БОЛЬШОЙ ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ЭКРАН Российский патент 2004 года по МПК H04N5/72 

Изобретение относится к области телевизионной техники, основанной на применении приемных электронно-лучевых трубок-кинескопов, и может быть использовано в шоу-бизнесе для показа увеличенных изображений артистов, выступающих на эстраде, для демонстрации кинофильмов, в качестве дисплеев для представления графической и цифровой информации, а также в бытовой технике - в телевизорах с экранами повышенного размера, широкоформатного типа и нового стандарта с увеличенным числом строк.

В часто применяемых в настоящее время больших экранах, составленных из кинескопов, на изображении видны темные полосы, проходящие между экранами кинескопов. Возникают они из-за того, что размеры растра на кинескопе меньше габаритов последнего в плоскости экрана.

Темные полосы устраняются с помощью различных средств, так, например, в патенте РФ №2094954 "Устройство для формирования изображения на большом экране" (1997 г., МПК Н 01 N 5/72) вдоль периметра излучающей поверхности устанавливают афокальные растровые системы.

В патенте Германии №3424877, МПК H 04 N 5/72, 1984 г., выбранного в качестве прототипа, предлагается большой телевизионный экран, состоящий из кинескопов, в котором темные полосы устраняются. В этом устройстве вся поверхность экрана перекрыта световодными пластинами. Эти пластины выполнены из световодов. Их входные торцы находятся в плоскости экранов кинескопов и соединены, а выходные торцы раздвинуты В результате световоды передают в плоскость большого экрана, в которой находятся выходные торцы, изображения. Последние складываются в телевизионный кадр.

Недостатками такого устройства являются: 1 Очень большое число световодов, устанавливаемых на всей поверхности (на растрах) кинескопов 2. Неравномерная яркость изображения на большом экране, возникающая из-за разных углов наклона световодов. Очень большая трудоемкость изготовления всей конструкции

Задачей, на которую направлено изобретение, является упрощение конструкции за счет снижения числа световодов при улучшении качества передачи яркости формируемого изображения за счет того, что все световоды излучают свет в одном направлении.

Для этого предложен большой телевизионный экран, состоящий из кинескопов, экраны которых находятся в одной плоскости, световодных пластин, перекрывающих поверхность экранов, при этом световодные пластины установлены по периметру растра каждого из кинескопов и сформированы из горизонтальных, вертикальных и угловых пластин, причем пластины соседних кинескопов соприкасаются, а ширина пластин выбрана такой, что перекрывает часть растра, на которую подают предварительно сжатое изображение, световодные пластины выполнены из световодов с поперечным сечением входных торцов, расположенных в плоскости экранов кинескопов, меньшим, чем поперечное сечение выходных торцов, формирующих внешнюю поверхность световодных пластин, при этом поперечные сечения входных и выходных торцов одинаковы между собой, световоды выполнены изогнутыми, при этом длина световодов увеличивается в направлении световодной пластины соседнего кинескопа.

Кроме того, световодные пластины могут быть выполнены из световодов и граданов.

Также световодные пластины, выполненные из стеклянных световодов, могут быть внедрены в экраны кинескопов так, что их внешние поверхности составляют одну плоскость с плоскостью экрана.

В данном телевизионном экране применяются узкие световодные пластины с небольшим числом световодов. Общее число световодов в десятки раз меньше, чем в прототипе. Узкие световодные пластины размещены на краях растров в области стыковки кинескопов, где в обычно применяемых устройствах “образуются” темные полосы, остальная часть экранов кинескопов открыта. Задача узких световодных пластин состоит в том, чтобы “растянуть” часть изображения, специально сжатую развертками у краев растра, до встречи с изображением соседнего кинескопа. Яркость изображения на открытой части экрана кинескопа и на выходных торцах узких световодных пластин одинакова. Система с узкими световодными пластинами значительно экономичнее в изготовлении, чем система со световодными пластинами, занимающими всю площадь экранов кинескопов.

На фиг.1 показан фрагмент большого телевизионного экрана, состоящий из четырех кинескопов.

На фиг.2 показано сечение по АВ на фиг.1.

На фиг.3 показано сечение по ДС на фиг.1.

На фиг.4 показаны в разрезе вертикальные и горизонтальные световодные пластины.

На фиг.5 даны характеристики отклоняющих токов по строкам У_c=f(t) и по кaдрaм У_кf(t), а также интервалы времени по строкам t_c и по кадрам t_к в течение которых телевизионный сигнал подсвечивает сжатое изображение.

На фиг.6 показано схематически положение нижних и верхних торцов угловой световодной пластины (буквенные обозначения соответствуют фиг.5).

На фиг.7 показана секция угловой световодной пластины.

На фиг.8 показана световодная пластина из пластика.

На фиг.9 показана световодная пластина с линзовой матрицей.

На фиг.10 показана световодная пластина из граданов.

На фиг.11 показан экран кинескопа со световодными пластинами, внедренными во фронтальную плоскость кинескопа.

На фиг.12 показан разрез по АВ фиг.11 и соединение световодных пластин двух кинескопов в большом экране.

На фиг.13 показано соединение трех плоских плазменных экранов.

На фиг.14 показан разрез по АВ фиг 13.

Обозначения на фигурах:

1 - кинескоп

2 - горизонтальная световодная пластина

3 - вертикальная световодная пластина

4 - угловая световодная пластина

5 - растр

6 - люминофор

7 - входные торцы световодов

8 - выходные торцы световодов

9 - световод

10 - область открытой части экрана

11 - область сжатого изображения

12 - согласующие световоды

13 - характеристика отклоняющего тока по строкам

14 - характеристика отклоняющего тока по кадрам

15 - фронтальное стекло кинескопа

16 - линзовая матрица

17 - градан

18 - плазменный экран

В предлагаемой конструкции большого телевизионного экрана (фиг.1, 2, 3), составленного из кинескопов 1, исключаются темные полосы, возникающие на изображении, из-за того, что габариты кинескопов в плоскости экрана больше размеров их растров 5. Для этого на каждом кинескопе с помощью электронной развертки сжимается небольшая часть изображения вблизи краев растра. На это сжатое изображение накладываются световодные пластины 2, 3, 4. Они выполняются из световодов 9 (фиг.4) сложной формы с размером их входных торцов 7, значительно меньшим размера выходных торцов 8. Световодная пластина растягивает сжатое изображение и переносит его в область верхних торцов, которая простирается до границы соединения световодных пластин соседних кинескопов. В результате на всем большом экране формируется единое изображение телевизионного кадра.

Заметим, что осуществить сжатие части изображения в большом экране не трудно, т.к. строки здесь расположены редко. В экране, составленном из К горизонтальных рядов кинескопов, число строк на их экранах в К раз меньше, чем на телевизионном кадре.

Рассмотрим работу устройства подробно.

На фиг.1 изображена часть большого экрана, состоящая из 4-х кинескопов 1 с установленными на них световодными пластинами СП. На разрезах АВ фиг.2 и ДС фиг.3 видны сечения вертикальных 3 и горизонтальных 2 световодных пластин. Конструкция световодных пластин видна на фиг.4 и далее будет более детально рассмотрена. Изогнутая форма световодов 9 необходима для того, чтобы принимать на входные торпы 7 сжатое (в данном случае вдвое) изображение шириной а/2 (область сжатого изображения 11), расположенное у краев растра, и растягивать его до нормального размера в плоскости выходных торцов 8 вплоть до границы соединения с пластиной соседнего кинескопа (точка О на фиг.4).

На фиг.5 показан укрупненно один кинескоп с установленными на его экране световодными пластинами - четырех прямомоугольных пластин - двух горизонтальных 2 (верхней и нижней) и двух вертикальных 3 (левой и правой), а также из 4-х небольших квадратных угловых пластин 4, находящихся в углах. Все световодные пластины заполнены световодами 9 (фиг.4), входные торцы 7 которых лежат в плоскости экранов кинескопов, а выходные торцы 8 образуют плоскость большого экрана.

На фиг.5 приводятся также характеристики токов в отклоняющих катушках электронных устройств по строкам 13 У_с=f(t) по кадрам 14 У_к=f(t), создающих соответственно отклонение светового пятна по строкам и кадрам. Временные характеристики совмещены с осями х и у световодных пластин. Характеристики имеют разный наклон. В центральной линейной части наклон характеристик определяется углом β_c и β_к, на краях он вдвое меньше и равен β_c/2 и β_к/2, поэтому на открытой части экрана 10 кинескопа 1 световое пятно перемещается с нормальной скоростью, а под световодными пластинами со скоростью, вдвое меньшей. В результате на открытой части экрана 10 кинескопа формируется нормальная часть растра - строки раздвинуты, а под горизонтальными, верхними и нижними пластинами строки сжаты по вертикали, они также сжаты в угловых квадратных пластинах.

Воздействие замедленной развертки по строкам приводит также к тому, что в вертикальных левой и правой пластинах, а также во всех квадратных пластинах световое пятно движется с замедленной вдвое скоростью, что приводит к тому, что концы строк имеют яркость, вдвое большую, чем в открытой части экрана.

Световодные пластины растягивают сжатое изображение вдвое как по строкам, так и по кадрам. Поэтому зритель, смотрящий па кинескоп, видит нормально освещенное открытое изображение внутри рамки и на выходных торцах световодных пластин. Световодные пластины очень коротки и потери света незначительны, поэтому яркость изображения на открытой части экрана 10 и на световодных пластинах одинакова.

В случае необходимости для повышения яркости изображения на световодных пластинах можно подать на кинескопы в интервале t_c и t_к (фиг.5) телевизионные сигналы большей амплитуды.

Высота световодных пластин над плоскостью большого экрана незначительна (1-2 см) и в большой аудитории не мешает зрителю. Но для того, чтобы при рассматривании изображения сбоку и с меньшего расстояния световодные пластины не уменьшали угол, под которым наблюдается изображение, их высота ограничивается и у краев пластин, примыкающих к открытой части экрана 10, можно вводить “согласующие” световоды 12 с одинаковыми размерами входных и выходных торцов. Этими световодами “приподнимается” изображение из-за пластин

В квадратных угловых световодных пластинах 4 размещение и форма световодов другие, чем в прямоугольных пластинах фиг.5. Нижние (входные) торцы квадратных пластин находятся в малом квадрате р, в, m, w, в плоскости экрана кинескопа, а верхние (выходные) торцы расположены в плоскости большого экрана в большом квадрате р’, в’, m’, w’. Положение нижних и верхних торцов схематически показано на фиг.6. В плоскости нижних торцов (р, в, m, w) изображение сжато равномерно в двух направлениях по вертикали и по горизонтали. Поэтому изображение в этом квадрате не искажено, но уменьшено. Для получения изображения нормальной величины необходимо соединить световодами одинаковые ячейки (1-1, 2-2, 16-16) в нижней и верхней плоскости фиг.6.

В квадратных пластинах можно применять такие же типы световодов, как и в прямоугольных пластинах. Для угловых пластин можно применять гибкие световоды из пучков фоконов фиг.4. Световоды объединяются в секции, размещаемые в определенном направлении, например в направлении ячеек пластины 13, 14, 15, 16’, 9, 10, 11, 12 и т.д. В секции световоды закрепляются на тонких пластиковых пластинках. Из секций собирается квадратная световодная пластина. На фиг.7 показана секция из световодов (13-16). Световодную пластину более простой конструкции, чем показанная на фиг.4, можно выполнить из световодов с полным внутренним отражением, изготовленных из пластика и покрытых алюминием (фиг.8).

При установке расмотренных световодных пластин на кинескопы с толстым фронтальным стеклом 15 следует для улучшения сбора света вводить линзовую матрицу 16 (фиг.9).

Для монохроматических экранов рационально выполнить световодные пластины из световодов 9 и граданов 17 (градиентных линз). Высота такой конструкции (фиг.10) может составлять несколько мм. Граданы малого диаметра устанавливаются внизу, они принимают свет от люминофора 6 кинескопа и передают его через тонкие световоды в граданы верхнего ряда, имеющие большой диаметр. В плоскости выходных торцов верхних граданов формируется растянутое (нормальное) изображение.

В данном устройстве, как и в других системах большого экрана, важно иметь хорошую стабильность отклоняющих систем как по строкам, так и по кадрам. Поэтому следует использовать стабильные формирующие схемы и усилители с отрицательной обратной связью но току. Для получения развертки, обеспечивающей разные скорости движения светового пятна на экране кинескопов можно применить разные методы формирования. В частности, хорошую отклоняющую характеристику можно обеспечить путем сложения магнитных нолей основной отклоняющей катушки кинескопа и небольшой дополнительной катушки, через которую пропускается ток необходимой формы.

Для улучшения сбора света от люминофора 6 кинескопа с толстым фронтальным стеклом 15 и упрощения конструкции большого экрана световодные пластины, выполненные из стеклянных световодов, внедрены (пластина может быть запрессована во фронтальное стекло и затем спекается с ним) в экраны кинескопов так, что их внешние поверхности составляют одну плоскость с плоскостью экрана (фиг.11 и 12).

Для телевидения, вычислительной техники и шоу-бизнеса применяются плоские дисплеи, плазменные экраны 18. Из этих устройств можно создать большие экраны. На фиг.13 и 14 показано соединение трех плоских плазменных экранов. На соседние края экранов устанавливаются вертикальные световодные пластины, аналогичные приведенным на фиг.8 и 9. Входные торцы световодных пластин накладываются на сжатые в горизонтальном направлении части изображений, находящихся у краев соседних экранов.

Предлагаемый большой телевизионный экран при более простой конструкции позволит повысить качество формируемого изображения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к изготовлению больших телевизионных экранов, собранных из кинескопов. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции за счет снижения числа световодов при улучшении качества передачи яркости формируемого изображения за счет того, что все световоды излучают свет в одном направлении. Большой телевизионный экран состоит из кинескопов, экраны которых находятся в одной плоскости, световодных пластин, перекрывающих поверхность экранов, при этом световодные пластины установлены по периметру растра каждого из кинескопов и сформированы из горизонтальных, вертикальных и угловых пластин, причем пластины соседних кинескопов соприкасаются, а ширина пластин выбрана такой, что перекрывает часть растра, на которую подают предварительно сжатое изображение. Световодные пластины выполнены из световодов с поперечным сечением входных торцов, расположенных в плоскости экранов кинескопов, меньшим, чем поперечное сечение выходных торцов, а световоды, формирующие внешнюю поверхность световодных пластин, имеют входные и выходные торцы, одинаковые между собой. Световоды выполнены изогнутыми, при этом длина световодов увеличивается в направлении световодной пластины соседнего кинескопа. 2 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Большой телевизионный экран, состоящий из кинескопов, экраны которых находятся в одной плоскости, световодных пластин, перекрывающих поверхность экранов, отличающийся тем, что световодные пластины установлены по периметру растра каждого из кинескопов и сформированы из горизонтальных, вертикальных и угловых пластин, причем пластины соседних кинескопов соприкасаются, а ширина пластин выбрана такой, что перекрывает часть растра, на которую подают предварительно сжатое изображение, световодные пластины выполнены из световодов с поперечным сечением входных торцов, расположенных в плоскости экранов кинескопов, меньшим, чем поперечное сечение выходных торцов, формирующих внешнюю поверхность световодных пластин, а у краев пластин, примыкающих к открытой части экрана, с поперечным сечением входных и выходных торцов одинаковым между собой, световоды выполнены изогнутыми, при этом длина световодов увеличивается в направлении световодной пластины соседнего кинескопа.2. Большой телевизионный экран по п.1, отличающийся тем, что световодные пластины выполнены из световодов и световодов в виде граданов.3. Большой телевизионный экран по п.1, отличающийся тем, что световодные пластины, выполненные из стеклянных световодов, внедрены в экраны кинескопов так, что их внешние поверхности составляют одну плоскость с плоскостью экрана.