาติและฟอร์มแฟคเตอร์ท่ีใหญข่ ้นึ เทคโนโลยี LCOS จึงยงั ไมไ่ ดร้ ับการ
ดัดแปลงสำหรับโปรเจคเตอร์แบบพกพาที่มีราคาถูกกว่าในตลาดทั่วไป โปรเจคเตอร์ LCD และ DLP ใน
ปจั จุบนั ขายได้ในปริมาณมาก และเหมาะสมกวา่ สำหรับการนำเสนอบนมือถือ ห้องเรียน และโฮมเธยี เตอร์
ราคาไม่แพง ด้วยเหตุนี้เทคโนโลยี LCD และ DLP จึงได้รับความสนใจมากขึ้น เนื่องจาก LCOS ไม่ได้ขาย
ได้ในปริมาณที่ LCD และ DLP ทำได้ทำให้หลายคนจึงถือว่าไม่ดีเท่า LCD หรือ DLP ไม่มีอะไรจะผิดไป
กว่านี้อีกแล้ว ผู้ที่ชื่นชอบวิดีโอที่มีข้อมูลดีจำนวนมากที่กำลังมองหาโซลูชันโฮมเธียเตอร์ที่หรูหราที่สุด
เลอื กใชผ้ ลติ ภณั ฑ์ที่ใชเ้ ทคโนโลยี LCOS เนือ่ งจากมลี ักษณะเฉพาะดา้ นประสิทธิภาพที่ผสมผสานกันอย่าง
ลงตัวซงึ่ ไมม่ ีทั้ง LCD และ DLP

19

LCoS (ผลึกเหลวบนซิลิกอน) คือรูปแบบหนึ่งของเทคโนโลยี LCD General Electric ได้สาธิต
โปรเจคเตอร์ LCoS ความละเอียดตำ่ เป็นครง้ั แรกในปี 1970 แต่จนถึงปี 1998 JVC ได้เปิดตัวโปรเจคเตอร์
SXGA+ (1400x1050) เครื่องแรกโดยใช้การนำเทคโนโลยี LCoS มาใช้ ซึ่งบริษัทเรียกว่า D-ILA (Direct
Drive Image Light เครื่องขยายเสยี ง) ในปี 2548 Sony ได้เปิดตัวโฮมเธียเตอร์ 1080p รุ่นแรกคือ VPL-
VW100 (หรือท่รี ูจ้ ักในชอื่ "Ruby") โดยใช้ LCoS ของตัวเองซึง่ เรยี กว่า SXRD (Silicon X-tal Reflective
Display) ตามด้วย DLA-RS1 ของ JVC ในปี 2550เช่นเดียวกับโปรเจคเตอร์ LCD โปรเจคเตอร์ LCoS จะ
แยกแสงออกเป็นส่วนประกอบสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินที่ส่งไปยังเครื่องสร้างภาพแบบ LCD สามตัว
แยกกัน แต่แทนที่จะให้แสงลอดผ่านเซลล์ LCD แสงจะสะท้อนออกจากพื้นผิวที่เป็นมันเงาโดยตรง
ดา้ นหลังอารเ์ รย์ของเซลลแ์ ละผ่านกลับเข้าไปในเซลล์อกี ครั้ง (รปู ท่ี 5)

รปู ที่ 18 เครอ่ื งสรา้ งภาพ LCoS ทป่ี ระกอบด้วยชน้ั ของวสั ดุ LCD

20

แหล่งกำเนิดแสงในโปรเจคเตอร์ LCoS มักเป็นหลอดไฟสีขาว แต่บางคนใช้เลเซอร์สีน้ำเงินและ
ล้อฟอสเฟอร์สีเหลืองเป็นแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ JVC เรียกว่า Blu-Escent และ Sony
เรยี กวา่ Z-Phosphor ไมว่ ่าจะดว้ ยวิธใี ด เชน่ เดียวกับโปรเจคเตอร์ LCD ลำแสงสีแดง สีเขยี ว และสีน้ำเงิน
จะถูกส่งไปยงั เครอ่ื งสร้างภาพท่ีเกย่ี วข้อง แสงสะทอ้ นจากเครือ่ งสร้างภาพทั้งสามจะรวมกันและฉายลงบน
หน้าจอผ่านเลนส์หลัก (รูปท่ี 6)

รูปที่ 19 แสดงหลักการทำงานของ LCoS
ในโปรเจคเตอร์ LCoS หลายรุ่น แสงสีขาวจากหลอดไฟแบ่งออกเป็นส่วนประกอบสีน้ำเงินและสีเหลือง
โดยกระจกไดโครอิกสีนำ้ เงินและสเี หลือง (มีปา้ ยกำกบั ว่า BDM และ YDM ท่นี ่ี) จากนั้นไฟสีเหลืองจะแบ่ง
ออกเป็นสว่ นประกอบสีแดงและสเี ขยี วด้วยกระจกไดโครอิกสีเขียว (ไม่ได้ตดิ ฉลากแต่แสดงเป็นสีเขียวที่นี่)
จากนัน้ ลำแสงสแี ต่ละลำจะถูกส่งไปยังเครื่องสร้างภาพ LCoS ที่เกีย่ วข้อง (เรยี กวา่ ILA ที่นี)่ ซงึ่ จะสะท้อน
แสงเป็นปริซึมที่รวมสามสีเป็นภาพสีเต็มรูปแบบ ตัวกรองภาพยนตร์ในแผนภาพนี้สามารถย้ายเข้าหรือ
ออกจากเส้นทางแสงสีเขียวได้ เมื่ออยู่ในเส้นทางแสง มันจะแคบแถบความยาวคลื่นสีเขียว ทำให้สีเขียวมี
ความอ่ิมตัวมากขนึ้

21

เครื่องมือสร้างภาพ LCoS ในปัจจุบันมีขนาด 0.7 ถึง 1.3 นิ้วในแนวทแยงมุม (รูปที่ 7)
เช่นเดียวกับ LCD โปรแกรมสร้างภาพแต่ละตัวจะสร้างภาพและโดยทั่วไปจะเก็บไว้สำหรับแต่ละเฟรม
อิมเมจ LCoS สมัยใหม่สามารถสลับที่อัตราสูงถึง 120 Hz ซึ่งช่วยให้สามารถทำสิ่งต่างๆ เช่น 3D, การ
แก้ไขเฟรม และ UHD ที่เลื่อนพิกเซล อย่างไรก็ตาม ที่ 120 Hz จะไม่สามารถทำ UHD และ 3D ที่เลื่อน
พกิ เซลไดพ้ รอ้ มกัน

รปู ที่ 20 น่ีคอื อิมเมจ 4K LCoS/D-ILA ขนาด 1.3 นว้ิ จาก JVC
ปจั จุบันเซลล์ D-ILA ของ JVC มขี นาดต้ังแต่ 3.8 ถึง 8 ไมครอน และปจั จัยการเตมิ มากกวา่ 93%
นอกจากนี้ บริษัทยังได้พัฒนาเทคนิคที่อ้างว่าจะควบคุมโมเลกุลผลึกเหลวที่ลอยอยู่ในช่องว่างระหว่าง
เซลล์ เพือ่ ขจดั เอฟเฟกตป์ ระตูหนา้ จอแทบทัง้ หมด (ดูรูปที่ 21)

รูปท่ี 21 วิธกี ารควบคมุ โมเลกุล LCD ในช่องว่าง

22

4.2 ข้อดขี อง LCOS ( Liquid Crystal on Silicon )

โปรเจคเตอร์ LCOS มีข้อได้เปรียบที่สำคัญหลายประการเหนือเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยม
มากกว่า

ประการแรก เนื่องมาจากความละเอียดสูงโดยธรรมชาตบิ างสว่ น และปจั จัยการเติมบางส่วนท่ีสูง
(ชอ่ งว่างระหว่างพิกเซลนอ้ ยทีส่ ดุ ) บนชปิ ทำให้ไม่มีพิกเซลที่มองเหน็ ได้บนเคร่อื ง LCOS โครงสรา้ งพิกเซล
ในระยะใกล้ยงั มองเหน็ ไดน้ ้อยกว่าท่ีคุณได้รับดว้ ยชปิ DLP Mustang ความละเอยี ดสูง 1280x720 ดังน้ัน
ภาพวดิ ีโอท่ไี ดจ้ ึงราบรืน่

ประการที่สอง ด้วย LCOS ขอบพิกเซลมักจะมีความนุ่มนวลกว่าเมือ่ เทียบกับขอบคมของกระจก
ขนาดเลก็ ใน DLP สง่ิ น้ีทำใหพ้ กิ เซลมีการตอบสนองเหมือนอนาลอ็ ก ในขณะที่กระจกขนาดเลก็ เพิ่มความถ่ี
สูงที่เน้นลักษณะดิจิทัลของพวกเขา ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้ทำให้ภาพ LCOS มีรูปลักษณ์และความรู้สึกที่
นุ่มนวล เป็นธรรมชาติมากขึ้น ในขณะที่ DLP มีแนวโน้มที่จะให้ความคมชัดสังเคราะห์กับภาพที่บางคน
มองวา่ รนุ แรง (ในทางกลับกนั บางคนชอบภาพทคี่ มชัดกว่าที่ DLP มอบให้ น่เี ป็นเร่อื งของรสนยิ มส่วนตัว)

ประการที่สาม โปรเจคเตอร์ LCOS และ LCD จะแสดงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินอย่างต่อเนื่อง
บนหน้าจอ DLP แบบชิปเดียวให้สีตามลำดับ โดยสลับระหว่างสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงินทีละสี แม้ว่า
โปรเจคเตอร์ DLP สามารถให้สีที่สมบูรณ์และอิ่มตัวได้ดี ทั้งผลิตภัณฑ์ LCOS และ LCD มักจะเหนือกว่า
ในเรื่องนี้ เราเช่ือว่านี่เป็นเพราะวธิ กี ารจดั การสีตามลำดับในเคร่อื ง DLP

ประการท่สี ่ี การไม่มีวงล้อสีหมายความว่าคณุ หรือใครก็ตามที่คุณเชิญให้มาที่โรงละครของคุณจะ
ไม่ถูกรบกวนด้วยวัตถุสรี ุ้ง อาการปวดตา หรืออาการปวดหัวที่บางคนอาจจะอ่อนแอได้เม่ือดูโปรเจคเตอร์
DLP แบบชิปเดียว โดยปกติจะไม่เป็นปัญหาสำหรับผู้ใช้ผลิตภัณฑ์ DLP ส่วนใหญ่ และระบบ DLP
ระดับไฮเอนด์ที่มีราคาแพงกว่าก็มีวงล้อสีที่มีความเร็วสูงขึ้นซึ่งจะช่วยลดผลข้างเคียงเหล่านี้ลงได้อีก
เช่นเดียวกับเปอร์เซ็นต์ของประชากรที่พวกมันถูกรบกวน แต่การขาดวงล้อสีในโปรเจคเตอร์ LCOS ช่วย
ขจดั ปัญหาท้งั หมด

23

4.3 ข้อจำกัดของ LCOS ( Liquid Crystal on Silicon )

จุดอ่อนหลักของเทคโนโลยี LCOS คือคอนทราสต์ ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ LCOS ส่วนใหญ่ได้รับการ
จัดอันดับในช่วง 500:1 ถึง 800:1 ดังนั้นจึงไม่มีประสิทธิภาพคอนทราสต์ที่ผลิตภัณฑ์ DLP ส่วนใหญ่
สามารถทำได้ การใช้วัสดุหน้าจอความคมชัดสูงใหม่ช่วยชดเชยจุดอ่อนนี้ในระดับหนึ่ง และหากมีแสง
โดยรอบโดยออ้ มในพ้นื ทกี่ ารรับชม ความแตกต่างของคอนทราสตก์ จ็ ะเปน็ ปญั หาน้อยลงมาก

โปรเจคเตอร์ LCOS หลายรุ่นยังมีอายุหลอดไฟทีจ่ ำกัดในชว่ ง 1,000 ถงึ 1500 ช่ัวโมง และในบาง
รุ่น การเปลี่ยนหลอดไฟอาจมีราคาแพงกว่าปกติด้วยโปรเจคเตอร์ LCD หรือ DLP ดังนั้นควรตรวจสอบ
รายละเอยี ดเหล่านี้กอ่ นทำการซ้ือเพื่อใหเ้ ขา้ ใจถึงต้นทนุ การเปน็ เจ้าของทช่ี ดั เจน

4.4 รูปแบบตา่ งๆ ในการออกแบบ LCOS ( Liquid Crystal on Silicon )

แม้ว่า LCOS จะเป็นคำทั่วไป แต่ก็มีหลายรูปแบบที่แตกต่างกัน การใช้งาน LCOS ที่ได้รับความ
นิยมมากที่สุดคือจาก JVC ซง่ึ บรษิ ทั เรียกวา่ D-ILA สำหรบั เครอื่ งขยายสญั ญาณภาพแบบไดเรค็ ไดรฟ

ไม่ใช่ว่าการใช้งาน LCOS ทั้งหมดจะเหมือนกันในทางเทคนิค และไม่ควรถือว่าเหมือนกัน สิ่งนี้มี
ผลในทางปฏิบัติ ตัวอย่างเช่น ผู้ที่คุ้นเคยกับการศึกษา Texas Instruments ล่าสุดที่เน้นโหมดความ
ล้มเหลวเฉพาะใน LCD ทราบดีว่าในที่สุดแผง LCD อาจเสื่อมสภาพในระยะยาวเนื่องจากการสลายของ
สารประกอบอินทรีย์ที่ใช้ในการก่อสร้าง JVC ได้ชี้แจงอย่างชัดเจนว่าไม่มีสารประกอบอินทรีย์ที่ใช้ใน
เทคโนโลยี D-ILA ดังนั้นจึงไม่มีโหมดความล้มเหลวนี้กับ D-ILA ดังนั้นความน่าเชื่อถือของภาพของ
ผลิตภัณฑ์ในระยะยาวจึงเทียบได้กับหรือสูงกว่า DLP ไม่สามารถพูดได้เหมือนกันสำหรับ LCOS ทุกรุ่นใน
ตลาด

24

บทท่ี 5
Laser projector

5. Laser projector

Laser Projector เป็นการพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงจากหลอดไฟธรรมดา ให้เป็น Laser โดยใช้
เทคโนโลยีที่ทันสมัยในการแยกลำแสงให้มีความสว่าง และคุณภาพของภาพที่คมชัด และแสงสีขาวที่เปน็
ขาวธรรมชาติ รวมไปถึงอายุการใช้งานท่ียาวนานมากขึน้

รูปที่ 22 เลเซอร์โปรเจคเตอร์

5.1 ประโยชน์ของระบบฉายภาพด้วยเลเซอร์
มีเหตุผลทดี่ ีบางประการท่ที ำใหเ้ ลเซอร์เป็นตวั เลอื กท่ีดีสำหรบั การเปล่ียนหลอดไฟในโปรเจคเตอร์

ระดับไฮเอนด์ในอนาคต เลเซอร์มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า มีเอเทนดูน้อยกว่า มีความกว้างของ
สเปกตรัมที่แคบกวา่ เมื่อเทยี บกบั หลอดไฟ และโพลาไรซ์ของเลเซอร์มปี ระโยชน์เมือ่ ใชร้ ว่ มกับเชน่ วาล์วไฟ
คริสตลั เหลว

25

5.2 อายกุ ารใชง้ านและความนา่ เชื่อถอื
ข้อได้เปรียบและสิ่งสำคัญของเลเซอร์ (และแหล่งกำเนิดแสงโซลิดสเตตอื่นๆ) คืออายุการใช้งาน

ในขณะที่โคมไฟโปรเจคเตอร์ Mercury ขนาดกะทัดรัดกำลังสูงมอี ายุการใชง้ าน 1,000 ถึง 1,500 ชั่วโมง
(หลอดโปรเจคเตอร์ซีนอนกำลังสูงมากบางหลอดมีอายุการใช้งานที่สั้นกว่า) เลเซอร์มีอายุการใช้งาน
ประมาณ 10,000 ชั่วโมง แหล่งกำเนิดแสงที่มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของ
ระบบแสดงผล ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานที่สำคัญ เช่น การตรวจสอบความปลอดภัยใน
ห้องควบคุม ซึง่ ดำเนินการตลอด 24 ชวั่ โมงทุกวนั แต่ยงั ชว่ ยลดตน้ ทุนในการเปน็ เจา้ ของด้วยเนอื่ งจากการ
เปลย่ี นหลอดไฟมีราคาแพง

5.3 ข้อเสียของเคร่ืองฉายเลเซอร์
น่าเสียดายท่ีเลเซอร์ในปัจจบุ นั ไม่ใชว่ ธิ ีแกป้ ัญหาทส่ี มบูรณ์แบบสำหรับโปรเจคเตอร์ ประเด็นหลัก

เกย่ี วกับการฉายภาพดว้ ยเลเซอร์คือ จดุ ค่าใชจ้ ่ายของแหล่งกำเนดิ แสงเลเซอร์ RGB การระบายความร้อน
และความเสถยี ร และความพร้อมของความยาวคลนื่

5.4 ความพร้อมใชง้ านของความยาวคล่นื
เนื่องจากพลังงานเลเซอร์มีราคาแพง จึงควรเพิ่มประสิทธิภาพกำลังขับที่จำเป็นเพื่อให้ได้ระดับ

ความสว่างท่กี ำหนด โดยเลอื กความยาวคล่นื RGB ท่ีเหมาะสม เงอื่ นไขแรกทตี่ ้องนำมาพจิ ารณาคอื ช่วงสีที่
ต้องการสำหรับแอปพลิเคชัน เมื่อกำหนดขอบเขตสีแล้ว ควรลองใช้ความยาวคลื่นเหล่านี้ซึ่งให้ปริมาณลู
เมนต่อวตั ตส์ งู สุด และยงั คงเปน็ ไปตามข้อกำหนดของชว่ งสี สมมุติวา่ ต้องการสรา้ งเครื่องฉายภาพท่ีเหมาะ
กับโรงภาพยนตรด์ ิจิทัล 468, 545, 615 นาโนเมตร หรอื 455, 532, 640 นาโนเมตรเปน็ ไพรมารี ทั้งสอง
เป็นไปตามมาตรฐาน DCI แต่สำหรับตัวเลือกแรกจำเป็นตอ้ งใช้พลังงานแสงน้อยลง 35% เพื่อให้ได้ระดบั
ความสว่างเทา่ กนั

น่าเสยี ดายที่มันไมง่ ่ายอย่างนัน้ สำหรบั ไดโอดสแี ดง/สนี ำ้ เงินโดยตรง ประสทิ ธิภาพปลั๊กเสียบผนัง
จะลดลงเมอื่ ลด/เพิ่มความยาวคลื่นตามลำดับ : มีการแลกเปลีย่ นระหว่างความไวของตาและประสิทธิภาพ
ของปลั๊กเสียบผนังของเลเซอร์ เกี่ยวกับแอปพลิเคชันสเตอริโอมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น ในขณะนี้ เราไม่
สามารถรับไพรมารีสองชดุ ไดเ้ น่ืองจากตัวเลอื กทจ่ี ำกัดสำหรบั ความยาวคล่นื

26

5.5 การใชพ้ ลังงานและการทำความเยน็
หลอดไฟ โดยเฉพาะหลอดซนี อน ให้ความร้อนสูงและมปี ระสิทธิภาพปล๊ักตดิ ผนังตำ่ แหลง่ กำเนิด
แสงโซลดิ สเตตชว่ ยใหเ้ ข้าถึงประสิทธิภาพของปลั๊กผนังทีส่ ูงขน้ึ ได้ อย่างไรกต็ าม การระบายความร้อนของ
แหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้มีความต้องการมากกว่า เนื่องจากทั้งประสิทธิภาพและความยาวคล่ืนกลางของ
ไดโอดน้นั ขนึ้ อยู่กับอุณหภูมขิ องไดโอด ซ่ึงเกิดจากการขนึ้ กบั อุณหภมู ขิ องตวั กลางเกน คา่ ทว่ั ไปสำหรับการ
พึ่งพาความยาวคลื่นของเลเซอร์ไดโอดดังกล่าวคือ 0.2 ถึง 0.3 nm/K การพึ่งพาพลังงานเกิดจากการ
เปลี่ยนแปลงของกระแสธรณีประตู ความแปรผันของสีที่เกิดจากความแปรผันของอุณหภูมิของเลเซอร์
ควรอยู่ตำ่ กว่า 0.002 ใน (x,y) พื้นท่สี ี ดงั น้นั ความแปรผนั ของความยาวคลื่นควรอยตู่ ำ่ กวา่ 0.5 nm และ
การแปรผันของพลังงานตำ่ กว่า 0.7% สำหรบั ไดโอดสแี ดง ซงึ่ มกั จะทำไดโ้ ดยการทำให้อุณหภูมคิ งท่ีโดยใช้
อุปกรณ์ทำความเย็นแบบเทอรโ์ มอิเล็กทริก การระบายความร้อนนตี้ ้องการอปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์เพิ่มเติม
เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนของหลอดไฟ การระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกยังจำเป็น
สำหรับเลเซอร์แปลงความถ่ี เนือ่ งจากอณุ หภูมิของผลึกท่ีทวีคูณจะต้องตรงกับเฟสท่ีจบั คู่กบั ความยาวคล่ืน
ของเลเซอรอ์ นิ ฟราเรด
มีการรายงานเลเซอร์ไดโอดที่มีประสิทธิภาพประมาณ 30% แต่เลเซอร์แปลงความถี่จะให้
ประสิทธิภาพปลั๊กผนังที่เล็กกว่าประมาณ 20% รวมทั้งต้องคำนึงถึงประสิทธิภาพของการแปลงความถ่ี
ด้วย สง่ิ สำคญั คอื ตอ้ งรักษาประสิทธภิ าพของปล๊ักผนังใหส้ ูงทีส่ ุดเทา่ ท่ีจะเป็นไปได้ พจิ ารณาเลเซอร์ไดโอด
ที่มีประสิทธิภาพปลั๊กผนัง 10% ที่อุณหภูมิไดโอด 25°C และกำลังเอาท์พุตออปติคัล 1 W จากนั้น 90%
ของ พลังงานไฟฟ้าหรือ 9W ถูกถ่ายเทความร้อน เทอร์โมอิเล็กทริกคูลลิ่ง (TEC) จำเป็นต้องถ่ายเทความ
ร้อนนี้ไปยังฮีตซงิ ก์ซึ่งมีอุณหภมู ิสูงกว่าไดโอด ในกรณีที่อุปกรณ์ทำความเย็นจะมีประสิทธิภาพ 50% ต้อง
ใช้ 18 W เพื่อให้ได้การถ่ายเทความร้อน ประสิทธิภาพปลั๊กผนังโดยรวมของเลเซอร์และการทำความเย็น
น้ันอย่ทู ี่ 5.2% เท่านน้ั

รปู ที่ 23 ระบบการทำความเย็นของโปรเจคเตอร์

27

5.6 ความปลอดภยั ของเลเซอร์

เนื่องจากเลเซอร์อาจเป็นอันตรายต่อดวงตาและผิวหนัง เลเซอร์โปรเจคเตอร์จึงต้องได้รับการ
ออกแบบในลกั ษณะท่ปี ลอดภยั : เลเซอร์ต้องรบั ประกันว่าจะไม่มีความเสียหายถาวรเกิดข้นึ แม้ว่าจะมีคน
มองลำแสงที่มาจากเลนส์ฉายโดยไม่ได้ตั้งใจก็ตาม ในการสแกนด้วยเลเซอร์โปรเจคเตอร์ ความเข้มสูงสุด
ของแสงเลเซอร์ที่ฉายบนหน้าจอจะสูงกว่าโปรเจคเตอร์ DMD หรือ LCoS มาก เลเซอร์พัลส์พลังงานสูง
ระยะส้ันมคี วามเส่ียงสงู ทจี่ ะเกดิ ความเสียหายต่อดวงตา จากนั้นจึงให้แสงเลเซอร์อยา่ งต่อเน่ืองโดยมีระดับ
ความเข้มเฉลย่ี เทา่ กนั เนือ่ งจากการแพร่กระจายความร้อนไม่สามารถลดความเสี่ยงท่ีจะทำลายเรตินาของ
ดวงตาได้ ซึ่งหมายความว่าข้อควรระวังด้านความปลอดภัยจะต้องเข้มงวดมากขึ้นสำหรับการสแกน
โปรเจคเตอรเ์ ลเซอร์ ซึ่งตอ้ งรบั ประกนั ความปลอดภัยในกรณีที่กลไกการสแกนลม้ เหลว

หากความเข้มของแสงเลเซอร์ที่ออกจากโปรเจคเตอร์เกินเกณฑ์ที่กำหนด เราต้องตรวจสอบโดย
การต้งั ค่าแอพพลเิ คชนั่ วา่ ไม่สามารถมองตรงไปยังลำแสงของโปรเจคเตอร์ได้ หรอื ต้องมตี ัวล็อคนิรภัย ปิด
เครื่องโปรเจคเตอร์เมื่อมีคนเข้าไปในโซนปลอดภัยรอบๆ ลำแสงที่ฉาย เพื่อยกตัวอย่าง: สำหรับ
โปรเจคเตอร์ที่ใชเ้ ครื่องสร้างภาพ DLP 1.2” ที่มีกำลังสอ่ งสว่าง 30,000 ลูเมน ซึ่งฉายภาพทีม่ ีความกวา้ ง
30 เมตร บนหน้าจอที่ 40 เมตร จากโปรเจคเตอร์ โซนความปลอดภัยนี้ (พื้นที่อันตรายต่อตาที่ระบุใน
มาตรฐาน IEC 60825) จะย่นื ออกไปด้านหนา้ เลนส์ฉายภาพประมาณ 1.8 เมตร นอกโซนน้นั โปรเจคเตอร์
สามารถจัดเป็นอุปกรณ์เลเซอร์คลาส 2M ได้ ซึ่งหมายความว่าหากมีคนมองเข้าไปในลำแสงโดยบังเอิญ
การสะท้อนแสงของดวงตา (0.25 วินาที) จะเร็วพอที่จะหลกี เลี่ยงความเสียหายต่อดวงตาอย่างถาวร การ
คำนวณเป็นไปตามมาตรฐาน IEC 60825 และข้อบังคับและกฎหมายในท้องถิ่นอาจเบี่ยงเบนไปจาก
มาตรฐานน้ี

28

5.7 เทคนิคการลดจดุ
เทคนิคการลดจุดด่างดำทั้งหมดใช้การเฉลี่ยของรูปแบบจุดอิสระที่เกิดจากแหล่งที่ไม่ต่อเนื่องกัน
เพื่อระงับความเปรียบต่างของจุดที่รับรู้ รูปแบบจุดสองจุดเป็นอิสระ ถ้า สำหรับแต่ละจุด ไม่มี
ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของทั้งสองรูปแบบ Speckle ทำหน้าที่เป็นปรากฏการณ์ทางสถิติ ซึ่ง
หมายความว่าความเปรียบตา่ งของจุดของผลรวมของรูปแบบจุดอสิ ระ N2 น้ันตำ่ กวา่ ความเปรียบต่างของ
จุดของรูปแบบจุดแต่ละแบบ N เท่า โดยที่ความเข้มเฉลี่ยของรูปแบบจุดแต่ละจุดจะเท่ากัน หลักการดัง
แสดงในรูปที่ 11 การหาค่าเฉลี่ยสามารถทำได้โดยการซ้อนทับของรูปแบบจุดอิสระหลายแบบพร้อมกัน
หรือโดยการแสดงรูปแบบจดุ อิสระตามลำดับภายในเวลารวมของตา

รปู ที่ 24 จดุ ด่างดำทถี่ ูกลดดว้ ยการทบั ซ้อน
การทับซ้อนของรูปแบบจุดอิสระ N2 ส่งผลให้เกิดการลดจุดโดยปัจจัยของ N ในที่นี้แสดงให้เห็นว่าการ
ซอ้ นทบั ของรปู แบบจดุ อสิ ระส่รี ูปแบบที่มี Ci = 40 % (ซา้ ย) ส่งผลให้เกิดรปู แบบจดุ โดยมคี วามเปรียบต่าง
ของ Cs ที่ลดลงเท่ากับ 21% (ขวา) หมายเหตุ Ci / Cs ≈ 2 มีหลายเทคนิคในการสร้างรูปแบบจุดอิสระ
สำหรับการฉายภาพ แต่เทคนิคเหล่านี้ไม่สามารถรวมเข้าด้วยกันได้ทั้งหมด ดังนั้นจึงควรจัดกลุ่มเทคนิค
การลดจุดที่แตกต่างกันออกเป็นสี่ประเภท : ความหลากหลายเชิงมุม ความหลากหลายความยาวคลื่น
ความหลากหลายของโพลาไรซ์ และหน้าจอพิเศษ การรวมกันของเทคนิคที่เป็นของคลาสต่างๆ จะส่งผล
ให้มีการปราบปรามจุดที่ดีขึ้น ในขณะที่การรวมกันของเทคนิคภายในคลาสเดียวโดยทั่วไปจะไม่ปรับปรุง
การปราบปรามจดุ แตล่ ะชนั้ เรยี นจะกลา่ วถึงในหวั ข้อยอ่ ยถดั ไป

29

5.8 ความหลากหลายเชงิ มุม
ขั้นตอนแรกในการยับยั้งจุดคือการใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มีความเชื่อมโยงกันลดลง ซึ่งทำได้โดย
การใชเ้ ลเซอรท์ ่ีไม่ต่อเนื่องกนั ต่อสีหรือโดยการทำลายการเช่ือมโยงกนั ของลำแสงเลเซอร์เดียวหรือท้ังสอง
อย่าง มีหลายเทคนิคในการทำลายการเชื่อมโยงกันของเลเซอร์: การมอดูเลตเฟส (เช่น โดยดิฟฟิวเซอร์
เคลื่อนที่ในระนาบภาพ หรือไฟเบอร์เคลื่อนที่ หรือเพลทเฟส) การทำให้ส่วนต่างๆ ของลำแสงล่าช้าโดย
เวลาทีน่ านกวา่ เวลาท่เี ชอื่ มโยงกนั ของเลเซอร์ เปน็ ต้น
การลดจุดสามารถทำได้โดยใชต้ ัวปล่อยจำนวนมาก ซึ่งจะช่วยลดความต่างของจุดด้วยรากที่สอง
ของจำนวนตวั ปล่อย อย่างไรกต็ าม ในความเปน็ จรงิ มนั ไม่งา่ ยอยา่ งนน้ั และต้องมีเง่ือนไขเพม่ิ เตมิ : มุมตก
กระทบบนหน้าจอของแหลง่ กำเนดิ แสงทั้งหมดเหล่านี้ตอ้ งกระจายอย่างเพียงพอ การแยกเชิงมุมน้อยที่สุด
ของแหล่งกำเนิดทั้งสองขึ้นอยู่กับผู้ชมและไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของหน้าจออย่างที่ ใครๆ ก็คิดโดย
สัญชาตญาณ: การแยกเชิงมมุ ของแหลง่ ที่มาควรมากกวา่ ช่องตวั เลขของผู้สังเกต

รูปท่ี 25 มุมตกกระทบตา่ งๆ ภายในโปรเจคเตอร์

30

สิ่งนี้มีความหมายที่สำคัญบางประการต่อการออกแบบโปรเจคเตอร์เลเซอร์ รูรับแสงของเลนส์
ฉายภาพจะจำกัดพืน้ ทเ่ี ชิงมุม ซง่ึ ใชไ้ ด้กับการลดจุดและรรู บั แสงทเี่ ปน็ ตวั เลขของตวั แสดงจะถูกกำหนดโดย
ระยะห่างระหว่างตัวแสดงกับหน้าจอ ซึ่งเป็นพารามิเตอร์คงที่ขึ้นอยู่กับการใช้งาน กา รลดความคมชัด
สูงสุดของจุดนั้นพิจารณาจากจำนวนครั้งที่รูรับแสงตัวเลขของตัวแสดงพอดีภายในมุมทึบที่ปรับด้วยรูรับ
แสงของเลนส์ฉายภาพ สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ทันทีที่การลดจุดบกพร่องสูงสุดนี้ทำไดโ้ ดยใช้เทคนิคที่อิง
ตามความหลากหลายเชิงมุม

สมมติว่ามีคนสร้างโปรเจคเตอร์เลเซอร์ด้วยตัวปล่อยเลเซอร์ตัวเดียวและด้วยการใช้ตัวกระจาย
แสงที่เคลื่อนที่ได้ ก็จะได้การปราบปรามจุดด่างสูงสุด ในกรณีนั้น เราไม่สามารถลดจุดด่างได้อีกโดยการ
เพิ่มตัวปล่อยที่ความยาวคลื่นเท่ากัน โดยหนึ่งสามารถปรับปรุงความคมชัดของจุดของโปรเจคเตอร์โดย
การเพิ่มเอเทนของเครื่องยนต์แสง ซึ่งจะเพิ่มขนาดของรูรับแสง ซึ่งสามารถทำได้โดยการลดค่า f ของการ
กระจายแสงของโปรเจคเตอร์และ/หรือโดยการเพ่ิมขนาดของโมดเู ลเตอร์แสง อย่างไรก็ตาม ประการแรก
เลนส์ฉายภาพสำหรับค่า f น้อยและชิปขนาดใหญ่นั้นซับซ้อนและมีราคาแพงกว่า ประการที่สอง ข้อดี
มากมายของการฉายภาพด้วยเลเซอร์ (อัตราส่วนคอนทราสต์สูง ประสิทธิภาพของระบบสูง ฯลฯ) ใช้
ประโยชน์จากค่า f สูงที่เกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ การลดค่า f เพื่อให้ได้การขจัดจุดด่างที่ดีจงึ
ไม่สอดคล้องกับข้อดีของการฉายภาพด้วยเลเซอร์เหล่านี้ ซึ่งหมายความว่าเทคนคิ นี้ชว่ ยลดจุดด่างสำหรับ
โปรเจคเตอรร์ ะดบั ไฮเอนด์เทา่ นั้น

31

5.9 ความหลากหลายของความยาวคล่ืน
รูปแบบจุดของแหล่งกำเนิดแสงแบบเอกรงค์สองแห่งที่มีความยาวคลื่น (λ) ต่างกัน (λ - ∆λ/2
และ λ + ∆λ/2) จะแตกตา่ งกัน แตม่ ีขดี จำกดั ต่ำกว่าสำหรับ ∆λ เพ่อื ใหไ้ ด้รูปแบบจุดอิสระ การแยกน้อย
ที่สุด ∆λmin ขึ้นอยู่กับ λ2 และความสูงของพื้นผิวที่ผันผวนของหน้าจอ[11] การลดจุดบกพร่องน้ัน
พจิ ารณาจากจำนวนครั้งที่ ∆λmin พอดกี บั แบนด์วิดท์ของแหล่งกำเนิดแสง

ในกรณีที่ใช้อิมิตเตอร์ตัวเดียวต่อสี สิ่งสำคัญคือเลเซอร์นี้มีแบนด์วิดท์ที่ค่อนข้างกว้าง (เช่น
เลเซอร์ไดโอดโดยตรงมีแบนดว์ ิดทป์ ระมาณ 1 นาโนเมตร) อย่างไรกต็ าม สบี างสีสามารถรบั ได้โดยการเพิ่ม
ความถ่สี องเท่าของเลเซอร์ IR เท่านน้ั และจากนนั้ จงึ เป็นเรอ่ื งยากท่จี ะได้แบนด์วดิ ท์ท่กี ว้าง เมื่อแบนดว์ ิดธ์
ไม่กว้างเพียงพอ การลดจุดด่างด้วยความหลากหลายความยาวคลื่นสามารถทำได้โดยการรวมตัวปล่อย
จำนวนมากซึ่งความยาวคลื่นได้รับการออกแบบในลักษณะที่เลเซอร์ทั้งหมดจะถูกคั่นด้วยความยาวคลื่น
อย่างน้อย ∆λmin แม้แต่เลเซอร์ไดโอดโดยตรงก็ยังดีกว่าที่จะรวมแหล่งกำเนิดหลายแหล่งที่มีความยาว
คล่ืนกลางต่างกันเพอ่ื ปรับปรงุ การปราบปรามของจุด

ความหลากหลายของความยาวคลื่นเป็นวิธีที่มีแนวโน้มมากในการขจัดจุด เนื่องจากมาโดยไม่มี
การเสียเปรียบใดๆ ในด้านคุณภาพของภาพและประสิทธิภาพของโปรเจคเตอร์ เนื่องจากส่วนปลายจะ
ไม่ได้รับผลกระทบและช่วงสีที่ลดลงนั้นเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ต้นทุนของแหล่งกำเนิดแสงจะสูงข้ึน
เนือ่ งจากความพยายามในการออกแบบมีขนาดใหญ่ขน้ึ และปริมาณการผลิตจะน้อยลง

3.10 ความหลากหลายของโพลาไรซ์

การรบกวนไม่สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างสถานะโพลาไรเซชันตั้งฉากสองสถานะ การกระเจิงของ
แสงขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชัน ซึ่งหมายความว่าการสะท้อนที่พื้นผิวกระจายของเลเซอร์ที่ไม่มีโพลาไรซ์จะให้
รูปแบบจุดสองแบบที่เป็นอิสระและทำให้มีจุดลดลง √2 สำหรับหน้าจอการรักษาโพลาไรซ์ นี่คือการลด
สูงสุดที่ทำได้ด้วยความหลากหลายของโพลาไรเซชัน หน้าจอแบบกระจายที่ไม่อนุรักษ์โพลาไรซ์สามารถ
บรรลุการปราบปรามจุดเพิ่มเติมโดยปัจจัย √2 ดังนั้น การใช้ความเป็นไปได้ทั้งหมดของความหลากหลาย
โพลาไรซ์ จงึ สามารถไดร้ ับปัจจัย 2 ในจดุ ความคมชดั ซง่ึ เปน็ เพียงการปรบั ปรุงเลก็ นอ้ ย อย่างไรก็ตาม ควร
ใชป้ ระโยชนจ์ ากเทคนิคนใ้ี หม้ ากทีส่ ุด

32

บรรณานุกรม

“Digital Light Processing (DPL)”[ออนไลน์].
เข้าถงึ ได้จาก: https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Light_Processing [สบื คน้ เม่ือ 27

ธนั วาคม 2564].
“LCOS (Liquid Crystal on Silicon)”[ออนไลน]์ .

เข้าถงึ ไดจ้ าก: https://www.scienceabc.com/innovation/how-does-a-projector-
work.html [สบื ค้นเม่ือ 27ธันวาคม 2564].
“LCOS (Liquid Crystal on Silicon)”[ออนไลน์].

เข้าถงึ ได้จาก: https://www.projectorcentral.com/lcos.htm [สบื ค้นเมื่อ 27ธันวาคม
2564].
“Digital Light Processing (DPL)and LCOS (Liquid Crystal on Silicon)”[ออนไลน์].

เขา้ ถงึ ไดจ้ าก: https://www.projectorcentral.com/Digital-Projector-Imaging-
Technologies-Explained.htm [สบื คน้ เมื่อ 28ธนั วาคม 2564].
“Laser projector”[ออนไลน์].

เข้าถึงได้จาก: (PDF) Future prospects of high-end laser projectors
(researchgate.net) [สืบค้นเม่ือ 28ธนั วาคม 2564].
“หลากเทคโนโลยสี ร้างภาพ”[ออนไลน์].
เข้าถึงไดจ้ าก: https:// http://www.virasupplies.com/projecterpiya2.php [สืบค้นเมือ่ 14
กมุ ภาพนั ธ์ 2565].
“CRT Projector”[ออนไลน]์ .

เข้าถึงไดจ้ าก: https:// http://www.curtpalme.com/Dwin_Layout1.shtm [สืบคน้ เมื่อ
14 กมุ ภาพนั ธ์ 2565].

33

“Eidophor”[ออนไลน์].
เข้าถงึ ไดจ้ าก: https://www.earlytelevision.org/eidophor.html [สืบคน้ เม่ือ 14

กุมภาพนั ธ์ 2565].
“The Evolution of Projection Technology”[ออนไลน์].

เขา้ ถึงได้จาก: https://www.projectorcentral.com/projectors-evolution.htm [สืบคน้
เมอื่ 14 กุมภาพนั ธ์ 2565