6. Телевизионные преобразователи электрических сигналов в оптическое изображение

Целью изучения данной темы является ознакомление с принципами преобразования электрических сигналов в оптические изображения, знание конструктивных электрических особенностей цветного масочного кинескопа, просветного жидкокристаллического экрана, газоразрядных панелей, плоских видеопанелей типа "плазмотрон", устройств воспроизведения изображений большого размера.

6.1. Конструкция цветного масочного кинескопа

Конечным звеном ТВ системы является преобразователь видеосигнала в оптическое изображение. В большинстве случаев ТВ изображения воспроизводят при помощи электроннолучевых трубок с люминесцирующими экранами. Такие трубки принято называть приемными или кинескопами. В кинескопах цветного ТВ используется трехрастровая система, при которой на экране формируется три одноцветных растра - R, G, B, совмещенные с достаточной степенью точности друг с другом. Трехрастровая система предполагает наличие в кинескопе трех электронных прожекторов, формирующих три электронных луча и трех люминофорных групп, спектральное излучение которых соответствует основным цветам. Разделение одноцветных изображений, т.е. обеспечение правильного попадания каждого из электронных лучей на люминофорные элементы экрана своего цвета, обеспечивается с помощью теневой маски. Такие кинескопы называются масочными.

Основные физические принципы работы и конструктивные особенности кинескопов любого типа заключаются в следующем. Электронные прожекторы и люминесцирующий экран помещаются в стеклянную колбу, из которой откачан воздух до получения высокого вакуума. Причем люминесцирующий экран наносится на внутреннюю поверхность переднего стекла колбы кинескопа. Отклонение электронных лучей осуществляется отклоняющими катушками, надеваемыми на горловину трубки. Каждый электронный прожектор кинескопа состоит из подогревного катода с нитью накала, управляющего электрода или модулятора и первого анода. Электростатическая фокусировка электронных лучей осуществляется электрическими полями дополнительных электродов, помещаемых в горловине трубки.

Электронные лучи под действием сильного ускоряющего электрического поля бомбардируют люминесцирующий экран, который начинает светиться под действием бомбардировки. Магнитное поле отклоняющих катушек заставляет электронные лучи перемещаться по экрану трубки в горизонтальном и вертикальном направлениях, в результате чего на экране образуются растры одноцветных изображений в виде совокупности отдельных сфокусированных строк. Если на управляющие электроды кинескопа подать видеосигналы основных цветов ЕR, ЕG, ЕB, которые будут изменять количество электронов в соответствующих электронных лучах, то на экране кинескопа появится цветное изображение, полностью соответствующее объекту наблюдения.

Рисунок 6.2 - Щелевая маска Рисунок 6.3 - Структура штрихового экрана

Рисунок 6.2. Щелевая маска   Рисунок 6.3. Структура штрихового экрана

Наибольшее применение получили масочные кинескопы компланарного типа (с самосведением электронных лучей) (рисунок 6.1), в которых электронные прожекторы 1 расположены в горизонтальной плоскости, щелевая маска 5 имеет вертикальные прорези (рисунок 6.2), а люминофорное покрытие 6 представляет собой совокупность линейчатых вертикальных полосок трехцветных люминофоров (рисунок 6.3). Ось среднего прожектора (как правило, G) направлена вдоль оси симметрии кинескопа, а два боковых прожектора (R и B) наклонены к ней симметрично в горизонтальной плоскости под углом 1,5° так, что все три электронных луча сходятся в точке, лежащей на поверхности теневой маски. Через щелевые отверстия электронные лучи попадают на чередующиеся по цвету свечения вертикальные люминофорные полоски R, G, B. При одновременном возбуждении электронными лучами трех элементарных люминофорных полосок R, G, B свечение будет воспроизводить один элемент цветного ТВ изображения. Для более точного совмещения одноцветных изображений на горловине кинескопа дополнительно устанавливаются магниты чистоты цвета 2 и статического сведения электронных лучей 3. В тороидальной отклоняющей системе 4 компланарных кинескопов, помимо отклоняющих катушек, размещаются дополнительные обмотки магнитной квадрупольной линзы. Магнитное поле квадрупольной линзы осуществляет сближение электронных лучей в горизонтальном направлении в любой точке экрана, что обеспечивает их динамическое сведение. Обмотки квадрупольной линзы питаются от генератора кадровой развертки.

Для повышения светоотдачи внутреннюю поверхность передней части колбы кинескопа покрывают токопроводящим слоем 7, выполняющим роль второго анода, на который подается достаточно высокое ускоряющее напряжение (до 25 кВ). Ускоряющее напряжение второго анода обеспечивает ускорение до больших скоростей электронов, бомбардирующих люминофорное покрытие.

6.2. Жидкокристаллические устройствоспроизведения телевизионных изображений

Основные электрооптические эффекты в жидких кристаллах. Жидкокристаллическое (мезоморфное) состояние наблюдается как особая термодинамическая фаза у многих органических соединений, обладающих одновременно свойствами жидкости и твердого тела. Температурный интервал существования жидкокристаллической фазы может составлять десятки градусов. В пределах такого интервала температур наблюдается одна или несколько различных мезофаз, отличающихся по виду и степени упорядоченности. Эти фазы принято подразделять на нематическую, холестерическую и ряд смектических фаз. Практически во всех жидкокристаллических фазах наблюдаются электрооптические эффекты, многие из которых находят техническое применение.

В устройствах воспроизведения изображений наибольшее применение получили жидкие кристаллы (ЖК) нематического типа, у которых нитеобразно вытянутые органические молекулы стремятся ориентироваться таким образом, чтобы их главные оси были параллельны друг другу. Основными электрооптическими эффектами в подобных ЖК являются: динамическое рассеивание света и управляемое вращение плоскости поляризации в закрученной структуре или "твист-эффект".

Для наблюдения электрооптических эффектов используются специальные ячейки типа сэндвич, которые в наиболее простом виде состоят из двух параллельных стеклянных пластин, между которыми помещена капля ЖК нематического типа. Тонкие проводящие покрытия, прозрачные для света, или штриховые проводящие линии на внутренней поверхности пластин, на которое подается постоянное напряжение, создают внутри ячейки однородное электрическое поле. Толщина пленки ЖК устанавливается в пределах в 6 - 25 мкм с помощью распорок из полимеров.

В воспроизводящих устройствах, использующих динамическое рассеяние света в ЖК, в отсутствие электрического поля ЖК прозрачен, т.е. полностью пропускает падающий на него свет, почти не рассеивая его. В том случае, когда к обкладкам приложено постоянное или низкочастотное (несколько десятков Герц) напряжение в ЖК появляется оптоэлектрический эффект динамического рассеяния, при котором молекулы стремятся ориентироваться своим дипольным моментом по полю. В таком состоянии

Рисунок 6.4. Зависимость угла вращения плоскости поляризации от напряжения на электродах жидкокристаллической ячейки

Рисунок 6.4. Зависимость угла вращения плоскости поляризации от напряжения на электродах жидкокристаллической ячейки

ЖК становится турбулентным и непрозрачным (диффузно-рассеивающим), приобретая молочно-белую окраску. Для осуществления оптоэлектрического эффекта динамического рассеяния напряженность электрического поля в ЖК должна составлять около 5000 В/см. Например, для ячейки с толщиной пленки ЖК 12 мкм необходимо прикладывать напряжение величиной 6 - 50 В. Воспроизводящие устройства с динамическим рассеянием света обеспечивают контраст получаемых изображений, равный 1540, время включения 1300 мс, время выключения 2020·103 мс при управляющем напряжении от 15 В и выше. Быстродействие жидкокристаллических ячеек зависит от химического состава ЖК, например, от наличия добавок понижающих вязкость (холестерическая добавка в ЖК нематического типа уменьшает время срабатывания), температуры, амплитуды и частоты управляющего напряжения. При увеличении управляющего напряжения от 9 до 100150В время включения уменьшается в 103раз.

Другая особенность нематических ЖК заключается в ориентации их молекул параллельно поверхности проводящего покрытия, нанесенного на стеклянную пластинку. Если стеклянные пластины ЖК ячейки повернуть относительно друг друга на 90°, то в толще ЖК ориентация его молекул постепенно меняется от одной пластины к другой. Направление поляризации света при прохождении его через такое устройство также изменяется винтообразной структурой молекул ЖК на 90°. При наложении электрического поля молекулы ЖК раскручиваются ("твист-эффект") и ориентируются в направлении его вектора напряженности (рисунок 6.4). Конструкция воспроизводящей ячейки при использовании "твист-эффекта" в тематическом ЖК отличается от ранее рассмотренной наличием двух дополнительных пленок-поляризаторов, расположенных с наружной стороны стеклянных пластин. При ортогональных осях поляризации пленок-поляризаторов в случае отсутствия электрического поля световое излучение проходит через воспроизводящую ячейку, а при наличии электрического поля - не проходит. При параллельных осях поляризации пленок-поляризаторов наблюдается обратный эффект. Основное достоинство подобных устройств по сравнению с ячейками, использующими ЖК в режиме эффекта динамического рассеяния, - значительно меньшие значения управляющего напряжения (110 В), а следовательно, и более высокая их экономичность. К недостаткам следует отнести необходимость дополнительного применения двух пленок-поляризаторов, приводящую к снижению интенсивности проходящего светового потока.

В целом воспроизводящие устройства на ЖК, использующие "твист-эффект", обеспечивают более высокое качество получаемых изображений по сравнению с ячейками, работающими на основе эффекта динамического рассеяния света. Поэтому жидкокристаллические воспроизводящие устройства, использующие "твист-эффект", получили наибольшее применение в различных ТВ устройствах.

Методы адресации телевизионных жидкокристаллических экранов. В ТВ ЖКЭ требуемое изображение формируется из огромного числа (около 400000) элементов отображения (пикселей), равномерно распределенных по площади экрана и адресуемых индивидуально. Каждый пиксель представляет собой элементарную жидкокристаллическую ячейку. Поскольку для подачи управляющего напряжения формирование отдельного контакта к каждому пикселю исключено, используется матричный принцип организации ЖКЭ (рисунок 6.5), позволяющий осуществлять адресацию матрицы т х п пикселей с помощью т + n контактных шин. Практически это реализуется следующим образом. На внутренние поверхности двух высокоплоскостных стеклянных пластин, между которыми находится слой ЖК толщиной менее 10 мкм, наносят полосковые взаимоперпендикулярные прозрачные электроды; в местах их пересечения образуются элементарные жидкокристаллические ячейки, оптические свойства которых определяются напряжением, приложенным к электродам соответствующих строк и столбцов. Если пиксель характеризуется пороговой реакцией на управляющее напряжение, то при определенных амплитуде и полярности импульсных напряжений, подаваемых на соответствующие электроды строк и столбцов, возможно независимое управление ("включение-выключение") каждым пикселем матрицы без существенного изменения состояния остальных элементов. Такой режим с использованием импульсных управляющих напряжений с временным разделением называется мультиплексированием. Основным его недостатком является трудность сохранения высокого контраста изображения при большом числе сканируемых строк.

Рисунок 6.5. Схема, поясняющая матричный принцип управления жидкокристаллическим экраном 

1 - элементарная ячейка

Рисунок 6.5. Схема, поясняющая матричный принцип управления жидкокристаллическим экраном 

Это объясняется тем, что жидкокристаллические ячейки имеют достаточно высокую инерционность и реагируют на действующее, а не на мгновенное значение приложенного напряжения. Напряжение на включенную ячейку UВКЛ подается только при адресации данной строки, а напряжение на выключенной ячейке UВЫКЛв наиболее неблагоприятном случае может оказаться приложенным почти все время. Поскольку скважность импульсов возбуждения включенной ячейки по мере роста числа строк развертки z увеличивается, то действующие значения напряжения UВКЛи UВЫКЛсближаются. Так, при z = 1000 даже для оптимального соотношения возбуждающих напряжений на строках и столбцах будут соблюдаться следующие соотношения UВКЛ = 1,048 UПОР и UВЫКЛ=0,949 UПОР. Отсюда вытекает, что для получения высокого контраста мультиплексируемый ЖКЭ с достаточно большой информационной емкостью должен иметь чрезвычайно крутую вольт-контрастную характеристику и одинаковые значения UПОР для всех ячеек матрицы, что эквивалентно требованию строгого соблюдения расстояния между электродами и однородности их обработки. Кроме того, управляющие напряжения должны поддерживаться с высокой точностью.

Особенно недостатки мультиплексирования сказываются при воспроизведении полутоновых изображений. Это обусловлено тем, что с ростом числа строк разложения уменьшается время выборки отдельных элементов, что затрудняет использование временных методов модуляции (широтно-импульсного, т.е. ШИМ, кодово-импульсного или их комбинации). Таким образом, мультиплексируемые твист-нематические ЖКЭ пригодны для портативных персональных компьютеров и в значительно меньшей степени - для телевизоров.

Для устранения вышеназванных недостатков в ЖКЭ используется построчное управление с индивидуальной адресацией каждого элемента отображения с помощью "своего" ключа (рисунок 6.6), формируемого в непосредственной близости от него и исключающего возможность приложения напряжения к неадресуемым элементам. Для изготовления высокоинформативных ЖКЭ с активной адресацией на специальной подложке необходимо сформировать активную матрицу, содержащую огромное число таких ключей. Таким образом, при активной матричной адресации последовательно с каждой жидкокристаллической ячейкой включен коммутирующий элемент, заряжающий эквивалентную емкость ячейки

Рисунок 6.6. Схема, поясняющая принцип активной матричной адресации

Рисунок 6.6. Схема, поясняющая принцип активной матричной адресации

В качестве коммутирующих элементов используются либо монокристаллические транзисторы, либо тонкопленочные транзисторы и структуры металл - диэлектрик - металл.

В активной транзисторной матрице выводы транзисторов присоединены к полосковым взаимноперпендикулярным прозрачным электродам (столбцам и строкам) и к точечным электродам элементарных жидкокристаллических ячеек, расположенным на одной из подложек. В свою очередь, столбцы соединены с источником видеосигнала, а строки - со схемой развертки. Если экран содержит N столбцов, то выборка и хранение видеосигнала осуществляются для N точек строки. При включении строки эквивалентные емкости элементарных ячеек ЖКЭ заряжаются до соответствующих значений напряжения видеосигнала.

В конце развертки любой из строк, напряжение с транзисторов снимается, что приводит к их выключению. В результате электрические заряды на эквивалентных емкостях элементарных ячеек ЖКЭ сохраняются в течение кадра до следующего периода развертки, При этом на элементарные ячейки могут подаваться видеосигналы с меняющимися в широком диапазоне действующими значениями напряжений, чем обеспечивается передача большого числа полутонов. К ключевым свойствам транзисторов предъявляются следующие два требования: сопротивление в проводящем состоянии должно быть достаточно мало, чтобы обеспечить заряд эквивалентной емкости элементарной ячейки ЖКЭ до напряжения на столбце (видеосигнала) в течение периода развертки строки, а сопротивление в непроводящем состоянии - достаточно велико, чтобы напряжения на ячейках заметно не менялись в течение интервала кадра.

В принципе матрицы транзисторов могут быть сформированы на кремниевой подложке. Недостатком транзисторной структуры на кремниевой подложке является то, что из-за непрозрачности подложки нельзя реализовать твист-нематический просветный экран. Применение же здесь отражательного режима ухудшает качество черно-белого изображения и делает невозможным получение цветного. Наилучшим образом удовлетворяют требованиям телевидения активные матрицы с транзисторами, изготовленными по тонкопленочной технологии на прозрачных подложках. Во-первых, они дешевле и могут быть, в принципе, значительно больших размеров. Во-вторых, на их основе можно изготовить ЖКЭ, работающие "на просвет" и воспроизводящие высококачественные цветные изображения.

В целом ЖКЭ с активной матричной адресацией, использующие матрицу тонкопленочных транзисторов, обеспечивают в четыре раза более высокое быстродействие (50 мс и менее) по сравнению с устройствами, работающими в режиме обычного мультиплексирования.

Для практической реализации отмеченных преимуществ необходимо решить ряд сложных технологических проблем, связанных с изготовлением активной матрицы с необходимым высоким выходом годных транзисторов, так как с увеличением числа элементов изображения значительно снижается вероятность получения бездефектной активной матрицы. Если вероятность дефектности одного транзистора в активной матрице обозначить как P, а число пикселей как Q, то выход активных матриц с совершенно бездефектными транзисторами будет равным (4-Р)Q *100%. В случае если вероятность дефекта одного транзистора составляет одну часть на миллион, то при количестве элементов  отображения в пределах 100000 выход активных матриц составляет около 90%. С учетом того, что для высококачественного изображения требуется более 1 млн. пикселей, то в этом случае бездефектный выход матриц в процентном отношении быстро снижается. Снижение дефектности можно добиться путем сокращения количества фотолитографических операций при изготовлении активных матриц.

Рисунок 6.7. Конструкция просветного жидкокристаллического экрана

Рисунок 6.7. Конструкция просветного жидкокристаллического экрана

Конструкция просветного жидкокристаллического экрана. Конструкция ЖКЭ, работающего на просвет, показана на рисунке 6.7. Он состоит из отражателя 1, нескольких люминесцентных ламп повышенной яркости и долговечности 2; светофильтра3, выполненного в виде мозаики R, G и B интерференционных фильтров, имеющих вид прямоугольных полосок, расположенных по вертикали и отделенных друг от друга черным растром; параллельных поляризатора 4 и анализатора 11, стеклянных подложек 5 и 10, на которые соответственно напылены прозрачный электропроводящий слой 6 и тонкопленочная матрица управляемых элементов 9; изолирующей прокладки 7, слоя ЖК 8, который в отсутствие управляющего напряжения обеспечивает поворот плоскости поляризации линейно-поляризованного света на 90°. Поляризатор 3 предназначен для выделения из неполяризованного белого света колебаний с линейной поляризацией.

Отражатель, входящий в состав просветного ЖКЭ представляет собой акриловую пластинку с микропризматическими бороздками, обеспечивающими отражение света непосредственно на жидкокристаллическую панель (матрицу) без дополнительного рассеяния. Иногда для обеспечения более равномерного освещения жидкокристаллической панели выходным излучением ламп подсветки непосредственно перед панелью (см. рисунок 6.7) устанавливается рассеиватель 12, выполненный из специальной пластмассовой пленки. Мозаичный цветной светофильтр представляет собой окрашенные органическими красителями полимерные рельефы, полученные фотолитографическим способом на стеклянной подложке.

В исходном состоянии (без подачи управляющих напряжений) ЖКЭ не пропускает свет от люминесцентных ламп, так как слой ЖК 8 поворачивает плоскость поляризации линейно-поляризованного света на 90°, он задерживается анализатором 11.

При подаче управляющего напряжения на элементарный участок слоя ЖК устраняется вращение плоскости поляризации света, и он не задерживается анализатором. Это приводит к появлению на выходной плоскости ЖКЭ локально окрашенной элементарной точки, цвет которой определяется неуправляемым оптическим фильтром, находящимся напротив данного элементарного участка ЖК.

Для применения в ТВ устройствах проекционного типа, воспроизводящих изображения большого размера, непосредственно используются жидкокристаллические матрицы с размерами в пределах 10x10 см, включающие в себя элементы 411 (см. рисунок 6.7).

6.3. Газоразрядные панели, воспроизводящие телевизионные изображения

Одним из перспективных направлений создания плоских воспроизводящих ТВ устройств являются газоразрядные панели. Это объясняется тем, что газоразрядные панели обладают рядом свойств, требуемых для создания ТВ экрана, а именно: пороговой электрооптической характеристикой, малыми временами включения и выключения, возможностью воспроизведения цветного изображения.

В настоящее время в телевидении в основном используются газоразрядные панели постоянного тока с внешней адресацией. В панелях постоянного тока электроды (т.е. катод и анод) находятся в непосредственном контакте с газом, что позволяет возбуждать в каждой элементарной ячейке панели обычный тлеющий разряд. Как известно, в тлеющем разряде имеются две интенсивно излучающие области: отрицательное тлеющее свечение и положительный столб. Ультрафиолетовое излучение каждой из этих областей может применяться для возбуждения люминофора, причем при использовании положительного столба принципиально достижимы сравнительно высокая световая эффективность, составляющая несколько единиц люменов на ватт.

Газоразрядные панели постоянного тока с внешней адресацией представляют собой двухкоординатную матрицу взаимно перпендикулярных электродов, на пересечениях которых образуются элементарные светоизлучающие ячейки. Для разработки высокоэффективной панели, прежде всего, необходимо оптимизировать конструкцию газоразрядной ячейки с люминофором, которая должна обладать высокими яркостью и световой эффективностью при небольших размерах, обеспечивать возможность получения полутонов, быть достаточно технологичной с точки зрения серийного производства. Наиболее приемлемыми для газового наполнения оказались смеси инертных газов: Не -Xe, Не - Кг и Не - Аг под общим давлением 3·104Па.

Высокая световая эффективность воспроизводящих панелей в значительной степени определяется преобразованием люминофором газового излучения, лежащего в ультрафиолетовой области. Специально для газоразрядных панелей были разработаны новые трехцветные люминофоры: красный YGd/ВО3:Еu3+, зеленый ВаАl12O9 и синий ВаМgАl14O23:Eu2+, которые характеризуются высокой эффективностью преобразования под действием ультрафиолетового излучения, широкой цветовой гаммой, воспроизведением белого цвета при одном и том же разрядном токе.

Рисунок 6.8. Конструкция газоразрядной панели 

1 - люминофорная площадка, содержащая триаду трехцветных ячеек R,G, B типа; 2 - лицевая пластина; 3 - перфорированная центральная пластина; 4 - линейчатые катоды; 5 - задняя пластина; 6 - разделительные элементы; 7 - линейчатые аноды

Рисунок 6.8. Конструкция газоразрядной панели 

Для примера на рисунке 6.8 показана одна из конструкций газоразрядной панели, в которой линейчатые аноды изготавливались по толстопленочной технологии, люминофорные площадки на внутренней стороне лицевой стеклянной пластины панели, соответствующие одному элементу цветного ТВ изображения, представляют собой трехцветные ячейки R, G, B типа. Регулирование свечения люминофорных ячеек, расположенных в направлении одной строки, осуществляется совокупностью анодных формирователей тока, которые представляют собой коммутируемые по методу ШИМ источники тока, управляемые цифровыми схемами со 100 и более уровнями квантования временных интервалов.

Наиболее простым способом внешней адресации газоразрядной панели является построчный. В этом случае для воспроизведения отдельных строк ТВ растра ко всем анодным формирователям тока с целью образования светоизлучающих ячеек последовательно во времени подключаются соответствующие линейчатые катоды. Однако на практике при построчном методе адресации яркость свечения люминофорных ячеек оказывается недостаточной, а требуемое при этом повышение тока анодных формирователей снижает световую эффективность газоразрядных панелей.

Рисунок 6.9. Функциональная схема устройства параллельной адресации газоразрядной панели

1 - ЗУ; 2, 5 - формирователи анодных управляющих напряжений; 3, 6 - индикаторные модули газоразрядной панели; 4, 7 схемы сканирования, управляющие линейчатыми катодами

Рисунок 6.9. Функциональная схема устройства параллельной адресации газоразрядной панели

Поэтому фактически используются методы параллельной строчной адресации, которые позволяют не только получить более высокие световую эффективность и яркость, но и снизить уровень шумов за счет больших интервалов времени адресации и, следовательно, прохождения разрядного тока. Однако их применение требует усложнения конструкции газоразрядной панели и соответствующих схем управления.

При параллельной строчной адресации линейчатые аноды разбиваются на m частей, при этом воспроизводимые изображения состоят из m информационных блоков, адресация каждого из которых осуществляется независимо. Основной недостаток параллельной строчной адресации заключается в сложности подключения к линейчатым анодам, разбитым на m частей при условии, что m > 2. При m = 2 подключение к линейчатым анодам, разделенным на две части, осуществляется с двух сторон газоразрядной панели, что практически не усложняет ее конструкцию. Функциональная схема устройства параллельной адресации газоразрядной панели для случая, когда m = 2, приведена на рисунке 6.9.

Видеосигналы R, G, B цветов, демодулированные ТВ приемником, мультиплексируются в соответствии с расположением цветных люминофорных ячеек. Затем видеосигналы преобразуются в 8-разрядный двоичный код и записываются в запоминающее устройство (ЗУ) типа сдвигового регистра. Считывание производится в порядке сканируемых строк. Например, при числе строк разложения z (условимся в данном случае, что число строк является четным) осуществляется одновременное считывание последовательности следующих строк: 1 - (z/2 + 1), 2 - (z/2 + 2), ... , (z/2) - z. Одновременно управляющий импульс подается на соответствующий линейчатый катод, пространственно размещенный под углом 90° по отношению к линейчатым анодам. Считанные цифровые сигналы демультиплексируются в видеосигналы R, G, B цветов. Далее осуществляется преобразование цифровых видеосигналов в ШИМ сигналы постоянной амплитуды, которые усиливаются и подаются непосредственно на анодные формирователи тока для возбуждения тлеющих разрядов в элементарных ячейках газоразрядной панели.

Для повышения конкурентоспособности ТВ приемников на газоразрядных панелях по сравнению с телевизорами на обычных кинескопах необходимо существенное повышение разрешающей способности газоразрядных панелей. Особенно это относится к ТВЧ

6.4. Конструктивные особенности плоских видеопанелей типа "плазматрон"

"Плазматрон" представляет собой дальнейшее развитие жидкокристаллической матрицы. В основе конструкции "плазматрона" лежат две функциональные платы - одна с адресующей плазмой, а другая с ЖК. Конструктивные особенности "плазматрона" схематически поясняются рисунком 6.10.

На стеклянную подложку 2 толщиной 1,9 мм посредством печати наносят металлические переключающие электроды - аноды и катоды, образующие плазменные каналы. Способом многослойной печати получают боковые стенки 4 плазменных каналов, которые имеют толщину 0,1 мм и высоту 0,2 мм. Черный материал стенок в дальнейшем исключает внутреннее и внешнее светоотражение. После вжигания электродов поверхности боковых стенок подвергают полировке. Равномерная высота и чистота поверхностей ребер обеспечивают прецизионные качество жидкокристаллической зоны и светопропускание панели. На подготовленные вышеуказанным образом боковые стенки наклеивают тонкую стеклянную пластинку (диэлектрическую пленку 8) толщиной 50 мкм. Образующиеся при этом каналы продувают воздухом и наполняют инертным газом под низким давлением. За изготовлением платы с адресующей плазмой следует изготовление платы с ЖК. Слой ЖК располагается между двумя стеклянными пластинами 8 и 12. На внутренней поверхности стеклянной пластины 12 укреплены вертикальные штрихи цветного светофильтра с расположенными за ними штриховыми электродами. Элементарные штрихи цветного светофильтра и штриховые электроды чередуются с разделителями диэлектрического типа 14. Пространство между стеклянной пластиной 8 и вертикально расположенными электродами заполняется ЖК и герметизируется.

Высокое электрическое сопротивление неактивированного газа и высокая электрическая проводимость газа в ионизированном состоянии делают плазму идеальной переключающей средой. Действие плазменного переключателя можно сравнить с работой полевого транзистора. Потенциал затвора полевого транзистора соответствует катодному потенциалу плазменного элемента, а электрод истока - анодному вводу плазменного элемента. Плазменные каналы и штриховые электроды образуют совокупность эквивалентных накопительных конденсаторов.

Если плазменный канал находится во включенном состоянии, то любой из накопительных конденсаторов заряжается в соответствии с величиной видеосигнала, прикладываемого к аноду данного плазменного канала и к соответствующему штриховому электроду. Каждому значению видеосигнала будет соответствовать определенная ориентация ЖК, расположенных

Рисунок 6.10. Конструкция "плазматрона"

1 — источник света; 2 — поляризатор; 3 — стеклянная пластина; 4 — ребро (боковая стенка) плазменного канала; 5 — катод; 6 — анод; 7 — газовое наполнение; 8 — диэлектрическая пленка; 9 — жидкокристаллический слой; 10 — вертикально расположенные электроды штрихового типа; 11 — цветной светофильтр, состоящий из совокупности вертикальных штрихов R, G, B типа; 12 - стеклянная пластина; 13 - поляризатор; 14 — разделители цветного светофильтра и электродов 

Рисунок 6.10. Конструкция "плазматрона"

в области данного эквивалентного конденсатора. В неактивированном состоянии плазменный канал приобретает высокое электрическое сопротивление, при котором ориентация ЖК сохраняется, а ее изменение может осуществить только новый цикл переключения. Переключение плазменных каналов осуществляется с помощью специальных управляющих импульсов, одновременно подаваемых к аноду и катоду выбранного канала. Если в обычных жидкокристаллических устройствах воспроизведения изображений каждый элементарный конденсатор соответствует одному элементу ТВ изображения и переключается собственным транзистором, то в "плазматроне" процесс переключения происходит не поэлементно, а построчно. Плазменный канал здесь берет на себя функцию общего переключателя - все элементы одной строки переключаются одновременно. Следовательно, изображение в "плазматроне" формируется не последовательностью элементов, а последовательностью строк. Поэтому число плазменных каналов равно стандартному числу активных строк ТВ изображения. При работе "плазматрона" видеоимпульсы соответствующие всем R, G, B элементам любой строки, одновременно подаются на все вертикально расположенные штриховые электроды. При этом в зависимости от местоположения плазменного канала будет воспроизводиться та или иная строка ТВ изображения.

Скорость срабатывания представляет собой важную характеристику плазменного переключателя. Ограничение скорости здесь вызвано тем, что масса ионов больше массы электронов. Скорость переключения существенно зависит от природы применяемого газа, его давления и от анодно-катодного тока переключения (напряжения разряда плазмы). Реализуемое время смены информации в любой из ячеек жидкокристаллической панели составляет примерно 1 мкс. Если учесть, что время разрушения плазмы составляет практически 4 мкс, то для воспроизведения одной строки изображения достаточно 5 мкс. Полагая, что за 1 секунду передается 25 полных кадров (что соответствует чересстрочной развертке по стандарту SЕСАМ), легко определить, сколько строк способен воспроизводить "плазматрон" с точки зрения его временных параметров. Расчеты показывают, что z = 8000, т.е. с помощью подобного воспроизводящего устройства в принципе можно получать изображения высокой четкости.

Основные технические характеристики "плазматрона", выпускаемого фирмой Sony, следующие. При напряжении разряда плазмы 350 В и анод-но-катодном токе в 50 мА потребляемая мощность без источника света составляет 7 Вт. В качестве источника света служит комбинация, состоящая из 12 люминесцентных ламп со сроком службы 15000 часов. "Плазматрон" обеспечивает яркость воспроизводимого изображения, равную 250 кд/м2, при контрастности 70:1.

6.5. Системы большого телевизионного экрана

Общие принципы получения телевизионных изображений большого размера. Для воспроизведения ТВ изображений большого размера применяются видеопроекторы, в которых цветоделенные изображения формируются монохромными проекционными кинескопами небольших размеров R, G, B цветов. Затем цветоделенные изображения увеличиваются с помощью оптических линз или зеркально-оптических систем и проецируются на экран, где осуществляется их совмещение. В ТВ устройствах с проекционными кинескопами используются светосильная оптика и экраны с направленным светорассеянием. Однако получение проекционными кинескопами цветных ТВ изображений с площадью, превышающей несколько м2, практически затруднено. Основные ограничения ТВ проекционных систем на кинескопах обусловлены тем, что проекционные кинескопы одновременно выполняют функции источника и модулятора света. Попытки увеличения яркости или размеров воспроизводимого ТВ изображения сопровождаются ухудшением его качества и значительным усложнением конструкции видеопроектора.

В ТВ проекционных системах с модуляцией независимого источника света эти функции распределены между внешним источником света и модулятором света. В таких видеопроекторах яркость и цветность воспроизводимых изображений в основном определяются характеристиками внешнего источника света, а качество изображения (четкость, контрастность и др.) - параметрами модулятора света, которые могут изменяться независимо от яркости. Наибольший интерес представляют ТВ проекционные системы с пространственными модуляторами света (ПМС), в которых световой поток модулируется одновременно по поверхности всего ТВ изображения. В ТВ проекционных системах с ПМС используются принципы электронной домодуляционной развертки и получение высокого коэффициента накопления (использования) светового потока. Это позволяет практически неограниченно повысить интенсивность излучения, которая определяется лишь мощностью внешнего источника света. ТВ проекционные системы с ПМС получили название светоклапанных устройств. В зависимости от типа используемого ПМС различают светоклапанные устройства с деформируемыми средами, электрооптическими твердыми кристаллами, жидкими кристаллами (ЖК) и др. Выбор ПМС в значительной мере определяет принцип действия ТВ проектора светоклапанного типа, особенности его построения и конструктивного выполнения. Наиболее широкое практическое использование получили светоклапанные видеопроекторы типа "Эйдофор" (Eidophor) и "Аристон", используемые в этих проекторах ПМС состоят из тонкого слоя вязкой прозрачной жидкости, деформирующейся под воздействием электронного луча, и шлирен-оптики. В целом ТВ проекторы светоклапанного типа, обеспечивая на выходе большие световые потоки и высокую контрастность, наиболее полно решают задачи получения изображений высокой четкости на проекционных экранах больших размеров.

Наряду с проекционными ТВ системами на основе кинескопов различных типов, различных модуляторов света широкое распространение получили составные экраны на обычных и проекционных кинескопах и дискретных индикаторных модулях. С помощью составных экранов имеется возможность воспроизводить высококачественные ТВ изображения с площадью до 100 м2 и информационной емкостью, достигающей десятки миллионов элементов изображения (пикселей).

Особое место в системах большого ТВ экрана занимают проекционные системы, использующие в качестве источника светящегося ТВ изображения лазерную ЭЛТ (квантоскоп). В этих приборах полупроводниковые монокристаллы и пленки, облучаемые потоком ускоренных электронов, являются источником лазерного излучения большой яркости, а модуляция и сканирование в пространстве лазерным лучом осуществляются путем модуляции и сканирования электронного потока. Подобные проекционные системы способны воспроизводить ТВ изображения высокой четкости площадью 5100 м2.

Телевизионная проекционная система с линзовым объективом. В ТВ проекционной системе данного типа яркое светящееся изображение, образованное на экране проекционного кинескопа 1, оптически проецируется линзовым объективом 2 на отражающий экран 3 (рисунок 6.11). (Заметим, что в некоторых моделях ТВ проекционных систем могут использоваться и экраны просветного типа). Эффективность проекционной ТВ оптики, т.е. способность создавать яркое изображение достаточно больших размеров, в сильной степени зависит от физической светосилы этой оптики А, определенной соотношением

A= tоб(D/f)2,

где tоб - коэффициент пропускания света объективом; D - диаметр входного зрачка объектива; f - фокусное расстояние. Физическая светосила характеризует количество светового потока, прошедшего через объектив.

Рисунок 6.11 - Схема оптической проекции с помощью линзового объектива

1 — фокусирующе-отклоняющая система; 2 — проекционный кинескоп; 3 — линзовый объектив; 4 — проекционный экран 

Рисунок 6.11 - Схема оптической проекции с помощью линзового объектива

Зависимость между яркостью проекционного кинескопа LКИНи яркостью изображения на отражающем экране LЭ определяется выражением, которое позволяет оценить яркость воспроизводимого ТВ изображения в зависимости от его размеров.

LЭ=0,25LКИН = 0,25ALКИН, (6.1)

где pЭ - коэффициент отражения экрана; - коэффициент геометрического увеличения размеров изображения. Из анализа формулы (6.1) следует, что для улучшения светотехнической эффективности линзового объектива (повышение яркости LЭ) следует увеличивать его светосилу. Но при увеличении D (или уменьшении f) растут все виды аберраций. Для их корректировки необходимо вводить дополнительно новые линзы в объектив, что уменьшает tоб, усложняет и удорожает объектив. Относительное отверстие, т.е. отношение D:f, большинства линзовых объективов соответствует 1:2, только у самых лучших образцов оно достигает величины 1:1,6. Следовательно, даже хороший линзовый проекционный объектив имеет очень низкий к.п д. по использованию светового потока.

Специально для проекционных ТВ систем были разработаны проекционные кинескопы, использующие люминофоры с высокой светоотдачей, долговечностью, термостойкостью, стойкостью к воздействию мощных электронных пучков, обеспечивающие отсутствие насыщения по току в рабочем диапазоне яркостей. В проекционных кинескопах внедрены новые технологии нанесения люминофорных покрытий и термостойких стекло-оболочек, охлаждения экрана с помощью специальной жидкости, помещенной между фронтальным стеклом кинескопа и прозрачным экраном, на одной стороне которого находится люминофорное покрытие. Отвод тепла от экрана кинескопа происходит за счет конвекции охладителя, имеющего высокую теплопроводность.

Современные проекционные кинескопы, используемые в ТВ проекторах, имеют высокое анодное напряжение (30 ... 45 кВ), ток электронного луча до 3 мА и среднюю яркость свечения в пределах 2,59,5 ккд/м2. Размеры экрана большинства проекционных кинескопов соответствуют 7,2 х 9,6 см. Специально для проекторов ТВЧ разработаны проекционные кинескопы с размерами экрана 13,5 х 18 см, имеющие разрешающую способность примерно 1000 ... 1200 ТВ линий.

Рисунок 6.12. Зависимости яркости ТВ изображений, воспроизводимых проекционными установками, от коэффициента геометрического увеличения

1 — использование линзового объектива; 2 — использование зеркально-линзового объектива и экрана с направленно-рассеянным отражением

Рисунок 6.12. Зависимости яркости ТВ изображений, воспроизводимых проекционными установками, от коэффициента геометрического увеличения

Для примера на рисунке 6.12 (кривая 1) представлены результаты расчета яркости воспроизводимого в плоскости отражающего экрана ТВ изображения в зависимости от коэффициента геометрического увеличения при следующих условиях: LКИН.СР= 5 ккд/м2; D:f= 1:2; p = 0,8; t= 0,8. Из анализа графической зависимости рисунок 6.12 (кривая 1) видно, что уже при = 6 яркость отражающего экрана примерно в 578 раз меньше яркости экрана проекционного кинескопа и обеспечивает только пороговую различимость воспроизводимого ТВ изображения. Если еще учесть, что срок службы проекционного кинескопа меньше, чем у обычного, то становится совершенно очевидным, что рассмотренная выше ТВ система с проекционным кинескопом и линзовым объективом оказывается значительно хуже и сложнее, чем телевизор с обычным кинескопом прямого наблюдения.

Телевизионная проекционная система со сферическим зеркалом. Резкое увеличение светотехнической эффективности проекционных ТВ систем достигнуто применением вместо линзового объектива специальной отражательной оптики - так называемого зеркально-линзового объектива Шмидта. Эта оптика позволяет сравнительно простыми средствами значительно увеличить относительное отверстие. Оно доходит до 1:0,8, а в лучших образцах составляет даже 1:0,6. Зеркально-линзовый объектив имеет малые потери на отражение и преломление света, так как число используемых в нем оптических элементов не превышает трех, значительно меньшую сферическую аберрацию по сравнению с линзовым объективом.

Схема оптической проекции ТВ изображений с помощью зеркально-линзового объектива представлена на рисунке 6.13. В объективе Шмидта основным проекционным элементом является сферическое зеркало с внешней металлизацией, в центре кривизны которого помещается корректирующая линза с асферическим профилем одной из ее поверхностей, устраняющая сферические аберрации зеркала. Корректирующая линза имеет довольно сложный профиль и должна быть изготовлена с высокой степенью точности. При массовом производстве корректирующие линзы штампуются из прозрачной пластмассы.

Рисунок 6.13. Схема оптической проекции с помощью зеркально-линзовой системы

1 — сферическое зеркало; 2 — проекционный кинескоп; 3 — фокусирующе-отклоняющая система; 4 — корректирующая линза; 5 — проекционный экран

Рисунок 6.13. Схема оптической проекции с помощью зеркально-линзовой системы

В ТВ проекционных системах оптика Шмидта рассчитывается при строго фиксированном взаимном положении всех ее элементов - сферического зеркала, корректирующей линзы, экрана проекционного кинескопа, отражающего экрана. Стоит только сколько-нибудь заметно изменить положение любого из этих четырех элементов проекционной системы, как сразу же появятся недопустимые аберрации всех видов и сопутствующие им искажения ТВ изображения. Поэтому, например, для перехода с одного размера проекционного экрана на другой необходимо заменить корректирующую линзу. Экранам проекционных кинескопов, применяемым в подобных ТВ системах, придается выпуклая форма, что позволит устранить практически все аберрации косых пучков - кому, астигматизм, дисторсию и кривизну поля.

Телевизионные проекционные устройства типа "Эйдофор" и "Аристон". Видеопроектор "Эйдофор" был разработан швейцарской фирмой "Gretag" и голландской фирмой "Philips". Промышленный выпуск данного устройства осуществляется с начала пятидесятых годов по настоящее время.

Упрощенная оптическая схема ТВ проекционного устройства типа "Эйдофор", работающего на отражение, приведена на рисунке 6.14. Световой поток, созданный внешним источником света - мощной ксеноно-вой лампой 10, пройдя через объектив 9 и диафрагму 8, направляется конденсором 7 на зеркальный растр 5 (оптическую шлирен-систему), состоящий из нескольких зеркальных полос (5а, 5в, 5с) с внешней металлизацией и размещенный в центре кривизны сферического зеркала 1, на поверхность которого нанесен тонкий слой светомодулирующей среды 2 (масляная пленка). Когда поверхность светомодулирующей среды абсолютно гладкая, не деформированная, световой поток, направленный зеркальным растром, проходит через слой светомодулирующей среды и, отразившись от поверхности сферического зеркала, снова попадает на полосы зеркального растра, которые направляют его обратно к источнику света. В этом случае световые лучи не проходят через промежутки между полосами зеркального растра на экран 13. Если поверхность светомодулирующей среды деформирована в какой-либо точке, то лучи света, прошедшие через этот слой в точке деформации, отклоняются от первоначального направления и проходят через промежутки между полосами зеркального растра. Эти лучи света, собранные объективом 12, проецируются на экран в виде светящейся точки, яркость этого элемента на проекционном экране соответствует амплитуде деформации на поверхности светомодулирующей среды.

Рисунок 6.14. Оптическая схемаТВ проекционного устройства типа "Эйдофор"

Рисунок 6.14. Оптическая схемаТВ проекционного устройства типа "Эйдофор"

На поверхности тонкого слоя светомодулирующей среды (специального масла) создается скрытое ТВ изображение в виде различных деформаций этой поверхности. Скрытое изображение создается электронным лучом, несущим информацию о яркости деталей ТВ изображения. Электронный луч формируется и управляется электронным прожектором 4, находящемся в горловине стеклянной колбы 3. Под действием отклоняющей системы электронный луч обегает поверхность масляной пленки (прочерчивает ТВ растр).

Деформации поверхности слоя светомодулирующей среды образуются под действием электростатических сил, которые вызываются электрическими зарядами, оставляемыми на поверхности масляной пленки электронным лучом. Электронный луч, управляемый непосредственно ТВ сигналом, оставляет за собой при движении в направлении строк электрические заряды, величина которых пропорциональна яркости элементов воспроизводимого ТВ изображения. Созданный электронным лучом на поверхности светомодулирующей среды потенциальный рельеф вызывает деформацию этой поверхности в соответствии с распределением яркости в изображении. Лучи света, отклоненные за счет деформации от первоначального направления, проходят в промежутки полос зеркального растра и создают на проекционном экране изображение.

Рисунок 6.15. Временной график возникновения, сохранения и исчезновения деформаций в поверхностном слое светомодулирующей среды

Рисунок 6.15. Временной график возникновения, сохранения и исчезновения деформаций в поверхностном слое светомодулирующей среды

Деформации поверхности светомодулирующей среды под действием электростатических сил возникают и исчезают не сразу. Необходимые изменения амплитуды деформации за время передачи сигнала одного поля ТВ изображения, а, следовательно, яркости воспроизводимых элементов в плоскости проекционного экрана обеспечиваются за счет поддержания определенных механических (вязкость, поверхностное натяжение) и электрических параметров светомодулирующей среды. Деформации достигают максимума в конце первой четверти периода поля воспроизводимого ТВ изображения и почти полностью исчезают к концу передачи поля (рисунок 6.15). В этом случае яркость любого элемента воспроизводимого изображения также достигает максимума к концу первой четверти периода поля и плавно спадает в течение остальной части этого периода. Инерционность светомодулирующей среды в отношении возникновения, сохранения и исчезновения поверхностных деформаций вызывает эффект "послесвечения" электронно-оптического модулятора света. Использованием этого эффекта объясняется высокая световая эффективность видеопроектора.

Модуляция электронного луча осуществляется с помощью специальной электростатической линзы, образуемой системой модулирующих электродов электронного прожектора, на которые подается видеосигнал. Электронный луч, ток которого постоянен, при падении на поверхность светомодулирующей среды имеет некоторый диаметр, который изменяется в соответствии с напряжением видеосигнала. Точкам на поверхности светомодулирующей среды при постоянном токе луча и постоянной скорости его движения вдоль строки, где электронный луч имеет максимальный диаметр, соответствуют точки наименьшей яркости на светорассеивающем экране. Происходит это из-за снижения удельной плотности электрического заряда на поверхности светомодулирующей среды в данной точке, что уменьшает деформацию поверхности в этой точке и, следовательно, яркость соответствующей точки на экране.

Точкам на поверхности светомодулирующей среды, где электронный луч имеет наименьший диаметр, соответствуют точки наибольшей яркости на проекционном экране.

Практически полное гашение деформаций светомодулирующей среды происходит автоматически с нужной постоянной времени при выборе компромисса между удельной проводимостью и вязкостью масляной пленки.

Чтобы в процессе работы светомодулирующая жидкость не разогревалась, применяется специальная холодильная установка, а сферическое зеркало медленно вращается, благодаря чему электронный луч постепенно бомбардирует различные участки масляной пленки. Вращение зеркала используется также для снятия с поверхности масляной пленки остаточных зарядов, а следовательно, и постоянных деформаций. Обеспечение этих требований приводит к тому, что к началу развертки нового поля предыдущие деформации исчезают. Для предотвращения перегрева светомодулирующей жидкости на пути световых лучей, излучаемых ксеноновой лампой, дополнительно устанавливается тепловой фильтр 6 (см. рисунок 6.14 ), задерживающий инфракрасное излучение.

В первых моделях ТВ проекторов светоклапанного типа для воспроизведения цветных изображений использовался принцип системы цветного телевидения с поочередным воспроизведением цветоделенных изображений. Для согласования подобного видеопроектора с каналом связи совместимых систем вещательного телевидения, в которых осуществляется одновременная передача всех сигналов, использовался специальный преобразователь ТВ стандартов, преобразующий одновременный способ передачи сигналов цветоделенных изображений в последовательный. Структурная схема преобразователя ТВ стандартов представлена на рисунке 6.16. В состав преобразователя входят: три проекционных кинескопа с отклоняющими системами 1; три проекционных объектива 2; три передающие трубки с фокусирующе-отклоняюшими системами 3; три предварительных видеоусилителя 4; электронный коммутатор 5; генератор вертикальной развертки с частотой 50 Гц 6; генератор вертикальной развертки с частотой 150 Гц 7. Преобразователь использует инерционные свойства кинескопа. Его работа заключается в следующем. Одновременно приходящие сигналы ER, EG, EB в трех оптически связанных парах (кинескоп - передающая трубка, например видикон) преобразуются в совокупность последовательных сигналов. В оптически связанной паре осуществляется проекция цветоделенного изображения с экрана проекционного кинескопа на фотокатод передающей трубки, которая имеет частоту вертикальной развертки, соответствующую стандарту последовательной ТВ системы. После предварительного усиления три преобразованных цветоделенных сигнала поочередно в необходимой последовательности подаются на ТВ проектор светоклапан-ного типа с помощью электронного коммутатора, который обеспечивает 50 полных циклов коммутации в 1 секунду. Видеопроектор в этом случае снабжался диском с триадой цветных светофильтров, который размещался непосредственно перед зеркальным растром. Диск с цветными светофильтрами вращался синхронно с моментами коммутации отдельных цветоделенных сигналов.

Рисунок 6.16. Структурная схема преобразователя ТВ стандартов на оптически связанных парах

Рисунок 6.16. Структурная схема преобразователя ТВ стандартов на оптически связанных парах

Основным достоинством данного устройства являлось отсутствие проблемы совмещения цветоделенных изображений на проекционном экране, поскольку использовались одно сферическое зеркало с масляной пленкой и один проекционный объектив. Однако видеопроектор в этом случае имел сравнительно невысокую световую эффективность за счет меньшего выходного светового потока по сравнению с ТВ проектором светоклапанного типа, воспроизводящего монохромные (черно-белые) изображения.

Рисунок 6.17. Оптическая схема светоклапанного проекционного устройства цветного телевидения 

Рисунок 6.17. Оптическая схема светоклапанного проекционного устройства цветного телевидения 

В более современных моделях видеопроекторов для воспроизведения цветных ТВ изображений по принципу совместимых систем вещательного телевидения вместо одного электронно-оптического модулятора света используются три модулятора R, G, B типа. Упрощенная оптическая схема такого проекционного светоклапанного устройства цветного телевидения приведена на рисунке 6.17. В данном устройстве используется одна ксеноновая лампа 1. Световой поток с помощью двух дихроических зеркал 2 разделяется на три составляющие - красную, зеленую и синюю, каждая из которых направляется на свой зеркальный растр 3 и свое сферическое зеркало 4, на которое нанесена масляная пленка 5. В устройстве применены три электронных прожектора 6 и три объектива 7, проецирующих цветоде-ленные изображения на один экран 8. Совмещение трех цзетоделенных изображений на проекционном экране и поддержание совмещения в период работы обеспечиваются оптической системой и электронными средствами. На описанном выше принципе построено несколько поколений профессиональных проекционных светоклапанных устройств черно-белого и цветного телевидения с большим экраном. Например, ТВ проектор типа EL-5171 ("Эйдофор") с ксеноновой лампой мощностью 4,8 кВт позволяет получать рекордный в настоящее время световой поток 7000 лм, размеры экрана при этом составляют 18 х 13,5 м. В нашей стране видеопроекторы, воспроизводящие черно-белые изображения, носят название "Аристон", а видеопроектор цветного изображения - БЦТЭ (Большой цветной телевизионный экран), который разработан и стал выпускаться сравнительно недавно.

Несмотря на достаточно высокое качество воспроизводимых изображений ТВ проекционные системы типа "Эйдофор", "Аристон" и БЦТЭ имеют ряд существенных технологических и эксплуатационных недостатков. Слой светомодулирующей жидкости (масла) в процессе эксплуатации постепенно испаряется и для поддержания вакуума в стеклянной колбе необходима непрерывная откачка паров масла, для чего в системе используется высокопроизводительный вакуумный насос. Наличие паров масла ухудшает условия работы термокатода в электронном прожекторе и способствует быстрому выходу его из строя. Наконец, испарение масла требует его постепенного восстановления, для чего в видеопроекторах используется резервуар с запасом масла и устройство для его ввода на сферическое зеркало. Срок службы светомодулирующей жидкости составляет около 5000 часов. В целом ТВ проекционные устройства типа "Эйдофор", "Аристон" и БЦТЭ достаточно сложны и громоздки.

Вопросы для самоконтроля

6.1. С помощью каких устройств осуществляются преобразования электрических сигналов в оптические изображения?

6.2. Поясните принцип работы кинескопа.

6.3. Чем конструкция цветного масочного кинескопа отличается от черно-белого?

6.4. Назовите основные электрооптические эффекты, проявляющиеся в жидких кристаллах.

6.5. Какой метод адресации практически используется в ТВ жидкокристаллических экранах?

6.6. Объясните основные принципы работы просветного жидкокристаллического экрана.

6.7. Поясните принципы работы газоразрядных панелей,воспроизводящих ТВ изображения.

6.8. В чем заключается принцип действия плоских видеопанелей типа "плазматрон"?

6.9. Назовите общие принципы получения ТВ изображений большого размера.

6.10. Объясните особенности получения ТВ изображений большого размера с помощью проекционной системы с линзовым объективом.

6.11. Какие преимущества имеет схема оптической проекции с помощью зеркально-линзовой системы?

6.12. Поясните принципы работы ТВ проекционных устройств типа "Эйдофор" и "Аристон".

Список рекомендуемой литературы

6.1. Техника цветного телевидения / Под ред. С.В. Новаковского.-М.: Связь, 1976.- 496с.

6.2. Ангафоров А.П. Цветные кинескопы.- М.: Радио и связь, 1986.- 128с.

6.3. Максимов В.И., Гопко А.Н. Цветные управляемые транспаранты на жидких кристаллах // Зарубежная радиоэлектроника.- 1980.- №11.- с.43-63.

6.4. Василевский Ю.А. Плазматрон – плоский телевизионный экран стал реальностью // Техника кино и телевидения.- 1997.- №3.- с.16-19.

6.5. Бабенко В.С. Оптика телевизионных устройств.- М.: Радио и связь, 1982.- 256с.

6.6. Макарцев В.В., Хесин А.Я., Штейнберг А.Л. Большие электронные видеосистемы.- М.: СП "Панас", 1993.- 159с.

6.7. Уласюк В.Н. Квантоскопы.- М.: Радио и связь, 1988.- 256с.

Основы радиосвязи и телевидения


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.