RU2600171C1 - Device for production of wide-format image - Google Patents
Device for production of wide-format image Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600171C1 RU2600171C1 RU2015116153/07A RU2015116153A RU2600171C1 RU 2600171 C1 RU2600171 C1 RU 2600171C1 RU 2015116153/07 A RU2015116153/07 A RU 2015116153/07A RU 2015116153 A RU2015116153 A RU 2015116153A RU 2600171 C1 RU2600171 C1 RU 2600171C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- flat mirror
- distortions
- eliminated
- systems
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам воспроизведения телевизионного изображения, а также к системам компьютерной техники, а более конкретно - к технике цветной видеопроекции.The invention relates to systems for reproducing television images, as well as to computer systems, and more particularly to a color video projection technique.
В основе любого лазерного проектора двумерного изображения лежит принцип построчной (попиксельно) прорисовки изображения. Для создания устойчивого изображения, которое способен воспринять человеческий глаз, необходимо прорисовывать кадры с частотой не менее 18 Гц. Для этого необходимо отклонять лазерный луч в вертикальной и горизонтальной плоскостях и, путем управления модуляцией лазерного луча, покадрово прорисовывать изображение.At the heart of any two-dimensional image laser projector is the principle of line-by-line (pixel by pixel) image rendering. To create a stable image that the human eye can perceive, it is necessary to draw frames with a frequency of at least 18 Hz. To do this, it is necessary to deflect the laser beam in the vertical and horizontal planes and, by controlling the modulation of the laser beam, draw an image frame by frame.
Для получения качественного широкоформатного изображения необходимо обеспечить высокую скорость отклонения лазерного луча на значительный угол.To obtain a high-quality wide-format image, it is necessary to ensure a high rate of deflection of the laser beam by a significant angle.
Из уровня техники известно решение, описанное в патенте US 2014/0293139, МПК H04N 9/31, G03B 21/20, 2014.10.02, в котором используется микроэлектромеханическая система (в зарубежной литературе используется аббревиатура MEMS), в основе которой лежит деформирование кремниевой пластины, которая, почти идеально, подчиняется закону Гука.The prior art solution is described in patent US 2014/0293139, IPC
Недостатком известного решения является то, что при достаточно высокой скорости перемещений отражающей поверхности угол, на который она может быть отклонена, очень мал (порядка нескольких градусов).A disadvantage of the known solution is that at a sufficiently high speed of movement of the reflecting surface, the angle by which it can be deflected is very small (of the order of several degrees).
Так же известно техническое решение из патента РФ №2464603, МПК G02B 26/10, 2012.10.20, в котором для увеличения угла отклонения применяются оптические системы из нескольких линз, что позволяет достичь величин углов отклонения порядка десятка градусов.The technical solution is also known from the patent of the Russian Federation No. 2464603, IPC G02B 26/10, 2012.10.20, in which optical systems from several lenses are used to increase the deflection angle, which allows reaching deflection angles of the order of ten degrees.
Недостатком данного устройства является то, что использование его для получения широкоформатного изображения затруднено.The disadvantage of this device is that using it to obtain a widescreen image is difficult.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для получения широкоформатного изображения, содержащее видеопроцессор, управляющий драйверами RGB лазеров, плоское зеркало (Электронные устройства полиграфического оборудования: ч. 2. Лазеры в полиграфии: Учебное пособие / Под ред. А.С. Сидорова М.: Изд-во МГУП, 2001, 284 с.). В известном решении для отклонения луча в горизонтальной плоскости используется многогранное зеркало, а для отклонения луча в вертикальной плоскости - плоское зеркало, форма и количество граней которых зависит от параметров формируемого изображения.The closest in technical essence to the claimed one is a device for obtaining a widescreen image containing a video processor that controls the drivers of RGB RGB, a flat mirror (Electronic devices of printing equipment:
В известном устройстве используется механическая развертка изображения, позволяющая отклонять лазерный луч на большие углы. При всей простоте использования механически отклоняемых зеркал в известном техническом решении имеются следующие недостатки: затруднена взаимная синхронизация вертикальной и горизонтальной разверток, возникновение нелинейных геометрических искажений формируемого изображения, а также высокая сложность технологического изготовления многогранных зеркал.The known device uses a mechanical scan of the image, allowing you to deflect the laser beam at large angles. Despite the simplicity of using mechanically deflected mirrors, the known technical solution has the following disadvantages: mutual synchronization of vertical and horizontal scans is difficult, the occurrence of nonlinear geometric distortions of the generated image, as well as the high complexity of the technological manufacturing of polyhedral mirrors.
Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков.The invention is aimed at eliminating these disadvantages.
Техническим результатом является улучшение качественных характеристик изображений за счет устранения геометрических искажений формируемого изображения, снижение стоимости изготовления за счет замещения многогранного зеркала, отклоняющего лазерный луч в вертикальной плоскости, на плоское зеркало.The technical result is to improve the quality characteristics of images by eliminating geometric distortions of the generated image, reducing the manufacturing cost by replacing a multifaceted mirror deflecting the laser beam in a vertical plane with a flat mirror.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для получения широкоформатного изображения, содержащем видеопроцессор, управляющий драйверами RGB лазеров, плоское зеркало, нелинейные искажения, возникающие при построчной прорисовке изображения в вертикальной плоскости, устраняются синхронизацией нелинейного перемещения плоского зеркала шаговым или гальводвигателем, а искажения в горизонтальной плоскости устраняются путем изменения яркости и времени засветки пикселей в зависимости от их положения в строке.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the device for obtaining a widescreen image containing a video processor that controls the drivers of RGB RGB lasers, a flat mirror, nonlinear distortions arising from line-by-line drawing of the image in a vertical plane are eliminated by synchronizing the nonlinear movement of the flat mirror with a step or a galvanic motor, and horizontal distortions are eliminated by changing the brightness and time of exposure of pixels depending on their position in the system e.
Изобретение поясняется следующими графическими материалами:The invention is illustrated by the following graphic materials:
на фиг. 1 изображен график изменения ширины пикселя в зависимости от его положения в строке;in FIG. 1 shows a graph of a change in the width of a pixel depending on its position in a row;
на фиг. 2 изображен график зависимости времени включения лазера от положения пикселя в строке;in FIG. 2 shows a graph of the dependence of the laser on time on the position of a pixel in a row;
на фиг. 3 изображен график зависимости мощности свечения пикселя в зависимости от положения пикселя в строке;in FIG. 3 shows a graph of the dependence of the power of the glow of the pixel depending on the position of the pixel in the row;
на фиг. 4 изображен график изменения угла поворота зеркала в зависимости от номера строки;in FIG. 4 shows a graph of the change in the angle of rotation of the mirror depending on the line number;
на фиг. 5 изображена структурная схема устройства для получения широкоформатного изображения.in FIG. 5 shows a block diagram of a device for obtaining a widescreen image.
При формировании плоского двумерного изображения в горизонтальной и вертикальной плоскостях образуются геометрические искажения изображения. На фиг. 1 можно увидеть изменение ширины пикселя в зависимости от его положения в строке, для сравнения показаны два ряда пикселей: первый - без искажений (желаемый), а второй - с искажениями. Как видно из фиг. 1, ширина пикселя меняется в зависимости от его положения в строке. Для устранения этих искажений в системе используется модуляция включения лазера.When a flat two-dimensional image is formed in the horizontal and vertical planes, geometric distortions of the image are formed. In FIG. 1, you can see the change in the width of the pixel depending on its position in the line, for comparison, two rows of pixels are shown: the first - without distortion (desired), and the second - with distortion. As can be seen from FIG. 1, the pixel width varies depending on its position in the line. To eliminate these distortions, the system uses laser modulation.
На фиг. 2 изображен график возможной зависимости времени включения лазера от положения пикселя в строке. Для удобства центр графика имеет нулевой отсчет.In FIG. Figure 2 shows a graph of the possible dependence of the laser on time on the position of a pixel in a row. For convenience, the center of the graph has a zero count.
При таком подходе время свечения пикселей в начале и конце строки будет различаться, а следовательно, и яркость пикселей будет разной. Для выравнивания яркости изображения, кроме модуляции времени включения пикселя, модулируется и мощность свечения лазера.With this approach, the time of the glow of the pixels at the beginning and end of the line will be different, and therefore the brightness of the pixels will be different. To equalize the brightness of the image, in addition to modulating the on-time of the pixel, the laser power is also modulated.
На фиг. 3 показан возможный график зависимости мощности свечения пикселя в зависимости от положения пикселя в строке.In FIG. Figure 3 shows a possible graph of the dependence of the power of the luminescence of the pixel depending on the position of the pixel in the row.
Таким образом, при формировании изображения формируется длительность и яркость свечения импульса в зависимости от положения пикселя в строке, что приводит к устранению искажений изображения в горизонтальной плоскости.Thus, when forming the image, the duration and brightness of the pulse glow are formed depending on the position of the pixel in the row, which eliminates image distortion in the horizontal plane.
Вертикальная развертка предназначена для отклонения лазерного луча в вертикальной плоскости. В качестве материала для отклонения лазерного луча используется плоское зеркало. В зависимости от места размещения лазерного проектора относительно плоскости, на которой формируется изображение, возникают различные геометрические искажения. Так, например, при размещении проектора в центре экрана, искажения формируемого изображения будут аналогичны искажениям в горизонтальной плоскости.Vertical scan is designed to deflect the laser beam in a vertical plane. A flat mirror is used as a material for deflecting a laser beam. Depending on the location of the laser projector relative to the plane on which the image is formed, various geometric distortions occur. So, for example, when placing the projector in the center of the screen, distortions of the generated image will be similar to distortions in the horizontal plane.
Для устранения искажений в вертикальной плоскости механизмы, используемые в горизонтальной развертке, не подходят. Ввиду того, что скорость вращения в горизонтальной плоскости постоянна и не может быть оперативно изменена, то и время прорисовки строки постоянно. В качестве привода движения отражающего плоского зеркала используется шаговый или гальводвигатель. При формировании изображения обеим разверткам требуется время для достижения углов отражающих поверхностей. Иногда применяют такое понятие, как «мертвое время» - это время, в течение которого системы бездействует. В нашем случае - не формируется изображение. В зависимости от геометрии взаимного расположения отражающих поверхностей «мертвое время» может достигать до 30% от полного времени прорисовки строки. Поэтому перемещение плоского зеркала происходит за величину «мертвого времени» на угол, определяющий положение следующей для рисования строки.To eliminate distortions in the vertical plane, the mechanisms used in horizontal scanning are not suitable. Due to the fact that the rotation speed in the horizontal plane is constant and cannot be promptly changed, the time for drawing the line is constant. A stepper or a galvanic motor is used as a drive for the movement of a reflecting flat mirror. When imaging, both scans take time to reach the angles of the reflective surfaces. Sometimes they use the concept of "dead time" - this is the time during which the system is inactive. In our case, the image is not formed. Depending on the geometry of the relative position of the reflecting surfaces, the “dead time” can reach up to 30% of the total time of drawing the line. Therefore, the movement of a flat mirror occurs for the amount of "dead time" by an angle that determines the position of the next line for drawing.
На фиг. 4 показан график изменения угла поворота зеркала в зависимости от номера строки.In FIG. 4 shows a graph of changes in the angle of rotation of the mirror depending on the line number.
Принцип действия устройства основан на управляемом отклонении лазерного луча от светоотражающих поверхностей многогранного и плоского зеркала в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для формирования цветного изображения используется три цветовых канала.The principle of operation of the device is based on the controlled deviation of the laser beam from the reflective surfaces of a multifaceted and flat mirror in the vertical and horizontal planes. Three color channels are used to form a color image.
На фиг. 5 изображена структурная схема устройства, которое работает следующим образом.In FIG. 5 shows a block diagram of a device that operates as follows.
Блок коммуникаций и управления 1 считывает информацию из внутреннего источника хранения изображения (блок приема сообщений 2), производит запись данных во внутреннюю память видеопроцессора 3. Блоки управления вертикальной 4 и горизонтальной 5 разверток формируют импульсы синхронизации изображения, поступающие в видеопроцессор 3. При поступлении сигнала разрешения работы устройства видеопроцессор 3 формирует аналоговый сигнал для драйверов лазеров 6, который ими усиливается. В процессе формирования изображения блок гамма-коррекции 7 отслеживает мощность излучения лазеров 8 и корректирует ее. При поступлении нового изображения по каналам внешней связи (блок приема сообщений 2), блок коммуникаций и управления 1 перезаписывает внутреннюю память видеопроцессора 3 и цикл воспроизведения повторяется.The communication and control unit 1 reads information from the internal image storage source (message receiving unit 2), writes data to the internal memory of the
Блоки, входящие в состав прибора, работают следующим образом.The blocks that make up the device work as follows.
Блок приема сообщений 2 поддерживает устойчивую связь с внешним сервером по каналам беспроводной связи. Блок приема сообщений 2 имеет Wi-Fi и GSM модули приема и передачи информации.
Блок коммуникаций и управления 1 управляет работой системы, а также осуществляет первичную подготовку данных для видеопроцессора 3. Блок коммуникаций и управления 1 принимает, обрабатывает и исполняет коммуникационные сообщения от внешнего сервера связи - блока приема сообщений 2; подготавливает первичные данные для формирования изображения видеопроцессором 3; следит за исправной работой внутренних блоков устройства; принимает решение о приостановке работы устройства для самотестирования при обнаружении аварийных режимов работы, а также для очистки защитного стекла. Все блоки в отношении к блоку коммуникаций и управления 1 являются подчиненными.The communication and control unit 1 controls the operation of the system, as well as the initial data preparation for the
Видеопроцессор 3 формирует видеосигнал и корректирует нелинейные искажения формируемого изображения. Видеопроцессор 3 осуществляет прием и обработку видеоинформации от блока коммуникаций и управления 1; формирует сигнал для трех цветовых каналов; изменяет мощность лазеров в зависимости от внешнего освещения; устраняет нелинейность формируемого изображения; обрабатывает данные от блока гамма-коррекции 7; оперативно вносит изменения в формируемый видеосигнал.The
Драйвер лазера 6 поддерживает устойчивую работу лазерного диода. Драйвер лазера 6 преобразует входное аналоговое напряжение в управляющий ток, а также ограничивает максимально допустимый ток лазера 8.The
Блок гамма-коррекции 6 измеряет мощность лазера 8 и передает корректирующую информацию в видеопроцессор 3. Блок гамма-коррекции 6 измеряет мощность лазерного излучения в каждом канале; измеряет внешнюю освещенность; измеряет остаточный ресурс работы лазеров 8; рассчитывает информацию для корректирования выходной мощности сигнала видеопроцессора 3; передает в видеопроцессор 3 расчетные данные.The
Блок термостабилизации лазеров 9 поддерживает требуемую температуру в каждом канале лазеров 8. Блок термостабилизации лазеров 9 следит за безаварийной работой лазера 8, информацию о которой направляет в блок контроля аварийной работы устройства 10. Блок внутренней термостабилизации 11 контролирует и поддерживает внутренний климат устройства. Блок внутренней термостабилизации 11 автономен, температура работы блока внутренней термостабилизации 11 не фиксирована и лежит в диапазоне от +10 до +40°С. Контроль работы блока внутренней термостабилизации 11 осуществляется блоком контроля аварийной работы устройства 10.The thermal stabilization unit of the
Блок управления вертикальной разверткой 4 формирует сигнал управления скоростью вращения плоского зеркала и синхронизирует скорости вращения вертикальной развертки со скоростью вращения горизонтальной развертки. Блок управления вертикальной разверткой 4 получает синхроимпульсы от блока горизонтальной развертки 5; в зависимости от интенсивности поступающих синхроимпульсов формирует сигнал управления скоростью вращения плоского зеркала; вырабатывает синхроимпульсы для видеопроцессора 3.The
Блок управления горизонтальной разверткой 5 формирует сигнал управления скоростью вращения многогранного зеркала. Блок управления горизонтальной разверткой 5 формирует сигналы синхронизации вертикальной развертки. Работа блоков вертикальной и горизонтальной разверток автономна, жестко фиксирована и не изменяется в процессе работы устройства.The
Устройство для получения широкоформатного изображения имеет блок питания 12 и блок очистки стекла 13.The device for obtaining a widescreen image has a
Заявленное устройство позволяет значительно улучшить качественные характеристики получаемого широкоформатного изображений за счет устранения геометрических искажений формируемого изображения. За счет замещения дорогостоящего многогранного зеркала, отклоняющего лазерный луч в вертикальной плоскости, на плоское зеркало, снижается стоимость изготовления.The claimed device can significantly improve the quality characteristics of the resulting widescreen images by eliminating geometric distortions of the generated image. By replacing an expensive multifaceted mirror deflecting the laser beam in a vertical plane with a flat mirror, the manufacturing cost is reduced.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116153/07A RU2600171C1 (en) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | Device for production of wide-format image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015116153/07A RU2600171C1 (en) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | Device for production of wide-format image |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2600171C1 true RU2600171C1 (en) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015116153/07A RU2600171C1 (en) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | Device for production of wide-format image |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2600171C1 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5614961A (en) * | 1993-02-03 | 1997-03-25 | Nitor | Methods and apparatus for image projection |
US6061102A (en) * | 1997-10-10 | 2000-05-09 | Hughes-Jvc Technology Corporation | Automatic shading in an LCLV projector |
US6939011B2 (en) * | 2003-03-25 | 2005-09-06 | Seiko Epson Corporation | Image processing system, projector, program, information storage medium and image processing method |
US7384158B2 (en) * | 2003-01-08 | 2008-06-10 | Silicon Optix Inc | Image projection system and method |
WO2011012168A1 (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Lemoptix Sa | Optical micro-projection system and projection method |
EP2454632A2 (en) * | 2009-07-17 | 2012-05-23 | Microvision, Inc. | Correcting scanned projector distortion by varying the scan amplitude |
EP2423744B1 (en) * | 2008-07-11 | 2012-12-12 | Eastman Kodak Company | Laser illuminated micro-mirror projector |
WO2013179294A1 (en) * | 2012-06-02 | 2013-12-05 | Maradin Technologies Ltd. | System and method for correcting optical distortions when projecting 2d images onto 2d surfaces |
RU2503050C1 (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-27 | Игорь Николаевич Компанец | Video projector |
-
2015
- 2015-04-28 RU RU2015116153/07A patent/RU2600171C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5614961A (en) * | 1993-02-03 | 1997-03-25 | Nitor | Methods and apparatus for image projection |
US6061102A (en) * | 1997-10-10 | 2000-05-09 | Hughes-Jvc Technology Corporation | Automatic shading in an LCLV projector |
US7384158B2 (en) * | 2003-01-08 | 2008-06-10 | Silicon Optix Inc | Image projection system and method |
US6939011B2 (en) * | 2003-03-25 | 2005-09-06 | Seiko Epson Corporation | Image processing system, projector, program, information storage medium and image processing method |
EP2423744B1 (en) * | 2008-07-11 | 2012-12-12 | Eastman Kodak Company | Laser illuminated micro-mirror projector |
EP2454632A2 (en) * | 2009-07-17 | 2012-05-23 | Microvision, Inc. | Correcting scanned projector distortion by varying the scan amplitude |
WO2011012168A1 (en) * | 2009-07-31 | 2011-02-03 | Lemoptix Sa | Optical micro-projection system and projection method |
RU2503050C1 (en) * | 2012-05-30 | 2013-12-27 | Игорь Николаевич Компанец | Video projector |
WO2013179294A1 (en) * | 2012-06-02 | 2013-12-05 | Maradin Technologies Ltd. | System and method for correcting optical distortions when projecting 2d images onto 2d surfaces |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8111336B2 (en) | Correcting scanned projector distortion by varying the scan amplitude | |
WO2016203993A1 (en) | Projection device, projection method, projection module, electronic device, and program | |
US20180278898A1 (en) | Scanning Beam Display System | |
WO2016203991A1 (en) | Projection device, projection module, and electronic device | |
CN107621748B (en) | Laser projection display device | |
WO2016203992A1 (en) | Projection device, projection method, projection module, electronic device, and program | |
US20190147807A1 (en) | Device for Project an Image | |
US9491426B2 (en) | Scanning projection system | |
KR20130098324A (en) | A method and device for projecting an image | |
EP2711916A1 (en) | Trapezoidal distortion correction in a laser projection apparatus | |
KR20220084159A (en) | Laser illuminated display with improved uniformity and/or improved eye protection | |
JP2010139687A (en) | Image display device | |
RU2600171C1 (en) | Device for production of wide-format image | |
CN110460828B (en) | Micro-electro-mechanical scanning mirror projection system and method | |
WO2017094205A1 (en) | Rendering device and rendering method | |
JP6295967B2 (en) | Drawing apparatus and drawing method | |
EP3724870B1 (en) | Variable emission period for scanned-beam display | |
JP2007079087A (en) | Image display apparatus and its control method | |
JP2007057555A (en) | Image display apparatus and its control method | |
JP4835077B2 (en) | Image display device and control method of image display device | |
JP2023045382A (en) | Image projection device and control method of the same | |
JP2013072989A (en) | Scanning type display device and image display method | |
KR20120117218A (en) | Light source controlling apparatus and method for manufacturing the same | |
JP2003127464A (en) | Method and apparatus for recording image |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170429 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180503 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20180720 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190429 |