ЦИФРОВОЙ ПРОЕКТОР Российский патент 2007 года по МПК H04N13/00 

Изобретение относится к аппаратным устройствам персонального компьютера /РС/ и может использоваться в качестве компьютерного дисплея.

Аналогами являются проекционные устройства, приведенные в [1, с.517-536], построенные на основе ЖК-матриц, являющихся внешним модулятором, и мультимедийные проекторы со встроенным модулятором. Цифровые проекторы представлены на рынке двумя типами LCD-проекторами и DLP-проекторами [2, с.25-35]. LCD-проекторы содержат жидкокристаллическую LСД матрицу или три матрицы. Картинка с видеоадаптера РС подается на матрицы и сквозь них просвечивается мощной проекционной лампой на объектив, проецирующий изображение на экран. DLP-проекторы содержат один или три чип ДМД /цифровое микрозеркальное устройство/ с миллионом алюминиевых зеркалец. Трехматричный проектор DLP формирует цветное изображение с помощью узла из трех призм [1, с.532]. Недостатки аналогов: применение мощной /до 300 Вт/ проекционной лампы требует принудительного охлаждения и лампы и ЖК-матриц вентилятором, шум вентилятора, поглощение части светового потока матрицами /их прозрачность не 100%/, на экране просматривается матричная решетка [2, с.28], черный свет слишком сер [2, с.27], чипы ДМД сложны в изготовлении, соответственно и дороги, проекторы технологии DLP требуют 3-кратного увеличения частоты кадров и имеют сложную схему управления тремя ДМД-матрицами, ни один из аналогов не создает условия для восприятия зрителем объемного изображения.

Прототипом принят цифровой телевизионный приемник из цифровой системы телевидения [3, с.5], содержащий синтезатор частот, три канала обработки кодов видеосигналов R, G, В, блок модуляции излучений, блок строчной развертки, два пьезодефлектора с отражателями на торцах, блок кадровой развертки, проекционную оптическую систему и матовый экран. Блок модуляции излучений выполняет яркостную модуляцию одновременно трехсот строк. Пьезодефлектор производит строчную развертку кадра 300 строками одновременно. На экран изображение проецируется проекционной оптической системой, увеличивая его в 20 раз. Недостатки прототипа: нельзя применить в качестве дисплея для РС, не создает условия восприятия зрителем трехмерного изображения.

Цель изобретения - применение проектора в качестве дисплея с большим экраном для РС, выполняющего условия для восприятия пользователем объемного изображения.

Техническим результатом является воспроизведение информации с видеоадаптера РС на большом экране цифрового проектора с увеличенной яркостью изображения и восприятие пользователем трехмерного изображения. Результат достигается применением с РС режима 800×600 с частотой кадров 140 Гц /левого кадра в стереопаре 70 Гц и правого кадра 70 Гц/, развертка кадра параллельно 600 строками с повторением их за кадр 150 раз, дающее увеличение яркости изображения в 90·10³ раз, и прием зрителем объемного изображения с использованием ЗД-очков. Стереокадр формируется видеоадаптером РС из левого и правого кадров. Развертка построчная. На входы заявляемого проектора с цифрового выхода видеоадаптера раздельно поступают коды цветовых сигналов R, G, В сначала левого, затем правого кадров. Коды левого кадра построчно заполняют накопитель кодов, из которого они параллельно 600 строками выдаются на воспроизведение изображения левого кадра. При выдаче кодов левого кадра коды правого кадра заполняют регистры накопителя кодов. Коды левого кадра преобразуются 600 излучателями параллельно в модулированные по яркости 600 излучений, которые за период кадра /7,14 мс/ 150 раз создают изображение левого кадра на экране проектора. Затем на экране 150 раз за длительность кадра воспроизводится изображение правого кадра. А в накопителе кодов сосредотачиваются коды второго левого кадра. Частота следования левого и правого кадров по 70 раз, вместе 140 Гц. Длительность кадра 7,14 мс //. Частота дискретизации кодов при режиме 800×600×140 Гц составляет 67,2 МГц, частота строк 84 кГц /600×140 Гц/, длительность строки 11,9 мкс //. А при развертке кадра на экране проектора длительность строки 47,6 мкс. Между глазами и экраном проектора размещаются электронно-управляемые ЗД-очки [1, с.558-564], в которых синхронно и синфазно со сменой кадров перекрывается поле зрения тому из глаз, кадр которого отсутствует.

Сущность изобретения в том, что в цифровой проектор, содержащий синтезатор частот, три канала, каждый из которых включает последовательно соединенные накопитель кодов и блок импульсных усилителей, блок модуляции излучений, входы которого подключены к выходам соответствующих блоков импульсных усилителей, последовательно соединенные делитель частоты, блок строчной развертки, усилитель и пьезодефлектор с отражателем на торце, два источника опорных напряжений, проекционный объектив и матовый экран, введены элемент И, четыре ключа, триггер, последовательно соединенные пятый ключ и первый строчный накопитель кодов, шестой ключ, седьмой ключ и второй строчный накопитель кодов, восьмой ключ, девятый ключ и третий строчный накопитель кодов, десятый ключ, плоское зеркало, оптически соединенное через проекционный объектив с матовым экраном, ЗД-очки с ИК-приемником, расположенным на оправе очков, и ИК-передатчик, расположенный над матовым экраном.

Функциональная схема цифрового проектора на фиг.1, растр и форма управляющего напряжения развертки строк на фиг.2, строчный накопитель кодов на фиг.3, накопитель кодов на фиг.4, накопитель кодов нечетного /четного/ кадра на фиг.5, блок регистров на фиг.6 и 7, блок модуляции излучений на фиг.8, конструкция пьезодефлектора на фиг.9.

Цифровой проектор /фиг.1/ включает последовательно соединенные элемент И 1 и первый ключ 2, синтезатор 3 частот, последовательно соединенные второй ключ 4 и триггер 5, третий ключ 6, четвертый ключ 7, последовательно соединенные пятый ключ 8 и первый строчный накопитель 9 кодов /R/, шестой ключ 10, седьмой ключ 11 и второй строчный накопитель 12 кодов /G/, восьмой ключ 13, девятый ключ 14 и третий строчный накопитель 15 кодов /В/, десятый ключ 16, три канала, первый включает последовательно соединенные первый накопитель 17 кодов /R/ и первый блок 20 импульсных усилителей, второй канал включает последовательно соединенные второй накопитель 18 кодов /G/ и второй блок 21 импульсных усилителей, третий канал включает последовательно соединенные третий накопитель 19 кодов /В/ и третий блок 22 импульсных усилителей, блок 23 модуляции излучений, делитель 24 частоты, блок 25 строчной развертки из последовательно соединенных задающего генератора 26 и выходного каскада 27, последовательно соединенные усилитель 28 и пьезодефлектор 29 с отражателем на торце, первый источник 30 положительного опорного напряжения, второй источник 31 отрицательного опорного напряжения, плоское зеркало 32, расположенное в задней фокальной плоскости проекционного объектива 33, во внешней фокальной плоскости которого расположен матовый экран 34, для объемного восприятия изображений включает инфракрасный ИК-передатчик 35, расположенный над матовым экраном 34, и ИК-приемник 36, закрепленный на оправе ЗД-очков 37.

Строчные накопители 9, 12, 15 кодов идентичны, каждый включает /фиг.3/ первый 38 и второй 39 распределители импульсов и первый регистр 40 на 800 кодов /800 байт/, третий 41 и четвертый 42 распределители импульсов и второй регистр 43 на 800 кодов. Первым информационным входом являются объединенные третьи входы разрядов регистра 40, вторым информационным входом являются объединенные третьи входы разрядов регистра 43. Выходом являются объединенные поразрядно выходы 1-7 разрядов регистров 40 и 43. Выход восьмого /младшего/ разряда ввиду его малой весовой значимости (0,39% в получении) не используется /опускается/. Первым управляющим входом являются объединенные входы первого и третьего распределителей 38, 41 импульсов, вторым управляющим входом является вход второго распределителя 39 импульсов, третьим - вход четвертого распределителя 42 импульсов. Накопитель 17 кодов принимает с блока 9 коды цветового сигнала R, накопитель 18 кодов принимает коды цветового сигнала G, накопитель 19 кодов принимает с блока 15 цветового сигнала В.

Накопители 17, 18, 19 кодов идентичны /фиг.4/, каждый содержит накопитель 44 кодов нечетного кадра /левого/, накопитель 45 кодов четного кадра /правого/и триггер 46. Информационными входами блоков 17 /18, 19/ являются поразрядно объединенные 1-7 входы накопителей 44, 45 кодов нечетного и четного кадров, подключенные к 1-7 выходам соответствующего строчного накопителя 9, 12, 15 кодов, управляющими входами являются первый управляющий вход, подключенный к выходу элемента И 1, второй управляющий вход, подключенный к второму выходу синтезатора 3 частоты, третий управляющий вход, подключенный к третьему выходу синтезатора 3 частот. Выходы блоков 44, 45 поразрядно объединены и являются выходами накопителя 17 /18, 19/ кодов, подключенными к входам соответствующего блока 20, 21, 22 импульсных усилителей. Накопитель 44 кодов нечетного кадра и накопитель 45 кодов четного кадра идентичны /фиг.5/, каждый включает по числу строк /600/ блоков 47₁-47₆₀₀ регистров. Информационными входами блоков 44, 45 являются 1-7 входы, подключенные к выходам соответствующего строчного накопителя 9, 12, 15 кодов. Блок 44 выполняет накопление кодов четных /левых/ кадров, блок 45 выполняет накопление кодов четных /правых/ кадров. Блоки 47₁-47₆₀₀ регистров идентичны и каждый содержит /фиг.6 и 7/ первый 48, второй 49, третий 50, четвертый 51 ключи, первый 52, второй 53, третий 54 и четвертый 55 распределители импульсов, первые семь регистров 56_1-7, первый счетчик 57 импульсов и первый дешифратор 58, вторые семь регистров 59_1-7, второй счетчик 60 импульсов и второй дешифратор 61 и триггер 62. Информационными входами блока регистров 47 являются объединенные первые /информационные/ входы разрядов регистров 56_1-7, 59_1-7. Выходы разрядов в каждом регистре 56, 59 объединены и подключены к соответствующему из 1-7 выходов блока 47 регистров. Управляющих входов четыре. Первым управляющим входом являются объединенные первые управляющие входы первого 48 и третьего 50 ключей, подключенные в блоке 44 к первому выходу триггера 46, в блоке 45 к второму выходу триггера 46 /в блоках 17, 18, 19/, вторым - являются объединенные сигнальные входы второго 49 и четвертого 51 ключей, подключенные к третьему выходу блока 3, третьим - являются объединенные сигнальные входы первого 48 и третьего 50 ключей, подключенные к второму выходу блока 3, четвертым - являются объединенные первый управляющий вход второго ключа 49, второй управляющий вход четвертого ключа 51 и второй выход триггера 62, подключенные через диод к первому управляющему выходу блока 47₆₀₀ регистров.

Блок 23 модуляции излучений /фиг.8/ выполнен из 600 каналов, каждый включает последовательно расположенные излучатель 63 трех основных цветов R, G, В, микрообъектив 64 и фокусирующий конус световода 65 - фокон [4, с.77]. Входами блока 23 являются входы излучателей 63_1-600, подключенные к соответствующим выходам блоков 20, 21, 22 импульсных усилителей, выходами являются излучения шестисот выходных окон фоконов 65_1-600. Микрообъективы 64 собирают излучения светодиодов излучателя 63 и вводят их во входные окна фоконов 65. 600 Выходных окон фоконов образуют вертикальную линейку и формируют на отражателе пьезодефлектора 29 /фиг.8/ 600 цветовых кругов, каждый диаметром 0,02 мм. Длина отражателя пьезодефлектора 29 составляет 12 мм /600×0,02 мм/. Излучающая плоскость излучателя 63 находится в задней фокальной плоскости объектива 64, в передней фокальной плоскости которого расположено входное окно фокусирующего конуса 65. Излучающие стороны излучателей 63 через микрообъективы 64, фоконы 65, отражатель пьезодефлектора 29, плоское зеркало 32 и проекционный объектив 33 оптически соединены с матовым экраном 34. Каждый излучатель 63 представляет матрицу из 21 светодиода 7 светодиодов красного излучения, 7 - зеленого излучения и 7 - синего излучения. Размеры плоского зеркала 32 определяются расстоянием от него до отражателя пьезодефлектора 29. При размере цветовых кругов на зеркале 32 диаметром 0,04 мм размеры зеркала 32 составляют 32 мм × 24 мм, /800×0,04 мм/×/600×0,04 мм/.

Проекционный объектив 33 является широкоугольным, проецирует изображение с зеркала 32 на матовый экран 34.

Изображение с экрана 34 воспринимается объемным зрителем через ЗД-очки 37 [1, с.558, 563, 565]. При воспроизведении на экране левого и правого кадров стереопары стекла ЗД-очков поочередно теряют прозрачность, каждый глаз видит свой кадр, что и дает стереоэффект. Стекла ЗД-очков выполнены по технологии ЖК-ячейки просветного типа, используемые в качестве электронно-управляемого фильтра /затвора/. С приходом кадрового синхроимпульса в ИК-передатчик 35 он излучает ИК-импульс длительностью 7,14 мс, соответствующий длительности кадра и принимаемый ИК-приемником 36. ИК-приемник 36 выдает управляющий сигнал в ЖК-ячейку правого стекла, затемняя его на 7,14 мс. Затем ИК-приемник 36 выдает второй управляющий сигнал в ЖК-ячейку левого стекла, затемняя его прозрачность на длительность кадра 7,14 мс. Каждый глаз видит только свой кадр. Пьезодефлектор 29 /фиг.9/ является торцевым из двух биморфных пьезоэлементов и светового отражателя на свободном торце, конструктивно выполнен [5 с.118] из первой 66 и второй 67 пьезопластин, внутреннего электрода 68, первого 69 и второго 70 внешних электродов. Один конец пьезопластин жестко закреплен в держателе 71, на свободном торце расположен отражатель 72.

Тактовая частота заполнения разрядов 40, 43 в строчных накопителях 9, 12, 15 кодов сигналами последовательных кодов составляет:

600_строк×140 Гц×800_отсч×8_разр=537,6 МГц

где: 140 Гц - частота кадров,

8_разр - число разрядов в коде.

Частота выдачи кодов из блоков 9, 12, 15 - частота дискретизации U_д составляет:

600_строк×140 Гц×800_отсч=67,2 МГц.

С видеоадаптера РС на первый управляющий вход проектора поступает f_т рабочая частота, на второй управляющий вход /первый вход элемента И 1/ поступают строчные синхроимпульсы 84 кГц ССИ, на третий управляющий вход /второй вход элемента И 1/ поступают кадровые синхроимпульсы 140 Гц /КСИ/. Сигнал с выхода элемента И 1 открывает на период работы ключи 2 и 4. Синтезатор 3 частот выдает: с первого выхода импульсы 537,6 МГц, поступающие на первые управляющие входы блоков 9, 12, 15 со второго выхода импульсы дискретизации U_д 67,2 МГц, через ключи 6 и 7 поступающие на вторые и третьи управляющие входы блоков 9, 12, 15 и как тактовые импульсы на вторые управляющие входы накопителей кодов 17, 18, 19 кадров, с третьего выхода импульсы 16,8 МГц, поступающие на третьи управляющие входы блоков 18, 17, 19. Коды сигналов R, G, В левого и затем правого кадров с цифрового выхода видеоадаптера РС поступают соответственно на первый - третий информационные входы цифрового проектора. Сигнал ССИ строк 84 кГц с первого выхода триггера 5 открывает ключи 8, 11, 14, коды первой строки левого кадра заполняют регистры 40 /фиг.3/. С приходом второго ССИ сигнал со второго выхода триггера 5 закрывает ключи 8, 11, 14 и открывает ключи 10, 13, 16. Коды второй строки заполняют регистры 43 /фиг.3/ в блоках 9, 12, 15. В это же время коды с регистров 40 в параллельном виде выдаются импульсами 67,2 МГц с ключа 6 в блок 47₁ /фиг.5/, где заполняют регистры 56_1-7 /фиг.6/. Блоки 9, 12, 15 выполняют преобразование последовательных кодов в параллельные.

С третьим строчным синхроимпульсом, поступившим в триггер 5, сигнал с его первого выхода закрывает ключи 10, 13, 15 и открывает ключи 8, 11, 14. Освободившиеся регистры 40 в блоках 9, 12, 15 /фиг.3/ заполняются кодами третьей строки. А с регистров 43 выдаются коды в блоки 17, 18, 19. Далее эти процессы повторяются. В блоках 44 /фиг.4/ сосредотачиваются коды нечетных /левых/ кадров. Блоки 47_1-600 /фиг.6 и 7/ содержат первые семь регистров 56 и вторые семь регистров 59, так как коды с регистров 40 и 43 поступают семиразрядные, младший /восьмой/ разряд принимается равным нулю ввиду его малозначительности.

За первый /нечетный/ период кадра в блоке 44 сосредотачиваются коды 600 строк первого кадра, затем во второй период кадра следует выдача кодов параллельно 600 строк в блок 20 /21, 22/. В это же время в блоке 45 сосредотачиваются коды 600 строк четного /правого/ кадра. В третий период кадра накапливаются коды 600 строк в блоке 44 и выдаются коды с блока 45 и так далее. С приходом на вход триггера 46 /фиг.4/ первого кадрового синхроимпульса с выхода элемента И 1 сигнал с первого выхода триггера 46 открывает первый ключ 48 /фиг.6 и 7/ и третий ключ 50, которые пропускают частоту 67,2 МГц в распределители 52, 54 импульсов. С выходов 1-800 этих блоков 52, 54 тактовые сигналы U_т последовательно поступают на первые управляющие входы разрядов регистров 56_1-7 и 59_1-7. На информационные /первые/ входы разрядов регистров с блока 9 /12, 15/ поступают в параллельном виде коды первой строки. По окончании строки регистры 56 и 59 заполнены 800 кодами первой строки. По окончании строки регистры 56_1-7 и 59_1-7 заполнены 800 кодами первой строки. Импульс с 800-го выхода блока 54 закрывает ключ 50, а импульс с 800-го выхода блока 52 закрывает ключ 48 и является первым управляющим выходом в следующий блок 47₂. Сигнал с первого управляющего выхода блока 47₁ открывает те же ключи 48, 50 во втором блоке 47₂, и в нем следует такой же процесс заполнения кодами второй строки регистров 56 и 59. Аналогично производится заполнение кодами 3...600 строк регистров 56, 59 в блоках 47₃...47₆₀₀ регистров. В результате блок 44 сосредотачивает коды шестисот строк первого /нечетного/ кадра. В момент прихода с выхода элемента И 1 на вход триггера 46 /фиг.4/ второго КСИ импульс со второго выхода триггера 46 открывает ключи 48, 50 в блоке 47₁ накопителя 45 кодов четного кадра /фиг.6/. В блоке 45 идут идентичные процессы накопления кодов 600 строк второго кадра /правого/ в регистрах 56_1-4 и 59_1-7.

В это же время управляющий сигнал с выхода 1 блока 47₆₀₀ в накопителе 44 кодов /фиг.7/ поступает параллельно на 4-е управляющие входы всех блоков 47_1-600 и открывает в них ключи 49 и 51, которые пропускают на входы распределителей 53, 55 импульсов сигналы U_выд 16,8 МГц. Выходы блока 53 подключены в последовательности с 1 по 800-й к вторым управляющим входам разрядов регистров 56_1-7 в блоках 47_1-600: первый выход подключен к вторым управляющим входам в первых разрядах регистров 56_1-7, последний выход /800-й/ подключен к вторым входам последних разрядов /800-х/ регистров 56_1-7. Первая развертка 600 строк идет слева направо, фиг.2. И выдача кодов выполняется с первого по 800-й. При ходе отражателя пьезодефлектора 29 справа налево развертка 600 идет строк идет справа налево, и коды должны выдаваться, начиная с 800-го кода к первому. Такой порядок выдачи выполняется обратным подключением выходов распределителя 55 импульсов к вторым управляющим входам разрядов регистров 59_1-7: первый выход блока 55 подключен к вторым управляющим входам последних 800-х разрядов в регистрах 59_1-7, а последний выход /800-й/ подключен к вторым управляющим входам первых разрядов регистров 59_1-7 /фиг.6, 7/. Длительность кадров, поступающих с РС, и длительность кадров, воспроизводимых на экране 34 проектора, одна и та же /7,14 мс/. А длительность строк разная. Длительность строки с РС 11,9 мкс //, длительность строки в проекторе 47,6 мкс: . Увеличение длительности строки в 4 раза позволяет уменьшить частоту колебания пьезодефлектора в 4 раза, которая составляет 10,5 кГц, частота строк 21 кГц. За период колебания пьезодефлектор 29 выполняет развертку двух строк.

Делитель 24 частоты выполняет деление 84 кГц 8:1, и на вход задающего генератора 26 поступает частота 10,5 кГц. Развертка всех строк одновременно выполняется за кадр 150 раз: 75 раз слева направо и 75 раз справа налево. Повтор развертки по 75 раз задается счетчиком 57 и 60 и дешифраторами 58, 61. В конце каждой строки сигнал с 800-го выхода блока 53 и 55 в качестве счетного импульса поступает в счетчик 57, 60. После 75 развертки счетчик формирует код 1001011, который дешифруется дешифратором 58, 61, и выходной сигнал с дешифратора обнуляет разряды регистров 56_1-7 и 59_1-7, подготавливая их к заполнению кодами следующего кадра. Смену последовательности выдачи кодов от строки к строке задает триггер 62. Вход его через диоды подключен к 800-м выходам блоков 53, 55. Первый выход триггера 62 подключен к второму управляющему входу ключа 49 и первому управляющему входу ключа 51, второй выход триггера подключен к первому управляющему входу ключа 49 и к второму управляющему входу ключа 51. Каждый накопитель 17, 18, 19 кодов выдает одновременно семь старших разрядов /из восьми/ кодов 600 строк по 4200 выходам /600×7/. 600 кодов сигнала R с блока 17 поступают параллельно в блок 20 импульсных усилителей, с блока 18 600 кодов сигнала G в блок 21, с блока 19 600 кодов сигнала В в блок 22 импульсных усилителей.

Каждый блок 20, 21, 22 включает по 4200 импульсных усилителей с временем срабатывания до 15 нс [6, с.128], что для современных технологий в микроэлектронике выполнимо. Соответствующие выходы блоков 20, 21, 22 подключены к входам своих излучателей 63_1-600 в блоке 23 модуляции излучений. Каждый излучатель 63 включает 21 светодиод, из которых 7 светодиодов красного излучения, 7 светодиодов зеленого излучения, 7 светодиодов синего излучения. Для излучения каждый светодиод запитывается со своего импульсного усилителя в блоках 20-22. Все излучатели 600 штук содержат 12600 светодиодов /4200×3/. Исключение 8-го /младшего/ разряда кода из-за его малой весовой значимости 0,39% /табл.1/ в излучении излучателя 63 позволяет без ущерба для качества изображения сократить в блоках 20-22 1800 штук импульсных усилителей /600×3/, в блоке 23 сократить 1800 светодиодов /600×3/. Блок 23 выполняет яркостную модуляцию излучений шестьюстами излучателями 63_1-600, в которых применяются светодиоды типа HLMP компании "Хьюлетт-паккард" [7, с.71].

Для излучения красного излучения применяются светодиоды HLMP-AL00 с силой света 0,4 кд, длиной волны 0,56 мкм при токе 0,02 А [7, с.71], для зеленого излучения - светодиоды HLMP-AM00 с силой света 0,8 кд, длиной волны 0,526 мкм при токе 0, 02 А, для синего излучения - светодиоды HIMP-AB00 с силой света 0,3 кд, длиной волны 0,475 мкм при токе 0,02 А. Яркостная модуляция излучений производится включением на излучение числа светодиодов в излучателе 63 соответственно весу разряда в коде по таблице 1.

Таблица 1.№ разряда в коде1 старший разряд2345678 младший разрядСветодиодов на разряд1111111-Кратность светофильтра-2^Х4^Х8^Х16^Х32^Х64^Х128^ХВес разряда в %50%2512,56,253,11,570,78%0,39%

Суммарное излучение светодиодов трех цветов R, G, В от излучателя 63 смешивается при фокусировке объективом 64 /фиг.8/ и вводится во входное окно фокона 65, который проецирует излучение на отражатель пьезодефлектора 29 в виде цветового круга диаметром 0,02 мм. 600 излучателей дают на отражателе 600 цветовых кругов. Яркость, насыщенность и цветовой тон результирующего цвета в круге на отражателе определяются суммарной энергией и взаимным соотношением трех цветов. Суммарная сила света одного излучателя с учетом, что светодиоды всех цветов имеют силу света 0,3 кд /синего светодиода/ составляет:

3×0,3 кд/1+0,5+0,25+0,125+0,0625+0,03125+0,0156/=0,9 кд×1,98=1,782 кд.

где: 3 - число цветов в излучателе 63.

1-0,0156 - двоичные коэффициенты 1-7 разрядов кода.

Суммарная сила света от 600 излучателей составляет:

1,782 кд×600=1069,2 кд, при 150 развертках строк за кадр соответственно: 1069,2 кд×150=160380 кд.

С учетом потерь при проекции от излучателей до экрана в 20 раз усредненная максимально возможная сила излучения составит . Яркость изображения на экране зависит от его размеров, т.е. удаленности экрана.

При использовании проектора пользователем РС большой удаленности экрана 34 от объектива 33 нет. Принимаем кратность увеличения изображения объективом 33 в 20 раз. Размеры экрана 34 составят: по горизонтали 20/0,04 мм ×800/=640 мм,

по вертикали 20/0,04 мм×600/=480 мм,

по диагонали 800 мм или 31 дюйм. 0,04 мм - элемент разрешения кадра на зеркале 32. Увеличение в 20^Х /крат/ не предел, может устанавливаться по желанию пользователя. С учетом восприятия зрителем объемного изображения и при большом экране пользователь получит хорошее удовлетворение. Технические характеристики цифрового проектора в таблице 2.

Работа цифрового проектора.

Коды цветовых цифровых сигналов R, G, В левого и правого кадров стереопары поступают с РС раздельно на 1-3 информационные входы цифрового проектора, на 1-3 управляющие входы которого с РС поступают рабочая тактовая частота /вход 1/, строчные синхроимпульсы 84 кГц /вход 2/ и кадровые синхроимпульсы 140 Гц /вход 3/. В период первой строки последовательные коды цветовых сигналов R, G, В поступают: через ключ 8 в строчный накопитель 9 кодов, через ключ 11 в строчный накопитель 12 кодов, через ключ 14 в строчный накопитель 15. В период второй строки коды сигнала R поступают через ключ 10 в блок 9, коды сигнала G через ключ 13 и блок 12, коды сигнала В через ключ 16 и блок 15. В это же время коды первой строки в параллельном виде выдаются из блоков 9, 12, 15 в накопители 17, 18, 19 кодов. На освободившиеся места в блоках 9, 12, 15 поступают коды третьей строки. По окончании периода кадра в блоках 17, 18, 19 сосредотачиваются коды сигналов всего первого кадра. В период второго кадра коды с блоков 17, 18, 19 600 строк одновременно через импульсные усилители блоков 20, 21, 22 поступают в свои излучатели блока 23.

В это же время в блоках 17, 18, 19 сосредотачиваются коды сигналов R, G, В второго кадра /правого/. Блок 23 выполняет яркостную модуляцию излучений 600 излучателями 63_1-600. С выходов блока 23 излучения 600 излучателей поступает на отражатель пьезодефлектора 29, выполняющего строчную развертку всех строк кадра одновременно. За кадр развертка всех строк повторяется 150 раз. На вход задающего генератора 26 в блоке 25 строчной развертки поступают импульсы 10,5 кГц. Задающий генератор 26 формирует управляющие прямоугольные импульсы с периодом следования длительности двух строк /95,2 мкс/, которые поступают в выходной каскад 27, формирующий управляющее напряжение треугольной формы /фиг.2/ с периодом 95,2 мкс, поступающее на вход усилителя 28, усиливающий управляющее напряжение, и подает его на внутренний электрод 68 пьезодефлектора 29. На внешние электроды 69, 70 поступают напряжения с первого 30 и второго 31 источников опорных напряжений. Торец пьезодефлектора 29 с отражателем приходит в колебательное движение [5, с.122] с частотой 10,5 кГц и производит развертку 600 строк на плоском зеркале 32. Кадровой развертки в проекторе нет, в ней нет необходимости.

Изображение с плоского зеркала 32 проекционный объектив 33 проецирует на матовый экран 34 с увеличением его в 20 крат. Объемное изображение зритель воспринимает через ЗД-очки 37 с ИК-приемником 36, принимающим управляющие сигналы с ИК-передатчика 35, расположенным над экраном 34. При отсутствии ЗД-очков цифровой проектор работает в режиме обычного монитора, выполняющего режим 800×600×140 Гц.

Источники информации

1. Колесниченко О.В., Шишигин И.В. Аппаратные средства РС. 5-е изд, СПб, 2004, с.517-536, 558, 563, 565.

2. Домашний компьютер., №4, 2005, с.25-35.

3. Патент №2248103, кл. Н 04 N 11/04, бюл. №7 за 2005, прототип.

4. Л.М.Кучекян. Световоды. М., 1973, с.77.

5. Фридлянд И.В., Сошников В.Г. Системы автоматического регулирования в устройствах видеозаписи. М., 1988, с.118, рис.5.5, с.122, рис.5.10.

6. Цифровые интегральные микросхемы. Справочник. Минск, 1991, с.128.

7. Радио, №7, 1998, с.71.

Таблица 2.Технические характеристикиЗначенияДанные, принимаемые с РС Видеорежим800×600×140 ГцРазвертка строкпострочнаяЧастота строчных синхроимпульсов84 кГцЧастота кадровых синхроимпульсов140 ГцДлительность строки11,9 мксДлительность кадра7,14 мсЧастота дискретизации67,2 МГцЧисло разрядов в коде8 разрядовПоступление кадров в стереопарелевый, затем правыйПоступление цветовых сигналовраздельное R, G, ВВоспроизведение проектором Видеорежим800×600×140 ГцЧисло строк/число активных строк600/600Частота кадров, левого/правого140 Гц 70/70Число отсчетов в строке800Развертка строк в кадреодновременно 600 строк с повтором 150 разРазвертка кадранетДлительность кадра7,14 мсДлительность строки47,6 мкс без обратных ходовФормирование изображения на экранебез ЭЛТ, оптико-электронная развертка всех строк параллельноУсредненная суммарная сила света от излучателей8019 кдРазмер экрана /вариант/640 мм ×480 мм /31"/Восприятие объемного изображениячерез ЗД-очки с ИК-приемопередатчиком.

Изобретение относится к области стереоскопической видеотехники и может быть использовано для создания стереоскопических телевизоров и мониторов. Технический результат - воспроизведение информации с видеоадаптера PC на большом экране цифрового проектора и восприятие пользователем трехмерного изображения - достигается тем, что в цифровой проектор, содержащий синтезатор частот, три канала, каждый из которых включает накопитель кодов и блок импульсных усилителей, блок модуляции излучений, блок строчной развертки, усилитель и пьезодефлектор с отражателем на торце, проекционный объектив и матовый экран, введены элемент И, триггер, десять ключей, три строчных накопителя кодов, плоское зеркало, ЗД-очки с ИК-приемником и ИК-передатчик. Развертка кадра выполняется всеми строками кадра одновременно с повторением за кадр 150 раз. 9 ил., 2 табл.

Цифровой проектор, содержащий синтезатор частот, три канала, каждый из которых включает последовательно соединенные накопитель кодов и блок импульсных усилителей, вторые управляющие входы первого, второго, третьего накопителей кодов объединены и подключены к соответствующему выходу синтезатора частот, и включающий блок модуляции излучений, входы которого подключены к выходам блоков импульсных усилителей, последовательно соединенные делитель частоты, блок строчной развертки, усилитель и пьезодефлектор с отражателем на торце, первый источник положительного опорного напряжения, выход которого подключен к вторым выходам усилителя и пьезодефлектора, второй источник отрицательного опорного напряжения, выход которого подключен к третьим входам усилителя и пьезодефлектора, проекционный объектив и матовый экран, расположенный во внешней фокальной плоскости проекционного объектива, блок строчной развертки содержит последовательно соединенные задающий генератор и выходной каскад, накопители кодов идентичны, каждый включает соответствующее число идентичных блоков регистров, 1-7 информационные входы которых поразрядно объединены и являются информационными входами накопителя кодов, выходы блоков регистров поразрядно объединены и являются выходами накопителя кодов, первый управляющий вход первого блока регистров является первым управляющим входом накопителя кодов, каждый первый управляющий выход предыдущего блока регистров подключен к первому управляющему входу последующего блока регистров, выход последнего блока регистров подключен параллельно к четвертым управляющим входам всех блоков регистров,

каждый блок регистров включает первый, второй, третий, четвертый ключи, первый, второй, третий, четвертый распределители импульсов, последовательно соединенные первый счетчик импульсов и первый дешифратор, последовательно соединенные второй счетчик импульсов и второй дешифратор, включает первые семь регистров и вторые семь регистров, каждый из регистров включает разрядов по числу отсчетов в строке, первый управляющий вход первого ключа является первым управляющим входом блока регистров, сигнальные входы первого и третьего ключей объединены и являются третьим управляющим входом блока регистров, выход первого ключа подключен к входу первого распределителя импульсов, выходы которого последовательно подключены к первым управляющим входам каждого разряда первых семи регистров, последний выход подключен к первым управляющим входам последних разрядов первых семи регистров, к второму управляющему входу первого ключа и является первым управляющим выходом блока регистров, первый управляющий вход второго ключа является четвертым управляющим входом блока регистров, выход второго ключа подключен к входу второго распределителя импульсов, выходы которого подключены последовательно к вторым управляющим входам каждого разряда первых семи регистров, последний выход подключен к вторым управляющим входам последних разрядов первых семи регистров и к входу первого счетчика импульсов, третьи управляющие входы каждого разряда первых семи регистров подключены к выходу первого дешифратора, информационные входы разрядов первых семи регистров объединены по регистрам и являются 1-7 информационными входами блока регистров, выходы всех разрядов в каждом регистре объединены и являются 1-7 выходами блока регистров, выход третьего ключа подключен к входу третьего распределителя импульсов, выходы которого подключены последовательно к первым управляющим входам в каждом разряде вторых семи регистров, последний выход подключен к первым управляющим входам последних разрядов вторых семи регистров и к второму управляющему входу третьего ключа, выход четвертого ключа подключен к входу четвертого распределителя импульсов, соответствующие выходы которого подключены к вторым управляющим входам соответствующих разрядов вторых семи регистров, последний выход подключен и к входу второго счетчика импульсов, третьи управляющие входы каждого разряда вторых семи регистров подключены к выходу второго дешифратора, информационные входы разрядов вторых семи регистров объединены по регистрам и подключены к 1-7 информационным входам блока регистров, выходы разрядов каждого из вторых семи регистров объединены и подключены к 1-7 выходам блока регистров, блоки импульсных усилителей идентичны, каждый включает импульсных усилителей по числу блоков регистров в накопителе кодов и по числу разрядов в коде, блок модуляции излучений включает соответствующее числу строк в кадре число каналов, каждый из которых включает последовательно расположенные излучатель трех основных цветов R, G, В, содержащий 21 светодиод по 7 светодиодов каждого цвета, объектив и фокусирующий конус светодиода (фокон), входами блока являются входы излучателей, подключенные к выходам соответствующих блоков импульсных усилителей, излучатели через объективы, фокусирующие конусы световодов, оптически соединены с отражателем пьезодефлектора,

отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные элемент И и первый ключ, управляющий вход которого является первым управляющим входом цифрового проектора, вторым и третьим управляющими входами которого являются соответственно первый и второй входы элемента И, последовательно соединенные второй ключ и триггер, сигнальный вход второго ключа подключен к первому входу элемента И, управляющий его вход подключен к выходу элемента И, третий и четвертый ключи, сигнальные входы которых объединены и подключены к второму выходу синтезатора частот, первый управляющий вход третьего ключа и второй управляющий вход четвертого ключа подключены к второму выходу триггера, второй управляющий вход третьего ключа и первый управляющий вход четвертого ключа подключены к первому выходу триггера, последовательно соединенные пятый ключ и первый строчный накопитель кодов, шестой ключ, выход которого подключен к второму информационному входу первого строчного накопителя кодов, последовательно соединенные седьмой ключ и второй строчный накопитель кодов, восьмой ключ, выход которого подключен к второму информационному входу второго строчного накопителя кодов, последовательно соединенные девятый ключ и третий строчный накопитель кодов, десятый ключ, выход которого подключен к второму информационному входу третьего строчного накопителя кодов, сигнальные входы пятого и шестого ключей, седьмого и восьмого ключей, девятого и десятого ключей попарно объединены и являются соответственно первым, вторым и третьим информационными входами цифрового проектора, первые управляющие входы первого-третьего строчных накопителей кодов объединены и подключены к первому выходу синтезатора частот, вторые управляющие входы первого-третьего строчных накопителей кодов объединены и подключены к выходу третьего ключа, третьи управляющие входы первого-третьего строчных накопителей кодов объединены и подключены к выходу четвертого ключа, первые управляющие входы пятого, седьмого, девятого ключей и вторые управляющие входы шестого, восьмого, десятого ключей объединены и подключены к первому выходу триггера, вторые управляющие входы пятого, седьмого, девятого ключей и первые управляющие входы шестого, восьмого, десятого ключей объединены и подключены к второму выходу триггера, первые управляющие входы первого, второго, третьего накопителей кодов объединены и подключены к выходу элемента И, вторые и третьи управляющие одноименные входы первого-третьего накопителей кодов объединены и подключены соответственно к второму и третьему выходам синтезатора частот, введены плоское зеркало, расположенное в задней фокальной плоскости проекционного объектива, оптически соединенное через отражатель пьезодефлектора с излучающей стороной блока модуляции излучений и через проекционный объектив с матовым экраном, ИК-передатчик, расположенный над матовым экраном и вход которого подключен к выходу элемента И, ЗД-очки, с закрепленным на их оправе ИК-приемником, оптически соединенным с излучающей стороной ИК-передатчика,

строчные накопители кодов идентичны, каждый включает первый и второй распределители импульсов и первый регистр, третий и четвертый распределители импульсов и второй регистр, входы первого и третьего распределителей импульсов объединены и являются первым управляющим входом строчного накопителя кодов, вторым и третьим управляющими входами которого являются входы второго и четвертого распределителей импульсов, выходы первого распределителя импульсов подключены последовательно к первым управляющим входам разрядов первого регистра, каждый вход второго распределителя импульсов подключен поочередно и параллельно к восьми вторым управляющим входам разрядов первого регистра, информационные (третьи) входы всех разрядов первого регистра объединены и являются первым информационным входом строчного накопителя кодов, выходы третьего распределителя импульсов подключены последовательно к первым управляющим входам разрядов второго регистра, каждый выход четвертого распределителя импульсов подключен поочередно и параллельно к восьми вторым управляющим входам разрядов второго регистра, информационные (третьи) входы всех разрядов второго регистра объединены и являются вторым информационным входом строчного накопителя кодов, выходы разрядов первого и второго регистров поразрядно объединены и являются 1-7 выходами строчного накопителя кодов, первые, вторые, третьи одноименные управляющие входы первого-третьего накопителей кодов объединены и подключены первые к выходу элемента И, вторые и третьи соответственно к второму и третьему выходам синтезатора частот, каждый накопитель кодов содержит накопитель кодов нечетного кадра, накопитель кодов четного кадра и триггер, информационные входы накопителей кодов нечетного кадра и накопителя кодов четного кадра поразрядно объединены и являются 1-7 информационными входами накопителя кодов, первым управляющим входом накопителя кодов является вход триггера, первым управляющим входом накопителя кодов нечетного кадра является первый выход триггера, первым управляющим входом накопителя кодов четного кадра является второй выход триггера, вторые и третьи управляющие входы накопителя кодов нечетного кадра и накопителя кодов четного кадра объединены и являются вторым и третьим управляющими входами накопителя кодов, выходы накопителя кодов нечетного кадра и накопителя кодов четного кадра поразрядно объединены и являются выходами накопителя кодов, накопитель нечетного кадра и накопитель четного кадра идентичны, каждый включает блоков регистров по числу строк в кадре (шестьсот), 1-7 информационные входы блоков регистров поразрядно объединены и являются 1-7 информационными входами накопителя кодов нечетного (четного) кадра, выходами которого являются 1-7 выходы всех блоков регистров, первый управляющий вход первого блока регистров является первым управляющим входом накопителя кодов нечетного (четного) кадра, вторым и третьим управляющими входами которого являются соответственно объединенные третьи управляющие входы всех блоков регистров и объединенные вторые управляющие входы всех блоков регистров, в каждый блок регистров введен триггер, вход которого через диоды подключен к счетным входам первого и второго счетчиков импульсов, первый выход триггера подключен к второму управляющему входу второго ключа и к первому управляющему входу четвертого ключа, второй выход триггера подключен к первому управляющему входу второго ключа и к второму управляющему входу четвертого ключа и вместе они являются четвертым управляющим входом блока регистров, который через диод подключен к первому управляющему выходу последнего (600-го) блока регистров, сигнальный вход четвертого ключа объединен с сигнальным входом второго ключа и является вторым управляющим входом блока регистров, первый управляющий вход третьего ключа подключен к первому управляющему входу первого ключа, выходы четвертого распределителя импульсов подключены в порядке: первый выход подключен к вторым управляющим входам последних (800-х) разрядов вторых семи регистров, далее последовательно к первым разрядам регистров, последний (800-й) выход подключен к вторым управляющим входам первых разрядов вторых семи регистров,

блок модуляции излучений содержит каналов по числу строк в кадре (600), излучатели которых через микрообъективы, фокусирующие конусы световодов, отражатель пьезодефлектора, плоское зеркало и проекционный объектив оптически соединены с матовым экраном.