ПРОЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ТЕЛЕВИЗИОННЫХ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
PROJECTION DEVICE OF TELEVISION AND COMPUTER IMAGES

Изобретение относится к средствам отображения информации для коллективного пользования - проекционным устройствам просветного типа, позволяющим одновременно отображать на составном экране несколько отдельных телевизионных и компьютерных изображений или с большей разрешающей способностью изображение одного из них. Информация может быть представлена в черно-белом или цветном варианте в виде реальных изображений, отдельных данных, графиков, электронных карт и др.
Такие средства отображения информации коллективного пользования (СОИ КП) имеют практическое применение в задачах управления объектами в космонавтике, на атомных станциях, транспорте (железные дороги, городской транспорт, судоходство, авиация) в промышленности (нефтяная, химическая и др.), в телекоммуникационной отрасли, электроэнергетике и т.д. Они могут быть использованы в специальных системах мониторинга, конференц-залах высокого представительского уровня, в центрах оперативного управления стратегическими объектами, ситуационных центрах, в местах проведения спортивных соревнований, залах рекламирования торговой продукции, в диспетчерских пунктах, в выставочной деятельности, сфере досуга и индустрии развлечений, шоу-бизнесе и т.д.
Данные проекционные устройства (ПУ) для коллективного пользования, как правило, включают в себя проекционные модули и составной проекционный экран просветного типа. Обычно один проекционный модуль и проекционный экран объединяют с помощью системы их взаимного крепления в так называемый видеокуб. Далее, несколько таких видеокубов стыкуются между собой с небольшими зазорами и образуют так называемые видеостены или набор видеокубов. С помощью нескольких проекторов можно отобразить одно или несколько изображений на таком составном проекционном экране. Для того чтобы обеспечить возможность транспортирования таких проекционных модулей, их обычно выполняют в виде отдельных видеокубов. Стыковывая в одну систему по горизонтали и вертикали несколько таких видеокубов - проекционных модулей и соответственно проекционных экранов, образуют матрицу вида N×М, где фактически число модулей может принимать значения N, M=1, 2, 3, …S (например, 2×2, 3×3, 4×4, 1×3, 2×5 и т.д.). При этом число проекционных модулей и экранов выбирается из условия обеспечения требуемой информационной емкости системы отображения информации, для решения поставленных задач.
Известно устройство для отображения информации с многофрагментным экраном (1), в котором фрагменты соединены друг с другом (сшиты) по стыкуемым сторонам с помощью специальных проволочек. Его основным недостатком является сложность сборки-разборки экрана, а также неизбежные повреждения зоны шва и проволочек при многократном повторении процедуры сборки-разборки, из-за чего такой экран, по существу, не может быть отнесен к разборным.
Известно также проекционное устройство (2), включающее набор видеокубов и систему их взаимного крепления. Каждый из видеокубов содержит проекционный модуль с объективом, экранный модуль, включающий раму и экран, на внешнюю поверхность которого нанесена линзорастровая структура, а на внутреннюю поверхность - линзы Френеля, и систему крепления экранного модуля с проекционным модулем. При этом поперечные размеры проекционных модулей не превышают поперечных размеров экранных модулей, система взаимного крепления видеокубов собрана так, что торцы экранов соприкасаются друг с другом. В каждом из видеокубов известного устройства система крепления экранного модуля с проекционным модулем выполнена на жестких элементах (болтах), что не позволяет скомпенсировать термонапряжения и приводит к искривлению плоскости экранов и появлению между фрагментными зазорами при температурных перепадах. Кроме того, такая система крепления приводит к виньетированию световых лучей проекционного модуля элементами конструкции экранного модуля. Все это приводит к ухудшению качества отображения информации на экране.
Известно также проекционное устройство (3), защищенное патентом на изобретение. В данном изобретении решается задача обеспечения высокого качества отображения информации за счет минимизации зазора между фрагментами проекционного экрана в широком диапазоне температур эксплуатации устройства и отсутствия виньетирования по всему экрану, одновременно с простотой, надежностью и возможностью многократной реализации сборки-разборки устройства. В основе технологии лежит принцип гибкой механической компенсации зазоров между экранными модулями с помощью специально разработанных элементов. Каждый элемент выполнен в виде пружины, хвостовая часть которой соединяется с конструктивом видеокуба, а к передней части пружины крепится экран. При этом в экране делается пропил на глубину, равную толщине пружины (примерно 0,4 мм), и шириной 2-3 мм. Поэтому при установке экранов их торцы соединяются без зазоров. На каждой стороне экрана устанавливаются по 3-4 пружины (в зависимости от размера экрана). Сила упругости пружин выбирается такой (за счет ее формы), чтобы при тепловом расширении экрана не происходило его деформации. Эта технология позволяет стыковать торцы модулей с малым механическим зазором. Значение зазора стабилизировано относительно температурной деформации материалов, из которых изготовлены современные экраны. При этом искривление экранов не наблюдается даже в широком диапазоне температур (5-50°С). Малые зазоры между изображениями на отдельных экранах практически не видны и не вызывают дополнительной психоэмоциональной нагрузки пользователей. Недостатком данного решения является то, что предложенная система крепления рамы с экраном содержит пружинные ленточные ребра с хвостовым и несущим концами, фиксирующие пружины, в каждой из сторон рамы выполнены перпендикулярные ей прорези для хвостового конца ребер, в каждом из ребер со стороны хвостового конца выполнено окно для фиксирующей пружины и упор, расположенный на некотором расстоянии от хвостового конца, фиксирующая пружина выполнена изогнутой в центральной части с высотой прогиба, превышающей расстояние от упора ребра до наиболее удаленной от упора стороны окна, в экране выполнены пазы для соединения с несущими концами ребер с глубиной, равной размеру несущего конца ребра в месте стыковки ребра с экраном в направлении, перпендикулярном к краю экрана, и шириной, равной толщине пружинной ленты, из которой выполнено ребро, каждое из ребер со стороны несущего конца содержит паз глубиной не менее 0,5-2 мм и шириной, равной толщине экрана, ребро имеет изгиб на расстоянии 4-6 мм от его несущего конца.
Предложенная технология изготовления составного экрана очень трудоемка и достижение поставленной цели в известном решении требует высокой точности изготовления указанных пружин и их стыковки с экранами и не обеспечивает возможности достижения одинаковой упругости для фиксирующих пружин по всей площади состава.
Наиболее близким по технической сущности является составной экран с обрамляющей рамкой (4), где зазор межэкранных швов определяется выбранным типом рамки - рамочная система с краевым покрытием. Проекционное устройство телевизионных и компьютерных изображений включает в себя телевизионные и компьютерные источники сигналов, многоканальные коммутаторы и видеопроцессоры, блок управления, набор видеокубов, каждый из которых содержит проекционный модуль с проектором, экранный модуль, включающий общую раму, с металлическим каркасом проекционный экран, являющийся фрагментом составного проекционного экрана, состоящим из внешней поверхности лентикулярной линзорастровой структуры и внутренней поверхности линзорастровой структуры Френеля, между которыми расположен слой темной пленки, систему крепления рамы с проекционным экраном, а в состав крепления проекционных экранов входит прозрачный лексан. В рамочной системе с краевым покрытием американской фирмы Draper (Draper MultiScreen System) экранные модули выполнены обрамленными по периметру сплошным слоем из прозрачного лексана, обеспечивающего почти бесшовный внешний вид. Реальное разделение экранов, исходя из толщины лексана, может составлять 1-2 мм и даже меньшую величину. Экранные модули по всем четырем сторонам поддерживаются легкими, не отражающими перегородками, выполненными из штампованного алюминия. С использованием таких рамок возможна реализация любых конфигураций панорамных или наклонных видеостен. Точность изготовления и способ крепления экранов определяют величину зазора между отдельными модулями в проекционном устройстве.
Недостатком известной рамочной системы с краевым покрытием, предусматривающей обрамление по всему периметру каждого отдельного экранного фрагмента сплошным слоем из прозрачного лексана, является то, что минимальный зазор между фрагментами может составлять величину 2Y, где Y определяется толщиной прозрачного лексана. Это не позволяет осуществить дальнейшее уменьшение величины зазора между фрагментами составного проекционного экрана и тем самым обеспечить более высокое качество отображения информации в едином изображении на составном проекционном экране.
Технический результат - обеспечение уменьшения величины зазора между фрагментами составного проекционного экрана и повышение качества отображения информации в едином изображении.
Технический результат достигается тем, что в проекционном устройстве телевизионных и компьютерных изображений, включающем телевизионные и компьютерные источники сигналов, многоканальные коммутаторы и видеопроцессоры, блок управления, набор видеокубов, каждый из которых содержит проекционный модуль с проектором, экранный модуль, включающий общую раму, с металлическим каркасом проекционный экран, являющийся фрагментом составного проекционного экрана, состоящим из внешней поверхности лентикулярной линзорастровой структуры и внутренней поверхности линзорастровой структуры Френеля, между которыми расположен слой темной пленки, систему крепления рамы с проекционным экраном, в состав крепления проекционных экранов входит прозрачный лексан, согласно изобретению, в каждом проекционном экране за линзорастровой структурой Френеля дополнительно установлено прозрачное органическое стекло, при этом проекционные экраны скрепляются между собой по их периметру прерывистым слоем прозрачного лексана в виде чередующих полос толщиной, равной Y, длиной, равной Z, и шириной, равной X, и имеющих между собой зазор величиной R, при этом количество к и р полос прозрачного лексана по горизонтали и вертикали каждого проекционного экрана, соприкасающегося с двумя другими экранами, равно кратной величине к=2L/(X+R) и р=2H/(X+R), где L, Н - размеры проекционного экрана по горизонтали и вертикали соответственно.
Проекционное устройство может быть выполнено, согласно изобретению, с шириной слоя прозрачного лексана Х меньше величины зазора R, а каждая полоса прозрачного лексана одним концом приварена к торцу лентикулярной линзорастровой структуры, а второй конец ее закреплен на каркасе, а составной проекционный экран - наклоненным во внутреннюю сторону проекционного устройства относительно вертикали.
На фиг.1 представлено проекционное устройство телевизионных и компьютерных изображений с составным проекционным экраном просветного типа.
На фиг.2 представлены проекционные экраны с креплением на металлическом каркасе.
На фиг.3 представлена конструкция проекционного экрана.
На фиг.4 представлен прозрачный лексан в виде чередующих полос.
На фиг.5 представлена сборка составного проекционного экрана.
На фиг.6 представлен горизонтальный участок F скрепления двух проекционных экранов.
На фиг.7 представлен вертикальный участок D скрепления двух проекционных экранов.
Пример реализации проекционного устройства телевизионных и компьютерных изображений.
1
2
3
4
Проекционное устройство телевизионных и компьютерных изображений (Фиг.1) включает телевизионные и компьютерные источники 1, 2 сигналов, многоканальные коммутаторы (на фиг.1 не выделены отдельным блоком) и видеопроцессоры 3, блок 4 управления, набор видеокубов 5 в количестве N×М (для данного примера N=M=2), каждый из которых содержит проекционный модуль 6 с проектором 7, установленным на юстировочной платформе 8, экранный модуль 9, включающий общую раму 10, с металлическим каркасом 11 проекционный экран 12n, являющийся фрагментом составного проекционного экрана 12, состоящим из внешней поверхности лентикулярной линзорастровой структуры 13 и внутренней поверхности линзорастровой структуры Френеля 14, между которыми расположен слой темной пленки 15, систему крепления рамы 10 с проекционным экраном 12n, а в состав крепления проекционных экранов 12n входит прозрачный лексан 16, в каждом проекционном экране 12n за линзорастровой структурой Френеля 14 дополнительно установлено прозрачное органическое стекло 17, при этом проекционные экраны 12n скрепляются между собой по их периметру прерывистым слоем прозрачного лексана 16 в виде чередующихся полос толщиной, равной Y, длиной, равной Z, и шириной, равной X, и имеющих между собой зазор величиной R, при этом количество к и р полос прозрачного лексана 16 по горизонтали и вертикали каждого проекционного экрана 12n, соприкасающегося с двумя другими экранами 12n, равно кратной величине к=2L/(X+R) и р=2H/(X+R), где L, Н - размеры проекционного экрана по горизонтали и вертикали соответственно. Видеокубы 5 установлены на подставке 18. На фиг.1, 2 показан участок 19 соединения общей рамы 10 с металлическим каркасом 11 крепежным болтом 20. Прозрачное органическое стекло 17 посредством скрепляющей пластинки 21 и крепежного болта 22 скреплено с металлическим каркасом 11. В проекционном устройстве ширина слоя Х прозрачного лексана 16 меньше величины зазора R, а каждая полоса прозрачного лексана 16 одним концом приварена к торцу лентикулярной линзорастровой структуры 13, а второй конец ее закреплен на раме 10, например, скотчем, при этом составной проекционный экран 12 наклонен во внутреннюю сторону проекционного устройства относительно вертикали. На фиг.5 показан составной проекционный экран, состоящий из четырех фрагментов 12, 12, 12, 12.
Проекционное устройство телевизионных и компьютерных изображений работает следующим образом. Информационные сигналы поступают на проекторы 7 от видеопроцессоров 3, принимающих в свою очередь информацию от многоканальных коммутаторов, обеспечивающих связь с телевизионными и компьютерными источниками 1, 2 сигналов. Проекторы 7 преобразуют электронные сигналы, в том числе и в видеоизображение, которое проецируется на составной проекционный экран 12. В составном проекционном экране 12 минимализированы зазоры между его фрагментами, что позволяет существенно сократить потерю информации и повысить комфортность восприятия изображения.
Таким образом достигается технический результат, заключающийся в обеспечении уменьшения величины зазора между фрагментами составного проекционного экрана и повышении качества отображения информации в едином изображении.
Источники информации
1. Заявка WO 99/13377, МКИ G03В 21/10, Н04N 5/74, опубл. 18.03.1999.
2. Патент ЕР 0650295, МКИ Н04N 5/74, опубл. 21.07.1999.
3. РФ №2257602, G03В 21/00, опубликовано: 27.07.2005. Бюл.21.
4. Садчихин А.В., Созинов С.Б., Морозов А. Программно-аппаратные комплексы на основе отечественных составных экранов. Электроника: Наука, Технология, Бизнес. М., 2005, вып.8.