Патент на изобретение №2349946

(54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРОЕКТОР С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

(57) Реферат:

Изобретение относится к проекционной технике и может быть использовано для формирования и проецирования изображения в мониторах, телевизорах и других устройствах. Проектор с обратной связью включает источник света с множеством светодиодов красного, зеленого и синего цвета, направляющий элемент, по меньшей мере, одну проекционную линзу, пространственный световой модулятор, световой сенсор, выход которого соединен с входом контроллера, модуль управления пространственным световым модулятором и модуль управления источником света. Модулятор выполнен с возможностью формирования изображения в пучке света и последующего его проецирования. Световой сенсор выполнен с возможностью измерения уровня красного, зеленого и синего цвета в отраженном от экрана световом пучке. Контроллер выполнен с возможностью контроля уровня компонент красного, зеленого и синего цвета в световом пучке и передачи корректирующего значения светового пучка в модуль управления пространственным световым модулятором и модуль управления источником света в зависимости от уровня цветовых компонент пучка, измеренных световым сенсором. При этом световой сенсор выполнен с возможностью контроля белого и измерения однородности засветки освещаемого проектором экрана и представляет собой камеру с многоэлементным фотоприемником. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области оптики, а именно к оптическим проекторам с обратной связью на основе СИД (светоизлучающих диодов), и может быть использовано для формирования и проецирования изображения в мониторах, телевизорах и других устройствах на основе СИД.

Известен ряд разработок в этой области, среди которых следует отметить техническое решение, описанное в патенте США №7192140 [1] и касающееся проектора с системой подсветки на основе СИД, который включает в себя источник света с тремя светоизлучающими модулями, каждый из которых содержит множество СИД, излучающих свет одного из трех основных цветов: красного, зеленого, синего, а также жидкокристаллическую пленку, служащую для модуляции света источника красного, зеленого, синего цвета. Проектор выполнен с возможностью проецирования света, модулированного жидкокристаллической световой пленкой на экран. Источник света сконструирован таким образом, что все светоизлучающие модули имеют разное количество СИД, поэтому соотношение между соответствующим количеством красного, зеленого, синего света, падающего на жидкокристаллическую световую пленку от всех СИД, удовлетворяет определенным условиям, позволяющим формировать сбалансированное по цвету изображение на экране.

Известен также проектор (см. патент США №7192147 [2]), который включает в себя источник света в виде массив СИД, отражающую пластину с задней стороны СИД (в направлении распространения света), замедляющие пленки, массив конических линз, массив стержневых линз и световой модулятор, выполненный в виде отражающей поляризационной пластины, причем источник света и световой модулятор имеют блоки управления, которые соединены с контроллером, синхронизирующим их работу.

Наиболее близким к заявленному изобретению является проектор с обратной связью для корректировки баланса белого цвета (см. выложенную заявку США №2006/0215122 [3]), который включает в себя источник света с множеством светодиодов красного, зеленого, синего цвета, направляющий элемент, по меньшей мере, одну проекционную линзу, пространственный световой модулятор, световой сенсор, выход которого соединен с входом контроллера, а также модуль управления пространственным световым модулятором и модуль управления источником света, соединенные с контроллером и соответственно с пространственным световым модулятором и источником света, причем пространственный световой модулятор выполнен с возможностью формирования изображения в пучке света и затем его проецирования, световой сенсор выполнен с возможностью измерения уровня красного, зеленого, синего цвета в световом пучке, при этом контроллер выполнен с возможностью контроля уровня компонент красного, зеленого, синего цвета (баланса белого) в световом пучке и передачи корректирующего значения светового пучка в модуль управления пространственным световым модулятором и модуль управления источником света в зависимости от уровня цветовых компонент пучка, измеренных световым сенсором.

Недостаток прототипа заключается в том, что световой сенсор в нем снимает показания только с части сечения светового пучка и не может контролировать сечение пучка целиком, соотношение цветовых компонент в котором (т.е. баланс белого) может отличаться от распределения компонент по сечению в целом. Это ухудшает точность измерения и корректировки баланса белого в пучке света, проецирующего изображение и точность измерения однородности пучка.

Задачей заявляемого изобретения является создание оптического проектора с обратной связью, способного повысить точность корректировки баланса белого и однородность светового пучка.

Поставленная задача решена путем создания оптического проектора с обратной связью, который включает в себя источник света с множеством светодиодов красного, зеленого и синего цвета, направляющий элемент, по меньшей мере, одну проекционную линзу, пространственный световой модулятор, световой сенсор, выход которого соединен с входом контроллера, а также модуль управления пространственным световым модулятором и модуль управления источником света, соединенные с контроллером и соответственно с пространственным световым модулятором, и источником света, причем пространственный световой модулятор выполнен с возможностью формирования изображения в пучке света и затем его проецирования, световой сенсор выполнен с возможностью измерения уровня красного, зеленого и синего цвета в отраженном от экрана световом пучке, при этом контроллер выполнен с возможностью контроля уровня компонент красного, зеленого и синего цвета в световом пучке и передачи корректирующего значения светового пучка в модуль управления пространственным световым модулятором и в модуль управления источником света в зависимости от уровня цветовых компонент пучка, измеренных световым сенсором, при этом световой сенсор выполнен с возможностью контроля белого и измерения однородности засветки освещаемого проектором экрана и представляет собой камеру с многоэлементным фотоприемником.

Для функционирования оптического проектора важно, чтобы камера с многоэлементным фотоприемником содержала оптическую систему для формирования изображения, снимаемого с экрана, многоэлементный фотоприемник, выполненный с возможностью регулировки экспозиции, и электронную схему съема сигнала с выхода многоэлементного фотоприемника.

Для функционирования оптического проектора важно, чтобы источник света и направляющий элемент были расположены на первой оптической оси, а телекамера с многоэлементным фотоприемником расположена на второй оптической оси, параллельной первой оптической оси.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности корректировки баланса белого и однородности светового пучка за счет применения в схеме проектора дополнительного элемента, который выполнен в виде телекамеры с многоэлементным фотоприемником и обладает возможностью регистрации изображения, отраженного с экрана, и подачи на световой сенсор регистрируемого изображения, причем значение входного сигнала устанавливают в зависимости от чувствительности светового сенсора.

В конструкции оптического проектора возможны различные варианты взаимного расположения его элементов, что позволяет проектировать проекторы с различными габаритами, но со сходными характеристиками. В частности, в одном из реализованных вариантов оптический проектор содержит источник света и направляющий элемент, расположенные на первой оптической оси, а телекамера с матричным фотоприемником расположены на второй оптической оси, которая параллельна первой оптической оси.

Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующим чертежом, на котором приведена схема оптического проектора с обратной связью, выполненная согласно изобретению.

Рассмотрим вариант выполнения заявленного проектора с обратной связью (Фиг.1). Проектор включает в себя источник 1 света с множеством светодиодов красного, зеленого и синего цвета, направляющий элемент 2, первую проекционную линзу 3, пространственный световой модулятор 4, вторую проекционную линзу 5, экран 6 и камеру 7 с многоэлементным фотоприемником, выход которой соединен со входом контроллера 8, а также модуль 9 управления пространственным световым модулятором и модуль 10 управления источником света, соединенные с контроллером 8 и соответственно с пространственным световым модулятором 4, и источником 1 света.

Пучок света от светодиодов красного, зеленого и синего цвета источника 1 света падает на направляющий оптический элемент 2, выполненный в виде призмы или зеркала, который перенаправляет пучок на проекционную линзу 3. Линза 3 формирует пучок света с требуемой числовой апертурой и линейными размерами и проецирует на пространственный световой модулятор 4 отражательного типа, который вносит в пучок света информацию об изображении и отражает пучок назад на проекционную линзу 3, и далее – на экран. Свет, отраженный от экрана, попадает на камеру 7 с многоэлементным фотоприемником, которая измеряет уровень компонент красного, зеленого и синего цвета в световом пучке и передает измеренные данные в контроллер 8. Контроллер 8 оценивает уровень компонент красного, зеленого и синего цвета в световом пучке и передает корректирующие значения светового пучка в модуль 9 управления пространственным световым модулятором и модуль 10 управления источником света в зависимости от уровня цветовых компонент пучка, измеренных световым сенсором. Модули управления корректируют работу пространственного светового модулятора 9 и источника 1 света, обеспечивая оптимальный уровень компонент красного, зеленого и синего цвета (баланса белого) и однородности пучка во всем сечении светового пучка.

Заявленное изобретение может быть применено для проецирования изображения на фронтальные проекционные экраны, в том числе, когда качество экрана неизвестно.

Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие за рамки объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

Формула изобретения

1. Оптический проектор с обратной связью, включающий в себя источник света с множеством светодиодов красного, зеленого и синего цвета, направляющий элемент, по меньшей мере, одну проекционную линзу, пространственный световой модулятор, световой сенсор, выход которого соединен с входом контроллера, модуль управления пространственным световым модулятором и модуль управления источником света, соединенные с контроллером и соответственно с пространственным световым модулятором и источником света, причем пространственный световой модулятор выполнен с возможностью формирования изображения в пучке света и последующего его проецирования, световой сенсор выполнен с возможностью измерения уровня красного, зеленого и синего цвета в отраженном от экрана световом пучке, при этом контроллер выполнен с возможностью контроля уровня компонент красного, зеленого и синего цвета в световом пучке и передачи корректирующего значения светового пучка в модуль управления пространственным световым модулятором и модуль управления источником света в зависимости от уровня цветовых компонент пучка, измеренных световым сенсором, отличающийся тем, что световой сенсор выполнен с возможностью контроля белого и измерения однородности засветки освещаемого проектором экрана и представляет собой камеру с многоэлементным фотоприемником.

2. Оптический проектор по п.1, отличающийся тем, что камера с многоэлементным фотоприемником содержит оптическую систему для формирования изображения, снимаемого с экрана, многоэлементный фотоприемник, выполненный с возможностью регулировки экспозиции, и электронную схему съема сигнала с выхода многоэлементного фотоприемника.

3. Оптический проектор по п.1, отличающийся тем, что источник света и направляющий элемент расположены на первой оптической оси, а телекамера с многоэлементным фотоприемником расположена на второй оптической оси, параллельной первой оптической оси.

4. Оптический проектор по п.1, отличающийся тем, что камера с многоэлементным фотоприемником смонтирована внутри проектора или на его корпусе.

РИСУНКИ