Проектор верхнего расположения (часто сокращенно OHP ), как и кино- или слайд-проектор , использует свет для проецирования увеличенного изображения на экран , позволяя продемонстрировать небольшой документ или изображение большой аудитории.
В проекторе верхнего расположения источником изображения является лист прозрачной пластиковой пленки размером со страницу (также известный как «viewfoils», «foils» или « transparencies ») с проецируемым изображением, напечатанным или написанным от руки/нарисованным. Эти прозрачные листы помещаются на стеклянный стол проектора, под которым находится источник света, а над ним — проекционное зеркало и узел линз (отсюда и название «overhead»). Они широко использовались в образовании и бизнесе до появления видеопроекторов .
Проектор работает по тому же принципу, что и диапроектор , в котором фокусирующая линза проецирует свет с освещенного слайда на проекционный экран , где формируется реальное изображение . Однако некоторые различия обусловлены гораздо большим размером используемых прозрачных пленок (обычно размером с печатную страницу) и требованием, чтобы прозрачная пленка была расположена лицевой стороной вверх (и была читаема докладчиком). Для последней цели проектор включает зеркало непосредственно перед или после фокусирующей линзы, чтобы сложить оптическую систему по направлению к горизонтали. Это зеркало также выполняет переворот изображения, чтобы изображение, проецируемое на экран, соответствовало изображению слайда, которое видит докладчик, смотрящий на него сверху вниз, а не его зеркальному отображению . Поэтому прозрачная пленка располагается лицевой стороной вверх (по направлению к зеркалу и фокусирующей линзе), в отличие от 35-мм диапроектор или кинопроектор (в которых такое зеркало отсутствует), где изображение слайда не перевернуто на стороне, противоположной фокусирующей линзе.
Связанное изобретение для увеличения прозрачных изображений — солнечная камера. Непрозрачный проектор, или эпископ, — это устройство, которое отображает непрозрачные материалы, освещая объект сверху яркой лампой. Эпископ следует отличать от диаскопа , который является проектором, используемым для проецирования изображений прозрачных объектов (таких как пленки или слайды), и от эпидиаскопа , который способен проецировать изображения как непрозрачных, так и прозрачных объектов.
Поскольку фокусирующая линза (обычно менее 10 см [3,9 дюйма] в диаметре) намного меньше прозрачности, решающую роль играет оптический конденсор , который освещает прозрачность. [1] Поскольку для этого требуется большая оптическая линза (по крайней мере, размером с прозрачность), но она может быть плохого оптического качества (поскольку резкость изображения от этого не зависит), используется линза Френеля . Линза Френеля расположена на стеклянной пластине (или является ее частью), на которой размещена прозрачность, и служит для перенаправления большей части света, падающего на нее, в сходящийся конус по направлению к фокусирующей линзе. [2] Без такого конденсора в этой точке большая часть света не попала бы в фокусирующую линзу (или фокусирующая линза должна была бы быть очень большой и непомерно дорогой). Кроме того, зеркала или другие конденсирующие элементы под линзой Френеля служат для увеличения части выходного сигнала лампочки, которая достигает линзы Френеля в первую очередь. Для обеспечения достаточного освещения экрана используется лампа высокой интенсивности, которая часто требует охлаждения вентилятором .
Обычно проекторы верхнего расположения включают ручной механизм фокусировки, который поднимает и опускает положение фокусирующей линзы (включая складное зеркало) для регулировки расстояния до объекта (оптического расстояния между слайдом и линзой) для фокусировки на выбранном расстоянии изображения (расстоянии до проекционного экрана) с учетом фиксированного фокусного расстояния фокусирующей линзы. Это позволяет использовать диапазон проекционных расстояний.
Увеличение (или уменьшение) расстояния проецирования увеличивает (или уменьшает) увеличение фокусирующей системы для того, чтобы соответствовать используемому проекционному экрану (или иногда просто для того, чтобы соответствовать обстановке в помещении). Увеличение расстояния проецирования также означает, что то же количество света распределяется по большему экрану, что приводит к более тусклому изображению. При изменении расстояния проецирования фокусировка должна быть перенастроена для получения четкого изображения. Однако конденсирующая оптика (линза Френеля) оптимизирована для одного конкретного вертикального положения линзы, соответствующего одному расстоянию проецирования. Поэтому, когда она фокусируется на значительно отличающееся расстояние проецирования, часть светового конуса, проецируемого линзой Френеля в направлении фокусирующей линзы, не попадает в эту линзу. Это оказывает наибольший эффект по направлению к внешним краям проецируемого изображения, так что обычно можно увидеть либо синюю, либо коричневую окантовку по краю экрана, когда фокусировка направлена на край. Использование проектора вблизи его рекомендуемого расстояния проецирования позволяет получить положение фокусировки, в котором этого можно избежать, и интенсивность по всему экрану будет приблизительно равномерной.
Технология лампы проектора верхнего расположения обычно очень проста по сравнению с современными ЖК- или DLP- видеопроекторами. Большинство проекторов верхнего расположения используют чрезвычайно мощную галогенную лампу, которая может потреблять до 750 или 1000 Вт. [3] Для предотвращения расплавления лампочки из-за выделяемого тепла требуется мощный вентилятор, и этот вентилятор часто оснащен таймером, который поддерживает его работу в течение определенного периода времени после выключения света.
Кроме того, сильное тепло ускоряет выход из строя лампы высокой интенсивности, которая часто перегорает менее чем за 100 часов, требуя замены, что часто является самой дорогой частью владения проектором. [4] Напротив, современный ЖК- или DLP-проектор часто использует сверхмощную лампу , которая имеет более высокую световую отдачу и служит тысячи часов. [5] Недостатком этой технологии является время, необходимое для разогрева таких ламп.
В старых диапроекторах использовалась трубчатая кварцевая колба, которая устанавливалась над чашеобразным полированным отражателем. Однако, поскольку лампа была подвешена над и снаружи отражателя, большое количество света отбрасывалось в стороны внутри корпуса проектора, что тратилось впустую, поэтому для достаточного освещения экрана требовалась лампа более высокой мощности. В более современных диапроекторах используется интегрированная лампа и конический отражатель, что позволяет размещать лампу глубоко внутри отражателя и направлять большую часть ее света к линзе Френеля; это позволяет использовать лампу меньшей мощности для того же освещения экрана.
Полезным новшеством для проекторов верхнего света со встроенными лампами/отражателями является быстрозаменяемое управление двумя лампами, позволяющее устанавливать в проектор две лампы в подвижные гнезда. Если во время презентации одна лампа перегорает, докладчик может просто переместить рычаг, чтобы вставить запасную и продолжить презентацию, без необходимости открывать проекционный блок или ждать, пока перегоревшая лампа остынет перед заменой.
Некоторые древние проекторы, такие как волшебный фонарь, можно считать предшественниками проектора верхнего расположения. Стеганографическое зеркало, возможно, было ближе всего к тому, как использовался проектор верхнего расположения.
В книге немецкого ученого-иезуита Афанасия Кирхера 1645 года «Ars Magna Lucis et Umbrae» было описано его изобретение — «Стеганографическое зеркало»: примитивная проекционная система с фокусирующей линзой и текстом или изображениями, нарисованными на вогнутом зеркале, отражающем солнечный свет, в основном предназначенная для дальней связи. [6] В 1654 году бельгийский математик-иезуит Андре Таке использовал технику Кирхера, чтобы показать путешествие из Китая в Бельгию итальянского миссионера-иезуита Мартино Мартини . [7] Неизвестно, как именно Таке использовал систему Кирхера, но предполагается [ кем? ] , что он рисовал картинки на проекционном зеркале, в то время как детали путешествия объяснялись.
«Солнечный микроскоп» использовался в ранних фотографических экспериментах с фоточувствительным нитратом серебра Томасом Веджвудом и Гемфри Дэви для создания первых, но недолговечных увеличений мельчайших объектов. [8] [9]
Французский физик Эдмон Беккерель разработал первый известный проекционный аппарат в 1853 году. Он был продемонстрирован французским приборостроителем и изобретателем Жюлем Дюбоском в 1866 году. [10] [11]
Впоследствии, в 1857 году, художник из Балтимора Дэвид Ачесон Вудворд запатентовал солнечную увеличивающую камеру , большой инструмент, работающий на открытом воздухе. Он использовал солнечный свет и копировальные линзы для увеличения с небольшого негатива на большую фотографически чувствительную бумагу или холст. [11] Художники-портретисты нашли это благом, которое давало руководство для создания точных подобий, которые они рисовали маслом, акварелью или пастелью поверх увеличения, часто выполненного в натуральную величину. [12]
Проектор, разработанный американским ученым Генри Мортоном, появился на рынке около 1880 года как «вертикальный фонарь». [13]
Использование прозрачных листов для проекции сверху, называемых viewfoils или viewgraphs, было в значительной степени разработано в Соединенных Штатах. Проекторы были введены в военную подготовку США во время Второй мировой войны еще в 1940 году и быстро были приняты преподавателями высших учебных заведений, [14] и в течение десятилетия они использовались в корпорациях. [15] После войны они использовались в школах, таких как Военная академия США . [13] Журнал Higher Education за апрель 1952 года отметил;
Недавняя адаптация пластика для производства конденсорных линз позволила революционно перепроектировать лекционно-демонстрационный проектор, который теперь обычно называют проектором верхнего света. Плоская легкая пластиковая линза делает возможным использование большой горизонтальной апертуры сцены. Это, в сочетании с широкоугольной линзой и верхним отражателем, направляет свет вертикально вверх через сцену. Затем он отражается горизонтально на экран. Такое оптическое расположение дает преподавателю ряд преимуществ, среди которых: проектор можно разместить перед классом; яркий свет обеспечивает отличную видимость экрана, не затемняя комнату; преподаватель может размещать прозрачные изображения на горизонтальной сцене или диаграмму на ней экспромтом, не отрываясь от своего класса. Ранний интерес к использованию «вертикальной» проекции для демонстрации научных явлений подтверждается публикацией статьи на эту тему в 1940 году. Прежние ограничения по весу и размеру апертуры были преодолены заменой более тяжелого стеклянного конденсора на пластик. Таким образом, можно использовать прозрачные пленки (слайды) размером до 10 x 10 дюймов. Как лекционно-демонстрационный инструмент, проектор должен завоевать популярность среди преподавателей университетов, поскольку он облегчает преподавателю освоение психологических преимуществ визуальной презентации без ущерба для его идентичности как преподавателя и руководителя класса. Еще одно преимущество этого визуального средства заключается в его приспособляемости к использованию прозрачных изображений, подготовленных на месте... [16]
Совместно с разработкой ВМС США усовершенствованного легкого проектора для верхнего расположения была разработана адаптация процесса сухой печати Ozalid , разработанного в Германии в 1923 году, для копирования учебных документов и иллюстраций на проекционные диапозитивы, процесс был достаточно прост для выполнения в полевых условиях и обеспечивал единообразие используемых учебных материалов. [17] [18] [19] [20]
Первоначально проекторы использовались для работы полиции с рулоном целлофана на 9-дюймовой сцене, что позволяло проецировать черты лица по всей сцене. [ необходима ссылка ]
Поскольку спрос на проекторы рос, в 1953 году была основана компания Buhl Industries, которая стала ведущим поставщиком в США ряда усовершенствований оптики для проекторов верхнего расположения и их проекционных линз. [ необходима ссылка ]
Проекторы верхнего расположения начали широко использоваться в школах и на предприятиях в конце 1950-х и начале 1960-х годов [21] , наряду с одновременно разработанными карусельными слайд-проекторами с горизонтально установленным лотком, производимыми Kodak . [22]
В конце 1950-х годов Роджер Аппельдорн получил от своего начальника в 3M задание найти применение прозрачным пленкам, которые были отходами их процесса цветного копирования. Аппельдорн разработал процесс проецирования прозрачных листов, который привел к появлению первой продаваемой прозрачной пленки 3M. База Стратегического авиационного командования в Омахе была одним из первых крупных клиентов, используя около 20 000 листов в месяц. Затем 3M решила разработать свой собственный диапроектор вместо того, который они продавали до этого и который производился сторонним производителем. Потребовалось несколько прототипов, прежде чем 15 января 1962 года была представлена экономичная, небольшая и складная версия. Она имела новую линзу Френеля, изготовленную из пластика со структурированной поверхностью, намного лучше других пластиковых линз и намного дешевле стекла. [23] В 1957 году первая в США федеральная программа помощи образованию стимулировала накладные расходы, которые оставались высокими до конца 1990-х годов и в 21 веке. [24]
Проекторы широко использовались в образовании и бизнесе до появления компьютерного проецирования. [25] [26]
Проектор обеспечивает простую и недорогую интерактивную среду для педагогов. Учебные материалы могут быть предварительно напечатаны на пластиковых листах, на которых педагог может писать непосредственно, используя неперманентный, смываемый маркер. Это экономит время, так как прозрачность может быть предварительно напечатана и использоваться повторно, вместо того, чтобы писать материалы вручную перед каждым занятием.
Обычно оверхед располагается на удобной для преподавателя высоте письма и позволяет преподавателю смотреть на класс, способствуя лучшему общению между учениками и преподавателем. Увеличивающие возможности проектора позволяют преподавателю писать удобным мелким шрифтом в естественной позе, а не писать слишком крупным шрифтом на доске и постоянно держать руку в воздухе, чтобы писать на доске.
Когда прозрачная пленка заполнена написанным или нарисованным материалом, ее можно просто заменить новым, чистым листом с большим количеством предварительно напечатанного материала, что снова экономит время урока по сравнению с доской, которую пришлось бы стирать и переписывать учебные материалы преподавателю. После урока прозрачные пленки легко восстанавливаются до их первоначального неиспользованного состояния путем промывания мылом и водой.
В начале 1980-х–1990-х годов проекторы верхнего света использовались как часть компьютерной системы отображения/проекции в классе. Жидкокристаллическая панель, установленная в пластиковой рамке, помещалась сверху проектора верхнего света и подключалась к видеовыходу компьютера, часто отделяя обычный выход монитора. Охлаждающий вентилятор в рамке ЖК-панели обдувал ЖК-дисплей охлаждающим воздухом, предотвращая перегрев, который мог бы затуманить изображение.
Первые из этих ЖК-панелей были только монохромными и могли отображать видеовыход NTSC , например, с компьютера Apple II или видеомагнитофона . В конце 1980-х годов стали доступны цветные модели, способные отображать «тысячи» цветов (16-битный цвет) для цветных компьютеров Macintosh и VGA . Дисплеи никогда не обновлялись особенно быстро, что приводило к размыванию быстро движущихся изображений, но это было приемлемо, когда ничего другого не было доступно.
Сообщество Do-It-Yourself начало использовать эту идею для создания недорогих проекторов для домашнего кинотеатра. Сняв корпус и блок подсветки обычного ЖК-монитора, можно использовать открытый ЖК-экран в сочетании с проектором верхнего расположения для проецирования содержимого ЖК-экрана на стену с гораздо меньшими затратами, чем при использовании стандартных ЖК-проекторов. Благодаря зеркальному отображению изображения в головке проектора верхнего расположения изображение на стене «переворачивается» туда, где оно было бы, если бы вы смотрели на ЖК-экран обычным образом.
Когда-то проекторы верхнего расположения были обычным приспособлением в большинстве классов и деловых конференц-залов в Соединенных Штатах, но в 2000-х годах их постепенно заменили документ-камеры , специализированные компьютерные проекционные системы и интерактивные доски . [27] [21] Такие системы позволяют докладчику проецировать изображение непосредственно из приложения, такого как Microsoft PowerPoint или LibreOffice , а презентации могут включать анимацию, интерактивные компоненты и видеоклипы. Качество изображения с этих систем, как правило, лучше, чем у проектора верхнего расположения. Необходимость печатать или ксерокопировать цветные прозрачные пленки устраняется.
{{cite book}}: CS1 maint: others (link){{citation}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)