จุดเด่นของอุปกรณ์ฉายภาพประเภท “ฟร้อนต์ โปรเจคเตอร์” (Front-Projector) ก็คือทำให้เราสามารถรับชมภาพยนตร์ในบ้านด้วยภาพที่มีขนาดใหญ่กว่าที่ทีวีสามารถให้ได้ ทำให้ดูแล้วได้อารมณ์มากกว่าดูจากทีวีมาก ให้ประสบการณ์ของการ “จำลอง” โรงภาพยนตร์เข้ามาไว้ในบ้านได้ตรงกับความหมายของคำว่า “Home Theater” มากที่สุด!
ก่อนจะมาถึง Laser Projector
ใครเล่นโฮมเธียเตอร์สมัยก่อนโน้น ถ้าจำกันได้.. ย้อนหลังไปประมาณ 20-30 ปี อุปกรณ์ฉายภาพประเภทแรกสุดที่สามารถสร้างภาพโฮมเธียเตอร์ขนาดใหญ่ 100 นิ้วได้ ในยุคโน้นก็มีแต่เครื่องฉายฟร้อนต์โปรเจคเตอร์ที่ใช้หลอดภาพ CRT (Cathode Ray Tube) แบบ 3 เลนส์เท่านั้น ซึ่งหลักการทำงานของเครื่องฉาย CRT ก็คือใช้หลอดภาพ 3 หลอดยิงแสงสีน้ำเงิน, เขียว และแดง ขึ้นไปผสมกันบนจอกลายเป็นภาพวิดีโอให้เราดู
พื้นฐานของภาพจากฟร้อนต์–โปรเจคเตอร์
เนื่องจากภาพวิดีโอบนจอที่เราดูประกอบด้วยส่วนของ “สี” (Chrominance) กับส่วนของ “แสง” (Luminance) เป็นหลัก ซึ่งส่วนของสีนั้น ตัวโปรเจคเตอร์จะสร้างขึ้นจากการทำงานของชุดอุปกรณ์ที่เรียกว่า “Color filter” ในขณะที่ส่วนของแสงนั้นสร้างขึ้นจากชุดอุปกรณ์ที่เรียกว่า “Light source” ที่ติดตั้งอยู่ภายในตัวโปรเจคเตอร์นั่นเอง
1) ส่วนของ “สี“
หลังจากยุค CRT สามหลอดเป็นต้นมา เครื่องฉายฟร้อนต์ โปรเจคเตอร์ก็ได้ถูกพัฒนาให้มีขนาดที่เล็กลง น้ำหนักเบาลง สะดวกและง่ายต่อการติดตั้งมากยิ่งขึ้น ราคาขายก็ถูกลงด้วย
ลักษณะการทำงานของ LCD Projector
(ขอบคุณภาพจากเว็บไซต์ Vimeo)
เทคโนโลยีที่ออกแบบมาให้ทำหน้าที่ในการสร้างส่วนที่เป็น “สี” ของภาพที่ผ่านมามีอยู่ 3 เทคโนโลยีด้วยกัน นั่นคือ LCD (Liquid Crystal Dislay), LCoS (Liquid Crystal on Silicon) และ DLP (Digital Light Processing) ซึ่ง LCD นั้นเป็นเทคโนโลยีที่เป็นของกลาง คือแบรนด์ไหนนำไปพัฒนาต่อยอดใช้ก็สามารถตั้งชื่อเรียกเฉพาะของตัวเองได้ อย่างเช่น นำไปพัฒนาเป็นเทคโนโลยี LCoS ที่ชื่อว่า 3LCD ของ Epson เป็นต้น หรือเทคโนโลยี D-ILA ของ JVC และ SXRD ของ Sony ก็ใช่
แผง LCD แม่สีทั้งสามสี น้ำเงิน, เขียว และแดง ถูกออกแบบให้อยู่ในรูปของชิปสำเร็จ ซึ่งทำให้ฟร้อนต์ โปรเจคเตอร์ยุคหลังๆ สามารถลดขนาดของตัวเครื่องลงมาได้มาก และทำให้น้ำหนักเบาลงด้วย
ตัวอย่างการทำงานของ DLP Projector
(ขอบคุณภาพจากเว็บไซต์ Vimeo)
ส่วนเทคโนโลยี DLP นั้นเป็นนวัตกรรมที่คิดขึ้นมาใหม่เลย ทำงานแตกต่างจาก LCD และ LCoS ไปคนละแบบ บริษัทผู้ถือลิขสิทธิ์ในการคิดค้นและผลิตออกจำหน่ายในรูปแบบของชิปสำเร็จก็คือบริษัท TI (Texas Instruments)
2) ส่วนของ “แสง“
ผลจากการพัฒนา LCD projector เพื่อใช้แทน CRT projector ได้เปลี่ยนหลักการทำงานของฟร้อนต์–โปรเจคเตอร์ไปด้วย คือแทนที่จะใช้วิธียิงแสงแม่สี 3 สี คือ น้ำเงิน, เขียว และแดงไปผสมทับกันบนจอให้เกิดเป็นภาพอย่างที่ CRT ทำ นักพัฒนาในยุคนั้นก็เปลี่ยนมาใช้วิธีแพ็คส่วนของ color filter กับส่วนของ light source เข้าเป็นส่วนเดียวกัน แล้วอาศัยปริซึ่มทำการแยกแสงสีขาวจาก “หลอดไฟ” ให้ออกมาเป็น 3 ลำแสง แล้วบังคับให้ลำแสงทั้งสามพุ่งผ่านแผง LCD panel สามแผ่นที่แยกเป็นสี น้ำเงิน, เขียว และแดง สีละแผ่น ทำให้เกิดเป็นลำแสงสีน้ำเงิน, เขียว และแดง จากนั้นก็บังคับให้แสงทั้งสามสีนั้นกลับไปผสมรวมกันในปริซึ่มอีกชิ้นหนึ่ง กลายเป็นภาพสีที่สมบูรณ์และพุ่งผ่านเลนส์ขยายออกไปตกลงบนจอที่เราชม
แต่เนื่องจากแสงของภาพที่พุ่งออกจากโปรเจคเตอร์จะต้องเดินทางด้วยระยะทางหลายเมตรก่อนจะไปตกลงบนจอ ทำให้แสงจากโปรเจคเตอร์ต้องสูญเสียไปในอากาศอย่างมาก หลอดไฟที่ให้กำเนิดแสงในโปรเจคเตอร์จึงต้องใช้หลอดแบบ Metal-Halide แบบเดียวกับที่ใช้ส่องสว่างให้กับสนามฟุตบอลหรือสนามเทนนิส เพราะมีความสามารถในการสร้างลำแสงสีขาวที่มีความเข้มสูงมากๆ ได้
ข้อด้อยของหลอด
light source
แม้ว่าการพัฒนาจากเทคโนโลยี CRT โปรเจคเตอร์มาเป็น LCD projector โดยใช้หลอดเมทัล–ฮาไลด์เป็น light source จะทำให้ได้ภาพที่มีคุณภาพสูงขึ้นอย่างมาก โดยเฉพาะในแง่ “ความสว่างของภาพ” (brightness) ซึ่งเป็นข้อจำกัดของเทคโนโลยี CRTแต่กระนั้น แม้ว่าหลอดเมทัล–ฮาไลด์จะให้ความสว่างสูงมาก แต่เนื่องจากลำแสงของมันถูกดึงมาใช้แค่บางส่วน ส่วนที่เหลือจึงสูญเสียไปกลายเป็นความร้อน จึงต้องใช้พัดลมระบายความร้อนออกไปตัวเครื่อง ทำให้เกิดเป็นเสียงรบกวนขึ้นมา
จุดอ่อนของหลอดไฟอีกข้อหนึ่งคือ “อายุใช้งาน” ซึ่งไม่ใช่อายุใช้งานรวมที่ค่อนข้างจำกัด คืออยู่ระหว่าง 3,000 – 5,000 ชั่วโมงเท่านั้น แต่เป็นเรื่องความเสื่อมถอยลงของความสว่างด้วย คือนับจากชั่วโมงแรกที่คุณเปิดโปรเจคเตอร์ขึ้นมาใช้ ความสว่างของหลอดไฟหลอดนั้นก็เริ่มลดน้อยลงจากเดิมไปเรื่อยๆ แล้ว ปัญหาคือทำให้ภาพมีอาการทึมลงหลังจากใช้งานไประยะหนึ่ง ซึ่งกระทบกับคุณภาพของภาพมาก ถึงแม้ว่าจะเปลี่ยนหลอดได้ แต่ก็ทำให้สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายเช่นกัน
อีกอย่าง หลังๆ มา ในยุโรปก็เริ่มมีการพูดถึงปัญหาสภาพแวดล้อมที่เกิดจากหลอดไฟที่ถูกกำจัดทิ้งด้วยวิธีที่ไม่ถูกต้องตามหลักวิชาการมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้น ถ้ายกเลิกการใช้หลอดไฟในโปรเจคเตอร์ลงได้ ก็ถือว่าเป็นการลดต้นเหตุของปัญหาสภาพแวดล้อมลงไปได้อีกทางหนึ่ง
ก่อนถึงยุค
Laser light source
อันที่จริงแล้ว ช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ก็ได้มีความพยายามที่จะนำเอาหลอดไฟ LED (Light Emitting Diodes) มาพัฒนาใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงของโปรเจคเตอร์เช่นกัน เนื่องจากหลอด LED มีคุณสมบัติที่ดีกว่าหลอดเมทัล–ฮาไลด์อยู่หลายอย่าง อาทิ มีขนาดเล็กกว่ามาก ทำให้สามารถย่อขนาดของตัวโปรเจคเตอร์ให้เล็กลงไปได้มาก.. มากขนาดที่สามารถนำไปบรรจุลงในสมาร์ทโฟนได้เลย ซึ่งโดยพื้นฐานแล้ว ต้องถือว่า LED มีประสิทธิภาพสูงกว่าหลอดเมทัล–ฮาไลด์มาก แต่กระนั้น หลอด LED ก็ยังคงมีปัญหาที่เป็นจุดอ่อนอยู่อีกสองอย่างเมื่อนำมาใช้ทำเป็น light source สำหรับโปรเจคเตอร์
อย่างแรกคือ “ความสว่าง” ซึ่งถ้าเทียบโปรเจคเตอร์ในระดับราคาเท่ากัน ระหว่างแบบที่ใช้หลอดเมทัล–ฮาไลด์กับแบบที่ใช้หลอด LED จะพบว่า แบบที่ใช้หลอด LED ให้ความสว่าง “น้อยกว่า” แบบที่ใช้หลอดเมทัล–ฮาไลด์ ส่วนข้อด้อยข้อที่สองของหลอด LED ก็คือพบว่า แสงสว่างที่เกิดจากแผงชิป LED ยังมีอาการฟุ้งกระจายอยู่บ้าง แม้ว่าจะไม่ฟุ้งกระจายมากเท่ากับแสงสว่างที่เกิดจากหลอดเมทัล–ฮาไลด์ แต่ก็ต้องนับว่ายังมีปัญหา “สูญเสียความสว่าง” เกิดขึ้นอยู่ดี
Laser ไม่ใช่ของใหม่..
มนุษย์เรารู้จัก “เลเซอร์” (Laser) มาตั้งแต่ทศวรรต ’60 แล้ว แต่ในยุคแรกนั้น เลเซอร์ยังเป็นอะไรที่ดูห่างไกลจากชีวิตมนุษย์ทั่วไปมาก เพราะถูกพัฒนาขึ้นมาใช้ในวงการทหารและวงการแพทย์ซะเป็นส่วนใหญ่ ยุคหลังๆ มาเราจึงเริ่มพบว่ามีการนำเอาเลเซอร์มาพัฒนาใช้กับชีวิตประจำวันมากขึ้น เข้ามาใกล้ชิดกับมนุษย์เรามากขึ้น อย่างเช่น ใช้เป็น pointer สำหรับพรีเซนฯ งานในวงการธุรกิจและการศึกษา, ใช้เป็นเครื่องวัดระยะและชี้เล็งพิกัดในงานก่อสร้าง, ใช้อ่านข้อมูลดิจิตัลในเครื่องเล่นแผ่นออฟติคอลดิสก์ประเภทต่างๆ เป็นต้น
การนำ Laser เข้ามาพัฒนาใช้ในวงการโปรเจคเตอร์ครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 2008 บริษัทที่เป็นต้นคิดในการพัฒนาเลเซอร์เข้ามาใช้กับทีวีในตลาดคอนซูเมอร์เป็นครั้งแรกก็คือ Mitsubishi
มิตซูบิชิตั้งชื่อเทคโนโลยีของพวกเขาว่า “LaserVue” โดยนำไปติดตั้งไว้ใน rear-projection TV ซึ่งอาศัยพื้นฐานของเทคโนโลยี DLP แต่อัพเกรดส่วนของ Light source โดยใช้แสงเลเซอร์เป็นตัวให้แสงสว่างแทนหลอดไฟเมทัล–ฮาไลด์นั่นเอง
แม้ว่าโปรเจคเตอร์ทีวีแบบฉายหลังที่ใช้เทคโนโลยี LaserVue ของ Mitsubishi จะให้ภาพที่มีความสว่างสูงมาก ให้สีสันที่เที่ยงตรง และให้คอนทราสน์แสงที่กว้าง แต่เนื่องจากมันมีราคาสูงมาก และตัวเครื่องก็ยังหนากว่า LCD-TV กับ Plasma-TV ที่มีขายอยู่ในขณะนั้น ทำให้โปรเจคเตอร์ทีวีแบบฉายหลัง LaserVue ของมิตซูบิชิไม่ประสบความสำเร็จในตลาดและเลิกผลิตไปเมื่อช่วงปลายปี 2012
รูปแบบการใช้ Laser
ในโปรเจคเตอร์
แม้ว่า Laser จะถูกใช้ทำหน้าที่เป็นแค่ส่วนของ light source หรือแหล่งกำเนิดแสงในอุปกรณ์ฉายภาพประเภทฟร้อนต์–โปรเจคเตอร์อย่างเดียว แต่รูปแบบในการนำเอาเลเซอร์ไปใช้งานร่วมกับ color filter นั้นมีอยู่หลายรูปแบบด้วยกัน อาทิ
RGB Laser (DLP) : ลักษณะคล้ายกับรูปแบบที่ Mitsubishi ออกแบบขึ้นมาใช้ใน LaserVue ทีวีนั่นเอง พื้นฐานคือใช้แสงเลเซอร์จำนวน 3 ลำแสงที่แยกเป็นสีน้ำเงิน, เขียว และแดง ยิงผ่าน “ท่อนำแสง” (light pipe) เล็กๆ เข้าสู่ชุดอุปกรณ์พิเศษที่ประกอบด้วยเลนส์–ปริซึ่ม และชิป DMD ทะลุออกไปสู่จอ
RGB Laser (LCD/LCoS) : ลักษณะการทำงานจะคล้ายๆ กับแบบ RGB Laser ที่ใช้กับชิป DLP แต่แทนที่จะทำให้แสงเลเซอร์สะท้อนกับแผ่นกระจกเล็กๆ บนชิป DMD เทคนิคนี้จะใช้วิธียิงแสงเลเซอร์ทะลุผ่านแผง LCD หรือสะท้อนบนแผง LCoS แทน
Laser/Phosphor (DLP) : แทนที่จะใช้แสงเลเซอร์แยกอิสระ 3 สี/ 3 ลำแสงแบบ RGB Laser (DLP) ที่มีต้นทุนสูง ไล้ท์ เอนจิ้นแบบ Laser/Phosphor จึงถูกออกแบบขึ้นมาให้เป็นทางเลือกสำหรับต้นทุนที่ต่ำกว่า เพราะใช้แสงเลเซอร์สีน้ำเงินเพียงแค่ลำแสงเดียว ทำงานร่วมกับชุดอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเลนส์และกระจกจำนวนหนึ่งในการสร้างภาพขึ้นมา เริ่มต้นด้วยแสงเลเซอร์สีน้ำเงินที่ถูกแยกออกเป็น 2 ลำแสง ลำหนึ่งถูกส่งไปผ่านชิป DMD light engine ในขณะที่อีกลำแสงที่เหลือถูกบังคับให้ผ่านวงล้อ color filter อันแรกที่มีฟิลเตอร์สีเขียวกับสีเหลือง ทำให้เกิดเป็นลำแสงสีเขียวกับสีเหลือง รวมกับสีน้ำเงินเดิมที่ไม่ได้ผ่านวงล้ออันแรกเป็นสามลำแสง จากนั้น ลำแสงเลเซอร์ทั้งสามก็ถูกบังคับให้ไปพุ่งผ่านวงล้อสี color wheel บนชิป DLP ที่มีเลนส์กับกระจกคอยรองรับ จากนั้นลำแสงทั้งหมดก็จะถูกสะท้อนจากชิป DMD ออกไปที่ color mix ผสมกันเป็นภาพที่มีสีครบสมบูรณ์ก่อนจะพุ่งออกจากเลนส์ของโปรเจคเตอร์ไปที่จอ
ลักษณะการทำงานของ Laser/Phosphor (LCD)
Laser/Phosphor (LCD/LCoS) : ถูกใช้ใน LCD/LCoS projector โดยอาศัย Laser/Phosphor light system เป็นตัวสร้างความสว่างที่มีโครงสร้างการทำงานคล้ายกับแบบที่ใช้กับ DLP projector นั่นเอง แต่แทนที่จะให้แสงเลเซอร์ยิงสะท้อนชิป DMD+color wheel ก็เปลี่ยนมาเป็นทะลุผ่านชิป LCD หรือสะท้อนผ่านชิป LCoS ที่แยก 3 แม่สีคือน้ำเงิน–เขียว และแดง
นอกจากนั้น ผู้ผลิตโปรเจคเตอร์บางยี่ห้ออย่างเช่น Epson ซึ่งใช้เทคนิค Laser/Phosphor ร่วมกับ LCoS ก็ได้มีการออกแบบเทคนิคพิเศษของตัวเองเพิ่มเติมเข้าไป นั่นคือ เพิ่มเติมลำแสงเลเซอร์สีน้ำเงินขึ้นมาเป็น 2 ลำแสง แล้วบังคับให้ลำแสงหนึ่งวิ่งผ่านระบบ light engine โดยไม่ถูกเปลี่ยนแปลงใดๆ ในขณะที่อีกลำแสงถูกบังคับให้ผ่านวงล้อฟอสเฟอร์สีเหลือง ซึ่งแยกลำแสงเลเซอร์สีน้ำเงินออกเป็นสีแดงและสีเขียว ไปรวมกับลำแสงสีน้ำเงิน กลายเป็นแม่สีน้ำเงิน, เขียว และแดง ก่อนจะไปวิ่งผ่านระบบ light engine ส่วนที่เหลือและทะลุออกไปเป็นภาพบนจอ
Laser/LED Hybrid (DLP) : เป็นอีกรูปแบบหนึ่งที่แตกต่างออกไป ถูกใช้ในโปรเจคเตอร์ DLP ยี่ห้อ Casio บางรุ่น ซึ่ง light engine ของระบบนี้อาศัย LED เป็นตัวสร้างแสงสีแดง ในขณะที่ใช้เลเซอร์สร้างแสงสีน้ำเงิน ก่อนที่แสงสีน้ำเงินนี้จะถูกแยกออกเป็นแสงสีเขียวหลังจากไปกระทบวงล้อฟอสเฟอร์สีเหลือง จากนั้น แสงสีแดง, เขียว และน้ำเงิน ก็จะถูกบังคับให้พุ่งผ่านเลนส์และสะท้อนออกไปจากชิป DMD ไปที่จอ
ข้อดีของ
Laser light source
มีความเชื่อว่า ข้อจำกัดในแง่ “ความสว่าง” ของฟร้อนต์–โปรเจคเตอร์กำลังจะถูกขจัดออกไปเมื่อเทคโนโลยี Laser เดินทางเข้ามาที่ light engine แทนที่หลอดไฟแบบเดิม ยิ่งไปกว่านั้น ไม่ใช่แค่ความสว่างอย่างเดียวที่ถูกปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมาก แม้แต่ “สีสัน” และ “รายละเอียด” ไปจนถึง “ความคมชัด” ของภาพก็จะได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นตามไปด้วย
นับว่าเป็นยุคของการปฏิวัติคุณภาพของภาพจากอุปกรณ์ฉายภาพประเภท Front-Projector อย่างแท้จริง.!! /
