4.2. Видеопроекторы на кинескопах

Видеопроекторы для получения изображения на"'большом эк­ране с помощью кинескопов известны давно. Но что называть «большим экраном»? Поскольку сейчас выпускаются кинескопы с диагональю экрана до 1 м, то большой экран по этому измерению видимо должен быть от метра и более.

Существовало много конструкций видеопроекторов на кине­скопах с непосредственной проекцией, но из-за обычных линзовых объективов, применявшихся в них, они малоэффективны, так как объективы могут захватывать только небольшую часть светового потока с экрана. Кроме того, люминофор, нанесенный на стекло, охлаждается плохо. В проекционном же кинескопе для получения приемлемой яркости на внешнем экране удельную нагрузку прихо­дится увеличивать многократно, что снижает срок службы трубки.

Для получения цветного изображения можно использовать ли­бо один цветной кинескоп с одной оптической системой, либо три монохроматических (R,G,B) кинескопа и три оптические системы. В последнем случае следует вводить коррекцию формы растра на экране за счет разверток в монохроматических каналах, так как проекция осуществляется не из одной точки.

Видеопроектор с одним цветным кинескопом проще в техниче­ской реализации. Такое устройство (модель VPP-2000) было разра-

ботано фирмой Sony (1976 г.). В качестве источника изображения в нем использован цветной кинескоп типа тринитрон с диагональю экрана 33 см. Внешний отражающий экран по диагонали имел все­го 80 см, поскольку даже тринитрон не мог обеспечить достаточной яркости изображения на внешнем экране, если делать его больше указанного размера. Кроме того, в проекторе пришлось применить дорогостоящий специализированный широкопольный проекцион­ный объектив с большим относительным отверстием. Но указан­ным причинам такие видеопроекторы не получили широкого рас­пространения.

Другая система видеоироекторов этого типа предусматривает использование в качестве источников света трех монохроматиче­ских проекционных ЭЛТ малых размеров, имеющих высокие ярко­сти свечения люминофоров.

Изображения с экранов ЭЛТ переносятся при помощи проек­ционных объективов на внешний экран с необходимым увеличени­ем. При этом три цветоделенных изображения на экране совмеща­ются в одно цветное.

Применение трех ЭЛТ позволяет снизить неоднородность цве­та по полю изображения. Кроме того, ввиду использования прин­ципа аддитивного сложения изображений в значительной степени маскируется строчная структура на внешнем экране. Это происхо­дит из-за небольших взаимных смещений цветоделенных изобра­жений по вертикали и горизонтали.

Основным направлением в разработке проекционной оптики ]для этого вида видеопроекторов является создание высококачест­венных светосильных, но дешевых объективов. Так, относительное отверстие объективов, применяемых в большинстве зарубежных проекторов, находится в пределах от б = 1 : 1 до О = 1 : 1,5, а фо­кусное расстояние f = 120...150 мм. При типовых размерах экра­нов проекционных кинескопов 16... 18 см габариты и масса объек­тивов получаются весьма значительными, что обусловливает их высокую стоимость.

В некоторых типах проекторов устанавливалась оптическая сис­тема типа «излучающее зеркало», являющаяся разновидностью зер­кально-линзовой системы Шмидта (рис. 4.10). При этом возможно получение относительных отверстий величиной около 0=1: 0,7, но стоимость такой системы выше линзовой.

Для проекторов на кинескопах целесообразно применять высоко­эффективные отражательные экраны. Поскольку в большинстве слу­чаев их использования количество зрителей бывает ограничено, го экран может иметь узконаправленную характеристику отражения.

Осевой коэффициент усиления света таких экранов в горизонтальной плоскости достигает К_э = 10... 15. Это дает возможность при ограни­ченных световых потоках получать высокую яркость .изображения в пределах определенного угла зрения. Дополнительно яркость может быть увеличена за счет несимметричной узконаправленной диаграм­мы отражения экрана в вертикальной плоскости.

Пик мирового производства видеопроекторов на кинескопах с прямой проекцией с трех ЭЛТ приходился ориентировочно на 1996 год, когда выпускалось около 30 моделей таких аппаратов. В 2000 го­ду мировой объем продаж проекторов на кинескопах превысил 2 млн. шт., хотя количество моделей уменьшилось. Средняя стои­мость одного видеопроектора на кинескопах в интервале указанных лет составляла около 4000 $.

Отечественная промышленность в 1960-х годах выпускала чер­но-белые ТВ проекторы (проекционные телевизоры) «Москва», в 1983-84 гг. цветные проекторы «Электроника-ТВ-01 ПЦ» ив 1985 году экспериментальный видеопроектор разработки и производства НИКФИ/МЭЛЗ.

Возможно,наивысшим достижением в создании видеопроекто­ров на кинескопах является разработка фирмы SELECO, которая на рубеже 2000 и 2001 годов выпустила в продажу две модели (НТ-200 и НТ-250), получившие на трех международных выставках па-граду как лучший проектор года. Его особенностями являются: расположение кинескопов - планарное, горизонтальное; оптика -

гибридная, высокоточная; встроенный конвертор-мультипликатор, удваивающий число строк и кадров; специальный фильтр, устра­няющий цветовые искажения на границах деталей изображения.

4.3. Видеопроекторы светоклапанного действия

Общим признаком проекционных устройств светоклананного действия является использование света от внешних источников, что обеспечивает им максимально возможную яркость экранного изо­бражения. Ниже рассмотрены шесть вариантов построения таких устройств.

Внешние источники способны обеспечить большие световые потоки, причем количественное определение, как полного излуче­ния, так и полезной (экранной) его части вызывает значительные трудности. В связи с этим Американским национальным инсти­тутом стандартов (ANSI) предложена методика косвенного оп­ределения светового потока по освещенности. Процедура измере­ния состоит в следующем. Предварительно регулировками проек­тора на экране устанавливается яркость и контраст изображе­ния черно-белого градационного клина так, чтобы были видны все его ступени. Затем подается сигнал меток для фиксации на экране 9 точек, в которые нужно будет помещать люксметр (это цен­тры 9 одинаковых прямоугольников, в сумме занимающих всю пло­щадь экрана). Далее подается сигнал белого поля и делаются заме­ры освещенности в этих точках. По 9 измерения!* находится среднее значение освещенности L_cp в люксах. Наконец, расчетным путем находится световой поток Ф в люменах по выражению: Ф — (В х H)L_cp, где В и И- ширина и высота экрана.

Такое усредненное полурасчетное-полуэкспериментальное зна­чение части полного светового потока при записи в документации сопровождается пометкой ANSI.

4.3.1. Видеопроекторы типа "Эйдофор"

Принцип управляемого отражения света за счет поверхностно­го слоя прозрачной вязкой жидкости предложено использовать на практике Фишером еще в 1939 г. А в 1942 г. Фишером и Тиманом уже дано описание ТВ устройства сьетоклапанного действия. В на-

стоящее время светоклапанные проекторы типа "Эйдофор" не вы­пускаются, но могут быть изготовлены но предварительным заяв­кам только двумя фирмами - швейцарской Gretag и американской General Electric.

Отечественная промышленность также выпускала в небольших количествах видеопроекторы, работающие по этому принципу (проекционные устройства «Аристон», «Альтаир»). Типовой размер экрана у таких устройств 3 х 4 м. Цветные модели швейцарского (и отечественного) производства строились по принципу объединения на внешнем экране трех цветоделенных изображений от самостоя­тельных проекторов. Американские цветные проекторы имели со­вмещенную в одном вакуумном баллоне строенную систему моду­ляции электронных пучков.

Принцип действия такой системы видеопроекций иллюстриру­ется с помощью рис.4.11. Развертка электронного пучка здесь осу­ществляется на тонкой пленке (0,1 мм) прозрачной маслянистой вязкой жидкости. Эта жидкость, собственно, и называется "Эйдо­фор". Поверхность жидкости под воздействием электронной бом­бардировки приобретает рельеф. Через некоторое время после пре­кращения бомбардировки (~ 0,02 с, зависящее от соответствующих добавок в жидкость) силы поверхностного натяжения и проводи­мость выравнивают поверхность. Лучи от мощного (до 6 кВт) ис­точника света — ксеноновой лампы 1 с зеркальным отражателем и конденсором 2 проходят через диафрагму 3, теплофильтр 4 и попа­дают на щелевую зеркальную систему 5, состоящую обычно из 6

зеркал-полосок. От них свет отражается в сторону сферического зеркала 6, покрытого пленкой жидкости 7. Зеркало медленно (1 об. за 5 мин.) вращается, и радиалыю установленный нож выравнивает жидкость по толщине. Излишки ее стекают в специальный резервуар. После перемешивания и фильтрации жидкость с помощью насоса и форсунки снова попадает на зеркало 6. Эти элементы находятся внут­ри откачиваемой камеры 12. В отростке этой камеры установлен электронный прожектор 11 со сменным катодом, создающий сфоку­сированный электронный пучок 10.

Электронный пучок управляется ТВ сигналом, а отклоняется и фокусируется системой ФОС 13. Модуляция электронного пучка производится с помощью специального электрода — модуляцион­ной линзы. Модуляция может выполняться как изменением тока пуч­ка, так и изменением степени его расфокусировки. В первом случае, если пучок заперт (при передаче черных деталей), то участки пленки, на которые он мог бы попасть, остаются гладкими. При этом свето­вые лучи отражаются от зеркала 6 и идут по тем же путям через зер­кальные полоски в сторону лампы. В проекционный объектив 8 свет не попадает и на экране 9 также будут черные участки. На светлых местах изображения пленка жидкости деформируется под действием зарядов электронов, причем степень деформации зависит от уровня ТВ сигнала.

При втором варианте модуляции расфокусировка электронного пучка равносильна его перекрытию, т.к. он попадает на большую по­верхность пленки и не вызывает ее деформации.

В любом случае отражение от зеркала носит зеркально-диф­фузионный характер, т.к. отраженные лучи уходят по разным направ­лениям. За счет отражения такого типа часть лучей пройдет через ще­ли зеркала 5 и с помощью объектива 8 на экране сформируются яр­кие участки изображения. При воспроизведении белого поля ис­пользуется до 1/3 светового потока лампы.

В прожекторе напряжение анод - катод составляет 15 кВ, ток электронного пучка 10 мкА. Диаметр электронного пятна на слое жидкости при отсутствии модуляции ~ 60 мкм.

При проекции на экран с трех монохроматических устройств в сигналы развертки вводятся сигналы коррекции формы растра. Раз­ные модели проекторов обеспечивают световой поток от 200 до 7000 лм, соответственно и площадь экрана колеблется от 10 до 200 м².

Контраст изображения достигает 100:1. Разрешающая способ­ность - выше требующейся по существующему стандарту. Это по­зволило в экспериментальном видеопроекторе "Аристон-3" приме­нить разложение па 1125 строк при 50 полях в секунду.

В эксплуатации такие проекторы сложны. Основная причина — необходимость обслуживания ряда сложных вспомогательных уст­ройств: вакуумного компрессора для поддержания высокого вакуума, который непрерывно снижается из-за испарения жидкости, систем водяного и воздушного охлаждения. Существенными недостатками проектора являются также большие габариты и масса.