Способ проецирования полноцветного лазерного изображения Российский патент 2025 года по МПК G02B27/18 H04N5/74 

Изобретение относится к способам лазерного проецирования и может быть использовано для создания световых статических и динамических лазерных проекций на различных поверхностях, например, для создания лазерного шоу - оригинального зрелища, в котором главным средством воздействия на зрителя являются разные изображения, создаваемые при помощи разноцветных лучей, фигур и т.п.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2593618, МПК G02B 5/18, B42D 25/328, 2016 год, «Способ и устройство для создания цветных картин с использованием дифракционной решетки» (Боэгли Шарль). Способ получения цветного изображения с помощью дифракционной решетки при воздействии света включает в себя создание на поверхности твердого тела массива дифракционной решетки в течение процесса микроструктурирования посредством воздействия лазера. Излучение лазера является излучением лазерной установки в наносекундном или пикосекундном диапазоне. Каждый массив дифракционной решетки состоит из подобластей, продольные размеры которых имеют значение, меньшее, чем разрешающая способность человеческого глаза. Каждая подобласть содержит, по крайней мере, один пиксель. Указанный один пиксель обеспечивает получение отдельного спектрального цвета. При этом способ дополнительно содержит этап анализа указанной поверхности твердого тела для получения на этой поверхности решетчатой формы, причем перед созданием дифракционной решетчатой поверхности поверхность твердого тела регулируют с учетом полученных требований к форме тела. Недостаток изобретения состоит в том, что изображение не является сложным, уникальным и неповторимым.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2130632, МПК G03H 1/26, G02B 5/32, 1993 год, «Способ и устройство для изготовления голограмм» (Харт Стефен). Сущность: способа и устройства для изготовления голограмм состоит в использовании техники экспонирования пленочной подложки или другого светочувствительного средства для получения последовательных двухмерных изображений, которые в совокупности являются представительными для трехмерной системы, предназначенной для создания трехмерной голограммы физической системы. Использованы малые отношения пучков для наложения множества (20-300) изображений на подложку. Каждое изображение является относительно слабым, однако комбинация серий слабых изображений в конечном счете приводит к созданию единственно четкой определенной голограммы. Недостаток изобретения состоит в том, что проекция не имеет возможности бесконечно видоизменяться, масштабироваться и т.д.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2116703, МПК H04N 9/31, 1997 год, «Способ производства статических и динамических лазерных многоцветных изображений и лазерный проектор для его реализации» (Розенштейн А.З., Тимофеев А.С.). Способ позволяет получить крупномасштабные лазерные графические изображения, в которых яркость, цветность и количество элементов полностью идентичны исходному компьютерному изображению. Лазерные изображения строят независимым, поэлементным и дискретным позиционированием лазерных пучков трех основных цветов (красного, зеленого, синего) в плоскости наблюдения при помощи акусто-оптических дефлекторов, входящих в схему лазерного проектора, на основании управляющих электрических сигналов, подаваемых программным устройством. Процесс образования лазерного изображения контролируется программным устройством в соответствии с программой преобразования информации, содержащейся в исходном графическом компьютерном изображении. Технический результат - преобразование и дистанционное воспроизведение при помощи лазерного проектора статистических и динамических многоцветных компьютерных изображений в многоцветокрупномасштабные (>10×10 м) лазерные изображения, соотношение яркости, градаций цветовых оттенков и количества элементов которых соответствует исходному компьютерному изображению. К основным недостаткам можно отнести стоимость и необходимость применения дорогостоящего оборудования.

Известен принцип работы лазерной графики (источник: http://www.laservr.ru/index.php/lazernoe-shou/stati-lazernoe-shou/kak-ispolzovat-lazernoe-shou. Опубликовано 2017 г.). Для того, чтобы спроецировать лазерное изображение, два контролируемых компьютером зеркала наводят луч на экран. Сначала луч отражается от одного зеркала, двигающегося горизонтально, а затем попадает на зеркало двигающееся вертикально. Компьютер точно соединяет точки, переводя зеркала из одного положения в следующее настолько быстро, что наблюдатель видит целый контурный рисунок. Данный процесс называется "Сканирование", а контролируемые компьютером зеркала - гальванометрами или сканерами. Сканеры двигаются от точки к точке со скоростью до 60,000 точек в секунду. Вследствие физических ограничений существенно быстрее двигаться они не могут. Скорость сканирования определяет, насколько сложное изображение может быть спроецировано. (Для детализации изображения может быть использован второй комплект сканеров). Прерывание луча (исключение ненужных ходов траектории движения лазерного луча) осуществляется путем непосредственного модулирования лазера. Недостаток способа состоит в том, что он не позволяет воспроизводить сложные динамические видеоизображения.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2705182, МПК A63J 17/00, F21V 14/00, 2019 год, «Способ лазерного проецирования» (Коблов К.С). Способ лазерного проецирования включает применение не менее одного лазерного устройства, не менее одной плоскости проецирования, между лазерным устройством и плоскостью проецирования располагают объект преломления, установленный на вращающуюся электрическую турнетку, выполненную с возможностью изменения высоты и угла наклона вращения объекта преломления, лазерное устройство, устанавливают на штатив, выполненный с возможностью регулировки по высоте и угла направления лазерного луча относительно объекта преломления, включают лазерное устройство, лазерный луч проходит через объект преломления, после прохождения через объект преломления, лазерный луч преломляется и проецируется на плоскость, установленную напротив лазера, при выключенной турнетке в результате прохождения лазерного луча сквозь объект преломления на плоскости создается статическая проекция, при вращающейся турнетке в результате прохождении лазерного луча сквозь объект преломления на плоскости создается динамическая проекция, регулировкой высоты, угла наклона штатива и турнетки, расстоянием между штативом и объектом преломления, расстоянием между объектом преломления и плоскостью, а также скоростью вращения турнетки достигается лазерная проекция с заданными свойствами по форме, детализации, яркости, статики или динамики. К основным недостаткам можно отнести сложность изготовления вращающейся электрической турнетки и управления ее состоянием и положением.

Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2639609, МПК G02B 26/10, 2016 год, «Способ управления лазерным лучом» (Яковлев М.В., Яковлев Д.М., Яковлева Т.М.). Согласно способу в магнитное поле помещают поворотную платформу с зеркалом для отражения падающего лазерного луча, расположенным на одной из ее сторон. На другой стороне платформы размещают проводник электрического тока и поворотный механизм. Причем проводник выполняют в виде кольцевых витков, которые располагают по периметру поворотной платформы. Поворотный механизм устанавливают в центре тяжести платформы. Магнитное поле формируют системой электромагнитов. Ток кольцевых витков и электромагнитов регулируют из условия отражения лазерного луча от зеркала в заданном направлении. Технический результат - повышение оперативности управления лазерным лучом. К недостаткам способа относится отсутствие источника световых статических и динамических лазерных проекций.

Известно защищенное патентом изобретение - прототип: патент №2390967, МПК H04N 9/31, 2008 год, «Полноцветный лазерный проектор» (Чухломин Е.А., Чухломина О.А., Ананьин С.Т.). Полноцветный лазерный проектор содержит три лазера со световыми излучениями трех основных цветов - красного, зеленого и синего, оптически связанные с сумматором этих излучений, блок развертки из корпуса, выполненного из магнитопласта с радиальной направленностью магнитного поля, а также блок проекционной оптики, который оптически связан с сумматором и содержит коллиматор, и электростатическую сканирующую систему, изменяющую положение корпуса блока проекционной оптики относительно корпуса блока развертки по горизонтальной и вертикальной осям, перпендикулярным корпусу блока развертки. Блок проекционной оптики с коллиматором, формирующим цветное изображение на проекционном экране, находятся в цилиндрическом корпусе из магнитопласта с радиальной направленностью магнитного поля, противоположной направленности поля корпуса блока развертки. Сигналы строчной и кадровой разверток подаются с выходов микроконтроллера, управляемого сигналами вертикальной и горизонтальной разверток видеоадаптера персонального компьютера, на блок развертки для электростатической сканирующей системы, обеспечивая сканирование слева направо и сверху вниз. Ко входам управления возбуждением лазеров подключены соответствующие сигналы цветовых составляющих изображения, генерируемые видеоадаптером персонального компьютера. Недостатком способа является значительные весовые и габаритные характеристики электростатической сканирующей системы, которая функционирует за счет изменения положения корпуса блока проекционной оптики относительно корпуса блока развертки.

Целью предлагаемого изобретения является снижение весовых и габаритных характеристик блока развертки для проецирования полноцветного лазерного изображения на проекционный экран и повышение оперативности работы блока развертки.

Указанная цель достигается в заявляемом способе проецирования полноцветного лазерного изображения, согласно которому полноцветное лазерное изображение формируют световыми излучениями лазерных лучей трех основных цветов - красного, зеленого и синего, оптически связанными с сумматором этих излучений. Ко входам управления возбуждением лазеров подключают соответствующие сигналы цветовых составляющих изображения, генерируемых видеоадаптером персонального компьютера. Световой сигнал сумматора передают в оптически сопряженный блок проекционной оптики формирования лазерного изображения на проекционном экране. Блок развертки выполняют в виде поворотный платформы с зеркалом на одной стороне платформы и проводником электрического тока и поворотным механизмом на противоположной стороне платформы. Проводник электрического тока выполняют в виде кольцевых витков, расположенных по периметру платформы, поворотный механизм устанавливают в центре тяжести платформы. Платформу с поворотным механизмом помещают в магнитное поле, создаваемое системой электромагнитов, окружающих платформу. На блок развертки подают сигналы строчной и кадровой разверток с выходов микроконтроллера, управляемого сигналами вертикальной и горизонтальной разверток видеоадаптера персонального компьютера. Световой сигнал блока проекционной оптики передают через коллиматор на зеркало поворотной платформы, из условия сканирования проекционного экрана слева направо и сверху вниз. Сигналы строчной развертки подают на кольцевые витки поворотной платформы, сигналы кадровой развертки подают на электромагниты, окружающие поворотную платформу.

Обоснование реализуемости заявляемого способа заключается в следующем.

В полноцветном лазерном проекторе (изобретение - прототип) развертка изображения на проекционном экране обеспечивается блоком развертки в виде корпуса, выполненного из магнитопласта с радиальной направленностью магнитного поля, и электростатической сканирующей системой, которая изменяет положение корпуса блока проекционной оптики относительно корпуса блока развертки по горизонтальной и вертикальной осям, перпендикулярным корпусу блока развертки. При этом блок проекционной оптики с коллиматором, формирующим цветное изображение на проекционном экране, монтируется в цилиндрическом корпусе из магнитопласта с радиальной направленностью магнитного поля, противоположной направленности поля корпуса блока развертки. Сигналы строчной и кадровой разверток подаются с выходов микроконтроллера, управляемого сигналами вертикальной и горизонтальной разверток видеоадаптера персонального компьютера, на блок развертки для электростатической сканирующей системы, обеспечивая сканирование слева направо и сверху вниз. Таким образом, в движение приводится механическая система, которая включает блок проекционной оптики в цилиндрическом корпусе из магнитопласта совместно с коллиматором и имеет значительные размеры и весовые характеристики.

Согласно заявляемому способу блок развертки выполняют в виде поворотной платформы с зеркалом на одной стороне платформы и проводником электрического тока и поворотным механизмом на противоположной стороне платформы. Проводник электрического тока выполняют в виде кольцевых витков, расположенных по периметру платформы, поворотный механизм, например, в виде подвижной шаровой опоры устанавливают в центре тяжести платформы. Ток электромагнитов и кольцевых витков регулируют из условия отражения лазерного луча от зеркала в заданном направлении. При этом блок проекционной оптики остается неподвижным. Корпус блока проекционной оптики выполняют не из магнитопласта, который отличается значительным удельным весом, а, например, из сравнительно легких пластических полимерных материалов, которые могут быть использованы и для изготовления поворотной платформы с отражающим зеркалом и кольцевыми токопроводящими витками на противоположной стороне. При этом весовые и габаритные характеристики за счет применения более легких конструкционных материалов и отсутствия поворотного механизма для блока проекционной оптики с коллиматором.

Согласно заявляемому способу обеспечивается повышение оперативности работы блока развертки за счет отсутствия механических передач поворотного устройства. Кроме того, повышение оперативности обеспечивается за счет использования электрической схемы управления поворотной платформой в сочетании с быстродействующим программным обеспечением регулировки токов кольцевых витков и электромагнитов из условия отражения лазерного луча от зеркала в заданном направлении на проекционный экран.

Таким образом, возможность технической реализации и наличие преимуществ заявляемого способа проецирования полноцветного лазерного изображения по весовым и габаритным характеристикам и повышению оперативности работы блока развертки не вызывают сомнений.

Изобретение относится к способам лазерного проецирования. Способ проецирования полноцветного лазерного изображения, согласно которому полноцветное лазерное изображение формируют световыми излучениями лазерных лучей трех основных цветов - красного, зеленого и синего, оптически связанных с сумматором, ко входам управления возбуждением лазеров подключают сигналы цветовых составляющих изображения с видеоадаптера персонального компьютера, световой сигнал сумматора передают в оптически сопряженный блок проекционной оптики, блок развертки выполняют в виде поворотной платформы с зеркалом на одной стороне платформы, проводником электрического тока в виде кольцевых витков, расположенных по периметру платформы, и поворотным механизмом в центре тяжести платформы на противоположной стороне, платформу помещают в магнитное поле, создаваемое системой электромагнитов, окружающих платформу, сигналы строчной и кадровой разверток с выходов микроконтроллера, управляемого сигналами вертикальной и горизонтальной разверток видеоадаптера персонального компьютера, подают на блок развертки. Технический результат - снижение весовых и габаритных характеристик блока развертки и повышения оперативности работы блока развертки.

Способ проецирования полноцветного лазерного изображения, согласно которому полноцветное лазерное изображение формируют световыми излучениями лазерных лучей трех основных цветов - красного, зеленого и синего, оптически связанными с сумматором этих излучений, ко входам управления возбуждением лазеров подключают соответствующие сигналы цветовых составляющих изображения, генерируемые видеоадаптером персонального компьютера, световой сигнал сумматора передают в оптически сопряженный блок проекционной оптики формирования лазерного изображения на проекционном экране, блок развертки выполняют в виде поворотной платформы с зеркалом на одной стороне платформы, проводником электрического тока и поворотным механизмом на противоположной стороне платформы, проводник электрического тока выполняют в виде кольцевых витков, расположенных по периметру платформы, поворотный механизм устанавливают в центре тяжести платформы, платформу с поворотным механизмом помещают в магнитное поле, создаваемое системой электромагнитов, окружающих платформу, сигналы строчной и кадровой разверток с выходов микроконтроллера, управляемого сигналами вертикальной и горизонтальной разверток видеоадаптера персонального компьютера, подают на блок развертки, причем световой сигнал блока проекционной оптики передают через коллиматор на зеркало поворотной платформы из условия сканирования проекционного экрана слева направо и сверху вниз, сигналы строчной развертки подают на кольцевые витки поворотной платформы, сигналы кадровой развертки подают на электромагниты, окружающие поворотную платформу.