計 方

(浙江嘉興電影集團有限公司,浙江嘉興 314000)

1 光學(xué)引擎的構(gòu)成

光學(xué)引擎是一個光、機、電的組合體,是整個放映機的核心。圖1 所示的是科視CP2220 放映機的光學(xué)引擎及部件分解。

圖1

將引擎進行分解,可以拆分為三個核心部件,見圖2。

圖2

剩余的零部件,都是為了安裝這三個部件,并使之能正常工作而添加的一些附屬件,有固定支架、冷卻塊、冷卻管、彈簧片、螺絲、散熱塊等。

2 光學(xué)引擎的工作原理

圖3是光學(xué)引擎的原理示意圖。從光源發(fā)出的白光,經(jīng)過TIR棱鏡反射后,根據(jù)波長的不同,紅、綠、藍三色光被不同的分光鏡全反射,并經(jīng)過DMD 的受控反射以后,重新穿過TIR 棱鏡進入鏡頭,從而在熒幕上形成圖像。

圖3

TIR 棱鏡和分光鏡的組合體,就是光學(xué)棱柱。TIR 棱鏡是為了實現(xiàn)入射光和反射光的分離,分光鏡是為了實現(xiàn)紅、綠、藍三色光的分離。經(jīng)過DMD反射的三色光,還需要能夠重新重合在一起形成白光,經(jīng)過鏡頭成像在同一個焦點平面上。所以在整個光路中,對每一個光學(xué)部件的相對位置,都有嚴格的精度要求。這個精度就是由光學(xué)棱柱外部的這套金屬結(jié)構(gòu)件來實現(xiàn)的,充分體現(xiàn)了機械結(jié)構(gòu)對光路精度的重要性。如果精度不良,就容易在畫面中造成聚焦不實、匯聚不良的情況。

我們在觀看電影的時候,畫面有著明顯的色彩變化和亮度變化。而這就是通過DMD 成像芯片來實現(xiàn)的。根據(jù)美國德州儀器提供的數(shù)據(jù),DMD 是由很多個微小的鏡片組成的,每一個小鏡片就是一個像素。小鏡片有0和1的兩種狀態(tài)。在0的狀態(tài),從小鏡片反射過去的光,經(jīng)過TIR 棱鏡以后被投射到其他地方,并不能穿過鏡頭。只有小鏡片在1的狀態(tài)的時候,反射出去的光,才能經(jīng)過鏡頭,投射到熒幕上。通過0 和1 的變化,實現(xiàn)了亮暗變化。而小鏡片工作的時候,每秒鐘可以翻轉(zhuǎn)5000次。正是通過翻轉(zhuǎn)次數(shù)的多少,來實現(xiàn)圖像灰階的效果。而色彩的變化,就是三色光分別在0和1狀態(tài),相互變化組合的結(jié)果。所以說,DMD 成像芯片是一個光和電相結(jié)合的產(chǎn)品。

驅(qū)動板的功能,就是接收了圖像信號以后,把它轉(zhuǎn)化成DMD 能夠識別的數(shù)據(jù)命令,用來驅(qū)動DMD 成像芯片上每一個小鏡片工作,實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。小鏡片的翻轉(zhuǎn)順序,也是嚴格按照行、場掃描的順序進行。

3 光學(xué)引擎的常見問題及分析

通過對光學(xué)引擎的分析研究,使得對光學(xué)引擎每個部件的功能作用有了相當(dāng)?shù)牧私?也就可以根據(jù)主要部件來對光學(xué)引擎的相關(guān)故障問題進行分析。

首先,光學(xué)引擎作為一個整體,有很多光學(xué)部件,為了散熱,光學(xué)部件是直接裸露的。在工作過程中,光學(xué)部件的表面容易積灰,從而引起亮度下降。如果灰塵顆粒較大,還會產(chǎn)生漫反射現(xiàn)象,在畫面中就會表現(xiàn)為色斑。所以,定期的清理維護工作,是很有必要的。

其次,如果光學(xué)棱柱發(fā)生故障,那么故障原因及其相應(yīng)的不良表現(xiàn),可能有以下幾種:

(1)機械結(jié)構(gòu)件變形或損毀。那將會引起光學(xué)玻璃之間的相互位置發(fā)生變化,導(dǎo)致圖像的亮度變化,或者聚焦不良。由于影院很少會去動光學(xué)引擎,所以這種不良在實際使用中很少發(fā)生。

(2)固定用的機械螺絲發(fā)生松動。由于機器工作時候的抖動,疊加風(fēng)機的震動,會造成緊固的螺絲發(fā)生松動。這種情況一般會對DMD 的固定安裝產(chǎn)生影響,在畫面中形成匯聚不良,這個可通過調(diào)節(jié)DMD 的位置來解決,如圖4所示。

圖4

(3)光學(xué)棱柱里面的光學(xué)玻璃發(fā)生碎裂。放映機在使用氙燈的時候,這個現(xiàn)象幾乎沒有遇到。但是近些年,隨著激光機的增加,這個現(xiàn)象明顯增多。圖5是一個比較輕微的斷裂現(xiàn)象。

圖5

這個裂痕如果比較輕微,會影響到畫面的亮度;如果裂痕比較嚴重的話,畫面會非常暗,而且偏色,并有可能會有光線從鏡頭射出以后,投到天花板或者地上。

為什么斷裂的情況在激光放映機上會經(jīng)常發(fā)生?分析比較氙燈機和激光放映機的差異,最大的不同在于激光是冷光源。當(dāng)關(guān)閉光源以后,玻璃棱柱和金屬支架都開始降溫冷卻。而兩者的熱膨脹系數(shù)差異很大,金屬部件冷卻得快,就會對玻璃部件產(chǎn)生擠壓,形成一種應(yīng)力,每關(guān)機一次就會擠壓一次,長此以往,造成棱柱斷裂,也就理所當(dāng)然了。所以激光替代氙燈的改裝,最好對機器的散熱系統(tǒng)也一起做出改動,而不是單純的光源替換。

(4)DMD 成像芯片發(fā)生故障。DMD 芯片是美國德州儀器生產(chǎn)的產(chǎn)品,這個器件如果發(fā)生損壞,那就只能進行更換。在實際應(yīng)用中,DMD 的不良,主要表現(xiàn)為少數(shù)幾個的像素小鏡片不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)了,一直都停留在0或者是1的位置。那在畫面中,就相應(yīng)的表現(xiàn)為是暗點或者亮點。在畫面中,個別暗點的效果不明顯,所以這里只收集到了亮點的照片,如圖6所示。

圖6

(5)驅(qū)動板發(fā)生故障。驅(qū)動板作為純電子線路的產(chǎn)品,其發(fā)生故障的概率相對較高。由于驅(qū)動板的功能是控制DMD 的工作,所以其在故障現(xiàn)象上表現(xiàn)為對DMD 的驅(qū)動控制能力喪失,或者部分喪失。如果完全喪失了對DMD 芯片的控制,那么DMD 的小鏡片就永遠停在一個位置不發(fā)生翻轉(zhuǎn),圖像就表現(xiàn)為全暗或者全亮;如果部分喪失了對DMD 芯片的控制,那么就是某行某列,或者某些行某些列發(fā)生故障,不能完整顯示圖像。典型的現(xiàn)象如圖7所示。

圖7

造成這些故障現(xiàn)象的原因,是因為驅(qū)動板上的電子元器件發(fā)生了損壞。由于電子元器件本身對環(huán)境的要求比較高,需要恒溫恒濕無靜電的環(huán)境,否則很容易發(fā)生損壞。所以放映間的環(huán)境,對電子產(chǎn)品的壽命,有著很重要的影響。

以上是從光學(xué)引擎的核心部件出發(fā),對相關(guān)的故障現(xiàn)象及產(chǎn)生原因做了分析研究。光引擎是一個非常精密的儀器,對光引擎的故障排除和清潔,需要專業(yè)技術(shù)人員來處理,影城放映員不能擅自拆卸。影城要做到的是,保持良好的設(shè)備使用環(huán)境,使用時不超出設(shè)備自身能承受的各項技術(shù)指標,并經(jīng)常地對設(shè)備進行保養(yǎng),才能讓設(shè)備運行穩(wěn)定、畫面質(zhì)量最佳、使用壽命最長。下列措施將有助于改善使用環(huán)境,降低上述問題的發(fā)生:

(1)對放映間的門、窗、風(fēng)道等增加除塵環(huán)節(jié),在放映間內(nèi)部添設(shè)空氣凈化設(shè)備,使得放映間的環(huán)境盡可能的接近無塵環(huán)境;

(2)放映設(shè)備的抽風(fēng)管道一定要單獨鋪設(shè),不能和商場里的其他商業(yè)體共用,以免油煙進入,污染放映設(shè)備;

(3)每隔3～4個月更換一次過濾網(wǎng),每隔一年半左右做一次引擎的翻新清潔;

(4)放映間應(yīng)該禁止存放易產(chǎn)生靜電的物品,每個月都需要檢測零地電壓,發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時處理。在對放映設(shè)備進行常規(guī)維護的時候,要帶上防靜電手鏈;

(5)放映間的每套放映設(shè)備邊上都要有溫濕度計,能夠隨時觀察環(huán)境狀態(tài)。放映間需要配備空調(diào)和除濕機等設(shè)施,如果空氣的溫度和濕度超出放映設(shè)備所要求的,就應(yīng)該馬上啟動空調(diào)或者除濕機,甚至同時開啟;

(6)在安裝空調(diào)的出風(fēng)口的時候,應(yīng)該盡量避免對著放映設(shè)備直接吹風(fēng)。因為直接對著吹風(fēng),容易形成冷凝水,水滴滴落到放映機內(nèi)部,容易造成電路短路或者腐蝕電路板;

(7)對放映設(shè)備進行維護或者拆裝的時候,應(yīng)該使用力矩螺絲刀,避免因用力過猛對光學(xué)棱柱的結(jié)構(gòu)件造成損害。

以上措施的實施,會略微增加投入,但是在降低故障率方面,尤其是降低驅(qū)動板的故障率,效果還是比較明顯的。在南方的梅雨季節(jié),放映間環(huán)境良好的影院,故障率就很低,放映效果就很穩(wěn)定。而放映間環(huán)境不達標的影院,就會三天兩頭的發(fā)生各種故障,尤其是驅(qū)動板的故障最多。因為空氣中的水蒸氣冷凝以后,冷凝水滴落的位置,基本都是在驅(qū)動板上,而驅(qū)動板上的灰塵,受潮以后馬上就會形成電路短路,造成驅(qū)動板故障。

為了實現(xiàn)恒溫恒濕并防塵的目的,有的廠家提出,在放映機外部再罩一個密閉的箱體,箱體內(nèi)部配備有溫度和濕度的傳感器。設(shè)定好溫度濕度,箱體就會自動調(diào)節(jié)以實現(xiàn)恒溫恒濕的目的。這一理念雖然很好,但目前還停留在試驗階段,只有少數(shù)機器能做到。

為達到恒溫恒濕并防塵的目的,還可采用電影放映機房雙回路空氣調(diào)節(jié)的方法,旨在盡量減輕因風(fēng)機散熱引起帶入灰塵,以及大熱天因風(fēng)機散熱引起空調(diào)失控等弊病。主要做法是:將放映機的散熱風(fēng)路通過軟管單獨分離出來,達到單獨凈化和降溫之目的;再將放映機隔離在獨立的小機房內(nèi),使小機房內(nèi)的空調(diào)免受風(fēng)機干擾,相對能充分發(fā)揮恒溫恒濕之效果。

隨著研究的深入,今后會出現(xiàn)更多的技術(shù)手段,以更經(jīng)濟、更有效的方式來不斷降低放映設(shè)備的故障率,提升放映效果,為觀眾創(chuàng)造出更好的觀影體驗,這也將是電影行業(yè)用以提升自我市場競爭力的必然趨勢。