Проекционный телевизор. Технология с изменчивой судьбой

На территории России само название «проекционный телевизор» не слишком распространено, не говоря уже о самом устройстве. Хотя такая технология использовалась еще в середине прошлого века. Она применялась в телевизионных приемниках, в которых изображение транслировалось с помощью электронно-лучевых трубок. Как работает такая техника, и какие её виды представлены на современном рынке, расскажет этот обзор.

История проекционных телевизоров

За все время своего существования технология прошла через пик популярности к практически полному его угасанию. Самые первые телевизоры с проекторами отличались большим количеством недостатков:

• плохой угол обзора;
• низкое качество подсветки экрана;
• недостаточно хороший уровень контрастности и яркости.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что с появлением современных LED телевизоров, проекционные модели практически полностью переставали пользоваться спросом.

Советский проекционный телевизор

Однако с появлением телеканалов с высокой четкостью HDTV возникла необходимость показа изображения высокого качества на широкоэкранных телевизорах. Проекционные модели снова стали набирать популярность. Технология, используемая при их создании, стала наиболее востребованной в телевизорах с диагональю 50 дюймов и более. Как оказалось, изображение высокого качества стало экономически выгодным именно на проекционных телевизорах.

В странах Западной Европы, Японии и США настоящая популярность новых технологий пришлась на конец 2000-х годов, когда был зафиксирован бум в покупке проекционных телевизоров. Постепенно на рынок электронной техники вышли более дешевые плоскопанельные LCD и плазменные телевизоры, и крупные проекционные модели стали быстро терять свою популярность.

Так как Россия несколько отстала от прогрессивных стран в сфере телевизионных технологий высокой четкости, проекционные телевизоры в официальной продаже встретить невозможно. Однако некоторые ценители современных и необычных устройств заказывают их через интернет-магазины.

Разновидности способов проекции

Для обеспечения проекции, используют два основных способа:

• электронно-лучевой;
• жидкокристаллический.

В первом варианте применяют ЭЛТ-трубки, через которые передают слабый свет. Такая конструкция очень массивная, и на выходе получается «скромная» картинка, не только по решению, но и по яркости. Лучшего результата добились с применением лампы для проекционного телевизора с жидкокристаллической матрицей. В таком случае применяются технологии LCD. В некоторых моделях, изображение пропускают сразу через несколько матриц, а это повышает качество картинки. В последних разработках используют обработку световых потоков DLP. Для функционирования применяют микро-зеркальные матрицы, а также специальные секторные светофильтры. В результате комбинации технологий, на выходе получают высококачественную картинку.

Особенности проекционных ТВ

Формирование изображения основано на особенности конструкции проекционных аппаратов: в них расположены специальные проекторы небольшого размера. Они направляют картинку на экран через сложную систему линз и зеркал. В общих чертах это выглядит так, как будто видео просвечивается из телевизора.

Главное отличие проекционных моделей от стандартных телевизоров в том, что видео на них обладает очень высокой яркостью. А благодаря специальной оптике изображение не будет размытым вне зависимости от разрешения.

Отличить проекционные телевизоры от современных моделей очень легко – они больше похожи на старые устройства, их толщина может достигать 40 см. Это связано с тем, что в конструкции техники очень много различных деталей.

Качество изображения

Основная проблема проекторов всегда была связана с качеством изображения, на которое они в итоге были способны, это касалось как уровня контрастности, так и точности цветопередачи. Первый показатель может стать значительно хуже из-за окружающего освещения или недостаточно качественной проекционной поверхности. Тем не менее, важно также иметь в виду, что прямые солнечные лучи могут создавать блики на экране телевизора — уверен, согласитесь, что это раздражает куда больше.

Да, точность цветопередачи для больших проекционных дисплеев до сих пор остается серьезной проблемой. LCD-проекторы обычно куда лучше справляются с задачей передать максимально правильные оттенки, но они же обычно создают эффект экранной двери, который наглядно продемонстрирован на изображении выше. DLP-проекторы для создания оттенков используют специальное вращающееся колеса — они лишены как недостатков, так и преимуществ предыдущего решения: у них заметно менее точные цвета, но и раздражающего межпиксельного расстояния не видно.

Эффект экранной двери — это визуальный артефакт дисплеев, где тонкие линии, разделяющие пиксели или субпиксели, становятся видимыми на отображаемом изображении. Это можно увидеть на изображениях цифровых проекторов и обычных дисплеях при увеличении или с близкого расстояния. (Wikipedia)

LCD- и LED-телевизоры с большими экранами также имеют отдельные пиксели. Тем не менее, на данном этапе развития технологий производители учитывают соотношение габаритов дисплея и числа точек на них, чтобы у последних был минимальный размер. Именно поэтому эффект экранной двери не возникает до того момента, пока вы не рассматриваете картинку с расстояния нескольких сантиметров. В обычной жизни ничего подобного обычно не происходит, поэтому телевизор в данном плане куда предпочтительней.

Победитель: в данном раунде победу получает телевизор с большим экраном — он куда лучше справляется с цветопередачей и не создает эффект экранной двери.

Конструкция проекционного ТВ

Существуют устройства с фронтальной и обратной проекцией (надо отметить, что выпуск последних прекращен с 2014 года). Картинка будет начинает «зарождаться» в источнике маленького размера при помощи элт-трубок или жк-дисплея. Далее через систему оптических линз она транслируется на экран.

Аппарат включает в себя следующие части:

• проектор с оптической системой;
• платы, отвечающие за создание исходного изображения;
• подсветка;
• линзы и зеркала;
• система охлаждения.

Тип формирования изображения

В устройствах такого плана есть три типа формирования картинки. Они делят сами телевизоры на такие группы:

• кинескопные (CRT);
• жидкокристаллические (LCD);
• на микрозеркалах (DLP);
• D-ILA (сочетание LCD и DLP).

CRT

В первом варианте не менее трех кинескопов с базовыми цветами – каждый будет формировать картинку в своей цветовой гамме. Можно отметить высокое качество, но есть у такой техники и существенные недочеты –при неподвижных изображениях выгорают участки, она имеет значительный вес и габариты.

LCD

Жидкокристаллический проекционный телевизор выдает еще более высококачественную картинку (перед экранным проецированием свет проходит сквозь жидкокристаллические матрицы — от одной до трех). Большим недочетом является вероятность появления пиксельной структуры. Одной из самых последних разработок являются LCoS — жидкие кристаллы на кремнии, в которых применяется специальная матрица. Это делает изображение невероятно реалистичным.

DLP

Самой современной признана DLP-система. Она представляет собой чип, в котором скрыты миллионы микрозеркал. Количество чипов варьируется от одного до трех. Надо ли говорить, что на экран выводится яркая, качественная и контрастная картинка с высокой цветопередачей и четкостью.

Но даже в самых удачных проекционных разработках есть некоторые недочеты. Это так называемый эффект радуги, который проявляется в краткосрочных вспышках зеленых, красных и синих всполохов. Часто это бывает, когда яркий объект быстро передвигается на темном фоне, или когда глаза зрителя скользят по экрану.

D-ILA

Существует еще один тип формирования картинки под названием Direct Drive Image Light Amplifier, сочетающая в себе возможности DLP и LCD-технологий. Разработка принадлежит японской компании JVC. Здесь в основе лежит такая же жк-матрица, как и в LCD-моделях, но работа здесь идет на отражение (по аналогу DLP). Технологически это выглядит следующим образом: картинка проходит формирование при помощи сложения световых потоков, идущих от трех матриц устройства. Главная особенность такой задумки – мягкость в цветовых градациях и сглаженные пиксели (актуально для большеэкранных аппаратов).

В последнее время подобные проекционники потеряли свою популярность, однако сейчас можно отметить существенный реванш этой техники. Она перспективна по соотношению своих «талантов» и цены. Пользователи ценят эти приборы за короткое время отклика и отсутствие многих проблем, которые присущи плазменным и жидкокристаллическим аналогам.

Проекторы и проекционные телевизоры

• История или как всё начиналось

История возникновения и создания первых проекционных телевизоров берёт своё начало очень-очень давно, с начала 20-го века. Первые черно-белые телевизоры, по сути, и были «проекционными», вот они:

Именно так, просто раньше, как Вы помните из истории создания кинескопов, их длинна была совсем немаленькой, поэтому, дабы телевизоры не занимали они пол комнаты, кинескопы в них устанавливались вертикально, а смотрели их через отражение в зеркале, установленном в верхней откидной крышке

Конечно, скажете вы, в таком случии, если смотреть любой телевизор в отражении зеркала, он сразу становится проекционным? Однако, именно так это и есть Все кинескопные телевизоры, по сути, являются проекционными, ведь электронные лучи «рисуют» нам изображение на экране (кинескопе), но, давайте пойдём дальше и посмотрим на первые проекционные телевизоры производства СССР. Их не было в свободной продаже, они изготавливались малыми партиями по заказу организаций с 1951

года. Перед Вами более поздние модели «
Москва
» и «
Топаз
» (1957-1961)

Эти «тумбочки», с размерами около 1х0,5х0,5 метра, собранные в деревянных корпусах, имели вес около 70кг и были расчитаны на одновременный просмотр 25-30 зрителями. Кроме приёма телевизионных программ, они могли принимать радиостанции или крутить пластинки, имели неслабую акустическую систему (до 6 динамиков) и проводной пульт дистанционного управления

Для обеспечения максимальной яркости изображения, проекционники комплектовались алюминиевым отражающим экраном в раме с размерами: 1045х1345х70 мм (1300х1060х130 мм) с двумя складными подставками, который устанавливался 2,5 метрах от телевизора и весил около 30 кг. В установке используется кинескоп 6ЛК1(Б)

с оптико-механической системой, позволяющей проецировать изображение на экран в качестве, ничуть не уступающем качеству обычных кинескопных телевизоров того времени. Вот вид «изнутри»:

В СССР так же были выпущены две модели цветных проекционных телевизоров »Изумруд-201

» и »
Изумруд-203
» (1959 год), однако они не нашли широкого применения. Изображение в них формировалось тремя разными кинескопами (каждый давал свой цвет), а оптико-механическая система сводила на отражающем экране три изображения в одно (полноцветное). Модель 201 была такой же огромной, как и её черно-белые «братья» (около 80 кг), а вот »
Изумруд-203
» представлял собой напольный проекционный телевизор индивидуального пользования

Работу схемы обеспечивали 36 радиоламп и 22 полупроводниковых диода, а размеры изображения на отражающем экране: 350х460 мм (примерно 580 мм по диагонали или 23 дюйма). На этом, к сожалению, всё, а вот за рубежом — проекционная техника продолжала и продолжает развиваться

• Светоклапанный проектор

Светоклапанные проекционные устройства на масляной плёнке (с определенными оптическими и электрическими характеристиками), модулируемой электронным лучом (система «Эйдофор») — так же заслуживают внимания, ибо такая система позволяла получить изображение, размером в десятки квадратных метров. Принцип работы светоклапанного устройства

заключался в следующем: свет от мощного источника с линзовой оптикой
1
обеспечивающей равномерность потока, попадает на щелевое зеркало
2
и отражается им на сферическое зеркало
6
, покрытое масляной пленкой
7
. Зеркала сориентированы таким образом, что при гладкой пленке свет, отражаясь, возвращается в направлении к источнику, а экран
4
остается незасвеченным

Деформация пленки в какой-либо точке вызывает отклонение отражающегося от нее луча, который, проходя через щель зеркала 2

, попадает с помощью проекционной оптики
3
в определенную точку экрана. Яркость свечения пятна на экране зависит от деформации пленки, которая, в свою очередь, зависит от величины заряда, устанавливаемого на ее поверхности электронным пучком. Электронная пушка
5
, генерирующая электронный пучок, заключена в общую со сферическим зеркалом стеклянную оболочку, в которой поддерживается вакуум. Пучок фокусируется, отклоняется электромагнитной системой и модулируется по мощности аналогично тому, как это происходит в обычных ЭЛТ (кинескопах). Основной недостаток — выработка масла, а его замена (дополнение из резервуара) — процедура не из простых

• Проекционные телевизоры и проекторы на кинескопах

Обычно данные телевизоры представляют напольные аппараты, нижняя часть которых — проекционные трубки с объективами, акустическая система и электроника, а верхняя — зеркало и просветный экран. Изображение формируется следующим образом: от трех очень ярких небольших кинескопов свет основных цветов (RGB

) проходит через систему оптических линз, зеркал, призм , спрятанных в корпусе телевизора и проецируется на экран. Это приводит к значительному увеличению изображения, которое выводится на достаточно большой экран.

Трубки (кинескопы) имеют очень большую яркость

, поэтому не рекомендуется долго смотреть
неподвижные сюжеты
, так как может произойти
выгорание люминофора
и, как следствие, образование полос и контуров, мешающих дальнейшему просмотру. Кроме того, в результате значительного, по сравнению с размерами кинескопа, увеличения изображения, теряется яркость. Их можно было смотреть только «прямо», сбоку или при падении яркого света — просмотр таких систем был невозможен. Однако, качество цветопередачи было высоким, как как кинескопы прописывали картинку постоянно (в аналоговом режиме) и не имели «сетки». Самая
распространённая неисправность
— отсутствие сведения лучей, которую ещё можно легко увидеть, если зайти в зал современных игральных автоматов (имитаторов), хоть один без сведения — но там будет, а картинка с вылезающими по бокам красным и синим цветами очень напоминает первые 3D фильмы

• Проекционные телевизоры и проекторы на ЖК (LCD) матрицах

В данном виде проекторов и телевизоров, вместо трёх кинескопов, используются три матрицы для основных цветов (RGB — красного, зелёного и синего) с последующим сведением трёх полученных изображений в одно, либо одна RGB (трехцветная) матрица. Свет создается мощной лампой, которая нуждается в постоянном теплоотводе (как и матрицы), даже после окончания работы проектора, встроенный кулер (вентилятор) всё ещё продолжает охлаждение несколько минут. Для трехматричной системы характерно разделение спектра света лампы на цветовые составляющие оптическим способом:

Читайте также:  Как подключить беспроводную мышку к ноутбуку или компьютеру?

Свет поляризуется и проходит через дихроические зеркала, которые разделяют его на три основные цвета (радугу видели в небе?, вот примерно так происходит разделение белого светового потока). Каждый «цвет» попадает на «свою» LCD матрицу и просвечивает её, затем оптика собирает это всё обратно (в один сплошной цветовой поток) и, через объектив, передаёт на экран (в проекторе) либо зеркало (в проекционном телевизоре)

Недостатками

проекционных LCD систем является
неидеальная цветопередача
и
недостаточное быстродействие
: за движущимися объектами виден «шлейф» (плата за оцифровку аналогового сигнала). Кроме того, поскольку эти матрицы работают на просвет, а просвечивает их достаточно мощная лампа , возникает проблема отвода тепла от матриц, однако качество
трехматричной системы
существенно выше
одноматричной
, просветить которую ещё сложнее, да и тормозов прибавляется.

К достоинствам

системы можно отнести сравнительно невысокую стоимость, яркий экран (опять же, если смотреть на него прямо) и небольшие габариты, по сравнению с кинескопными проекторами и телевизорами

• Проекционные телевизоры и проекторы на кремниевой подложке (LCOS)

На полупроводниковой подложке LCoS

-кристалла расположен отражающий слой, поверх которого находится жидкокристаллическая матрица и поляризатор. Под воздействием электрических сигналов жидкие кристаллы либо закрывают отражающую поверхность, либо открываются, позволяя свету от внешнего направленного источника отражаться от зеркальной подложки кристалла:

Как и в LCD

-проекторах, в
LCoS
проекторах сегодня используются в основном трёхчиповые схемы на основе монохромных (одноцветных) LCoS-матриц, однако, существуют так же одночиповые решения, в которых цветное изображение получается использованием трех мощных цветных быстро переключаемых светодиодов, последовательно дающих свет красного, зеленого и синего цвета. Одночиповые проекторы не нашли широкого применения: трехкратные потери светового потока при прохождении фильтра, невысокое качество цветопередачи, более сложная технология производства цветных
LCoS
-чипов

К достоинствам

трёхчиповых
LCoS
проекторов можно отнести больший коэффициент полезного заполнения рабочего пространства матрицы: так как управляющие элементы размещены за светоотражающим слоем, то они не препятствуют прохождению света, в отличие от
просветныхLCD
-матриц, что уменьшает «
сетчатость
» изображения и минимизирует «
эффект гребёнки
» (шлейф за движущимися объектами). Кроме того,
LCoS
имеют более глубокий чёрный цвет и более высокую контрастность, которые достигаются благодаря «отражению», а не «сквозному прохождению» светового потока через через матрицу, быстродействие у
LCoS
матриц — так же выше, чем у
LCD
матриц

Во второй части статьи Вы узнаете о проекционных телевизорах и проекторах с микрозеркальным устройством (DLP или DMD) и лазерных телевизорах

Достоинства и недостатки проекционных телевизоров

Проекционные телевизоры чаще всего используются теми, кто пытается создать хороший домашний кинотеатр. Кроме того, они обладают следующими плюсами.

1. Масштабирование. Благодаря возможности настроить оптику любое исходное изображение можно транслировать без потери качества. При этом разрешение значения не имеет. Благодаря масштабированию цена практически не зависит от размера диагонали. Поэтому часто покупать большие телевизоры становиться намного выгоднее.
2. Вес. Сам экран обладает небольшой массой. А вес деталей телевизора абсолютно одинаковый у моделей разных размеров.
3. Экономичный ремонт. Если возникают какие-то неисправности в телевизоре, то менять матрицу целиком необязательно. Чаще всего достаточно купить новую лампу или оптический блок.
4. Кроме того, стоит отметить отличное качество изображения, уровень яркости и контрастности.

Однако данные плюсы не могут перебить все минусы данного типа телевизоров и поэтому не делают их популярными.

1. Из-за того, что детали, отвечающие за формирование изображения, расположены снизу, а оптическая система – сзади, все проекционные модели обладают очень крупными габаритами.
2. Недостаточный угол вертикального обзора. Смотреть видео нужно предельно ровно. Если посмотреть на экран сверху или снизу, то будет видно только черную картинку.
3. Высокий уровень шума. Дело в том, что во время работы телевизора, лампы подсветки сильно нагреваются, и их необходимо охлаждать. Для этого в устройство встраиваются вентиляторы, которые издают много шума.
4. Кроме того, проекционные телевизоры сложно приобрести на территории России. Сделать это можно через интернет-магазины, но нужно выбирать только самые проверенные из них.

Из-за особенностей конструкции габариты проекционных ТВ довольно большие

Разрешение и стоимость

Сегодня промышленным стандартом является разрешение 4K. Работа с ним в рамках проектора — далеко не самая простая задача. Да, есть устройства, которое нативно используют данное значение, но их стоимость обычно находится на крайне высоком уровне. Если речь про более-менее доступные гаджеты, от них нужно ждать не более чем 1080p, которые нужно растянуть на достаточно большую площадь.

Тем не менее, даже относительно доступные проекторы умеют очень быстро менять расположение изображения на поверхности для того, чтобы создать эффект использования 4K — это происходит настолько быстро, что человеческий глаз не может увидеть разницу. Нет, серьезно — если показать вам картинку с проектора, который использует такой вот сдвиг, а также изображение в нативном разрешении 4K, вы вряд ли увидите реальную разницу. Тем не менее, при увеличении площади проекции, она будет становиться все более очевидной.

На рынке телевизоров несколько иная ситуация. Сегодня модели в разрешением 4K уже можно назвать относительно недорогими — особенно, если их размер не превышает 65 дюймов. Конечно, если смотреть на варианты побольше, то их цена будет расти стремительно — вплоть до невероятно дорогих моделей на 85 дюймов и больше. Да что там, на рынке есть и телевизоры с большей диагональю — вплоть до 120 дюймов. Тем не менее, их стоимость настолько высока, что появляется выбор: купить нечто подобное или новенький спортивный автомобиль за эти же деньги.

Важно также отметить, что развитие телевизоров все же идет заметно более быстро. Пока проекторы только стремятся к разрешению 4K, на рынке начинают появляться плоские 8K-панели.

Победитель: конечно, в данном раунде с очевидным преимуществом вперед вырываются именно телевизоры — да, при значительном увеличении диагонали они становятся слишком дорогими, но проекторы с разрешением 4K сегодня также стоят недешево.