Кіріспе

Мөлдір суретті проекциялайтын құрылғы.

Астындағы проектор (көбінесе OHP деп қысқартылады), фильм немесе слайд проекторы сияқты, жарықты экранға үлкейтілген суретті шығару үшін пайдаланады, бұл кішкентай құжат немесе суретті үлкен аудиториямен бөлісуге мүмкіндік береді. Астындағы проекторда сурет көзі – сурет басылған немесе қолмен жазылған/салынған мөлдір пластикалық пленканың (олар "viewfoils", "foils" немесе "transparencies" деп те аталады) бір беті. Бұл мөлдір пленкалар проектордың шыны тақтасына орналастырылады, оның астында жарық көзі, ал үстінде проекциялық айна және линза жиынтығы болады (сондықтан "астындағы" деп аталады). Видеопроекторлар пайда болғанға дейін білім беру және бизнес салаларында кеңінен қолданылды.

Оптикалық жүйе

Жоғарғы проектор слайд проекторы сияқты принциппен жұмыс істейді, онда фокус линзасы жарықтандырылған слайдтан жарық сәулесін проекциялық экранға түсіреді, онда нақты бейне қалыптасады. Дегенмен, қолданылатын мөлдір беттердің (әдетте баспа бетінің мөлшерімен) айтарлықтай үлкен болуы және мөлдір беттің бетімен жоғары қаратып (және баяндамашыға оқуға ыңғайлы болуы) орналастыру қажеттілігіне байланысты кейбір айырмашылықтар туындайды. Соңғы мақсат үшін проекторда оптикалық жүйені көлденең бағытқа бұру үшін фокус линзасының алдында немесе артында айна орналастырылған. Бұл айна бейне проекциялық экранға түсірілгенде, баяндамашы төменнен қарағанда слайдта көрінетіндей болады, көлеңкедегідей емес, бейненің кері суретін жасауға да мүмкіндік береді. Сондықтан, мөлдір бет 35 мм слайд проекторынан немесе кинопроектордан (ондай айна жоқ) айырмашылығы, беті фокус линзасына қарама-қарсы жағында бейнесі кері бұрылмаған. Мөлдір суреттерді үлкейтуге арналған ұқсас өнертабыс – күн камерасы. Жарық өткізбейтін проектор, немесе эпископ – заттың үстінен жарқыраған шамды бағыттап, жарық өткізбейтін материалдарды көрсететін құрылғы. Эпископты диаскоптан (мөлдір заттардың, мысалы, фильмдердің немесе слайдтардың суреттерін көрсетуге арналған проектор) және эпидиаскоптан (жарық өткізбейтін және мөлдір заттардың суреттерін көрсетуге қабілетті проектор) ажырату қажет.

Конденсатор

Фокустау линзасы (әдетте диаметрі мөлдірліктен кіші) мөлдірліктен әлдеқайда кішкентай болғандықтан, мөлдірлікті жарықтандыратын оптикалық конденсатор маңызды рөл атқарады. Бұл үшін үлкен оптикалық линза қажет (кем дегенде мөлдірліктің көлемімен тең), бірақ оның оптикалық сапасы нашар болуы мүмкін (суреттің қалыптығы оған байланысты емес), сондықтан Френель линзасы қолданылады. Френель линзасы мөлдірлік орналастырылған шыны тақтада орналасқан (немесе оның құрамында) және оған түсетін жарықтың басым бөлігін фокустау линзасына қарай жинақы конусқа бағыттап, қайта бағыттайды. Мұндай конденсатор болмаса, жарықтың көп бөлігі фокустау линзасын өткізіп жібереді (әйтпесе фокустау линзасы өте үлкен және тым қымбат болуы керек). Сонымен қатар, Френель линзасының астындағы айналар немесе басқа да жарық жинақтағыш элементтер шамның жарығының Френель линзасына жететін бөлігін арттыруға көмектеседі. Экранға жеткілікті жарық беру үшін жоғары қарқынды шам қолданылады, ол көбінесе желдеткішпен салқындатуды қажет етеді.

Назарды реттеу

Жоғарғы проекторлар әдетте қолмен фокусқа келтіру механизмімен жабдықталады, ол фокусқа келтіру линзасының (ішінде бүгілетін айнасы бар) орнын жоғарылатып, төмендетіп, слайд пен линза арасындағы оптикалық қашықтықты реттеу арқылы таңдалған сурет қашықтығына (проекция экранына дейінгі қашықтық) фокус келтіруге мүмкіндік береді, бұл реттеу фокусқа келтіру линзасының белгілі бір фокустық қашықтығын ескере отырып жасалады. Бұл проекция қашықтығының әртүрлі болуына жағдай жасайды. Проекция қашықтығын ұлғайту (немесе азайту) қолданылып жатқан проекция экранына сәйкес келу үшін (немесе кейде бөлме орналасуына бейімделу үшін) фокус жүйесінің ұлғаюын ұлғайтады (немесе азайтады). Проекция қашықтығын ұлғайту сонымен қатар жарықтың бірдей мөлшері үлкен экранға таралуына себеп болады, нәтижесінде суреттің ажары төмендейді. Проекция қашықтығы өзгерген кезде, анық сурет алу үшін фокусты қайта реттеу қажет. Дегенмен, конденсациялық оптика (Френель линзасы) линзаның бір нақты тік орналасуы үшін оңтайландырылған, ол бір проекция қашықтығына сәйкес келеді. Сондықтан, проекция қашықтығы күрт өзгеше болғанда, Френель линзасынан фокус линзасына бағытталған жарық конусының бір бөлігі линзадан тыс қалады. Бұл проекцияланған суреттің шеттерінде көрінеді, сондықтан фокус қашықтығы шектен шыққанда экран шетінде көк немесе қоңыр жиектер пайда болуы мүмкін. Проекторды ұсынылған проекция қашықтығына жақын қолданғанда, мұндай эффекттерге жол бермейтін және экран бойындағы жарықтың біркелкі таралуын қамтамасыз ететін фокус позициясын табуға болады.

Жарықтандыру көзі

Жоғарғы проектордың шам технологиясы қазіргі заманғы LCD немесе DLP бейнепроекторымен салыстырғанда әдетте өте қарапайым болады. Көптеген жоғарғы проекторлар өте қуатты галогендік шамдарды қолданады, олар 750 немесе 1000 ваттқа дейін тұтынады. Шамның жоғары температурадан еріп кетпеуі үшін жоғары өнімді үрлегіш қажет, және бұл үрлегіш көбінесе шам сөнгеннен кейін біршама уақыт бойы жұмыс істейтін таймерде болады. Бұдан әрі, жоғары температура шамның қызмет ету мерзімін қысқартады, көбінесе 100 сағаттан кем уақыт ішінде жанып шығады, оны ауыстыру қажет, бұл көбінесе проекторды пайдаланудың ең қымбат бөлігі болып табылады. Ал қазіргі заманғы LCD немесе DLP проекторлары көбінесе өте жоғары өнімді шамды қолданады, ол жарық беру тиімділігі жоғары және мыңдаған сағатқа дейін қызмет етеді. Бұл технологияның кемшілігі – мұндай шамдардың қыздыруға кететін уақыты. Ескі жоғарғы проекторлар түтік тәрізді кварцты шамды пайдаланды, ол ыдыс тәрізді жылтыратылған шағылыстырғыштың үстіне орнатылды. Алайда, шам шағылыстырғыштан жоғары және сыртында болғандықтан, проектордың ішкі жағына көп мөлшерде жарық тарап, ысырапқа кетіп, экранды жеткілікті жарықтандыру үшін жоғары қуатты шам қажет болды. Көбінесе қазіргі заманғы жоғарғы проекторлар интеграцияланған шам мен конустық шағылыстырғыш жиынтығын қолданады, бұл шамның шағылыстырғыштың ішінде терең орналасуына және жарығының көп бөлігін Френель линзасына бағыттауға мүмкіндік береді; бұл экранның жарықтылығы үшін төмен қуатты шамды пайдалануға мүмкіндік береді. Интеграцияланған шамдар/шағылыстырғыштармен жабдықталған жоғарғы проекторлар үшін пайдалы жаңалық – жылдам ауыстыруға арналған қос шамды басқару жүйесі, ол проекторға екі шамды жылжымалы ұяларға орнатуға мүмкіндік береді. Егер презентация кезінде бір шам жанып кетсе, баяндамашы жай ғана қосалқы шамды орнына жылжыту үшін тұтқаны жылжыта алады және презентацияны жалғастыра береді, проекция блогын ашудың немесе жанып кеткен шамның суынуын күтудің қажеті жоқ.

Тарих

Кейбір ежелгі проекторлар, мысалы, сиқырлы фонарь, үстіңгі проектордың алдыңғысы ретінде қарастырылуы мүмкін. Стеганографиялық айна, болжам бойынша, үстіңгі проектордың қолданылуына ең жақын болған. Немец иезуит ғалымы Афанасий Кирхердің 1645 жылғы «Ars Magna Lucis et Umbrae» кітабында оның «стеганографиялық айна» деп аталатын өнертабысы сипатталған: бұл алғашқы проекциялық жүйе, фокустау линзасымен және күн сәулесінде шағылысатын қисық айнаға салынған мәтін немесе суреттермен жабдықталған, көбінесе алыс қашықтыққа хабар алмасу үшін қолданылған. 1654 жылы бельгиялық иезуит математигі Андре Таккет Кирхердің әдісін пайдаланып, итальяндық иезуит миссионері Мартино Мартинидің Қытайдан Бельгияға жасаған саяхатын көрсетті. Таккеттің Кирхердің жүйесін қалай қолданғаны белгісіз, бірақ саяхаттың егжей-тегжейлері түсіндіріліп жатқанда, ол проекцияланатын айнаға суреттер салған болуы мүмкін деп есептеледі. Томас Веджвуд пен Хамфри Дэви фотосезгіш күміс нитратын қолданып, алғашқы фотографиялық тәжірибелерде «күн микроскопын» пайдаланды, бұл ең алғашқы, бірақ тұрақсыз емес, ұсақ нысандардың үлкейтілген суреттерін жасауға мүмкіндік берді. Француз физигі Эдмонд Беккерель 1853 жылы алғашқы әуе проекциялық аппаратын жасады. Оны француз аспап жасаушысы және өнертапқышы Жюль Дубоск 1866 жылы көрсетті. Кейін, 1857 жылы Балтимор суретшісі Дэвид Эчсон Вудворд күн сәулесімен үлкейтуге арналған камераны патенттеді, бұл үлкен құрал ашық аудада жұмыс істеді. Ол күн сәулесі мен көшіру линзаларын кішкентай негативтен үлкен фотосезімтал қағазға немесе кенепке суреттерді көшіру үшін пайдаланды. Американ ғалымы Генри Мортон жасаған үстіңгі проектор 1880 жылдары «тік фонарь» ретінде сатылды. Үстіңгі проекция үшін қолданылатын мөлдір парақтардың пайдалануы, оларды виуфойл немесе виуграф деп атады, көбінесе АҚШ-та дамыды. 1940 жылы екінші дүниежүзілік соғыс кезінде АҚШ әскери оқуына үстіңгі проекторлар енгізілді және оларды жоғары білім беру орындарының оқытушылары тез қабылдады, ал он жыл ішінде олар корпорацияларда қолданыла бастады. Соғыстан кейін олар АҚШ Әскери академиясы сияқты мектептерде қолданылды. АҚШ Әскери-теңіз күштерінің жақсартылған жеңіл проекторды әзірлеуі 1923 жылы Германияда әзірленген Озалид құрғақ басу процесін бейімдеумен байланысты, бұл оқу құжаттары мен иллюстрацияларды проекциялық мөлдірліктерге көшіруге мүмкіндік берді, бұл процесс өрісте орындалуына жеткілікті қарапайым және қолданылатын оқу материалдарының біркелкілігін қамтамасыз етті. Полиция жұмысында 9 дюймдік сахнаға жабыстырылған целлофан рулонымен үстіңгі проекторлар ерте пайдаланылды, бұл беттік ерекшеліктерді сахнада көрсетуге мүмкіндік берді. Проекторларға деген сұраныс өскен сайын, 1953 жылы Buhl Industries құрылды және ол үстіңгі проектор мен оның проекциялық линзасы үшін көптеген оптикалық жетілдірулерге АҚШ-тың жетекші үлескері болды. 1950 жылдардың соңы мен 1960 жылдардың басында мектептер мен кәсіпорындарда кеңінен қолданыла бастады, сонымен қатар Kodak өндірген көлденең орнатылған табаны бар карусельді слайд-проекторлар да пайда болды. 1950 жылдардың соңында Роджер Аппельдорн 3M-дегі басшысынан олардың түсті көшіру процесінің қалдықтарын пайдаланудың жолын табуды сұрады. Аппельдорн мөлдір парақтарды проекциялау процесін әзірледі, бұл 3M-нің бірінші сатуға шығарылған мөлдір пленкасына әкелді. Омахадағы Стратегиялық әуе командалығы базасы алғашқы ірі клиенттердің бірі болды, айына шамамен 20,000 парақ пайдаланды. 3M компаниясы сол кезде сыртқы өндіруші өндірген проектордың орнына өздерінің проекторларын әзірлеуді шешті. 1962 жылдың 15 қаңтарында тиімді, кішкентай және бүктелетін нұсқаны ұсыну үшін бірнеше прототиптер қажет болды. Онда басқа пластикалық линзалардан жақсы және шыныдан арзан болған құрылымды беті бар жаңа Френель линзасы болды. 1957 жылы АҚШ-тың білім беруге арналған алғашқы федералдық көмек бағдарламасы жалпы саттықты ынталандырды, ол 1990 жылдардың соңына дейін және 21 ғасырға дейін жоғары деңгейде сақталды.

Білім беруде қолдану

Компьютерлік проекция пайда болғанға дейін жоғарғы проекторлар білім беру және бизнес салаларында кеңінен қолданылды. Жоғарғы проектор оқытушыларға оңай, төмен құнмен интерактивті орта құруға мүмкіндік береді. Оқу материалдарын пластик парақтарға алдын ала басып шығаруға болады, содан кейін оқытушы жууға болатын, тұрақты емес түсті қаламмен тікелей жаза алады. Бұл уақытты үнемдейді, себебі мөлдір парақты әр сабақ алдында қолмен жазудың орнына, алдын ала басып, қайта-қайта пайдалануға болады. Проектор әдетте оқытушыға ыңғайлы жазу биіктігінде орналастырылады және оқытушының сыныпқа қарап тұруына мүмкіндік береді, бұл оқушылар мен мұғалім арасындағы байланысты жақсартады. Проектордың үлкейту мүмкіндігі оқытушыға тақтадағыдай ірі әріптермен жазудың орнына, табиғи жазу позыциясында шағын әріптермен жазуға мүмкіндік береді, сондай-ақ тақтада жазу үшін қолын ауада ұстап тұру қажеттігін жояды. Егер мөлдір параққа жазылған немесе салынған материалдар толып кетсе, оны жаңа, алдын ала басылған материалдары бар таза параққа ауыстыруға болады, бұл сабақ уақытын үнемдейді, ал тақтаны өшіріп, оқу материалдарын қайта жазудың қажеті болмайды. Сабақтан кейін мөлдір парақтарды сабынмен және сумен жуу арқылы оларды бастапқы, қолданылмаған күйіне қайта келтіруге болады.

LCD экрандар

1980-1990 жылдар аралығында, үстіңгі проекторлар сыныптағы компьютерлік дисплей/проекция жүйесінің бір бөлігі ретінде қолданылды. Пластмассадан жасалған жақтауға орнатылған сұйық кристалды панель проектордың үстіне қойылып, компьютердің бейне шығаруына қосылды, көбінесе монитордың стандартты шығысын бөліп тастады. LCD панелі жақтауындағы салқындатқыш желдеткіш LCD арқылы салқындатқыш ауаны соғып, суретті бүркемелейтін қызудың алдын алды. Бұл LCD панельдердің алғашқылары тек монохромды болды және Apple II компьютері немесе VCR сияқты NTSC бейне шығаруын көрсетуге қабілетті болды. 1980 жылдардың соңында Macintosh және VGA компьютерлері үшін "мыңдаған" түске (16 биттік түс) қол жетімді түсті модельдер пайда болды. Дисплейлер жаңарту немесе жаңару жылдамдығы аса жоғары болған жоқ, нәтижесінде жылдам қозғалатын бейнелер бүркемеленді, бірақ басқа нәрсе болмағанда бұл қанағаттанарлық болды. Do It Yourself қауымдастығы осы идеяны төмен құнмен үй кинотеатры проекторларын жасау үшін пайдалана бастады. Кәдімгі LCD мониторының корпусын және артқы жарық жинағын алып тастау арқылы, ашық LCD экранын үстіңгі проектормен бірге пайдаланып, LCD экранының мазмұнын стандартты LCD проекторларға қарағанда әлдеқайда арзан бағамен қабырғаға проекциялауға болады. Үстіңгі проектордың басындағы бейне көрінісінің кері айналуына байланысты, қабырғадағы бейне "қайта бұрылады", егер адам LCD экранына қарайтын болса, оның көрінісі қалыпты болады.

Пайдаланудың төмендеуі

Бір кездері проекторлар АҚШ-тағы көптеген сыныптар мен бизнес-конференция бөлмелерінде жиі кездесетін құрылғы болған, бірақ 2000-шы жылдары олар құжаттық камералармен, арнайы компьютерлік проекция жүйелерімен және интерактивті тақталармен бірте-бірте алмастырылды. Мұндай жүйелер баяндамашыға Microsoft PowerPoint немесе LibreOffice сияқты бағдарламадан тікелей проекциялауға мүмкіндік береді, ал презентациялар анимация, интерактивті элементтер мен бейнежазбаларды қамтуы мүмкін. Бұл жүйелерден алынатын бейне сапасы, әдетте, проектордан жақсырақ болады. Түсті үлгілерді басып шығару немесе көшіру қажеттілігі болмайды.