![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Кинескопы с треугольным расположением прожекторов
В этом кинескопе расположение трех прожекторов в горловине колбы симметрично относительно оси, а люминофорный экран имеег мозаичную структуру (рис.4.6). Прожекторы 1 наклонены к оси кинескопа на угол «Г. Группы люминофорных зерен расположены триадами, в каждой из которых имеются зерна красного, зеленого и синего свечения. Размер (условно - диаметр) каждой триады соответствует шагу отверстий маски. Для А-кинескопа 61ЛКЗЦ этот шаг равен 0, 6 мм. Есть кинескопы с шагом 0, 4 и 0, 3 мм при гом же размере диагонали экрана. Люминофорный экран 2, так же как и в черно-белом кинескопе, покрыт тонким алюминиевым слоем, соединенным с анодом. Теневая маска 3, повторяющая форму экрана, изготавливается из стали, инвара или суперинвара толщиной около 0, 15 мм и устанавливается на расстоянии 12... 15 мм от экрана. Отверстия в маске имеют диаметр 0, 25 мм. Число их равно числу триад и достигает 550 тыс. Пучки от прожекторов пересекаются в одной точке - в отверстиях маски и, проходя ее, попадают на соответствующие люминофорные зерна триад. Точность попадания электронных пучков на свои зерна зависит от многих причин, среди которых и технологическая точность изготовления кинескопа и точность работы отклоняющих устройств. Недостатки в разработке, изготовлении и эксплуатации кинескопа приводят к появлению ряда специфических искажений: • Нарушение чистоты цвета. Оно обусловлено попаданием электронного пучка частично или полностью на " чужие" люминофорные зерна. В значительной мере здесь влияет магнитное поле Земли. Для коррекции таких искажений применяется магнит чистоты цвета 4 (см. рис.4.6). Он осуществляет одновременное перемещение трех пучков. Конструктивно это устройство выполняется в виде двух намагниченных по диаметру колец, вложенных одно в другое и допускающих одновременный или независимый поворот их вокруг оси кинескопа.
• Статическое несовмещение изображений разных цветов. Оно • Динамическое рассовмещение изображений (обычно на краях Элементы статического 5 и динамического 6 сведения объединены в общую конструкцию - треугольник сведения. Устройство содержит 3 пары катушек на трех П-образных машитопроводах. Динамическое сведение обеспечивается пропусканием через обмотки электромагнитов 6 устройства токов кадровой и строчной частот специальной формы. Статическое сведение достигается вращением постоянных магнитов, помещенных в зазоры в средней части П-образных сердечников. Иногда радиальное перемещение пучков не устраняет полностью имеющееся рассовмещение, а требуется еще и тангенциальное перемещение одного из пучков. Такое перемещение обычно делают с помощью магнита бокового смещения 7 у синего пучка. Для эффективной работы рассмотренной системы сведения необходимо, чтобы и внутри горловины кинескопа в районе каждого прожектора находились соответствующие элементы магнитопроводов. Кинескопы с планарным расположением прожекторов В этом масочном кинескопе оси трех электронных прожекторов находятся в одной горизонтальной плоскости. При этом ось " зеленого" прожектора совпадает с осью кинескопа, а оси двух других прожекторов повернуты к оси кинескопа под углом 1, 5°. Кинескоп имеет линейчатую вертикальную структуру люминофорного покрытия и теневую маску с вертикальными щелевидными отверстиями и горизонтальными перемычками для прочности (рис.4.7). Преимущество такого кинескопа заключается в следующем: • Аберрации при отклонении симметричны, что упрощает процесс динамического сведения пучков. В ряде случаев синий и красный растры совмещают с зеленым только в горизонтальном направлении. Растр в таких кинескопах при отсутствии коррекции имеет " подушкообразные" искажения, причем в горизонтальном направлении большие, чем в вертикальном. Коррекция таких искажений требует " бочкообразного" магнитного поля для вертикального направления отклонения. С этой целью вводится параболическая составляющая тока частоты полей в строчные отклоняющие катушки. • Щелевая маска значительно прозрачнее (30%) дырчатой (у • Улучшается чистота цвета. Электронный пучок на чужую статическое и динамическое сведение. Статическое сведение выполняют с помощью магнитостатического сводящего устройства (МСУ), устанавливаемого на горловине кинескопа позади отклоняющей системы. МСУ содержит 6 парных плоских кольцевых магнитов. Одна пара - магниты чистоты цвета - двухполюсные магниты. Функционально и конструктивно они могут быть такими же, как и в А-кинескопе, т.е. либо вложенными один в один, либо плоскими, прижатыми друг к другу. Другая пара - четырехполюс-ные плоские кольцевые магниты, которые могут сдвигать или раздвигать крайние электронные пучки но отношению к центральному. Еще одна пара - шестиполюсные плоские кольцевые магниты. Они воздействуют на крайние пучки, сдвигая их одновременно в одну сторон}' по отношению к центральному. Для динамического сведения (там, где это предусмотрено конструкцией) производится перемещение отклоняющей системы в плоскости, перпендикулярной оси горловины. При горизонтальном перемещении системы высота и ширина растра, например, красного, увеличивается, а синего - уменьшается. При вертикальном перемещении отклоняющей системы растр одного из крайних пучков поворачивается по часовой стрелке, а другого — против. Наконец, для полного динамического сведения используется свойство неравномерного магнитного поля, обладающего астигматизмом. Астигматизм проявляется в том, что сечение пучка при его отклонении от центра к периферии становится эллиптическим. Большая ось эллипса может быть как горизонтальной, так и вертикальной. Когда круг превращается в вертикальный эллипс, то происходит сближение синего и красного пучков (на краях строки). Подобрав заданную степень астигматизма, можно полностью скомпенсировать рассовмещение пучков по всему растру. Требуемое магнитное поле создается подбором формы и плотности распределения витков катушек в отклоняющей системе. Отклоняющая система, а также магнитостатичеекое устройство устанавливаются на горловине кинескопа в оптимальное положение на заводе-изготовителе, закрепляются и в дальнейшем не регулируются. Магнитные кольца размещают на пластмассовой втулке с резьбой и зажимной гайкой. Ближе к цоколю кинескопа находятся магниты чистоты цвета. Обычно магниты изготовлены из феррита бария. Наилучший тестовый сигнал для выполнения настроечных работ по сведению пучков - белая сетка на темном фоне. Стремление увеличить световую отдачу кинескопа за счет увеличения прозрачности маски привело к появлению такой разновидности планарного кинескопа, как трехлучевой хроматрон. Основным отличием его от типового планарного кинескопа является замена щелевой маски на сетку из вертикально натянутых тонких проволок (один проводник на триаду люминофорных полос). За счет специально подобранного потенциала сетки, участок сетка -алюминиевая пленка работает как электростатическая цилиндрическая линза, сближая крайние пучки с центральным и фокусируя их на соответствующих люминофорных полосках. Трехлучевые хро-матроны выпускаются рядом зарубежных фирм. Еще одной разновидностью планарных кинескопов является тринитрон. Это современный цветной кинескоп, разработанный фирмой Sony. Конструктивным недостатком планарного расположения электронных прожекторов является необходимость иметь сравнительно малые диаметры цилиндрических электродов этих прожекторов из-за ограниченного диаметра горловины. При малых диаметрах цилиндров ухудшается фокусировка лучей. Избежать этого можно, если применить общие цилиндрические электроды для фокусировки всех трех электронных пучков. Такой способ применен в кинескопах, выпускаемых под названием тринитрон (хотя более логичным названием было бы - тринископ). Таким образом, тринитрон имеет три раздельно управляемых катода 1, общий модулятор 2, общий экранирующий электрод 3, общий ускоряющий электрод 4 и общие электроды электростатической фокусировки 5, 6 (см. рис.4.8). Другие отличия тринитрона от типового планарного кинескопа: • наличие фокусирующей сетки 8 (как в трехлучевом хроматро- • наличие двух нар вертикальных пластин 7 для статического (за • для лобового стекла колбы (плоской или слабо выраженной ци Таким образом, тринитрон объединил в себе наиболее удачные технические решения кинескопов различного типа, что позволило получить лучшие светотехнические и эксплуатационные показатели. Тринитроны выпускаются с диагональю экрана от 10 до 100 см. Из других усовершенствований, вводимых фирмой Sony в разработки кинескопов, следует упомянуть о внутрикинескоппой системе обратной связи для высокоточного сведения пучков и повышенной линейности развертки. С этой целью на тыльную сторону маски наносится сетка из инфракрасного люминофора, а в районе прожекторов устанавливается инфракрасный фотодиод. Диод дает сигнал в импульсной форме, преобразующийся в цифровой код, который передается в процессор, управляющий разверткой. 4.1.4. Технология нанесения люминофорного экрана Одна из разновидностей нанесения люминофорных покрытий в цветных кинескопах предусматривает следующие операции. 1. Очистка стекла экрана - мойка, сушка. 2. Нанесение подслоя. Для улучшения равномерности после 3. Нанесение светочувствительного слоя. В качестве светочув
зволяет конгролировать качество слоя после проявления, иначе этот слой не виден). 4. Экспонирование светочувствительного слоя через маску это 5. Проявление светочувствительного слоя в теплой (333°К) во
6. Нанесение чернящего покрытия для создания защитных поя 7. Удаление лишнего чернящего покрытия путем промывания
8. Нанесение центрифугированием на дно колбы сплошного 9. Экспонирование люминофорного слоя через маску этого ки 10. Проявление люминофорного слоя в теплой (333°К) воде. 11...13. Операции аналогичные 8...10 по нанесению, экспонированию и проявлению второго люминофорного слоя. 14... 16. Операции аналогичные 8... 10 по нанесению, экспонированию и проявлению третьего люминофорного слоя. 17. Алюминирование люминофорных слоев. Производится в вакууме методом термического распыления. Перед распылением на экран наносится (также на центрифуге) органическая пленка для выравнивания поверхности люминофорного покрытия, которая впоследствии удаляется. 18. Нанесение второго чернящего покрытия на алюминиевую 19. Выжигание вспомогательных органических добавок и ПВС. Выше приведена таблица характеристик отечественных люминофоров, используемых в упоминавшихся типах кинескопов, а на рис. 4.9 спектральные характеристики люминофоров К-74, К-75 и К-77, применяющихся в кинескопах 25ЛК2Ц, 32ЛК1Ц, 51ЛКЩ и ряде других. 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 Кэ = 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 Lcp в люксах. Наконец, расчетным путем находится световой поток Ф в люменах по выражению: Ф — (В х H)Lcp, 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. 4.3.2. Видеопроекторы типа " Титус" Другой светоклапанной системой проекции на большой экран, активно разрабатывавшейся после пика пмгулярности системы " Эйдофор", была система с электронно-лучевой трубкой " Титус". Световым клапаном здесь являются электрически управляемый поляризатор совместно с кальцитовым светоделителем {рис.4.12). Проектор содержит источник света с ксеноновой лампой 1 и сферическим зеркалом, которое направляет световой поток на кальцитовый поляризационный светоделитель 2. Этот светоделитель, состоящий из пары склеенных кальцитовых призм (призма Глазенбрука), пропускает в сторону трубки те лучи, электрический вектор поляризации которых параллелен плоскости склейки. Пропускание поляризационного светоделителя 50%. Проекционный объектив 3 направляет световой поток на мишень электронно-лучевой трубки. Трубка имеет электронный прожектор 4, электромагнитную фокусирующе-отклоняющую систему 5 и узел мишени 6... 12. Электронный пучок ускоряется напряжением 500... 1000 В, при котором коэффициент вторичной эмиссии мишени больше 1, 0. При этом стирание и запись информации на мишень происходят одновременно. Для модуляции электронного пучка видеосигналом перед мишенью расположена управляющая мелкоструктурная сетка 6. Видеосигнал на нее подается относительно прозрачного для света проводящего слоя мишени 7. Коллектором электронов служит другая (более редкая) сетка 11, удаленная на несколько миллиметров от управляющей и имеющая потенциал па = 150 В выше потенциала сетки 6. Мишень состоит из монокристаллической пластины 8 дигид-рофосфата калия KD2PO4 (толщиной 0, 25 мм), которая со стороны электронного прожектора покрыта диэлектрическим зеркалом 9, а с противоположной стороны - прозрачным проводящим слоем 7. Мишень приклеена к флюоритовой шайбе 12, имеющей коэффициент термического расширения, близкий к дигидрофосфату калия. Для улучшения оптических свойств мишень охлаждается полупроводниковым холодильником 10 до температуры близкой к точке Кюри, которая у KD2PO4 составляет - 50°С. Конструкция трубки предусматривает и водяной отвод тепла. Для модуляции светового потока используется эффект Поккельса в пластине KD2PO4. При облучении мишени модулированным электронным пучком на диэлектрике образуется потенциальный рельеф, который изменяет оптические свойства кристаллической пластины по полю изображения. Световой поток, падающий на мишень, отражается диэлектрическим зеркалом 9 и в соответствии с потенциальным фельефом изменяет поляризацию потока в пространстве. Отраженный световой поток попадает обратно в поляризационный светоделитель 2, который пропускает свет от элементов мишени с ортогональной поляризацией по отношению к первоначальной. Такая поляризация образуется на участках мишени, соответствующих светлым деталям изображения. От участков темных деталей световой поток к экрану 13 не проходит. Модулированный световой поток, прошедший через светоделитель, создает на экране 13 оптическое изображение. Изображение хорошего качества образуется при подаче на трубку видеосигнала размахом 125... 150 В. Проекционные устройства на трубке " Титус" создавали изображение площадью до 25 м2. При мощности ксеноповой лампы 2, 5 кВт световой поток составлял 2500 лм, а освещенность экрана 100 лк. Контраст изображения на крупных деталях составлял 40: 1 и ограничивался паразитными отражениями модулированного света в оптической системе. Разрешающая способность достигала 750 элементов в строке. Модуляционная характеристика соответствует функции Sirf х. Проекция цветных ТВ изображений осуществлялась на трех трубках " Титус", работающих с цветоделенными сигналами R, G, B, и с применением в оптической светоделительной части дихроиче-ских зеркал и фильтров. 4.3.3. Видеопроекторы ILA и D-ILA В светоклапанном проекторе варианта ILA (модернизация «Ти-туса») пластина KD2PO4 заменена на жидкокристаллический (ЖК) слой, на диэлектрическое зеркало нанесен фоторезистивный слой, а вся электронно-лучевая часть оформлена в виде отдельного небольшого инфракрасного кинескопа. Кальцитовые призмы также заменены на зеркало-поляризатор (фирмы Hughes Aircraft). В этом проекторе потенциальный рельеф образуется на диэлектрическом зеркале благодаря фоторезисту. Электрическое поле воздействует на ЖК, и в каждой точке мишени частично или полностью изменяется поляризация отраженного света. В цветном варианте проектора либо три рассмотренных блока в цветоделенных каналах объединены до общего объектива, либо цветиделенные каналы полностью разделены и имеют индивидуальные объективы. К началу 2000 г. выпускалось 15 моделей ILA-проекторов со световыми потоками от 1300 до 12000 лм (ANSI). Максимальная мощность ксеноновых ламп стационарного видеопроектора - 7 кВт. Вес проекторов от 70 до 500 кг. Цена от $ 40000 до $ 250000. Так, проектор ILA-M100 (США, 1999 г.) при ксеноновой лампе типа Х-750 имел световой поток 1400 лм (ANSI); вес его 75 кг; цена около $ 40000. Вариант проектора D-ILA, как и предыдущий, работает на отражение, но при матричной структуре ЖК-панели. Поэтому инфракрасный кинескоп отсутствует, а развертка осуществляется за счет управляющей электроники. В данном случае электронные компо- ненты не загораживают зеркала пикселей, т.к. расположены с их тыльной стороны, и общий коэффициент отражения панели на уровне белого очень высокий (достигает 95%). На рис.4.13 показана основная часть структурной схемы одного светомодулирующего канала этого видеопроектора, где обозначены: ЗЭ - неподвижные зеркальные элементы матрицы (пиксели), электрически связанные со схемой управления; МЭЗ - матрица с интегральной электроникой и зеркалами; ЖК - жидкокристаллический слой; ПС - прозрачный проводящий слой на стеклянной пластине; ПА - поляризатор-анализатор. Проекторы типа D-ILA выпускали фирмы: JVC, Pioneer, Panasonic, InFocus, Proxima, Toshiba и др. 4.3.4. LCD - видеопроекторы В настоящее время это наиболее распространенная разновидность светоклапанных ЖК матричных видеопроекторов, часто на- ' зываемых LCD-проекторами (Liquid Crystal Display). Здесь существенный прогресс связан с появлением термостойких жидких кристаллов. Соответственно появились и матричные ЖК-модуляторы (панели) с высоким разрешением: ди 1920 х 1080 пикселей для формата 16: 9 и до 1600 х 1200 пикселей для формата 4: 3. Модуляционная система проектора строится обычно на пропускание светового потока проекционной лампы, например, как на рис.4.14. От металло-галогенной лампы МГЛ световой пучок может непосредственно поступать на зеркальную цветоделительную систему, состоящую из обычных зеркал с наружным покрытием ЗНП и дихроических зеркал ДЗ. В дорогих моделях LCD-видеопроекторов на участке между лампой и зеркалами могут быть дополнительно установлены компенсатор неравномерности светового потока (не показанный на рис. 4.14) и конвертор поляризации PSB. В основе работы фасеточного оптического компенсатора неравномерности светового потока (рис. 4.15) - перемешивание исходного неравномерного светового потока лампы с помощью двух последовательно установленных конденсорно-линзовых растров. В оптическом устройстве PBS (Polarized Beam Splitter) обычный свет превращается в поляризованный, причем без потери одной из составляющих. В этом устройстве, включающем конденсорные линзы КЛ и конвертор поляризации КП, сначала неполяризованный свет делится на р- и s-составляющие, затем, например, s-составляюшая пропускается через фазовращатель и совмещается с р-составляющей поляризованного света. Далее поляризованный свет идет через оптические элементы проектора до самого экрана, не имея потерь на дихроических зеркалах. В призменном блоке с ЖК-матрицами (ЖМ-R, ЖМ-G, ЖМ-В) каждый пиксел связан с управляющей БИС на полевых транзисторах, в результате чего на его индивидуальном прозрачном электроде меняется потенциал относительно общего прозрачного электрода матрицы в зависимости от уровня видеосигнала для данной точки кадра. Соответствующим образом и жидкий кристалл меняет свои поляризационные свойства, воздействуя на проходящий поляризованный свет. Чтобы световой поток частично не перекрывался непрозрачными участками схемы управления, перед ЖК-слоем располагают микролинзовый растр, фокусирующий свет на прозрачных участках каждого пиксела. Площадь такого (обычно центрального) участка составляет 30...50% от общей площади пиксела. На выходе каждого ЖК модуляционного блока установлен поляризатор-анализатор. При передаче темных деталей изображения весь свет задерживается в модуляционном блоке, нагревая его (и ухудшая оптические свойства ЖК-слоя). При передаче светлых деталей эти участки прозрачны. Однако прозрачность не идеальна как по причине оптических потерь в самом ЖК-веществе, так и по причине потерь в проводящих покрытиях. Поэтому работы по повышению термостабильности продолжаются. В настоящее время преимущественное применение находят полисиликоновые (p-Si) ЖК-панели как более термостойкие в сравнении с аморфносиликоновыми (a-Si). В последних моделях проекторов наряду с металло-галогенными лампами (МН) стали применять миниатюрные лампы сверхвысокого ^давления (UHP), у которых отдача вдвое больше, чем у первых. Помимо увеличения яркости и снижения энергопотребления это улучшило такие показатели проектора, как термостабильность ЖК--матрицы и оптических юстировок, снизились акустические шумы вентилятора. 4.3.5. Микрозеркальные видеопроекторы В 1996 г. фирмой Texas Instruments выдвинута идея и запатентована конструкция микрозеркальных видеопроекторов, а уже через год 14 фирм выпустили пробные экземпляры таких проекторов. Торговая марка проекционного блока - DLP (Digital Light Processing). Проектор содержит очень сложный неразборный узел - комбинированную цветоделителыгую призму с закрепленными на ней
панелями (чипами) микрозеркальных матриц с системой электронного управления каждым пикселем. В этих видеоироекторах световой поток модулируется микрозеркальными матрицами, работающими на отражение. Обычно матрица содержит 848 х 600 микрозеркал (в более поздних моделях 1024 х 768). Каждое микрозеркало, поворачиваясь на подвесах под действием управляющего сигнала, отражает свет либо в объектив, либо в поглотитель. Т.е. каждый элемент матрицы (рис. 4.16) - све-токлапанная система. Размеры микрозеркал 16, 6 х 16, 6 мкм, расстояние между зеркалами 1 мкм. Это означает, что в растре не будет заметно ни строк, ни столбцов. Отсутствует также эффект засветки освещенными элементами неосвещенных. Алюминиевые зеркала пикселей закреплены механически на подпружиненных подвесах и могут поворачиваться на угол до 12°. Крайние положения соответствуют состояниям «включено - выключено». Отклонение зеркала происходит за счет электростатического поля, возникающего при подаче на пиксел двух адресных и одного управляющего напряжений с ячейки памяти на КМОП-подложке. Время механического переключения ячейки (с учетом успокоения) составляет 10 мкс. Время нахождения ячейки во включенном состоянии зависит от уровня яркости данной цветовой компоненты в конкретной точке во временном интервале ТВ кадра. Это время дискретизировано по 1О-рачрядному коду на 1024 временных уровня. Кроме того, чтобы не возникало мельканий, длинные импульсы переключения пикселей разрываются на более короткие с сохранением их суммарной продолжительности. Оптическая же схема видеопроектора (рис. 4.17) за исключением призменного блока, в котором не показан ход лучей, достаточно ЗНП и собирающие оптические элементы СЛ, К поступает на комбинированную цветоделительную призму. Призма делит световой поток на Ы-, О-, В-составляющие и направляет их на соответствующие микрозеркальные чипы МЗЧ. Отраженные чипами модулированные цветоделенные составляющие светового потока вновь объединяются комбинированной призмой и направляются в проекционный объектив ПО. В некоторых моделях (более дешевых) нет комбинированной цветоделительной призмы и используется только одна матрица, освещаемая лампой через вращающийся светофильтр с R, G, B, Y-секторами (Y - для черно-белых изображений). Частота смены цветов 150 Гц. Такие упрощенные видеопроекторы выпускаются рядом фирм, например inFocus, Davis и др. i
|