6. Phương pháp nghiên cứu
1.2.3. Hệ chiếu mẫu vân sáng
Phương pháp đo bằng ánh sáng cấu trúc cần phải chiếu mẫu vân sáng lên bề mặt chi tiết đo. Độ chính xác của phép đo phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của vân chiếu được tạo ra. Có nhiều phương pháp tạo mẫu vân sáng như sử dụng giao thoa laser, dùng cách tử nhiễu xạ, dùng máy chiếu. Phương pháp giao thoa laser và chiếu sáng qua cách tử nhiễu xạ phù hợp với các phép đo có vùng đo nhỏ cần độ chính xác cao do có thể tạo ra mẫu sáng chiếu có chu kì sin nhỏ, tuy nhiên có nhược điểm là kết cấu phức tạp đòi hỏi độ chính xác rất cao cũng như phạm vi đo hạn chế. Với các thiết bị đo thông dụng đáp ứng các dải sản phẩm có kích thước trung bình thường sử dụng máy chiếu kỹ thuật số.
Máy chiếu nói chung có thể phân loại theo hai công nghệ dựa trên cơ chế hoạt động bên trong mà máy chiếu sử dụng để hiển thị hình ảnh là: DLP (Digital Light Processing) và LCD (Liquid Crystal Display).
a) Công nghệ LCD
Máy chiếu LCD (liquid crystal display - hiển thị tinh thể lỏng) tổng hợp hình ảnh màu dựa trên 3 màu cơ bản là đỏ, lục và xanh dương (RGB).
Hình 1.21 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy chiếu LCD
Hình 1.21 thể hiện sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy chiếu LCD trong đó các thành phần gồm có: Nguồn sáng trắng ban đầu được tách thành 3 nguồn sáng đơn sắc là đỏ, lục, xanh dương và được dẫn đến 3 tấm LCD độc lập. Nếu điểm ảnh trên LCD ở trạng thái đóng, ánh sáng không thể xuyên qua thì điểm ảnh biểu diễn trên màn hình là đen. Tương
tự, độ sáng của điểm ảnh cũng thay đổi tương ứng theo trạng thái mở của điểm ảnh LCD. Điều khiển 3 tấm LCD đóng mở điểm ảnh theo thông tin ảnh số thu được 3 ảnh đơn sắc theo hệ màu RGB. Sau đó ba ảnh được tổng hợp qua lăng kính chiếu đến hệ quang của máy chiếu.
Ưu điểm của máy chiếu LCD là thể hiện phong phú sắc độ màu, sắc nét và độ sáng cao.
Nhược điểm của LCD:
+ Hiệu ứng "ca-rô" làm hình ảnh trông bị "vỡ hạt". + Kích thước máy chiếu lớn
+ Hiện tượng "điểm chết" - các ảnh điểm có thể luôn tắt hay luôn mở, được gọi là điểm chết.
+ Các tấm kính LCD có thể bị hỏng và thay thế rất đắt tiền.
b) Công nghệ DLP
Công nghệ Digital Light Processing là giải pháp hiển thị kỹ thuật số. Công nghệ DLP sử dụng một vi mạch bán dẫn quang học, gọi là thiết bị vi gương số Digital Micromirror Device hay DMD để tái tạo dữ liệu nguồn. Trái ngược với phương pháp truyền qua của LCD, công nghệ DLP do Texas Instruments phát triển độc quyền vào năm 1997 sử dụng gương để phản chiếu ánh sáng.
(a) (b)
Hình 1.22 (a) Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy chiếu DLP; (b) Cấu tạo điểm ảnh trên chip DMD [28]
Trên hình 1.22 thể hiện sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy chiếu DLP và cấu tạo của vi gương dùng trong bộ cảm biến ảnh. Một chip DMD (Direct Micromirror Device) được tích hợp ma trận vi gương, mỗi vi gương tương ứng một điểm ảnh. Tần số dao động của gương hàng ngàn lần/ giây và thể hiện được 1024 cấp độ xám. Để thể hiện hình ảnh màu, một bánh quay màu (color wheel) được đặt giữa nguồn sáng và DMD. Phổ biến hiện nay là hệ thống sử dụng bánh quay 4 màu gồm đỏ, lục, xanh dương, trắng để lần lượt tạo và xuất ra 4 ảnh đơn sắc trong một chu kỳ.
Ưu điểm của DLP
Hiệu ứng "ca-rô" (lưới) nhẹ hơn vì các ảnh điểm gần nhau hơn. Điều này không cho nhiều khác biệt với dữ liệu, nhưng cho hình ảnh video mịn hơn.
Bo mạch Chip DMD
Kính lọc màu
Nguồn sáng Hệ quang
Có thể đạt độ tương phản (contrast) cao hơn. Gọn nhẹ, dễ di động hơn do có ít thành phần hơn. Máy chiếu DLP có tuổi thọ cao hơn máy chiếu LCD.
Hình 1.23 So sánh chất lượng hình ảnh tạo ra bởi máy chiếu LCD và DLP
Nhược điểm của DLP
Độ bão hoà màu thấp hơn.
Có hiệu ứng "vầng hào quang" do ánh sáng bị tán xạ khi chiếu tới cạnh rìa của các vi gương.
Nhận xét
Máy chiếu sử dụng công nghệ DLP được ứng dụng nhiều trong đo lường ánh sáng cấu trúc bởi một số yếu tố sau:
Công nghệ DLP có hiệu ứng “ca rô” ít hơn LCD do đó khi chiếu mẫu chiếu mã hóa cường độ điểm ảnh dạng sin cho độ chính xác cao hơn.
Các chip DMD của công nghệ DLP cho độ phân giải cao với kích thước máy chiếu nhỏ gọn (ví dụ chip 1024x768 hoặc có thể các chip đáp ứng độ phân giải HD hoặc full HD). Mỗi điểm ảnh có thể điều khiển 256 mức cường độ xám khi chiếu ảnh xám.
Điều khiển chính xác cường độ sáng của điểm ảnh: các mẫu chiếu được thiết kế trên máy tính được số hóa và truyền tín hiệu điều khiển xuống máy chiếu đơn giản và cho độ chính xác cao.
Giá thành các thiết bị chiếu theo công nghệ DLP ngày càng giảm.