Способ формирования покадровых цветных изображений, лазерный проектор и проекционная система

Способ формирования покадровых цветных изображений, лазерный проектор и проекционная система

Реферат

 

Изобретение относится к светотехнике. Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является повышение яркости экранов с пиксельным изображением, обеспечение стереоскопического эффекта и уменьшение стоимости. Способ формирования покадровых цветных изображений включает операции: создают световой поток когерентного поляризованного излучения красного R, зеленого G и синего В цветов, преобразуют непрерывное первичное изображение в импульсное пиксельное с учетом распределения цвета и яркости в первичном изображении, модулируют R, G, В-пучки по мощности и угловому положению в пространстве, отличающийся тем, что после модуляции три пучка R, G, В направляют одновременно по одному оптическому пути на входные торцы волоконно-оптического кабеля с регулярной укладкой жил, а к месту визуализации изображения все три пучка передают по волоконно-оптическому кабелю последовательно по каждой из жил так, что на его выходных торцах образуется пиксельное изображение. Лазерный цветной проектор содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник когерентного поляризованного излучения красного R, зеленого G и синего В цветов, блок формирования лазерных R,G,В-пучков, блок управления интенсивностью и угловым положением в пространстве лазерных R, G, В-пучков, блок сканирования, блок масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений, излучающий экран, образованный выходными торцами волоконно-оптического кабеля с регулярной укладкой жил. На входные торцы кабеля поступают R, G, В-пучки, при этом точка совмещения трех пучков перемещается блоком управления по входным торцам волоконно-оптического кабеля так, что каждой точке на входном торце соответствует одна точка на выходном торце. Проекционная система для получения стереоскопического изображения содержит два лазерных цветных проектора, излучения которых поляризованы ортогонально друг другу, блоки управления проекторов синхронизованы по кадрам друг с другом, а волоконно-оптические кабели выполнены сохраняющими направление поляризации излучения, или кабели выполнены не сохраняющими направление поляризации, а поляризаторы установлены на выходе каждой жилы кабеля. 3 с. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано для отображения на экране цветных статических и динамических лазерных изображений со стереоэффектом или без него, созданных на основе пиксельной компьютерной графики.

Известен патент России по заявке N 97107740/90 от 1998,08,10 "Способ воспроизводства цветных телевизионных изображений", заключающийся в получении световых потоков трех одноцветных изображений в базовых - красном, синем и зеленом цветах, передаче полученных потоков на экран и формировании полного изображения на экране при помощи оптических волокон, оканчивающихся оптическими линзами, из которых образуется экран, при этом для получения цветного изображения из каждой точки одноцветных изображений с одноименными координатами световой поток передают на экран с теми же координатами. Указанный способ требует для реализации трех световодных кабелей, которые с одной стороны касаются экранов трех одноцветных кинескопов, создающих световые потоки, а с другой стороны - три световода, идущие от разных кинескопов с одноименными координатами в конце, сходятся в один световод с оптической линзой и образуют элементы большего экрана с такими же координатами. При этом свет передается по всем волокнам одновременно. Смешение трех одноцветных сигналов в пределах каждого элемента изображения происходит на поверхности самого экрана, а не в глазу человека, как это имеет место при известных конструкциях трубок для цветного телевидения. Световые потоки красного, синего и зеленого цвета проходя по световодам, смешиваются на светорассеивающем основании экрана и дают результирующий цвет соответственно их удельному содержанию. Применение трех оптоволоконных кабелей усложняет и удорожает конструкцию. Кроме того, несогласованность угловых апертур излучающего телеэкрана и оптического волокна приводят к значительным потерям излучения при вводе излучения с телеэкрана в волокно. Способ не позволяет создать стереоэффект.

Известен "Способ производства статических и динамических лазерных многоцветных изображений и лазерный проектор для его реализации". (RU, патент 2116703 С), в котором описано устройство для управления лазерными пучками с целью отображения на удаленном экране цветных статических и динамических лазерных изображений, состоящее из источника лазерного излучения, в котором присутствуют лазерные пучки красного-R, зеленого-G и синего-B цветов, устройства управления и светорассеивающего экрана. Изображение конкретного цвета отдельно фокусируется на экране собственной выходной оптической системой. При этом цветные изображения, формируемые R, G, В-каналами, совмещаются на экране механически, юстировкой выходных объективов и, более точно, при помощи специальной компьютерной программы совмещения изображений от разных каналов. Полноцветное сфокусированное изображение существует только в плоскости светорассеивающего экрана, удаленного на фиксированное расстояние.

Известное техническое решение обладает следующими недостатками: 1. Изображение в плоскости экрана состоит из совокупности R, G, D-пикселей, видимая яркость которых для стороннего наблюдателя, зависит от величины телесного угла наблюдения, коэффициента поглощения поверхности экрана для длин волн излучения используемых лазеров, и значения индикатрисы отражения поверхности экрана в направлении наблюдения. Как правило, экраны обладают диффузно отражающей поверхностью с квазиламбертовой индикатрисой отражения. При ограниченной мощности излучения лазеров, работающих в режиме непрерывной генерации (суммарная мощность излучения в R, G, В линиях не превышает 15-20 Вт), наблюдение сравнительно яркой картины на больших экранах с подобной индикатрисой отражения возможно только в условиях практически полной темноты, что существенно ограничивает использование подобных устройств для целей рекламы и передачи информации.

2. Не реализуется изображение со стереоэффектом.

Данный способ и устройство для его реализации принимается за прототип.

Цель изобретения: - повышение яркости экранов с пиксельным изображением, - создание экранов, обладающих стереоскопическим эффектом, - уменьшение стоимости волоконно-оптического экрана.

Поставленная цель достигается за счет того, что в способе формирования покадровых цветных изображений, при котором создают световой поток когерентного поляризованного излучения красного R, зеленого G и синего В цветов, преобразуют непрерывное первичное изображение в импульсное пиксельное с учетом распределения цвета и яркости в первичном изображении, модулируют R, G, B-пучки по интенсивности и угловому положению в пространстве, после модуляции три R, G, B-пучка совмещают на входном торце волоконно-оптического кабеля, с количеством волокон не менее общего числа пикселей в первичном изображении, а к месту визуализации изображения каждый R, G, B-пиксель передают последовательно по своему оптическому волокну так, что на экране, образованном выходными торцами волокон кабеля, архитектура пиксельного изображения соответствует архитектуре пиксельного изображения на входных торцах волокон кабеля.

Используют волоконно-оптический кабель, число волокон которого равно числу пикселей в первичном изображении, а параметры световедущей жилы выбирают так, чтобы выполнялось соотношение N= (D_вн/D_нар)(q_ск/q_n), где N - число пикселей в первичном изображении, q_ск - полный угол пространственнoй модуляции, q_n - угловой размер пикселя на входном торце волокон кабеля, D_вн - внутренний диаметр волокна, D_нар - наружный диаметр волокна.

Дополнительно к модуляции по интенсивности и угловому положению в пространстве и совмещению R, G, B-пучков на входном торце волоконно-оптического кабеля R, G, B-пучки модулируют по поляризации так, что создают два соседних кадра пиксельного изображении с ортогональным направлением поляризации, а R, G, B-пучки передают к месту визуализации по волоконно-оптическому кабелю, сохраняющему направление поляризации излучения.

Дополнительно дискретно переключают направление распространения суммарного R, G, B-пучка так, что на входе волоконно-оптического кабеля воспроизводят часть кадра, а весь кадр передают на входной торец кабеля путем последовательных переключений направления распространения суммарного R, G, B-пучка, при этом моменты переключений синхронизируют с периодом модуляции R, G, B-пучков, выполняемой при создании части кадра.

Световой поток суммарного R, G, B-пучка переключают по двум направлениям так, что излучение, образующее два соседних кадра, поступает раздельно на вход своего волоконно-оптического кабеля, на выходе каждого из которых излучение ортогонально поляризуют.

Лазерный цветной проектор для осуществления заявленного способа содержит последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник когерентного поляризованного излучения R, G, B-цветов, блок формирования лазерных R, G, B-пучков, блок управления интенсивностью и угловым положением в пространстве лазерных R, G, B-пучков, блок сканирования, блок масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений и экран, при этом выход блока управления интенсивностью и угловым положением в пространстве лазерных R, G, B-пучков электрически соединен со входом блока сканирования, между блоком масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений и экраном помещен волоконно-оптический кабель, а экран образован выходными торцами волокон кабеля, входные торцы которых оптически соединены с выходом блока масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений так, что каждому пикселю на входе кабеля соответствует пиксель на его выходе согласно архитектуре первичного изображения.

Проектор может быть снабжен волоконным корректором светового поля, представляющего собой жестко фиксированную сборку оптических волокон, торцы которых с одной стороны расположены по сфере, а с другой - по плоскости, при этом плоский торец без зазора сопряжен с входным торцом волоконно-оптического кабеля, а сферическая поверхность корректора образует с блоком масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений софокусную оптическую систему.

В блоке масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений может быть дополнительно установлен модулятор поляризации излучения, управляющий вход которого электрически соединен с дополнительным выходом блока управления, а сигнал управления синхронизован с частотой образования кадра так, что излучение, создающее изображение в двух соседних кадрах, ортогонально поляризовано, а волоконно-оптический кабель выполнен сохраняющим направление поляризации излучения.

Проектор может быть снабжен вторым волоконно-оптическим кабелем и переключателем светового потока с одного кабеля на второй, а на выходе каждого оптического волокна установлен поляризатор так, что излучение на выходе кабелей, образующих общий экран, поляризовано ортогонально друг к другу.

Проекционная система для получения стереоскопического изображения содержит два лазерных цветных проектора, имеющих общий экран и излучение которых поляризовано ортогонально друг к другу, блоки управления проекторов электрически соединены друг с другом так, что чередование кадров синхронизовано, а волоконно-оптические кабели выполнены сохраняющими направление поляризации излучения, или волоконно-оптические кабели выполнены не сохраняющими направление поляризации, а на выходном торце каждого оптического волокна установлен поляризатор.

В заявленном способе в отличие от аналогов используется пиксельная графика, позволяющая повысить яркость изображения за счет отсутствия потерь при вводе в волоконно-оптический кабель, а изображение строится не на рассеивающем экране, куда три R, G, B-пучка идут по воздуху, а на торце волоконно-оптического кабеля. Поскольку используется один волоконно-оптический кабель, это удешевляет реализацию способа.

В заявленном способе используется дополнительно модуляция направления поляризации R, G, B-пучков, позволяющая создавать два соседних кадра с ортогональным направлением поляризации излучения из выходных торцов волокон, образующих экран. В этом случае для зрителя, имеющего возможность наблюдать изображение на экране через очки, пропускающие для одного глаза излучение только одного кадра, а для другого - следующего за ним кадра, возникнет стереоизображение. Могут быть применены, например, очки, которые имеют зрачки с коэффициентом пропускания, зависящим от направления поляризации, падающего на них излучения. Если направление поляризации излучения в идущих друг за другом кадрах согласовано с направлением поляризации, при котором происходит максимум пропускания правого и левого зрачков, то зритель видит изображение на экране со стереоэффектом.

Для уменьшения стоимости волоконно-оптического кабеля предложено минимизировать число световедущих жил в кабеле до числа пикселей в первичном изображении. При этом торец каждой световедущей жилы на входе волоконно-оптического кабеля согласован по положению и оптическим параметрам с исходным пиксельным изображением так, что энергия трех R, G, B-пучков вводится в световедущую жилу в каждом пикселе без потерь. Для этого предложено использовать при расчете числа световедущих жил кабеля зависимость N = (D_вн./D_нар(q_cк/q_n) (1), где N - максимально допустимое число оптических волокон для энергетически согласованной передачи пиксельного изображения, состоящего из N пикселей, q_ск - полный угол пространственной модуляции, а q_n - угловой размер пикселя на входном торце волоконно-оптического кабеля, D_вн - внутренний диаметр волокна, D_нар - наружный диаметр волокна.

Эта зависимость поясняется на фиг. 1, где обозначено: Ф0, Ф1, Ф2 - положение волновых фронтов лазерных пучков при q_ск = 0, q = 1, 2, q_ск = 0,5.

Л+1, Л-1 Л+2, Л-2 - положение крайних лучей волновых фронтов Ф1, Ф2.

ИФ0, ИФ1, ИФ2 - положение дифракционных изображений волновых фронтов.

Ф0, Ф1, Ф2 в фокальной плоскости объектива О. Из рисунка видно, что A = ND_нар= q_cкf (2) и, если дифракционное изображение пикселя не превосходит размер световедущей жилы, то есть выполняется условие -D_вн = D_диф, то ввод пикселя в волокно происходит без потерь. Как известно D_диф = C f/D_изл (3), где - длина волны излучения, С - коэффициент, численное значение которого зависит от характера распределения поля по апертуре излучателя. Обозначим - q_n = С/D_изл. Решая совместно уравнения (2), (3), получим выражение (1) для N.

Устройство для реализации способа отличается тем, что между экраном и блоком формирования, фокусировки и совмещения лазерных изображений дополнительно размещен волоконно-оптический кабель. Входной торец кабеля оптически подключен к выходу блока формирования, фокусировки и совмещения лазерных изображений, а его выходной конец механически подсоединен к экрану так, что торцы световедущих жил кабеля образуют поверхность визуализации пиксельного изображения. При этом каждый пиксель передается к месту визуализации по световедущей жиле кабеля, оптические параметры которой согласованны геометрически и оптически с пиксельным R, G, В-изображением на его входе. Кроме того, в блоке формирования, фокусировки и совмещения лазерных изображений введен дополнительно модулятор поляризации R, G, В-пучков и дополнительная электрическая связь между модулятором поляризации и блоком управления, позволяющая синхронизовать работу всего устройства так, что излучение, создающее изображение в двух кадрах, следующих друг за другом, поляризовано ортогонально.

Предлагаемый "лазерный проектор с оптоволоконным стереоскопическим экраном" состоит из последовательно расположенных и логически связанных между собой функциональных блоков, представленных на фиг. 2 1. Источник непрерывного когерентного излучения L красного, зеленого, синего цветов.

2. Блок управления А с адаптером для считывания компьютерной информации и выработки сигналов управления работой акустооптических (A-O)-дефлекторов и драйверы для управления A-O-дефлекторами в соответствии с сигналами, задаваемыми блоком управления А.

3. Блок формирования, модуляции, фокусировки и совмещения взаимосвязанных изображений В.

4. Оптоволоконный кабель С.

5. Экран D.

Источник непрерывного когерентного излучения L включает: лазер или лазерную систему, содержащую в спектре излучения три основные R, G, В-волны излучения, смешение которых позволяет получать излучение любого цвета.

Блок управления А включает компьютер с быстродействующими интерфейсами.

Блок формирования, модуляции, фокусировки и совмещения взаимосвязанных изображений B (фиг. 3) включает: - формирователь лазерных пучков трех основных цветов, - блок взаимосвязанных A-O-дефлекторов, управляемый сигналами устройства А, предназначенный для независимого, но взаимосвязанного, поэлементного дискретного позиционирования лазерных пучков трех основных цветов, - устройство совмещения лазерных R, G, В-пучков на входном торце световедущей жилы кабеля С, - устройство фокусировки R, G, В-пучков на входном торце световедущей жилы кабеля С.

Волоконно-оптический кабель С состоит из оптических волокон, число которых N определено по формуле N = (D_внутр/D_наружн)(q_cк/q_n). Экран D представляет собой произвольную поверхность, составленную из совокупности срезов N оптических волокон.

В лазерном проекторе исходным материалом является компьютерный файл с графической информацией, отображаемой на дисплее управляющего системой компьютера в виде цветного пиксельного графического изображения, состоящего из N элементов. Каждому элементу изображения на поверхности экрана компьютера программным путем приписываются двумерные координаты и функция цвета в пространстве изображения, исходя из соотношения трех основных цветов: красного (R), синего (G) и зеленого (В).

В основе работы лазерного проектора лежит разложение компьютерным способом исходного многоцветного компьютерного изображения на три одноцветных компьютерных R, G, В-изображений. Соответственно формируются три отдельных взаимосвязанных компьютерных файла, содержащих информацию о двухмерных координатах и оттенках цвета всех отдельных элементов, составляющих каждое цветное изображение. Информация о структуре изображения каждого подобного компьютерного файла в блоке управления А преобразуется в соответствующие управляющие электрические сигналы, направляемые через соответствующие адаптеры на драйверы устройств, управляющих параметрами лазерных пучков.

Для управления положением пучков в пространстве в предлагаемом лазерном проекторе используются три пары быстродействующих двух координатных A-O.

Каждый R, G, В-пучок позиционируется в пространстве двумя дефлекторами, каждый из которых отклоняет пучок по одной из координат. Три пары A-O программно и логически взаимосвязаны. В каждом дефлекторе пучок света дифрагирует на ультразвуковой волне, создаваемой в кристалле пьезокерамическим преобразователем, который механически прикреплен к поверхности кристалла. Электрические импульсы с высокочастотным заполнением, подаваемые на каждый дефлектор, приводят к возникновению импульсов высокочастотных ультразвуковых волн в материале дефлектора. Частота волн во всем рабочем диапазоне каждого дефлектора удовлетворяет условиям дифракции Брэгга, при которой после прохождения каждого дефлектора лазерный пучок разделяется на два пучка: основной и дифрагированный. В предлагаемом лазерном проекторе используются дифрагированные пучки первого порядка, для которых угол отклонения (угол дифракции) пропорционален частоте сигнала, подаваемого на диффлектор, а интенсивность дифрагируемого пучка пропорциональна амплитуде сигнала, подаваемого на дефлектор.

Физические принципы, на которых основано действие используемых A-O-дефлекторов, позволяют создавать лазерное изображение, содержащие в каждом основном цвете до 20000 точек. Блок A-O-дефлекторов дополнительно обладает функцией устройства управления яркости элементов лазерного изображения.

A-O-дефлекторы в каждом канале дополнительно снабжены функцией устройства управления размером лазерного изображения путем изменения пределов диапазона частот (пределов углов отклонений) высокочастотных электрических сигналов, подаваемых на дефлектор. Образование дополнительных цветов и их оттенков в лазерном изображении, а так же изменение яркости элементов в нем, производится смешиванием в разных пропорциях трех цветов, выбранных за основные. Лазерный проектор позволяет устанавливать формат кадра исходного компьютерного изображения со следующими параметрами: S_max - максимальное число пикселей в строке в установленном формате кадра; М_max - максимальное число пикселей в столбце с учетом размера воспроизводимого лазерного изображения.

Для передачи лазерных изображений на экран (совмещение и фокусировка) в данном проекторе (фиг. 4) предложено следующее решение: 1. Введена оптическая система для совмещения R, G, В - лазерных изображений на выходе проектора. Оптическая система состоит из отражающего и двух дихроичных зеркал. Лазерный пучок после A-O-дефлектора (А-О1) попадает на отражающее зеркало 1 и направляется на дихроичное зеркало 2, отражающее в направлении оси G, B зеленый пучок от A-O-дефлектора (А-O2) и пропускающее в направлении оси G, B синий световой пучок после A-O-дефлектора (A-O 1). После дихроичного зеркала 2, совмещенные по оптической оси G, B-оптические пучки зеленого и синего цветов отражаются в направлении главной оптической оси проектора R, G, B дихроичным зеркалом 3, пропускающим в направлении R, G, B лазерный пучок красного цвета и отражающим в направлении R, G, B лазерные пучки синего и зеленого цветов.

2. По направлению распространения R, G, В-пучков введена оптическая система, согласующая апертурные углы лазерных пучков с апертурными углами оптических волокон кабеля. Общее количество волокон равно максимальному числу дискретных угловых положений лазерных пучков для R - G - В - A-O-дефлекторов. Фактически в пределах торца волоконного кабеля оптической системой формируется многоцветное лазерное пиксельное изображение, соответствующее исходному компьютерному.

3. Совокупность N-оптических волокон образует оптоволоконный многожильный кабель, позволяющий осуществлять перенос изображения, сформированного во входной плоскости кабеля, на десятки и сотни метров от оптической системы.

4. Экран проектора представляет собой совокупность излучателей, роль которых играют плоские срезы волокон, разнесенные на определенные промежутки, величина которых определяется угловым разрешением глаза наблюдателя.

5. Экран проектора может представлять собой вторичный пропускающий экран, на котором высвечиваются пиксели от близко расположенных к экрану торцов волокон.

Новое качество можно придать экрану, если реализовать способ создания стереоскопических изображений, основанный на использовании для наблюдателя очков, пропускание правой и левой половин которых зависит от направления поляризации излучения на экране. В этом случае, если создавать в двух соседних кадрах сюжеты, соответствующие видению в натуре сюжета левым и правым глазами, то с помощью таких очков наблюдатель увидит стереоизображение сюжета.

Для этого в блок масштабирования, фокусирования и совмещения взаимосвязанных изображений установлен модулятор поляризации излучения, управляющий вход которого подключен к дополнительному выходу блока управления (фиг. 3). Это позволяет привязать направление поляризации излучения к кадру так, что два соседних кадра формируются на экране излучением, поляризованным ортогонально. При этом волоконно-оптический кабель передает излучение без искажения направления поляризации. Масштаб в двух соседних кадрах выбирается так, что воспроизводятся изображения, которые видят раздельно правый и левый глаз. Эту функцию выполняет программный блок управления. Таким образом, при использовании наблюдателем очков из поляризованного материала в левый и правый глаз попадает излучение, направление поляризации которого ортогонально, а разность масштабов сюжета создает иллюзию стереоскопического зрения.

Аналогичный эффект может быть достигнут при использовании второго проектора и дополнительного зеркала. Излучение второго проектора имеет направление поляризации, ортогональное по отношению к направлению поляризации первого проектора. Работа обоих проекторов синхронизирована. Для чего блоки управления электрически соединены (фиг. 5). В устройстве необходимо использовать волоконно-оптические кабели, сохраняющие направление поляризации передаваемого излучения. Работа блоков управления синхронизирована так, что кадр изображения второго проектора следует за кадром первого проектора. Масштаб в двух соседних кадрах выбирается так, что воспроизводятся изображения, которые видят раздельно правый и левый.

Возможно создание стереопроекторов, использующих волоконно-оптические кабели, не сохраняющие направление поляризации излучения.

В этом случае на экране устанавливают поляризаторы излучения, например, ленточные, как показано на фиг. 6.

Устройство позволяет увеличить площадь экрана за счет введения дополнительного сканирующего зеркала. В этом случае снимается ограничение, накладываемое техническими характеристиками A-O-дефлекторами, на величину угла пространственной модуляции R, G, B-пучков. При создании изображения на таком экране вначале строится с помощью A-O-дефлектора часть кадра изображения. Весь кадр изображения строится при помощи нескольких поворотов дополнительного зеркала. Работа A-O-дефлектора синхронизована с работой поворотного зеркала блоком управления А.

Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него передачей световых потоков на экран с помощью волоконно-оптического кабеля, световедущие жилы которого, геометрически и оптически согласованы с пиксельным изображением на выходе блока формирования фокусировки и совмещения взаимосвязанных изображений. Экран в отличие от прототипа образован выходными торцами световедущих жил. Для ввода излучения волоконно-оптический кабель все три R- G- В-пучка совмещает на одной оси и к месту образования пикселя на входном торце световедущей жилы направляют по одному оптическому пути. В устройстве для реализации способа дополнительно введено два дихроичных зеркала и одно отражающее, что позволяет все три пучка направить по оси выходного объектива. В устройстве используется один объектив для формирования пиксельного изображения. Оптические параметры выбраны так, что изображение каждого пикселя вводится в волокно без потерь. Для более качественного согласования выходного объектива и волоконно-оптического кабеля в устройстве дополнительно установлен между объективом и входным терцем кабеля блок для коррекции дисторсии и выравнивания поля. Это дает существенный эффект при углах сканирования больше 6 град. и при использовании световедущих жил с малой числовой апертурой порядка 0,1 рад. В этом случае оси всех оптических волокон направлены в точку сканирования, а входные торцы волокон располагаются по сферической поверхности с радиусом, равным фокусному расстоянию выходного объектива. Выход блока коррекции образован торцами регулярно уложенных волокон. К этому торцу без зазора и геометрически согласованно (по диаметру световедущей жилы и ее положению) присоединен входной торец волоконно-оптического кабеля. В этом случае практически без потерь излучение из световедущей жилы корректора передается в световедущую жилу кабеля.

Заявителям неизвестны технические решения, обладающие совокупностью перечисленных отличительных признаков и обеспечивающих получение вышеназванного результата, поэтому мы считаем, что заявляемый способ и устройство для его реализации соответствует условию изобретательского уровня. Заявляемый способ и устройство могут найти широкое применение в шоу-бизнесе, телевидении, рекламе, поэтому соответствует условию промышленной применяемости.

Формула изобретения

1. Способ формирования покадровых цветных изображений, при котором создают световой поток когерентного поляризованного излучения красного R, зеленого G и синего B цветов, преобразуют непрерывное первичное изображение в импульсное пиксельное с учетом распределения цвета и яркости в первичном изображении, модулируют R, G, B-пучки по интенсивности и угловому положению в пространстве, отличающийся тем, что после модуляции три R, G, B-пучка совмещают на входном торце волоконно-оптического кабеля с количеством волокон не менее общего числа пикселей в первичном изображении, а к месту визуализации изображения каждый R, G, B-пиксель передают последовательно по своему оптическому волокну так, что на экране, образованном выходными торцами волокон кабеля, архитектура пиксельного изображения соответствует архитектуре пиксельного изображения на входных торцах волокон кабеля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяют волоконно-оптический кабель, число волокон которого равно числу пикселей в первичном изображении, а параметры световедущей жилы выбирают так, чтобы выполнялось соотношение N = (D_вн./D_нар.) (q_ск/q_n), где N - число пикселей в первичном изображении, q_ск - полный угол пространственный модуляции, q_n - угловой размер пикселя на входном торце волокон кабеля, D_вн. - внутренний диаметр волокна, D_нар. - наружный диаметр волокна.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно к модуляции по интенсивности и угловому положению в пространстве и совмещению R, G, B-пучков на входном торце волоконно-оптического кабеля R, G, B-пучки модулируют по поляризации так, что создают два соседних кадра пиксельного изображения с ортогональным направлением поляризации, а R, G, B-пучки передают к месту визуализации по волоконно-оптическому кабелю, сохраняющему направление поляризации излучения.

4. Способ по п.1 или 2, или 3, отличающийся тем, что дополнительно дискретно переключают направление распространения суммарного R, G, B-пучка, так, что на входе волоконно-оптического кабеля воспроизводят часть кадра, а весь кадр передают на входной торец кабеля путем последовательных переключений направления распространения суммарного R, G, B-пучка, при этом моменты переключений синхронизируют с периодом модуляции R, G, B-пучков, выполняемой при создании части кадра.

5. Способ по п.1 или 2, или 3, отличающийся тем, что световой поток суммарного R, G, B-пучка переключают по двум направлениям так, что излучение, образующее два соседних кадра, поступает раздельно на вход своего волоконно-оптического кабеля, на выходе каждого из которых излучение ортогонально поляризуют.

6. Лазерный цветной проектор для осуществления способа по п.1, содержащий последовательно расположенные и оптически связанные между собой источник когерентного поляризованного излучения R, G, B-цветов, блок формирования лазерных R, G, B-пучков, блок управления интенсивностью и угловым положением в пространстве лазерных R, G, B-пучков, блок сканирования, блок масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений и экран, при этом выход блока управления интенсивностью и угловым положением в пространстве лазерных R, G, B-пучков электрически соединен со входом блока сканирования, между блоком масштабирования, фокусировки совмещения взаимосвязанных лазерных изображений и экраном помещен волоконно-оптический кабель, а экран образован выходными торцами волокон кабеля, входные торцы которых оптически соединены с выходом блока масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений так, что каждому пикселю на входе кабеля соответствует пиксель на его выходе согласно архитектуре первичного изображения.

7. Проектор по п.6, отличающийся тем, что он снабжен корректором светового поля, представляющего собой жестко фиксированную сборку оптических волокон, торцы которых с одной стороны расположены по сфере, а с другой - по плоскости, при этом плоский торец без зазора сопряжен с входным торцом волоконно-оптического кабеля, а сферическая поверхность корректора образует с блоком масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений софокусно оптическую систему.

8. Проектор по п.6 или 7, отличающийся тем, что в блоке масштабирования, фокусировки и совмещения взаимосвязанных лазерных изображений дополнительно установлен модулятор поляризации излучения, управляющий вход которого электрически соединен с дополнительным выходом блока управления, а сигнал управления синхронизован с частотой образования кадра так, что излучение, создающее изображение в двух соседних кадрах, ортогонально поляризовано, а волоконно-оптический кабель выполнен сохраняющим направление поляризации излучения.

9. Проектор по п.6 или 7, отличающийся тем, что он снабжен вторым волоконно-оптическим кабелем и переключателем светового потока с одного кабеля на второй, а на выходе каждого оптического волокна установлен поляризатор так, что излучение на выходе кабелей, образующих общий экран, поляризовано ортогонально друг к другу.

10. Проекционная система для получения стереоскопического изображения, содержащая два лазерных цветных проектора по п.6 или 7, имеющих общий экран и излучение которых поляризовано ортогонально друг к другу, блоки управления проекторов электрически соединены друг с другом так, что чередование кадров синхронизовано, волоконно-оптические кабели выполнены не сохраняющими направление поляризации, а на выходном торце каждого оптического волокна установлен поляризатор, или волоконно-оптические кабели выполнены сохраняющими направление поляризации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 11.11.2002

Извещение опубликовано: 20.11.2004        БИ: 32/2004