ПРОЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ)
PROJECTOR (VERSIONS)

Предлагаемое устройство относится к системам проекционного отображения информации на экранах коллективного пользования. Такие устройства включают в себя проекционный модуль с объективом и экранный модуль с проекционным экраном, как правило, просветного типа. Проекционный экран включает последовательно расположенные (по направлению к зрителю) внутренний компонент с нанесенной линзой Френеля и внешний компонент с нанесенной линзорастровой структурой. Как правило, проекционный модуль и проекционный экран объединяют с помощью системы их взаимного крепления в так называемый видеокуб. Для увеличения информационной емкости несколько видеокубов объединяют в составные проекционные устройства, стыкуя в одну систему по вертикали и горизонтали несколько (например, 4) проекционных модулей и, соответственно, проекционных экранов.
Важной задачей при создании таких проекционных устройств, а также их основных элементов (проекционных модулей, экранных модулей с проекционными экранами и систем их взаимного крепления) для обеспечения высокого качества изображения является минимизация межэкранных зазоров между проекционными экранами, в том числе и тех, которые появляются в процессе длительной эксплуатации, например, вследствие давления вышерасположенных экранов на экраны, расположенные под ними, изменений температуры и влажности окружающей среды.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является проекционное устройство [Патент РФ №2257602, пр-т от 06.05.2003], включающее набор видеокубов и систему их взаимного крепления. Каждый из видеокубов содержит проекционный модуль, экранный модуль, включающий проекционный экран, экранную раму и систему крепления экрана с пружинными элементами крепления, один из концов которых прикреплен к экранной раме, а второй является несущим и прикреплен к проекционному экрану, поперечные проекционного модуля не превышают поперечных размеров экрана, система взаимного крепления видеокубов и пружинная система крепления экранов обеспечивают соприкосновение торцов проекционных экранов друг с другом.
Недостатком известного проекционного устройства является увеличение вертикальных зазоров между экранами видеокубов в процессе эксплуатации вследствие изменений размеров экранов при цикличном изменении температуры. Так, при повышении температуры из-за увеличения размеров экранов происходит деформация пружинных элементов крепления экрана (в горизонтальной плоскости), на которых крепится экран. При понижении температуры размер проекционного экрана уменьшается, вследствие чего между экранами возникает зазор (в вертикальной плоскости). Величина зазора, как показал опыт эксплуатации составных экранов, может достигать величины 1-2 мм.
Другой недостаток известного проекционного устройства заключается в том, что из-за давления вышерасположенных проекционных экранов на экраны, расположенные под ними, может возникать деформация нижних проекционных экранов. Эта деформация приводит к появлению геометрических искажений в изображении.
В предлагаемом изобретении решается задача повышения качества отображения информации за счет устранения зазоров между проекционными экранами при цикличном изменении температуры и уменьшения деформации экранов, обусловленной давлением вышерасположенных проекционных экранов на экраны, расположенные под ними.
y
y
уп
x
x
x
пэх
уп
уп
x
y
пэх
x
Задача решается тем, что проекционное устройство, включающее набор видеокубов с четным количеством видеокубов по горизонтали и систему их взаимного крепления, каждый из видеокубов содержит проекционный модуль и связанный с ним экранный модуль, включающий жестко связанную с проекционным модулем экранную раму, проекционный экран и систему крепления проекционного экрана к экранной раме с пружинными элементами крепления, поперечные размеры проекционных модулей и экранных рам не превышают поперечных размеров проекционных экранов, система взаимного крепления видеокубов собрана так, что торцы экранов соприкасаются друг с другом, дополнительно содержит единую регулируемую линейную опору, на которую установлен нижний горизонтальный ряд экранов, а следующие по вертикали ряды проекционных модулей устанавливаются без зазора друг на друга, при этом в каждом из видеокубов проекционный экран установлен так, чтобы его центр находился выше оптической оси проекционного модуля на ΔL=Р/n·k, проекционные модули и экранные рамы имеют линейные размеры по горизонтали меньше соответствующих размеров проекционных экранов на величину ΔL, выбранную из соотношения ΔL=2·Р/n·n·k, где k - коэффициент, связывающий упругое смещение несущего конца пружинного элемента с силой смещения, n - количество работающих вдоль оси абсцисс пружинных элементов на один экран, n - количество работающих вдоль оси ординат пружинных элементов на один экран, n - количество проекционных экранов в проекционном устройстве по горизонтали, Р - вес экрана, при этом проекционные модули, центральные относительно оси вертикальной симметрии проекционного устройства, собраны по горизонтали с нулевым зазором, а каждый последующий по горизонтали проекционный модуль устанавливается с зазором ΔL.
y
y
yп
x
x
x
пэх
уп
уп
x
y
пэх
x
x
Задача решается тем, что проекционное устройство, включающее набор видеокубов с нечетным количеством видеокубов по горизонтали и систему их взаимного крепления, каждый из видеокубов содержит проекционный модуль и связанный с ним экранный модуль, включающий жестко связанную с проекционным модулем экранную раму, проекционный экран и систему крепления проекционного экрана к экранной раме с пружинными элементами крепления, поперечные размеры проекционных модулей и экранных рам не превышают поперечных размеров проекционных экранов, система взаимного крепления видеокубов собрана так, что торцы экранов соприкасаются друг с другом, дополнительно содержит единую регулируемую линейную опору, на которую установлен нижний горизонтальный ряд экранов, а следующие по вертикали ряды проекционных модулей устанавливаются без зазора друг на друга, при этом в каждом из видеокубов проекционный экран установлен так, чтобы его центр находился выше оптической оси проекционного модуля на ΔL=P/n·k, проекционные модули и экранные рамы имеют линейные размеры по горизонтали меньше соответствующих размеров проекционных экранов на величину ΔL, выбранную из соотношения ΔL=2·Р/n·(n-1)·k, где k - коэффициент, связывающий упругое смещение несущего конца пружинного элемента с силой смещения, n - количество работающих вдоль оси абсцисс пружинных элементов на один экран, n - количество работающих вдоль оси ординат пружинных элементов на один экран, n - количество проекционных экранов в проекционном устройстве по горизонтали, Р - вес экрана, при этом проекционный модуль, центральный относительно оси вертикальной симметрии устройства, и два прилегающих к нему по горизонтали проекционных модуля собраны с нулевым зазором, следующие с обеих сторон по горизонтали проекционных модуля собраны с зазором ΔL/2, а каждый последующий по горизонтали проекционный модуль устанавливается с зазором ΔL.
Сущность изобретения поясняется Фиг.1-4.
На Фиг.1 схематически изображено проекционное устройство, а на Фиг.2 - его продольный разрез, где: 1 - видеокуб, 2 - система взаимного крепления видеокубов, 3 - проекционный модуль, 4 - экранный модуль, 5 - экранная рама, 6 - проекционный экран, 7 - пружинный элемент крепления экрана, 8 - опора.
Устройство состоит из нескольких видеокубов 1 и системы 2 их взаимного крепления, каждый из видеокубов 1 содержит проекционный модуль 3 и экранный модуль 4, включающий экранную раму 5, проекционный экран 6 и систему крепления проекционного экрана к экранной раме с пружинными элементами 7 крепления. Нижний горизонтальный ряд экранов установлен на единую линейную опору 8.
На Фиг.3 схематически изображена схема зазоров между проекционными модулями в проекционном устройстве, включающем набор видеокубов с четным количеством видеокубов по горизонтали.
На Фиг.4 схематически изображена схема зазоров между проекционными модулями в проекционном устройстве, включающем набор видеокубов с нечетным количеством видеокубов по горизонтали.
Проекционное устройство работает следующим образом.
y
y
уп
уп
y
Проекционные экраны 6 соединяют с экранными рамами 5 с помощью пружинных элементов 7. Экраны нижнего ряда устанавливают на единую регулируемую линейную опору 8. Затем собирают видеокубы 1, соединяя экранные рамы 5 с проекционные модулями 3. Собирают все устройство в целом, соединяя проекционные модули 3 между собой с помощью регулируемых систем 2 взаимного крепления видеокубов 1. Устанавливают зазоры между проекционными модулями 3 согласно предлагаемому изобретению. В каждом из видеокубов устанавливают проекционный экран так, чтобы его центр находился выше оптической оси проекционного модуля на ΔL=Р/n·k, где k - коэффициент, связывающий упругое смещение несущего конца пружинного элемента с силой смещения, n - количество работающих вдоль оси ординат пружинных элементов на один экран, Р - вес экрана.
y
y
уп
Это обеспечивает благодаря упругости пружинных элементов 7 плотный контакт между проекционными экранами 6 по горизонтали и по вертикали при полном исключении просветов между проекционными экранами, и этот контакт поддерживается во всем эксплуатационном интервале значений температуры и влажности. При этом взаимное давление экранов 6 друг на друга в горизонтальном направлении оказывается минимальным, существенно меньше порога деформации проекционных экранов, и деформации экранов не происходит. По вертикали упругость пружинных элементов при смещении на экранов на ΔL=P/n·k в вертикальном направлении компенсирует вес экранов, вследствие чего экраны, расположенные выше, не давят на нижерасположенные экраны и не деформируют их.
Проведенные испытания показали, что предложенная конструкция проекционного устройства обеспечивает высокое качество отображения информации без его ухудшения на стыках экранных фрагментов.