Жидкокристаллические дисплеи и система управления цифрового фотоаппарата

Но у владельцев цифровых фотоаппаратов имеется точно такая же возможность - воспользоваться телескопическим видоискателем, если он у камеры, конечно, есть. Таким образом, любые недостатки встроенного контрольного дисплея меркнут, если рассматривать его как вспомогательный, а не основной инструмент для кадрирования будущего снимка.

В конструкцию жидкокристаллического экрана встроенного цветного дисплея заложены самые передовые достижения цифровых технологий последней четверти XX века. Принцип действия ЖК матрицы основан на способности некоторых веществ, находящихся в аморфном состоянии, менять свою кристаллическую структуру под воздействием электрического потенциала.

Жидкие кристаллы наделены свойствами твердого вещества, поскольку имеют кристаллическую структуру, и в то же время жидкого вещества, поскольку обладают текучестью и вязкостью. Если к капле субстрата, в котором хаотично располагаются жидкие кристаллы, подвести электрический потенциал положительной или отрицательной полярности, то кристаллы вещества расположатся в строго определенном порядке - параллельно или перпендикулярно подводящему потенциал электроду. То есть под воздействием электрического потенциала жидкие кристаллы упорядочивают свою структуру.

Прежде чем рассмотреть подробней устройство жидкокристаллических матриц, вновь обратимся к конструкции цифрового фотоаппарата. Все цифровые камеры снабжены жидкокристаллическими дисплеями. Но дешевые камеры-игрушки, популярные несколько лет назад, а ныне окончательно вытесненные сотовыми камерофонами, имеют символьный монохромный дисплей, как у наручных электронных часов. Информация на таком дисплее выводится в символьном виде, а сама матрица называется сегментной, поскольку все символы - буквы и цифры - строятся из отдельных элементов, или сегментов.

Монохромный дисплей фотоаппарата (кстати, не только цифрового, но и любого пленочного, имеющего автофокус и экспозиционную автоматику, начиная с недорогих компактных, заканчивая профессиональными зеркальными камерами) выводит на экран необходимый минимум информации. Символьные дисплеи в компактных цифровых фотоаппаратах редкость, но они применяются в зеркальных камерах, например, в Canon EOS 350D. Они выполняют второстепенную, сугубо информационную функцию, но, тем не менее, очень удобны.

Рис. 6.4. Вспомогательный символьный дисплей

Теперь поговорим об устройстве монохромных жидкокристаллических матриц с сегментным отображением информации. Конструктивно жидкокристаллическая матрица представляет собой пакет тонких стекол с пленочными прокладками между ними. Первый слой (от основания экрана к его поверхности) отражает проникающий через стекла матрицы внешний свет. Если дисплей предназначен для работы в качестве вспомогательного монохромного индикатора цифрового (как у только что упомянутой цифровой "зеркалки" или, что будет более показательно, у профессиональных камер) или пленочного фотоаппарата, а также для установки в электронные часы, отражающий слой матрицы может быть дополнен лампами подсветки. При этом подсветка может иметь разную конструкцию - в виде излучающих светодиодов, установленных по краям стеклянной пластины и освещающих ее торцы, или в виде светящейся полимерной панели, работающей по принципу люминесцентной лампы (эффект свечения фосфора в среде нейтрального газа).

За отражающим слоем располагается подложка матрицы. Для уменьшения общей толщины панели отражающая свет амальгама может наноситься на внешнюю поверхность подложки (что в часах чаще всего и делается). Подложка прикрыта покровным стеклом, а между ними находится тончайшая прокладка, разделяющая промежуток между слоями стекла на герметичные ячейки. В эту прокладку (либо в подложку) вмонтированы полупрозрачные электроды. А ячейки матрицы заполнены жидкими кристаллами. Ячейки выполнены в виде полосок, образующих сегменты экрана. Над покровным стеклом матрицы располагается поляризационный фильтр, пропускающий только световые волны определенной направленности (этот фильтр обычно многослойный - для улучшения поляризации).

Работает матрица следующим образом. Контроллер матрицы посылает электрический сигнал к выводам каждой ячейки, образующей сегмент изображения. Накапливающийся на конце электрода потенциал воздействует на жидкие кристаллы, заставляя их располагаться упорядоченно - параллельно лучам отраженного от амальгамы света или перпендикулярно - в зависимости от полярности потенциала. Если кристаллы располагаются перпендикулярно лучам света, сегмент выглядит темным, если параллельно - он невидим. Без подсветки сзади сегменты матрицы неразличимы. Поляризационный фильтр служит для поглощения световых волн иной направленности и тем самым улучшает качество изображения на дисплее (попросту делает его видимым).

Как только электрический потенциал на электродах ячеек исчезает, жидкие кристаллы приходят в исходное хаотичное состояние, и изображение на экране матрицы разрушается. Чтобы этого не происходило, сигналы контроллера обновляются с определенной частотой. Из-за того, что жидкие кристаллы обладают свойством инерции, они не успевают изменить положение за время обновления потенциала на электроде ячейки. И сегмент дисплея кажется неизменным постоянно - до момента смены значения того или иного индикатора.

Если устройство монохромной жидкокристаллической матрицы с сегментным отображением информации кажется простым, то это ошибочный вывод. Матрица имеет очень сложное устройство. Достаточно вспомнить, что первые электронные калькуляторы и наручные часы с дисплеями на жидких кристаллах появились только в начале 70-х годов 20-го века, уже после того, как человек побывал на Луне. Однако устройство цветной жидкокристаллической матрицы, устанавливаемой в цифровые фотоаппараты в качестве контрольного дисплея (добавим - и в ноутбуки, и в ЖК мониторы персональных компьютеров, и в контрольно-измерительные, навигационные и прочие электронные приборы), намного сложней.

Жидкокристаллические матрицы цифровых фотоаппаратов, в отличие от сегментных, выводят изображение в графическом виде. То есть изображение строится не из сегментов, из которых складываются символы - буквы и цифры, а из отдельных точек - пикселей.

Количество пикселей матрицы определяет разрешение экрана. Например, матрица ноутбука с экранным разрешением XGA (1024х768 пикселей) содержит 786432 элемента, каждый из которых представляет собой микроскопический пузырек с жидкими кристаллами внутри. Разрешение матрицы не может быть увеличено вообще и не может быть уменьшено без специальных программных средств. Если изменить экранное разрешение ноутбука на меньшее, то мы увидим, что в построении изображения задействована только центральная часть экрана, а его края останутся темными. Причина в прямом способе адресации жидкокристаллической матрицы - контроллер посылает сигнал на электрод каждой ячейки непосредственно, а не последовательно (построчно), как в случае с электронно-лучевой трубкой компьютерных мониторов и телевизоров. К сведению, если на ноутбуке требуется установить полноэкранный режим отображения информации при пониженном разрешении, используется программная интерполяция, замещающая отсутствующие пиксели элементами с усредненными значениями яркости соседних элементов изображения. Качество картинки при этом сильно ухудшается.

Рис. 6.5. Жидкокристаллический экран портативного компьютера