Historia projektorów

Według słownika języka polskiego PWN, projektor jest to „przyrząd optyczny do rzutowania na ekran znacznie powiększonych obrazów”. Projektorem można zatem nazwać zarówno przedstawiony w XV wieku „magiczny lampion”, który wyświetlał obraz namalowany na szkle i oświetlony lampą oliwną, jak i opracowany w 1968 roku pierwszy projektor LCD. Poniższy tekst przedstawia historię projektorów od rysunku z 1420 roku do nowoczesnych urządzeń, wyposażonych w diody LED i technologię DLP.

Rysunek przedstawiony w 1420 roku przez Johannesa de Fontana ilustrował prototyp urządzenia, które prawdopodobnie wyświetlało ciemny i rozmazany obraz z niewielkiej odległości. Szkic jednak zainspirował następców do opracowania przyrządu, który faktycznie działał.

 

Lista potencjalnych wynalazców pierwszego urządzenia do wyświetlania obrazu jest długa:
• Pierre Fournier – 1515, Francja
• Giovanni Battista della Porta – 1589, Włochy
• Athansius Kircher – 1646, Niemcy
• Christiaan Huygens – 1659, Holandia
• Thomas Rasmusser Walgenstein – 1660, Dania
• Claude Millet – 1674, Francja

Jak widać, zapisy historyczne nie są pewne, co do tego, kto był pierwszy. Pewne jest to, że uczony jezuita, Athansius Kircher w 1646 roku opisał i zilustrował urządzenie odbijające światło słoneczne w lustrze, poprzez soczewki, na ekran. Opis, który znalazł się w dziele pt. Ars Magna Lucis et Umbrae (Wielka Sztuka Światłocienia), był pobieżny i niedokładny. Wystarczył jednak, żeby uczony został obwieszczony wynalazcą magicznej latarni. Jednak nie przez wszystkich. Niektórzy naukowcy twierdzą, że wynalazcą jest Christiaan Huygens, który w 1659 roku zaprezentował pierwszy działający prototyp.

Huygens nawiązał współpracę z Richardem Reeves, londyńskim optykiem, który zaczął produkować
i sprzedawać magiczne latarnie w 1663 roku.

Magiczna latarnia
Urządzenie w XVII wieku składało się z przesuwanych mechanicznie slajdów oświetlanych za pomocą lampy naftowej. Te duże, skomplikowane projektory były wykonane ze szkła, drewna, metalu i farby emaliowej. Niektóre miały wbudowane pokrętła i dźwignie, mające na celu wprawianie slajdów w ruch, tworząc nieskomplikowane animacje.

 

W pierwszej połowie XIX wieku optyka była jednym z głównych zagadnień zgłębianych przez naukowców. Dzięki temu odbył się spory postęp technologiczny w projektowaniu dioram, magicznych latarni, aparatów fotograficznych a nawet elektrycznego oświetlenia (na długo przed odkryciem Edisona).

Michael Faraday przedstawił sposób uzyskiwania światła za pomocą palonego wapna – „światło wapienne”. W 1837 światło wapienne, cechujące się wysoką jasnością, trafiło do teatrów, jako źródło światła bardzo zbliżonego do dziennego. Za pomocą soczewek i filtrów uzyskiwano światło o określonym kształcie i kolorze. Światło wapienne było szeroko rozpowszechnionym standardem oświetlenia scen teatralnych aż do końca XIX wieku, kiedy nadeszły czasy oświetlenia elektrycznego.

Projektory filmowe
W latach 90-tych XIX wieku stworzono pierwsze projektory będące w stanie odtwarzać obraz ruchomy. Jako wynalazców technologii wymienia się Thomasa Edisona (wynalazcę żarówki) oraz braci Lumiere. W 1890 roku Edison przetestował swój prototyp projektora cylindrycznego, wyświetlając film zatytułowany „Monkeyshines”. Obraz wyświetlany przez urządzenie miał małe rozmiary, więc wymagał powiększenia. Spory problem stanowiła jakość obrazu - był on bardzo ziarnisty. Edison porzucił ten projekt i opracował ze swoim asystentem W.K.L Dicksonem urządzenie nazwane kinetoskopem. Obraz wyświetlany w kinetoskopie mógł być oglądany przez wizjer, przez jedną osobę.

 

 

Sukces kinetoskopu został wkrótce przyćmiony przez wynalazek braci Lumiere – kinematograf. Mimo, że wynalazek braci-wynalazców musiał być operowany ręcznie, był krokiem w przód w stosunku do urządzenia Edisona. Kinematograf był połączeniem kamery nagrywającej obraz, drukarki i projektora będącego w stanie wyświetlić nagrane klatki. Olbrzymią zaletą wynalazku braci Lumiere była możliwość oglądania obrazu przez wielu ludzi jednocześnie. W 1895 roku ich pierwszy film został wyświetlony na ekranie o rozmiarach 16 na 21 metrów.

Projektor braci Lumiere doczekał się wielu ulepszeń, jednak podstawowa zasada działania była kopiowana.

Era cyfrowa
W latach 30-tych XX wieku pojawiły się pierwsze urządzenia wykorzystujące technologię CRT (Cathode Ray Tube). Technologia ta została opracowana już w 1897 roku, ale wdrożenia doczekała się dopiero w 1931 r.

Głównym elementem technologii CRT jest lampa elektronowa, w której promień elektronowy pada na fosforyczną powierzchnię. Do uzyskiwania obrazu wykorzystuje się urządzenie składające się z trzech lamp odpowiedzialnych za podstawowe kolory (czerwony, zielony, niebieski), układu soczewek i układu scalonego. Po otrzymaniu sygnału wideo, każdy z podstawowych kolorów jest przetwarzany i przekierowywany do odpowiedniej lampy. Każda z lamp posiada dedykowaną soczewkę, która odpowiada z ostrość i powiększanie obrazu. Po połączeniu trzech promieni światła otrzymuje się gotowy obraz. Technologia ta najpierw była wykorzystywana w telewizorach CRT, zanim trafiła do projektorów.

 

 

 

Technologia LCD
Następnym krokiem w rozwoju projektorów było opracowanie technologii LCD – Liquid Crystal Display. Wynalazcą jest nowojorski uczony – Gene Dolgoff. Jego podstawowym celem było opracowanie projektora jaśniejszego niż CRT.

W technologii LCD silny strumień światła przechodzi przez pryzmat, który rozdziela światło na trzy podstawowe kolory. Trzy strumienie światła przechodzą następnie przez układ składający się z półprzeźroczystych kryształów. Sygnał sterujący decyduje, które kolory są przez panel LCD przepuszczane i trafiają przez soczewkę na końcowy obraz. Gotowy projektor LCD został opracowany w 1984 roku. Głównym problemem, jaki napotkał Gene Dolgoff, były widoczne linie oddzielające poszczególne piksele obrazu. Problem ten zyskał nazwę Screen-door Effect (SDE). Efekt udało się zmniejszyć, przez celowe zmniejszenie ostrości obrazu, przez co linie dzielące poszczególne piksele ulegały „rozmazaniu”. Faktyczne rozwiązanie problemu przyniosła jednak dopiero technologia DLP.

 

 

Technologia DLP
Następnym krokiem w rozwoju projektorów było opracowanie przez Texas Instruments technologii DLP – Digital Light Processing. Jej głównymi przewagami nad LCD są: wyższy kontrast, większa szczegółowość obrazu (mniejsza pikselizacja) oraz zmniejszenie rozmiarów mechanizmu odpowiadającego za wyświetlanie obrazu.

Zasada działania projektorów DLP jest bardzo podobna do CRT. Obraz nie jest przepuszczany przez półprzeźroczysty kryształ, ale odbijany od matrycy luster. W technologii DLP za każdy piksel obrazu odpowiada jedno mikro-lusterko, które przechylając się, decyduje o natężeniu światła i jasności danego piksela obrazu. W ten sposób powstaje obraz w skali szarości, który jest kolorowany za pomocą strumienia światła przepuszczanego przez pryzmat.

Technologia DLP umożliwiła również znaczne zmniejszenie mechanizmu odpowiedzialnego za generowanie obrazu.

 

Kolejnym ważnym krokiem w rozwoju projektorów było opracowanie w 2006 roku wydajnych diod LED, jako źródła światła. Pozwoliło to zastąpić lampy łukowe, co zaowocowało dalszym zmniejszeniem urządzeń. Dzięki temu dzisiejsze projektory mają wielkość 7 x 7 cm, przy jasności 55 ANSI lumenów. Pobór niektórych urządzeń (na przykładzie kieszonkowego projektora Philips PicoPix 2055) wynosi zaledwie 2 Ampery, dzięki czemu urządzenie może być zasilane z portu USB.