RU2030842C1 - Picture display unit - Google Patents

Picture display unit Download PDF

Info

Publication number
RU2030842C1
RU2030842C1 SU4885548A RU2030842C1 RU 2030842 C1 RU2030842 C1 RU 2030842C1 SU 4885548 A SU4885548 A SU 4885548A RU 2030842 C1 RU2030842 C1 RU 2030842C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
mirrors
adder
unit
optically coupled
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Ф. Кадыков
Original Assignee
Внешнеэкономическая ассоциация "Интерагро"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Внешнеэкономическая ассоциация "Интерагро" filed Critical Внешнеэкономическая ассоциация "Интерагро"
Priority to SU4885548 priority Critical patent/RU2030842C1/en
Priority to PCT/SU1991/000242 priority patent/WO1992009913A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2030842C1 publication Critical patent/RU2030842C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

FIELD: television engineering. SUBSTANCE: picture display unit has laser radiation sources 1, optical control modulator 2, adder 3, control unit 4, focusing element 5, line and frame timebases 6, 7, optical deflecting unit built up of two cylinders 8,9; one cylinder is located in line sweep plane and other one, in frame sweep plane. EFFECT: enlarged deflection angle of light beam. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для передачи информации, а именно - устройству для воспроизведения изображения и может найти широкое применение в проекционных телевизионных приемниках, особенно в видеосалонах в кинотеатрах, а также крупноформатных дисплеях, тренажерах, аттракционах и игровых комплексах. The invention relates to devices for transmitting information, namely, a device for reproducing images and can be widely used in projection television receivers, especially in video salons in cinemas, as well as large-format displays, exercise machines, attractions and game complexes.

В последние годы все больший интерес привлекают устройства, для воспроизведения телевизионного изображения на большом экране величиной до десятков м2.In recent years, devices for reproducing television images on a large screen of up to tens of m 2 have attracted increasing interest.

Известно лазерное устройство для воспроизведения изображения, известное также как лазерный видеопроектор. В этом разработанном фирмой RCA устройстве развертка лазерного луча по строкам осуществляется с помощью акусто-оптического дефлектора на ультразвуковых волнах в кристалле. Недостатком устройства является очень низкий КПД даже при малых углах развертки, единицы градусов, из-за большого светопоглощения в кристаллах. A laser device for reproducing an image is known, also known as a laser video projector. In this device developed by RCA, the laser beam is scanned line by line using an acousto-optical deflector using ultrasonic waves in a crystal. The disadvantage of this device is its very low efficiency even at small sweep angles, units of degrees, due to the large light absorption in the crystals.

Поэтому предпринимали попытки воспроизведения цветного изображения на большом экране с использованием лазерного источника излучения с модулятором узла растровой развертки со сканирующим оптическим элементом и экраном. Узел растворовой развертки такого устройства содержит сканирующий элемент строчной или горизонтальной развертки, выполненный в виде вращающейся с очень большой скоростью, около 1350 об/с, многогранной призмы. Такой сканирующий элемент сам по себе довольно громоздок, требует использования высокоточного механического узла вращения и постоянной его наладки. А кроме того он обеспечивает углы развертки не более 20-30о, а в настоящее время требуются значительно большие углы развертки.Therefore, attempts were made to reproduce a color image on a large screen using a laser radiation source with a raster scan unit modulator with a scanning optical element and a screen. The solution scanning unit of such a device comprises a scanning element of horizontal or horizontal scanning, made in the form of a multifaceted prism rotating at a very high speed, about 1350 r / s. Such a scanning element in itself is rather cumbersome, requires the use of a high-precision mechanical rotation unit and its constant adjustment. Besides it provides scan angles are not more than about 20-30, and now require much larger sweep angles.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции и увеличение угла развертки для экранов метровых габаритов. The aim of the present invention is to simplify the design and increase the sweep angle for screens of meter dimensions.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для воспроизведения изображения согласно изобретению, между устройством растровой развертки и экраном установлен зеркальный отражатель с криволинейной отражающей поверхностью, направляющей изображение растровой развертки на экран, а сканирующий элемент растровой развертки представляет собой качающееся зеркало. This goal is achieved by the fact that in the device for reproducing an image according to the invention, between the raster scan device and the screen there is a mirror reflector with a curved reflective surface directing the raster scan image to the screen, and the scanning element of the raster scan is a swinging mirror.

Сочетание криволинейной поверхности и качающегося зеркала позволяет исключить использование сложных механических узлов, типа вращающейся призмы, и обеспечивает большие до 120о углы развертки. При этом в качестве привода качающегося зеркала можно использовать, например пьезопреобразователи. Ни одна из ранее известных конструкций устройства для воспроизведения изображения не предусматривала сочетания качающегося зеркала, дающего развертку в пределах нескольких градусов, и криволинейной отражающей поверхности, обеспечивающей увеличение развертки до сотни градусов и более, что и доказывает как новизну, так и наличие существенных отличий.The combination of the curved surface and the oscillating mirror eliminates the use of complex mechanical assemblies, such as rotating prisms, and to provide large scan angles 120. In this case, for example, piezoelectric transducers can be used as a drive of a swinging mirror. None of the previously known constructions of the device for image reproduction provided for the combination of a swinging mirror giving a sweep within a few degrees, and a curved reflective surface that provides an increase in sweep to hundreds of degrees or more, which proves both the novelty and the presence of significant differences.

В качестве отражающей криволинейной поверхности проще всего использовать цилиндрическую поверхность, причем лучше всего использовать две цилиндрические поверхности, соответственно для строчной и кадровой разверток. As a reflecting curved surface, it is easiest to use a cylindrical surface, and it is best to use two cylindrical surfaces, respectively, for horizontal and vertical scans.

На фиг. 1 изображено схематично устройство для воспроизведения изображения; на фиг. 2 - схематично отражение излучения от цилиндрического зеркала; на фиг. 3 - графическое изображение закона развертки по поверхности зеркала и положение телевизионного элемента на экране; на фиг. 4 - графическое изображение хода пучка излучения при отражении от криволинейной поверхности на экран. In FIG. 1 is a schematic diagram of an apparatus for reproducing an image; in FIG. 2 - schematic reflection of radiation from a cylindrical mirror; in FIG. 3 is a graphical representation of the law of sweep over the surface of the mirror and the position of the television element on the screen; in FIG. 4 is a graphical depiction of the course of the radiation beam when reflected from a curved surface onto the screen.

Блок-схема предлагаемого устройства для воспроизведения цветного изображения приведена на фиг. 1. Три луча лазеров 1 первичных цветов, красного, синего и зеленого, проходят через оптические модуляторы 2, где они модулируются по интенсивности в соответствии с управляющими телевизионными сигналами. Эти управляющие сигналы подаются на оптические модуляторы от видеоусилителя 3 через блок 3' буферного ЗУ, роль которого поясняется ниже. Далее световые лучи попадают на дихроичные зеркала сумматора 4, на выходе которого образуется один общий луч. Этот луч проходит через оптическую строчную и кадровую развертки 5 и 6 соответственно, выполненные на электрооптических дефлекторах в виде качающегося зеркала. Эти качающиеся зеркала разворачивают луч по гармоническому закону в растр по цилиндрической поверхности отражателей 7 и 8, при зеркальном отражении от которых первоначальные малые углы отклонения луча по строкам и кадру резко возрастают, и, кроме того, гармонический закон развертки преобразуется в линейный на экране 9. В качестве качающихся зеркал можно использовать, например зеркала с пьезоэлектрическими элементами. Оптический корректор 10, расположенный между зеркалами и отражателями, служит для формирования определенной сходимости лазерного луча и его роль будет пояснена ниже. В показанном на фиг. 1 варианте отражающие поверхности образованы поверхностями 7 и 8 двух цилиндров, расположенных ортогонально друг относительно друга, и первый из них служит для строчной развертки, а второй для кадровой развертки. Вместо этих двух отражающих поверхностей возможно применение одной с более сложной конфигурацией, но в этом случае отражающая поверхность должна иметь форму, образующие которой в двух взаимоперпендикулярных сечениях имеют одинаковую кривизну для каждого сечения. A block diagram of the device for reproducing a color image is shown in FIG. 1. Three beams of lasers 1 of primary colors, red, blue and green, pass through optical modulators 2, where they are modulated in intensity in accordance with the control television signals. These control signals are supplied to the optical modulators from the video amplifier 3 through the block 3 'buffer memory, the role of which is explained below. Next, the light rays fall on the dichroic mirrors of the adder 4, at the output of which one common beam is formed. This beam passes through the optical horizontal and vertical scans 5 and 6, respectively, made on electro-optical deflectors in the form of a swinging mirror. These swinging mirrors unfold the beam according to harmonic law into a raster along the cylindrical surface of the reflectors 7 and 8, with a mirror reflection from which the initial small angles of deviation of the beam along the lines and frame sharply increase, and, in addition, the harmonic scan law is converted to linear on the screen 9. As swinging mirrors, for example, mirrors with piezoelectric elements can be used. An optical corrector 10 located between the mirrors and reflectors serves to form a certain convergence of the laser beam and its role will be explained below. As shown in FIG. In the embodiment 1, the reflecting surfaces are formed by the surfaces 7 and 8 of two cylinders located orthogonally relative to each other, and the first one serves for horizontal scanning, and the second for vertical scanning. Instead of these two reflective surfaces, it is possible to use one with a more complex configuration, but in this case the reflective surface should have a shape, the generators of which in two mutually perpendicular sections have the same curvature for each section.

При использовании описанной конструкции происходит увеличение угла растровой развертки до 120о. На элементы развертки 5, 6 подаются управляющие напряжения от строчного 11 и кадрового 12 генераторов, вырабатывающих напряжения гармонической формы, которые синхронизируются строчными и кадровыми синхроимпульсами, поступающими с видеоусилителя 3.When using the described design, the raster scan angle increases to 120 ° . Control elements 5, 6 are supplied with control voltages from line 11 and frame 12 generators that produce harmonic-shaped voltages, which are synchronized by line and frame sync pulses coming from video amplifier 3.

Рассмотрим получающиеся характеристики развертки, если в качестве отражающих поверхностей использованы поверхности цилиндров 7, 8. Consider the resulting sweep characteristics if the surfaces of the cylinders 7, 8 are used as reflective surfaces.

Обратимся вначале к фиг. 2, где показано отражение от цилиндрического зеркала первоначально отклоненного качающимся зеркалом лазерного луча. Положение телевизионного элемента на экране и угол, под которым отражается от цилиндрической поверхности лазерный луч, определяются выражениями
x=ltgα,
α = arcsin

Figure 00000002
где l - расстояние от поверхности цилиндра до экрана,
r - радиус кривизны поверхности цилиндра,
ζ- смещение луча, падающего на отражающую поверхность цилиндра, в результате первоначального отклонения качающимся зеркалом.Turning first to FIG. 2, where a reflection from a cylindrical mirror of a laser beam initially deflected by a swinging mirror is shown. The position of the television element on the screen and the angle at which the laser beam is reflected from the cylindrical surface are determined by the expressions
x = ltgα,
α = arcsin
Figure 00000002
where l is the distance from the surface of the cylinder to the screen,
r is the radius of curvature of the surface of the cylinder,
ζ is the displacement of the beam incident on the reflecting surface of the cylinder as a result of the initial deflection by the swinging mirror.

Анализ выражения для x показывает, что при гармоническом законе развертки луча по поверхности зеркала ζ= ζsinωt появляется возможность получить приближенно линейную развертку на плоском экране. Действительно, положение телевизионного элемента на экране при развертке запишется в этом случае
x = ltg

Figure 00000003
2arcsin
Figure 00000004
sinωt
Figure 00000005
и при выборе ζ0/r=0,5, что соответствует полному углу развертки 2α= 120о, оно удовлетворительно описывается линейным законом изменения x от t в интервале периода развертки T= π/ω(фиг. 3).An analysis of the expression for x shows that with the harmonic law of the beam sweep over the mirror surface ζ = ζsinωt, it becomes possible to obtain an approximately linear scan on a flat screen. Indeed, the position of the television element on the screen during scanning is recorded in this case
x = ltg
Figure 00000003
2arcsin
Figure 00000004
sinωt
Figure 00000005
and when choosing ζ 0 / r = 0.5, which corresponds to the full sweep angle 2α = 120 о , it is satisfactorily described by the linear law of variation of x from t in the interval of the sweep period T = π / ω (Fig. 3).

Для сканирования луча как в прямом направлении, так и в обратном при гармоническом законе отклонения используется блок 3' буферного ЗУ, имеющего память на две строки изображения, в котором осуществляется последовательное запоминание и считывание каждой телевизионной строки, соответственно в прямом направлении в течение прямого хода луча и в противоположном направлении в течение обратного хода. ЗУ управляется строчными синхроимпульсами. To scan the beam both in the forward direction and in the opposite direction with the harmonic law of deflection, a block 3 'of the buffer memory is used, which has a memory for two lines of the image, in which each television line is sequentially stored and read, respectively, in the forward direction during the forward course of the beam and in the opposite direction during the return stroke. The memory is controlled by horizontal sync pulses.

Поскольку применение отражающих поверхностей 7, 8 с криволинейной поверхностью приводит к расходимости падающего луча, рассмотрим соотношение, связывающее размер пятна Δ на экране с шириной луча δ, падающего на отражающую поверхность, в случае придания лучу некоторой сходимости под углом γс помощью оптического корректора 10 в виде линзы
Δ ≈

Figure 00000006
Figure 00000007
-
Figure 00000008

Из этого выражения видно, что выбором соотношения между углом γи величиной отношения δ/r можно задавать размер пятна на экране, например в соответствии с необходимым разрешением телевизионного изображения:
N =
Figure 00000009

При этом разрешение сохраняется примерно постоянным по поверхности экрана при выполнении условия
γ ≈ 1,2
Figure 00000010
Разрешение при этом будет составлять N≈8,5 r/δ. Так, при задании N= 2000 получим, что δ/r=4,4˙10-3 и γ=5,2˙10-3 рад. То есть при r=2 см величина δсоставит 90 микрон, что технически выполнимо.Since the use of reflecting surfaces 7, 8 with a curved surface leads to the divergence of the incident beam, we consider the relation connecting the spot size Δ on the screen with the width of the beam δ incident on the reflecting surface, if the beam is given some convergence at an angle γ using the optical corrector 10 in the form lenses
Δ ≈
Figure 00000006
Figure 00000007
-
Figure 00000008

This expression shows that by choosing the ratio between the angle γ and the magnitude of the ratio δ / r, you can set the spot size on the screen, for example, in accordance with the required resolution of the television image:
N =
Figure 00000009

In this case, the resolution remains approximately constant over the surface of the screen when the condition
γ ≈ 1.2
Figure 00000010
The resolution in this case will be N≈8.5 r / δ. So, when setting N = 2000, we obtain that δ / r = 4.4˙10 -3 and γ = 5.2˙10 -3 rad. That is, at r = 2 cm, the value of δ will be 90 microns, which is technically feasible.

Как следует из описания, предлагаемое устройство воспроизведения изображения имеет простую конструкцию, легко в эксплуатации и перестраивается на различные телевизионные стандарты. Его отличают небольшие габариты и низкая стоимость. При этом благодаря использованию лазеров достигается высокое разрешение изображения - до нескольких тысяч точек по горизонтали и вертикали, что важно для воспроизведения изображения на большом экране и при использовании новых систем телевидения, например телевидения высокой четкости. As follows from the description, the proposed image reproducing device has a simple design, is easy to operate, and can be tuned to various television standards. It is distinguished by small dimensions and low cost. At the same time, thanks to the use of lasers, a high image resolution is achieved - up to several thousand dots horizontally and vertically, which is important for reproducing images on a large screen and when using new television systems, such as high-definition television.

Большой угол развертки, малые габариты, простота и дешевизна устройства делают его доступным для домашнего использования, а также в многочисленных видеосалонах и кинотеатрах вместо традиционных телевизоров с малым экраном.  The large scanning angle, small dimensions, simplicity and low cost of the device make it affordable for home use, as well as in numerous video salons and movie theaters instead of traditional small-screen TVs.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ НА ЭКРАНЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее лазерные источники излучения, на оптической оси каждого из которых расположен оптический управляемый модулятор, сумматор из дихромных зеркал, оптически связанный с лазерными источниками излучения, оптический блок кадровой развертки, оптический блок строчной развертки, блоки развертки оптически связаны с дихромными зеркалами сумматора, каждый из оптических блоков развертки подключен к выходу блока управления, вход которого является информационным входом устройства, экран, отличающееся тем, что, с целью увеличения угла отклонения луча, в него введен фокусирующий оптический элемент, оптически связанный с дихромными зеркалами сумматора и введенным оптическим отклоняющим блоком, форма отражающей поверхности которого определяется уравнением 1
Figure 00000011

и уравнением 2
Figure 00000012

где α(x) и α(y) - задаваемые функции угла отклонения оптического луча соответственно по строкам и кадру,
при этом отклоняющие оптические элементы растровой развертки выполнены в виде качающихся зеркал, в блок управления введено буферное запоминающее устройство, имеющее память на две строки.1. DEVICE FOR REPRODUCTION ON THE PICTURE SCREEN, containing laser radiation sources, on the optical axis of each of which there is an optical controlled modulator, an adder from dichromic mirrors, optically coupled to laser radiation sources, an optical vertical scanning unit, a horizontal horizontal scanning unit, and optical scanning units connected to the dichromic mirrors of the adder, each of the optical scan units is connected to the output of the control unit, the input of which is the information input of the device, crane, characterized in that, in order to increase the deflection angle of the beam, it introduced a focusing optical element, optically coupled to the adder and mirrors dihromnymi inputted optical deflector unit, the shape of the reflecting surface is defined by Equation 1
Figure 00000011

and equation 2
Figure 00000012

where α (x) and α (y) are the defined functions of the deflection angle of the optical beam, respectively, in rows and frames,
at the same time, the deflecting optical elements of the raster scan are made in the form of oscillating mirrors; a buffer memory device with two-line memory is inserted into the control unit. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический отклоняющий блок выполнен в виде двух последовательно расположенных и оптически связанных оптических элементов с отражающей цилиндрической поверхностью, форма которой определяется соответственно уравнениями 1 и 2, при этом один цилиндр ориентирован в плоскости строчной, а другой в плоскости кадровой развертки. 2. The device according to claim 1, characterized in that the optical deflecting unit is made in the form of two sequentially located and optically coupled optical elements with a reflecting cylindrical surface, the shape of which is determined by equations 1 and 2, respectively, while one cylinder is oriented in the lowercase plane, and another in the frame scan plane.
SU4885548 1990-11-29 1990-11-29 Picture display unit RU2030842C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4885548 RU2030842C1 (en) 1990-11-29 1990-11-29 Picture display unit
PCT/SU1991/000242 WO1992009913A1 (en) 1990-11-29 1991-11-26 Device for reproduction of image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4885548 RU2030842C1 (en) 1990-11-29 1990-11-29 Picture display unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2030842C1 true RU2030842C1 (en) 1995-03-10

Family

ID=21546969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4885548 RU2030842C1 (en) 1990-11-29 1990-11-29 Picture display unit

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2030842C1 (en)
WO (1) WO1992009913A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009108080A1 (en) * 2008-02-26 2009-09-03 Chukhlomin Evgeniy Anatolievic Method for reproducing a television image

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3631182B2 (en) * 2001-09-04 2005-03-23 キヤノン株式会社 Image projection device
CN107991506B (en) * 2017-10-26 2019-11-29 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 A kind of device and test method of test pendulum scarnning mirror speed and uniformity

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1462404C3 (en) * 1966-02-04 1974-06-27 Agfa-Gevaert Ag, 5090 Leverkusen Device for reproducing a multicolored television picture
JPS5754914A (en) * 1980-09-18 1982-04-01 Canon Inc Plural beam scanning optical system having variable magnification function

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Зарубежная электроника, N 5, 1978, с.50. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009108080A1 (en) * 2008-02-26 2009-09-03 Chukhlomin Evgeniy Anatolievic Method for reproducing a television image

Also Published As

Publication number Publication date
WO1992009913A1 (en) 1992-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7701412B2 (en) Apparatus for and method of scaling a scanning angle and image projection apparatus incorporating the same
US4003080A (en) Large screen video display systems and methods therefor
US4613201A (en) Light projection apparatus
US3549800A (en) Laser display
KR100294426B1 (en) Video image display device and method, and method for manufacturing the video image display device
JP2940055B2 (en) Laser drawing equipment
KR960701560A (en) METHODS AND APPARATUS FOR IMAGE PROJECTION
US20120182487A1 (en) Laser Projection Apparatus
JPS62237862A (en) Laser light scanning device
JPH09134135A (en) Laser projection display device
US5687020A (en) Image projector using acousto-optic tunable filter
US5086341A (en) Laser scanning apparatus having two, parallel, acousto optic deflectors for the horizontal scan
US3719780A (en) Recording and display laser scanning system using photochromic substrates
GB1328128A (en) Optical mechanical raster scanning apparatus
US3860752A (en) Virtual image display system with stereo and multi-channel capability
JPH01245780A (en) Projection type receiver
GB696615A (en) Apparatus for reproduction of television pictures
GB2142203A (en) Television projection apparatus
RU2030842C1 (en) Picture display unit
JPH06295159A (en) Laser display device
Deter et al. High-resolution scanning laser projection display with diode-pumped solid state lasers
US20060023285A1 (en) Pixel differential polygon scanning projector
KR19990008701A (en) Large-screen laser projection imaging device with small focusing optical system, beam path enlargement device and method
JPH0368914A (en) Laser display device
JP2006510940A (en) Image projector with a two-dimensional array of light emitting units