ЦВЕТНОЙ ВИДЕОПРОЕКТОР Российский патент 1997 года по МПК H04N9/31 

Изобретение относится к системам воспроизведения телевизионного изображения, а более конкретно, к технике цветной видеопроекции.

Видеопроекция является основным средством воспроизведения телевизионных и других изображений при диагонали экрана свыше 1 м.

Широкое распространение получили видеопроекты светоклапанного типа, в которых используется достаточно мощный внешний источник света и светоклапанное устройство, которое управляет пропусканием или отражением создаваемого этим источником излучение на проекционный экран в соответствии с интенсивностью соответствующего видеосигнала (см. например, книгу H. Johannes "Jhe History of the EIDOPHOR Large Screen Television Projector Изд. фирмы Gretag Aktiengesellschaft, Цюрих, 1989). Основным недостатком цветных видеопроектов такого типа является трудность обеспечения точного и стабильного сведения на экране трех цветных составляющих изображения.

Уже в течение многих лет привлекает внимание возможность получения цветного изображения на большом экране с помощью лазеров. В 1965 г. был предложен проектор, содержащий три лазера, излучающих свет в трех основных цветах (см. например, патент ФРГ N 1268187 N 04 N 9/31, 1968).

В 1986 г. была создана модель лазерного проектора, фактически повторяющая первоначальную идею, в основе которой использование электромеханической системы развертки световых лучей (RSand. Laser-TV, (k)eine Erfindung des "tapfeven Sсhneiderleins". Fernseh-und Kino-Technik, 1993, J. 47, N 9, S 561-562). Именно это и является главным и непреодолимым недостатком существующих лазерных видеопроекторов, который стал препятствием к их сколько-нибудь заметному распространению.

Этот видеопроектор является наиболее близким к изобретению. Он содержит три лазера со световыми излучениями трех основных цветов, оптически связанных с сумматором этих излучений. Между лазерами и проекционной оптикой, обеспечивающей получение изображения на проекционном экране, имеется блок модуляции лазеров видеосигналами и вертикальной и горизонтальной развертки. Фактически он выполнен в виде индивидуальных (для каждого лазера) модуляторов интенсивности (например, в виде ячеек Керра), управляемых видеосигналами трех основных цветов, и общего для трех лазеров электромеханического блока вертикальной и горизонтальной развертки. Электромеханическая система развертки основана на использовании колеблющегося зеркала для вертикального отклонения и быстровращающегося многогранного зеркального барабана для горизонтального отклонения. Такая система развертки требует крайне высокой точности изготовления и сложных прецизионных систем поддержания стабильной (с точностью до фазы) скорости вращения при числе оборотов барабана в десятки тысяч оборотов в минуту. Отмечается, "что даже небольшие нарушения приводили к появлению на изображении мешающих горизонтальных полос, как и наблюдалось во время демонстрации". Для снижения скорости вращения при создании устройства (см. вышеуказанную статью) даже пошли на снижение частоты полей с 50 Гц (или 60 Гц для принятого в США ТВ-стандарта М) до 48,8 Гц, что потребовало применения специального преобразователя стандарта развертки для сопряжения со стандартными источниками телевизионного сигнала.

Технической задачей изобретения является создание такого цветного видеопроектора, который не требует применения электромеханической системы развертки.

Технический результат достигается тем, что проектор содержит три лазера со световыми излучениями трех основных цветов, оптически связанные с последовательно расположенными сумматором этих излучений, блоком модуляции и развертки и блоком проекционной оптики. Блок модуляции и развертки выполнен в виде светоклапанного устройства, на входы которого поданы видеосигнал с чередованием сигналов основных цветов по полям, сигналы вертикальной и горизонтальной синхронизации и сигнал цветовой синхронизации, между сумматором излучений и светоклапанным устройством введен оптический коллиматор, а ко входам управления возбуждением лазеров подключены выходы введенного электронного коммутатора, на входы которого поданы сигнал вертикальной синхронизации и сигнал цветовой синхронизации.

Благодаря полному исключению электромеханических устройств достигается существенное упрощение реализации проектора и в то же время повышение качества изображения (за счет точного совмещения на экране трех цветовых составляющих изображения).

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого видеопроектора, а на фиг.2 показана временная диаграмма поочередного включения лазеров.

Цветной видеопроектор (фиг. 1) содержит три лазера 1, 2, 3 со световым излучением в трех основных цветах красном R, зеленом G и синем B. Лазеры оптически последовательно связаны с сумматором 4 этих световых излучений, коллиматором 5, светоклапанным устройство 6 и блоком проекционной оптики 7, откуда свет попадает на проекционный экран (на фигуре не показан).

Входы управления возбуждения лазеров 1,2, 3 соединены с соответствующими выходами электронного коммутатора 8, на входы которого поданы сигналы вертикальной и цветовой синхронизации CS. На видеовход светоклапанного устройства подан цветовой видеосигнал с чередованием цветовых полей R, G, B, а на входы синхронизации сигналы вертикальной V и горизонтальной синхронизации H.

Видеопроектор работает следующим образом.

Электронный коммутатор 8 включает лазеры поочередно по полям в определенной последовательности, например, циклически в порядке номеров лазеров на фигуре. В результате на сумматор 4 в течение каждого последовательного поля поступает излучение только одного из основных цветов. С выхода сумматора 4 излучение проходит через коллиматор, формирующий луч, сечение которого согласно с размером рабочей зоны светоклапанного устройства 6 (которая практически существенно больше сечения луча лазера). В светоклапанном устройстве 6 под действием видеосигнала и сигналов вертикальной и горизонтальной синхронизации формируется светомодулирующая зона, пропускание или отражение которой в каждой точке пропорционально значениям видеосигнала в этом изображения. На видеовход светоклапанного устройства подается единый цветовой видеосигнал с чередованием цветовых полей от соответствующего видеосигнала (например, от цветной телевизионной камеры с чередованием цветовых полей). При этом для обеспечения соответствия "цвета" поля видеосигнала цвету излучающего в данный момент лазера на вход коммутатора 8 подается сигнал цветовой синхронизации от источника видеосигнала. Блок проекционной оптики (который может содержать объектив и при необходимости зеркала) формирует цветное изображение на проекционном экране.

Электронный коммутатор 8 может быть выполнен обычными средствами радиоэлектроники, например, с помощью кольцевого счетчика на три, на тактовый вход которого подаются импульсы вертикальной синхронизации, а на вход сброса - импульсы цветовой синхронизации, "привязанные" к полям определенного цвета. На фиг.2 показаны импульсы вертикальной V и цветовой синхронизации CS, поступающие на вход коммутатора, и три последовательности импульсов включения цветовых лазеров, формируемые на его выходах IR, IG, IB.

В предлагаемом проекторе могут быть использованы газовые лазеры либо другие лазерные источники света.

В качестве светоклапанного устройства может быть использовано, например, устройство типа "Эйдофор", в котором для модуляции света, получаемого от отдельного источника, используется щелевая ("шлирен") оптика и жидкая светомодулирующая среда, на которой создается рельеф в вакууме с помощью электронного луча, модулируемого видеосигналом и развертываемого по вертикали и горизонтали с помощью систем отклонения обычного телевизионного типа.

Основные преимущества цветного видеопроектора состоят в следующем.

В нем исключена электромеханическая развертка, обычно используемая в лазерных проекторах.

Не требуется точное геометрическое совмещение трех цветных изображений, поскольку используется последовательная по полям проекция через единую оптическую систему и единое светоклапанное устройство. В то же время не требуется использовать вращающийся диск со светофильтрами, как в светоклапанных проекторах последовательного типа с источником света на основе ксеноновой лампы (как в проекторах типа "Эйдофор"). Таким образом, в данном проекторе полностью исключены подвижные электромеханические элементы, а все рабочие операции осуществляются только электронными и оптическими методами.

При необходимости использовать предлагаемый проектор с источниками сигналов одновременного типа для его сопряжения с такими источниками можно использовать электронный преобразователь телевизионного стандарта по авт. свид. N 1262745, кл. H 04 N 9/12.

Использование: в телевизионной технике и относится к технике цветной видеопроекции. Сущность изобретения заключается в том, что видеопроектор содержит три лазера 1, 2, 3 со световым излучением в трех основных цветах - красном R, зеленом G и синем B. Лазеры оптически последовательно связаны с сумматором 4 этих световых излучений, коллиматором 5, светоклапанным устройством 6 и блоком проекционной оптики 7, откуда свет попадает на проекционный экран. Обеспечивается точное совмещение цветовых составляющих изображений, а высокое качество изображения достигается за счет исключения устройств электромеханической развертки. 2 ил.

Цветной видеопроектор, содержащий три лазера со световыми излучениями трех основных цветов, оптически сопряженные с сумматором этих излучений, а также последовательно расположенные блок модуляции и развертки и блок проекционной оптики, отличающийся тем, что блок модуляции и развертки выполнен в вида светоклапанного устройства с возможностью подачи на его входы видеосигнала с чередованием сигналов основных цветов по полям, вертикальной и горизонтальной синхронизации и цветовой синхронизации, а также между сумматором излучений и светоклапанным устройством введен оптический коллиматор, a к входам управления возбуждением лазеров подключены соответствующие выходы введенного электронного коммутатора, выполненного с входами вертикальной синхронизации и цветовой синхронизации.