RU2347254C2 - Device for formation of bright images on screen - Google Patents
Device for formation of bright images on screen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347254C2 RU2347254C2 RU2006138676/28A RU2006138676A RU2347254C2 RU 2347254 C2 RU2347254 C2 RU 2347254C2 RU 2006138676/28 A RU2006138676/28 A RU 2006138676/28A RU 2006138676 A RU2006138676 A RU 2006138676A RU 2347254 C2 RU2347254 C2 RU 2347254C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screen
- light
- mirror
- polarization
- array
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение связано с формированием на экране ярких широкоформатных изображений с помощью модулируемых по яркости источников света и может быть использовано в различных устройствах отображения информации, в частности в кино, в уличных экранах, в рекламе.The present invention relates to the formation of bright large-format images on a screen using brightness-modulated light sources and can be used in various information display devices, in particular in cinema, in street screens, in advertising.
Уровень техникиState of the art
Наибольшее распространение в настоящее время получили проекторы, в которых кинопленка или жидкокристаллическая матрица просвечивается мощным пучком света. С помощью объектива, состоящего из системы линз, кадр кинопленки или матрица проектируется на светоотражающий экран. Такому способу формирования изображения на экране присущи принципиальные недостатки, связанные с тем, что значительная часть светового потока поглощается кадром кинопленки или матрицей. Это приводит к ограничению максимальной мощности светового потока и, как следствие, к ограничениям яркости экрана и его размеров.The most widely used projectors are those in which a film or a liquid crystal matrix is illuminated by a powerful beam of light. Using a lens consisting of a lens system, a film frame or matrix is projected onto a reflective screen. This method of forming an image on the screen has fundamental disadvantages associated with the fact that a significant part of the light flux is absorbed by the film frame or matrix. This leads to a limitation of the maximum power of the luminous flux and, as a result, to restrictions on the brightness of the screen and its size.
В связи с появлением в последнее время мощных малогабаритных источников света, способных к высокочастотной модуляции по яркости, появилась возможность значительно увеличить яркость формируемого на экране изображения и его площадь. Такими источниками света являются мощные светодиоды. Суммарный световой поток, создаваемый матрицей светодиодов, может значительно превосходить максимальный световой поток, который может проходить через кадр кинопленки или жидкокристаллическую матрицу. В результате может быть сформировано на экране изображение, яркость которого значительно превосходит яркость существующих в настоящее время изображений.In connection with the recent appearance of powerful small-sized light sources capable of high-frequency modulation in brightness, it became possible to significantly increase the brightness of the image formed on the screen and its area. These light sources are powerful LEDs. The total luminous flux generated by the matrix of LEDs can significantly exceed the maximum luminous flux that can pass through a film frame or a liquid crystal matrix. As a result, an image can be formed on the screen, the brightness of which greatly exceeds the brightness of the currently existing images.
К сожалению, в настоящее время технология изготовления светодиодов не достигла такого уровня, при котором имелась бы возможность изготавливать матрицу светодиодов с высокой разрешающей способностью. Однако во многих применениях этого и не требуется. Высококачественное изображение на экране может быть получено с помощью матрицы с относительно небольшим количеством светодиодов в том случае, если изображение каждого светодиода на экране движется по некоторой замкнутой траектории. При включении светодиода в заданные моменты времени светодиод формирует фрагмент изображения, площадь которого существенно больше площади, формируемой неподвижным светодиодом.Unfortunately, at present, the technology for manufacturing LEDs has not reached a level at which it would be possible to produce a matrix of LEDs with high resolution. However, in many applications this is not required. A high-quality image on the screen can be obtained using a matrix with a relatively small number of LEDs in the event that the image of each LED on the screen moves along some closed path. When the LED is turned on at specified times, the LED forms a fragment of the image, the area of which is significantly larger than the area formed by the fixed LED.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Сущность изобретения состоит в том, что на экран проектируется матрица мощных источников света, состоящая из N строк, в каждой из которых находится М источников. Каждый из источников может модулироваться по яркости. На экране может быть сформировано изображение размером M*N пикселов.The essence of the invention lies in the fact that a matrix of powerful light sources, consisting of N lines, each of which contains M sources, is projected on the screen. Each of the sources can be modulated in brightness. An image of size M * N pixels may be formed on the screen.
Чтобы увеличить разрешение получаемого изображения, объектив совершает поступательное движение таким образом, что все его точки движутся по окружности одного и того же радиуса. При этом изображение на экране каждого светодиода движется по окружности и каждый светодиод засвечивает кольцо, площадь которого в L/S раз больше площади, засвечиваемой светодиодом при неподвижном объективе, где L - длина окружности на экране, S - поперечные размеры изображения на экране неподвижного светодиода. Например, при M*N=1000 и L/S=1000 можно сформировать изображение с разрешением 1000000 пикселов.To increase the resolution of the resulting image, the lens performs a translational motion in such a way that all its points move around a circle of the same radius. At the same time, the image on the screen of each LED moves in a circle and each LED illuminates a ring, the area of which is L / S times the area illuminated by the LED with a stationary lens, where L is the circumference on the screen, S are the transverse dimensions of the image on the screen of the stationary LED. For example, with M * N = 1000 and L / S = 1000, you can form an image with a resolution of 1,000,000 pixels.
Увеличение разрешающей способности изображения может быть также достигнуто путем введения в устройство зеркала, совершающего колебательно-вращательные движения. Лучи от модулируемых источников света, отражаясь от такого зеркала, движутся при этом по некоторой замкнутой траектории, увеличивая тем самым площадь, засвечиваемую одним источником света.An increase in image resolution can also be achieved by introducing into the device a mirror that performs vibrational-rotational movements. Rays from modulated light sources, reflected from such a mirror, move along a certain closed path, thereby increasing the area illuminated by one light source.
С помощью предлагаемого устройства для зрителя может быть сформировано стереоизображение. При этом зритель снабжается очками, пропускающими в левый глаз зрителя свет одной поляризации, а в правый - ортогональной. В другой модификации устройства зритель снабжается очками, которые пропускают свет в левый (правый) глаз при подаче электрического напряжения на левое (правое) стекло очков.Using the proposed device for the viewer can be formed stereo image. At the same time, the viewer is equipped with glasses that transmit light of one polarization into the left eye of the viewer, and orthogonal into the right eye. In another modification of the device, the viewer is equipped with glasses that transmit light into the left (right) eye when applying voltage to the left (right) glass of the glasses.
Перечень фигур чертежейList of drawings
На Фиг.1 показано взаимное расположение экрана, объектива и матрицы модулируемых источников света.Figure 1 shows the relative position of the screen, lens and matrix of modulated light sources.
На Фиг.2 показано изображение на экране проектируемой через объектив матрицы светодиодов при условии, что все светодиоды излучают свет.Figure 2 shows the image on the screen of the LED matrix projected through the lens, provided that all the LEDs emit light.
На Фиг.3 показан частный случай, когда объектив 2 совершает круговое движение.Figure 3 shows a special case when the
На Фиг 4 показано устройство, обеспечивающее перемещение объектива.Figure 4 shows a device for moving the lens.
На Фиг.5 показан ход лучей в установке с неподвижными объективом и матрицей светодиодов, в котором перемещение изображения светодиодов на экране осуществляется с помощью подвижного зеркала.Figure 5 shows the path of the rays in the installation with a fixed lens and a matrix of LEDs, in which the image of the LEDs on the screen is moved using a movable mirror.
На Фиг.6 показано устройство, которое обеспечивает вращательно-колебательные движения зеркала.Figure 6 shows a device that provides rotational-vibrational motion of the mirror.
На Фиг.7 показано устройство, которое обеспечивает вращательно колебательное движение зеркала и минимизирует динамические реакции на основание устройства.7 shows a device that provides rotationally oscillatory motion of the mirror and minimizes dynamic reactions to the base of the device.
На Фиг 8 показан вид сверху на устройство, обеспечивающее движение зеркала таким образом, что изображение светодиода на экране описывает кольцо.On Fig shows a top view of a device that provides the movement of the mirror so that the image of the LED on the screen describes the ring.
На Фиг.9 показаны средства, обеспечивающие динамическую балансировку устройства, показанного на Фиг.8.Figure 9 shows the means for dynamically balancing the device shown in Fig. 8.
На Фиг.10 показана форма зеркала, совершающего вращательно колебательное движение и приспособленного для показа стереоизображений.Figure 10 shows the shape of the mirror, performing a rotationally oscillatory motion and adapted to display stereo images.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
На Фиг.1 показано при виде сверху взаимное расположение матрицы светодиодов 1, объектива 2 и отражающего экрана 3. На Фиг.2 показано изображение на экране проектируемой через объектив матрицы светодиодов при условии, что все светодиоды излучают свет. Как видно из этих рисунков, проектирование светодиодов на экран не отличается в этом случае от традиционного, при котором на экран проектируется светящаяся кинопленка или светящаяся жидкокристаллическая матрица.Figure 1 shows a top view of the relative position of the matrix of
Возможно также получение цветных изображений. С этой целью вместо одной матрицы светодиодов следует использовать 3 матрицы светодиодов, содержащие соответственно красные, зеленые и синие светодиоды. В этом случае каждая матрица формирует на экране соответственно красное, зеленое и синее изображения. Суперпозиция этих изображений дает в результате цветное изображение. Возможно также использование светодиодов, которые могут излучать одновременно и/или поочередно красный, зеленый и синий свет (RGB-светодиоды). Применение таких светодиодов позволяет увеличить максимальную плотность светодиодов в матрице. Наконец, возможно также использование полупроводниковых лазеров. В отличие от светодиодов полупроводниковые лазеры излучают свет в чрезвычайно малом телесном угле. Это дает возможность направить весь излучаемый свет в объектив 2 на Фиг.1 и таким образом увеличить яркость формируемого на экране 3 изображения.It is also possible to obtain color images. For this purpose, instead of one matrix of LEDs, 3 matrixes of LEDs should be used, containing respectively red, green and blue LEDs. In this case, each matrix forms on the screen, respectively, red, green and blue images. The superposition of these images results in a color image. It is also possible to use LEDs that can emit at the same time and / or alternately red, green and blue light (RGB LEDs). The use of such LEDs allows to increase the maximum density of LEDs in the matrix. Finally, the use of semiconductor lasers is also possible. Unlike LEDs, semiconductor lasers emit light in an extremely small solid angle. This makes it possible to direct all the emitted light into the
Ситуация изменяется, если объектив и светящийся объект движутся относительно друг друга. На Фиг.3 показан частный случай, когда объектив 2 совершает круговое движение. Как видно из рисунка, в этом случае каждый светодиод засвечивает на экране кольцо и каждая точка экрана в тот или иной момент времени засвечивается тем или иным светодиодом. В этом случае требуемое количество светодиодов сокращается в L/S раз, где L - длина окружности, по которой движется изображение светодиода, S - диаметр изображения неподвижного светодиода. В рассматриваемом случае максимальная освещенность экрана пропорциональна количеству используемых светодиодов и при использовании уже существующих светодиодов может на порядки превосходить освещенность, создаваемую традиционными проекторами.The situation changes if the lens and the luminous object move relative to each other. Figure 3 shows a special case when the
Такой же эффект может быть достигнут в том случае, если объектив неподвижен, а матрица светодиодов движется относительно объектива.The same effect can be achieved if the lens is stationary and the matrix of LEDs moves relative to the lens.
Круговое движение объектива 2 по окружности может быть осуществлено при помощи устройства, показанного на Фиг.4. Здесь на оси неподвижного мотора 5 закреплен вращающийся рычаг 6, к одному из концов которого шарнирно прикреплена кулиса 4. Кулиса также шарнирно прикреплена к вращающимся рычагам 7, оси вращения которых параллельны оси вращения мотора 5. В результате кулиса 4 перемещается параллельно самой себе и все точки кулисы движутся по окружностям одинакового радиуса. Жестко связанный с кулисой объектив 2 также движется по окружности.The circular movement of the
На Фиг.5 показан ход лучей в установке с неподвижными объективом 2 и матрицей светодиодов 1. Перемещение изображения светодиодов на экране 3 осуществляется с помощью подвижного зеркала 8, которое совершает вращательно-колебательные движения вокруг оси, перпендикулярной плоскости рисунка.Figure 5 shows the path of the rays in the installation with a
На Фиг.6 показано устройство, которое обеспечивает вращательно-колебательные движения зеркала 8, которое закреплено на валу электромотора постоянного тока 9, прикрепленного к основанию 11. Кроме того, зеркало соединено с основанием мотора через упругую механическую систему, которая стремится возвратить зеркало в положение равновесия при повороте вала мотора из положения равновесия. В простейшем случае в качестве такой системы может быть использована витая пружина 10. Вращательно-колебательное движение зеркала возбуждается при подаче на мотор периодической последовательности импульсов напряжения, частота следования которых равна собственной частоте колебательной системы, образованной массой зеркала и упругой механической системой.Figure 6 shows a device that provides rotational-vibrational motion of the
На Фиг.7 показано устройство, которое обеспечивает вращательно-колебательное движение зеркала 8 и минимизирует динамические реакции на основание 11. В этом случае механическая колебательная система образована массой зеркала 8, массой противовеса 12, которые соединены между собой упругой механической системой, в качестве которой может использоваться витая пружина 10. Колебания в этой системе возбуждаются вращающимися магнитами 14, прикрепленными к валу мотора 9. С целью фиксации положения равновесия зеркала 8 витая пружина 10 соединена с основанием 11 в том месте пружины, в котором амплитуда ее колебаний минимальна. Отличительной особенностью этого устройства является то обстоятельство, что частота вращения мотора автоматически устанавливается равной частоте колебаний зеркала при условии, что мощность мотора незначительно превосходит минимальную требуемую мощность.7 shows a device that provides rotational-vibrational motion of the
На фиг.8 показан вид сбоку на устройство, обеспечивающее движение зеркала 8 таким образом, что нормаль к зеркалу описывает конус, ось которого совпадает с осью электромотора 9. Зеркало 8 закреплено на валу электромотора таким образом, что плоскость зеркала составляет с осью вала мотора угол π/2-φ, где φ<<π/2. При вращении вала мотора угол наклона зеркала относительно горизонтальной и вертикальной осей изменяется на 2φ. При этом изображение каждого светодиода в матрице светодиодов описывает эллипс. Большая ось эллипса определяется выражением 2Lφ, где L - расстояние от мнимого изображения световода до экрана. Малая ось эллипса в Cos γ раз меньше большой, где γ - угол между нормалью к плоскости зеркала и лучом от светодиода. Таким образом, изменяя угол φ, можно изменять размер эллипса, а изменяя угол γ, можно изменять соотношение осей эллипса. Это позволяет выбирать компромисс между яркостью отдельных пикселов изображения и его разрешением.On Fig shows a side view of a device that provides the movement of the
Чтобы обеспечить динамическую балансировку устройства, предлагается дополнительно ввести пластину 81, которая по размерам и массе идентична зеркалу 8 (Фиг.9). Вместо пластины возможно использование двух одинаковых грузов, расположенных на одинаковом расстоянии от оси мотора, но на разном расстоянии от торца вала.In order to provide dynamic balancing of the device, it is proposed to additionally introduce a
Устройство, показанное на Фиг.1, может быть модифицировано для получения на экране стереоизображений. С этой целью часть светодиодов 1 покрывается поляризационной пленкой, пропускающей свет одной поляризации, а другая часть светодиодов покрывается пленкой, пропускающей свет ортогональной поляризации. В качестве экрана 3 используется экран, который сохраняет поляризацию света при отражении от него. Зритель снабжается очками, которые пропускают в левый глаз свет одной поляризации, а в правый - другой.The device shown in FIG. 1 can be modified to produce stereo images on a screen. For this purpose, part of the
Если с помощью первой группы светодиодов формировать изображение для левого глаза, а с помощью второй группы светодиодов формировать в то же самое время и на том же самом экране изображение для правого глаза, то зритель будет воспринимать объемное изображение.If using the first group of LEDs to form an image for the left eye, and using the second group of LEDs to form an image for the right eye at the same time and on the same screen, the viewer will perceive a three-dimensional image.
Стереоизображение может быть также получено в том случае, если в установке, показанной на Фиг.5, зеркало 8 выполнено двусторонним и вращающимся. При этом одна сторона зеркала покрыта пленкой, пропускающей одну поляризацию света, а другая покрыта пленкой, пропускающей ортогональную поляризацию света. Зритель снабжается очками с поляризаторами, пропускающими в левый глаз свет с одной поляризацией, а в правый - с ортогональной.The stereo image can also be obtained if, in the installation shown in FIG. 5, the
Более яркое стереоизображение может быть получено в том случае, если вместо вращающегося зеркала используются два зеркала, совершающие вращательно-колебательные движения (Фиг.10). В этом случае свет от матрицы светодиодов попадает в глаза наблюдателя в течение более длительного времени, чем при вращении одного зеркала. В результате в глаза наблюдателя попадает больше света и изображение получается более ярким.A brighter stereo image can be obtained if, instead of a rotating mirror, two mirrors that perform rotational-vibrational movements are used (Figure 10). In this case, the light from the matrix of LEDs enters the eyes of the observer for a longer time than when rotating one mirror. As a result, more light enters the eyes of the observer and the image is brighter.
Аналогичный эффект может быть получен, если зрителя снабдить очками со стеклами, пропускание света через которые управляется электрическими сигналами. Если попеременно показывать на экране изображения для левого и правого глаз и открывать при этом в очках соответственно пропускание света в левый и правый глаз, то зритель будет видеть левым глазом одно изображение, а правым - другое. Этого достаточно для формирования объемного изображения.A similar effect can be obtained if the viewer is equipped with glasses with glasses, the transmission of light through which is controlled by electrical signals. If you alternately display images for the left and right eyes on the screen and open the glasses transmitting light into the left and right eyes, respectively, then the viewer will see one image with the left eye and the other with the right eye. This is enough to form a three-dimensional image.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138676/28A RU2347254C2 (en) | 2006-11-02 | 2006-11-02 | Device for formation of bright images on screen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006138676/28A RU2347254C2 (en) | 2006-11-02 | 2006-11-02 | Device for formation of bright images on screen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006138676A RU2006138676A (en) | 2008-05-10 |
RU2347254C2 true RU2347254C2 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=39799682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006138676/28A RU2347254C2 (en) | 2006-11-02 | 2006-11-02 | Device for formation of bright images on screen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2347254C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012112081A2 (en) * | 2011-02-16 | 2012-08-23 | Panova Tina Aleksandrovna | System for the audio-visual presentation of promotional content |
-
2006
- 2006-11-02 RU RU2006138676/28A patent/RU2347254C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012112081A2 (en) * | 2011-02-16 | 2012-08-23 | Panova Tina Aleksandrovna | System for the audio-visual presentation of promotional content |
WO2012112081A3 (en) * | 2011-02-16 | 2012-10-11 | Panova Tina Aleksandrovna | System for the audio-visual presentation of promotional content |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006138676A (en) | 2008-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101238735B (en) | Image generation unit and method of using the same | |
US5090789A (en) | Laser light show device and method | |
US8823702B2 (en) | Volumetric display with rim-driven, varifocal beamsplitter and high-speed, addressable backlight | |
JP2007514190A (en) | Variable focus system | |
JP2011164151A (en) | Illumination device and projection type image display device | |
WO2011119666A1 (en) | Despeckling laser-image-projection system | |
KR20050118510A (en) | Apparatus for improving resolution of display apparatus and method thereof | |
CN105632384A (en) | Projection display system and projection display method | |
US10871705B2 (en) | Projection device | |
US9470899B2 (en) | Display apparatus | |
TW201947311A (en) | Light path adjustment mechanism and fabrication method thereof | |
JPWO2008132796A1 (en) | Laser back irradiation device and liquid crystal display device | |
CN114509907A (en) | Actuating device and method of operation thereof, and projector | |
RU2347254C2 (en) | Device for formation of bright images on screen | |
TWI744445B (en) | Light path adjustment mechanism and fabrication method thereof | |
CN102736380A (en) | Optical engine for reflection-type micro projector | |
CN209149051U (en) | composite phase conversion element and projection device | |
JP2005309125A (en) | Reflection type liquid crystal illumination optical system and picture display optical system | |
US20060250583A1 (en) | Multi-mode projectors with spatial light modulators | |
CN104081277A (en) | Three dimensional image projector with circular light polarization | |
JP2014182322A (en) | Projection display device and control method of projection display device | |
CN109839791A (en) | A kind of optical projection system and its method for eliminating moire fringes | |
JP2011197026A (en) | Translucent screen and rear projection display device | |
TWI738482B (en) | Projection system | |
TWI838675B (en) | Light path adjustment mechanism |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111103 |