ПРОЕКЦИОННАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель (варианты) относится к проекторам или аппаратам проекционного типа и может быть использована для получения изображения на проекционной поверхности, в виде экрана, условных поверхностей архитектурных сооружений или облаков.
За аналог двух вариантов заявляемой полезной модели принято техническое решение того же назначения - проекционная система, содержащая установленные в корпусе, на одной оптической оси источник света, оптический элемент, собирающий лучи, устройство установки тела проекции, объектив и плоскость проекции (Ключникова Л.В., Ключников В.В. Проектирование оптико-механических приборов: Учебн. пособие для сред. спец. учеб. заведений. - СПб.: Политехника. С.26).
Наиболее близким аналогом того же назначения, что и оба варианта заявляемой полезной модели является техническое решение - проекционная система, содержащая установленные в корпусе, на одной оптической оси источник света, оптический элемент, собирающий лучи, устройство установки тела проекции, объектив и плоскость проекции, (Политехнический словарь /Редкол.: А.Ю.Ишлинский (гл. П 50 ред.) и др. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Советская энциклопедия, 1989, С.238).
Аналогу и прототипу свойственны одни и те же недостатки, к которым относятся низкие эксплуатационные свойства проекторов. В известных проекторах в качестве источника света применяются точечные источники света, в основном, газоразрядные лампы с неодинаковой плотностью светового потока в его поперечном сечении - мощным в центре и ослабленным по периферии. Лампы, как точечные источники света обладают малым рабочим ресурсом, как правило, не более 500-2000 часов работы, большим тепловыделением, что требует установки защитных теплофильтров, ухудшающих оптические характеристики проектора, охлаждение слайдов, что усложняет их конструкции.
Задачей, на решение которой направлены оба варианта полезной модели, является улучшение эксплуатационных свойств проекционной системы, в частности, получение светового потока заданной световой мощности, создающего равномерную освещенность тела проекции. Кроме того, решается задача увеличение срока службы проекционной системы без замены источника света.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении вариантов полезной модели, заключается в оптическом суммировании световых потоков маломощных источников света, путем использования набора маломощных источников света с коллимирующей вторичной оптикой для получения светового потока заданной световой мощности, создающего равномерную освещенность тела проекции за счет одинаковой плотности светового потока в его поперечном сечении.
Сущность полезной модели по первому варианту проекционной системы, содержащей установленные в корпусе, источник света, оптический элемент, собирающий лучи, устройство установки тела проекции, объектив, расположенные на одной оптической оси, ориентированной на плоскость проекции, состоит в том, что источник света выполнен в виде светодиодной матрицы, каждый светодиод которой снабжен коллимирующей вторичной оптикой, при этом при этом оптический элемент, собирающий лучи расположен до или после устройства установки тела проекции.
Светодиодная матрица выполнена в виде плоской светодиодной матрицы.
Величина площади светодиодной матрицы выполнена, по меньшей мере, равной площади тела проекции.
Светодиодная матрица установлена на теплоотводящем радиаторе с естественным или принудительным охлаждением.
В качестве коллимирующей вторичной оптики каждого светодиода использован рефлектор.
В качестве коллимирующей вторичной оптики каждого светодиода использована сферическая линза.
В качестве коллимирующей вторичной оптики каждого светодиода использована и плоская линза Френеля.
Светодиодная матрица соединена со стабилизированным источником постоянного тока.
Оптический элемент, собирающий лучи, выполнен в виде одиночной линзы или набора сферических линз, или плоских линз Френеля, с заданным фокусным расстоянием.
В качестве устройства установки тела проекции использовано устройство для установки статичного тела проекции, например слайда или трафарета.
В качестве устройства установки тела проекции использовано устройство для установки динамического тела проекции, например, кинопленки или жидкокристаллической матрицы, или зеркальной матрицы.
Сущность полезной модели по второму варианту проекционной системы, содержащей установленные в корпусе, источник света, устройство установки тела проекции, оптический элемент, собирающий лучи, объектив, расположенные на одной оптической оси, ориентированной на плоскость проекции, отличающаяся тем, что источник света выполнен в виде светодиодной матрицы, каждый светодиод которой снабжен коллимирующей вторичной оптикой, при этом оптический элемент, собирающий лучи и объектив установлены подвижно, с возможностью их линейного перемещения вдоль оптической оси проекционной системы и изменения расстояния между ними для масштабирования изображения на плоскости проекции, а оптический элемент, собирающий лучи расположен между устройством установки тела проекции и объективом.
Светодиодная матрица выполнена в виде плоской светодиодной матрицы.
Величина площади светодиодной матрицы выполнена, по меньшей мере, равной площади тела проекции.
Светодиодная матрица установлена на теплоотводящем радиаторе с естественным или принудительным охлаждением.
В качестве коллимирующей вторичной оптики каждого светодиода использован рефлектор.
В качестве коллимирующей вторичной оптики каждого светодиода использована сферическая линза
В качестве коллимирующей вторичной оптики каждого светодиода использована и плоская линза Френеля.
Светодиодная матрица соединена со стабилизированным источником постоянного тока.
Оптический элемент, собирающий лучи, выполнен в виде одиночной линзы или набора сферических линз, или плоских линз Френеля, с заданным фокусным расстоянием.
Оптический элемент, собирающий лучи, и объектив снабжены элементами фиксации их положения в корпусе.
В качестве устройства установки тела проекции использовано устройство для установки статичного тела проекции, например слайда или трафарета.
В качестве устройства установки тела проекции использовано устройство для установки динамического тела проекции, например, кинопленки или жидкокристаллической матрицы, или зеркальной матрицы.
Варианты полезной модели, обусловлены единым изобретательским замыслом, имеют одно и то же назначение и при своем самостоятельном осуществлении дают одинаковый технический результат в словесном выражении.
Из уровня техники неизвестны технические решения с заявляемыми совокупностями существенных признаков независимых пунктов формул вариантов полезной модели, что подтверждает их соответствие условию патентоспособности - новизна.
Сущность вариантов полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - общий вид первого варианта проекционной системы;
на фиг.2 - общий вид второго варианта проекционной системы. Пример осуществления вариантов полезной модели, с реализацией указанного назначения, изложен для ее первого варианта, имеющего свои конструктивные особенности, но и охватывающего самостоятельно используемый второй вариант полезной модели.
Проекционная система по первому варианту полезной модели (фиг.1) содержит установленные в корпусе 1 источник света, в качестве которого использована светодиодная матрица 2, оптический элемент 3, собирающий лучи, устройство 4 установки тела проекции, объектив 5, расположенные на одной оптической оси 6, которая ориентирована на плоскость проекции 7.
Светодиодная матрица 2, в частности, плоская светодиодная матрица 2, содержит светодиоды 8, каждый из которых снабжен коллимирующей вторичной оптикой, в качестве которой использован рефлектор 9, преобразующий расходящийся пучок света светодиода 8 в параллельный. В качестве вторичной коллимирующей оптики светодиода 8 может быть использована сферическая линза или плоская линза Френеля. Использование плоской светодиодной матрицы 2 с заданной площадью обеспечивает получение заданной световой мощности. Плоская светодиодная матрица 2 установлена для охлаждения на теплоотводящем радиаторе 10 с ребрами 11 для увеличения площади его охлаждающей поверхности. В случае, когда естественного конвенционного охлаждения плоской светодиодной матрицы 2 недостаточно, возможно использование дополнительного принудительного охлаждения, например, при помощи вентилятора (на чертеже не показан). Плоская светодиодная матрица 2 соединена со стабилизированным источником 12 постоянного тока от промышленной сети в 220 В в 50 Гц. Источником постоянного тока может быть любое устройство, преобразующее напряжение питающей сети переменного тока или любого другого источника электрической энергии, например, аккумулятора, в заданное значение постоянного тока для питания плоской светодиодной матрицы 2.
Оптический элемент 3, собирающий лучи, расположен перед устройством 4 установки тела проекции и предназначен для фокусирования параллельных лучей света, проходящих через тело проекции, на плоскость объектива 5. В качестве оптического элемента 3, собирающего лучи, использована плоская линза Френеля, с обеспечением заданного фокусного расстояния. В качестве оптического элемента 3, собирающего лучи, может быть использована несколько плоских линз Френеля, или сферическая собирающая линза, или система линз. Оптический элемент 3, собирающий лучи, может быть расположен после устройства 4 установки тела проекции. Любое из описанных расположений оптического элемента 3, собирающего лучи, обеспечивает фокусирование лучей света, проходящих через тело проекции, на плоскости объектива 5 и, как следствие, проецирование изображения тела проекции на плоскости проекции 7.
Устройство 4 установки тела проекции предназначено для закрепления тела проекции (на чертеже не показано) в заданной оптической точке проекционной системы. Конструкция устройства 3 установки тела проекции обусловлена типом тела проекции, которое может быть в виде статичного тела проекции, например, слайда, или динамичного тела проекции, например движущейся кинопленки.
Объектив 5 предназначен для линейного увеличения размера тела проекции на плоскость проекции 7, который зависит от фокусного расстояния объектива 5 и определяет выбор объектива 5 для проекционной системы. В описываемой проекционной системе установлен объектив 5 с фокусным расстоянием равным расстоянию от плоскости объектива 5 до тела проекции.
В качестве плоскости проекции 7 использован экран. В качестве плоскости проекции 7 могут быть использованы любые условно плоские поверхности, например, поверхность архитектурного сооружения, или поверхность облаков.
Особенностью второго варианта проекционной системы (фиг.1) является подвижная установка в корпусе 1 оптического элемента 3, собирающего лучи, и объектива 5, с возможностью их линейного перемещения вдоль оптической оси 6 проекционной системы и изменения расстояния между ними для получения изображения тела проекции на плоскости проекции 7 различного масштаба. Оптический элемент 3, собирающий лучи, расположен между устройством 4 установки тела проекции и объективом 5. Для получения максимально возможного масштаба изображения тела проекции на плоскости проекции 7 оптический элемент 3, собирающий лучи, и объектив 5 установлены на заданном минимальном расстоянии между ними. Для получения минимально возможного масштаба изображения тела проекции на плоскости проекции 11 оптический элемент 3, собирающий лучи, и объектив 5 установлены на заданном максимальном расстоянии между ними. Оптический элемент 3, собирающий лучи, и объектив 5 могут быть снабжены элементами фиксации их расположения (на чертеже не показаны) в корпусе 1.
При использовании проекционной системы по двум вариантам полезной модели светодиоды 8 плоской светодиодной матрицы 2 получают питание электрической энергии от источника 12 стабилизированного постоянного тока. Выход светодиодов 8 на рабочий режим проекционной системы происходит мгновенно. Испускаемые светодиодами 8 расходящиеся световые лучи преобразуются рефлекторами 9 в параллельные световые лучи. Суммарный параллельный световой поток с заданной световой мощностью, не несущий тепловое излучение от плоской светодиодной матрицы 2, и создающий равномерную освещенность тела проекции за счет одинаковой плотности светового потока в его поперечном сечении, проходит через оптический элемент 3, собирающий лучи, и тело проекции, установленное в устройстве 3 установки тела проекции, при этом световой поток не оказывает разрушающего воздействия на тело проекции. Затем фокусированное изображение тела проекции, проходя через объектив 5, проецируется на поверхности плоскости проекции 7. По второму варианту полезной модели для получения изображения тела проекции на плоскости проекции 7 различного масштаба изменяют расстояние между подвижно установленными оптическим элементом 3, собирающем лучи, и объективом 5, за счет их линейного перемещения вдоль оптической оси 6 проекционной системы.
При работе светодиодов 8 плоской светодиодной матрицы 2 выделяется тепло, для исключения перегрева светодиодов 8 и предотвращения выхода их из строя, температурный режим светодиодов 8 стабилизируется на безопасном уровне, путем рассеивания тепла в окружающую среду через радиатор 10.
Описанные средства и методы, с помощью которых возможно осуществление всех вариантов полезной модели, с реализацией указанного назначения вариантов полезной модели, подтверждают их соответствие условию патентоспособности - промышленная применимость.
Экспиликация элементов чертежей полезной модели
Проекционная система (варианты)
1 - корпус
2 - светодиодная матрица
3 - оптический элемент, собирающий лучи
4 - устройство установки тела проекции
5 - объектив
6 - оптическая ось
7 - плоскость проекции
8 - светодиод
9 - рефлектор
10 - радиатор
11 - ребро радиатора
12 - источник постоянного тока