Проекционная оптическая система с компенсацией дисторсии

Изобретение относится к оптическим системам, а именно к проекционным оптическим системам с компенсацией дисторсии, и может быть использовано для компенсации дисторсии в угловых областях экрана. Устройство включает проекционное оптическое устройство, экран и устройство компенсации дисторсии. Проекционное оптическое устройство содержит источник света и оптические элементы. Устройство компенсации дисторсии содержит упругую пластину и средство деформирования пластины и расположено между экраном и источником света. Устройство выполнено с возможностью формирования луча света, переносящего изображение на экран, и проецирования луча света на экран через пластину. Устройство компенсации дисторсии выполнено с возможностью компенсации дисторсии изображения в угловых областях экрана за счет отгибания угловых частей пластины, на которые проецируется часть пучка света. Средство деформирования пластины выполнено с возможностью отгибания угловых частей пластины и фиксирования их в отогнутом состоянии. Технический результат - создание проекционной оптической системы с компенсацией дисторсии, упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров, расширение функциональных возможностей. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Настоящее изобретение относится к оптическим системам, а более конкретно к проекционным оптическим системам с компенсацией дисторсии, и может быть использовано для компенсации дисторсии в угловых областях экрана.

В любом изображении, формируемом оптической системой на экране, присутствуют аберрации. Одной из наиболее распространенных аберраций, возникающих в угловых областях экрана, является дисторсия, которая приводит к бочкообразным или подушкообразным искажениям прямоугольных объектов на экране. Искажения изображения могут быть внесены погрешностями сборки оптической системы и ее деформациями во время использования.

Дисторсия наиболее заметна на краю экрана, в частности в его углах, где наблюдатель невольно сравнивает искаженную прямую линию изображения с прямой линией корпуса дисплея.

В настоящее время существуют различные устройства и способы компенсации дисторсии.

В патенте США № 6738196 описывается проекционная оптическая система с устройством компенсации дисторсии, представляющим собой систему линз, выполненных с возможностью перемещения для компенсации дисторсии. Недостатками данной системы являются большие габаритные размеры и сложность конструкции.

Также известна система коррекции дисторсии, описанная в патенте США № 4606606, в которой дисторсия, проявляющаяся в увеличении линейных размеров изображения, корректируется вогнутым отражающим элементом, проецирующим изображение на экран. Данная система выбрана в качестве прототипа заявленного изобретения. Недостатком прототипа являются его низкие функциональные возможности, не позволяющие осуществлять динамическую корректировку дисторсии разной величины независимо в отдельных частях экрана.

Задачей заявленного изобретения является создание проекционной оптической системы с компенсацией дисторсии, имеющей простую конструкцию с уменьшенными габаритными размерами, которая позволяет расширить функциональные возможности за счет обеспечения динамической корректировки дисторсии разной величины независимо в отдельных частях экрана.

Поставленная задача решена путем создания проекционной оптической системы с компенсацией дисторсии, которая включает в себя проекционное оптическое устройство, экран и устройство компенсации дисторсии, при этом проекционное оптическое устройство содержит источник света и оптические элементы, а устройство компенсации дисторсии содержит упругую пластину и средство деформирования пластины и расположено между экраном и источником света, причем проекционная система выполнена с возможностью формирования луча света, переносящего изображение на экран, и проецирования луча света на экран через пластину, устройство компенсации дисторсии выполнено с возможностью компенсации дисторсии изображения в угловых областях экрана за счет отгибания угловых частей пластины, на которые проецируется часть пучка света, содержащая изображение с дисторсией, средство деформирования пластины выполнено с возможностью отгибания угловых частей пластины и фиксирования их в отогнутом состоянии.

Для функционирования системы важно, чтобы устройство компенсации дисторсии было расположено между оптическими элементами проекционного оптического устройства.

Для функционирования системы существенно, чтобы устройство компенсации дисторсии было расположено между проекционным оптическим устройством и экраном.

Для функционирования системы необходимо, чтобы пластина была выполнена из прозрачного материала, при этом пластина была расположена параллельно, по меньшей мере, одному из оптических элементов.

Для функционирования системы важно, чтобы пластина была выполнена из отражающего материала, при этом пластина была расположена под углом, по меньшей мере, к одному из оптических элементов.

Для функционирования системы существенно, чтобы устройство компенсации дисторсии было выполнено с возможностью компенсации дисторсии изображения в угловых областях экрана за счет отгибания угловых частей пластины в обе стороны от плоскости пластины.

Для функционирования системы необходимо, чтобы средство деформирования пластины было выполнено с возможностью отгибания угловых частей пластины в направлении перпендикулярном плоскости пластины и фиксирования их в отогнутом состоянии пользователем вручную.

Для функционирования системы важно, чтобы средство деформирования пластины содержало блок управления, электромоторы и приводы, присоединенные к угловым частям пластины и электромоторам, при этом средство деформирования пластины было выполнено с возможностью отгибания угловых частей пластины в направлении перпендикулярном плоскости пластины через приводы за счет вращения электромоторов по сигналу с блока управления.

Технический результат достигается за счет упрощения конструкции системы при одновременном уменьшении ее габаритов, а также за счет расширения функциональных возможностей системы путем обеспечения динамической корректировки дисторсии разной величины независимо в отдельных частях экрана, используя для коррекции дисторсии тонкую прозрачную пластину, выполненную с возможностью отклонения.

Для лучшего понимания настоящего изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.

Фиг.1 - оптическая схема проекционной оптической системы с компенсацией дисторсии, выполненная согласно изобретению.

Фиг.2 - проекционная оптическая система с компенсацией дисторсии, выполненная согласно изобретению (вид сбоку).

Фиг.3 - проекционная оптическая система с компенсацией дисторсии, выполненная согласно изобретению (вид со стороны экрана).

Фиг.4 - схема преломления лучей при прохождении прозрачной пластины.

Проекционная оптическая система с компенсацией дисторсии включает в себя проекционное оптическое устройство 1, экран 2 и устройство 3 компенсации дисторсии, которое содержит прозрачную упругую пластину 4 и средство деформирования пластины (Фиг.1, 2).

На Фиг.2 показана схема варианта устройства компенсации дисторсии, в котором средство деформирования пластины содержит блок 5 управления, электромоторы 6 и приводы 7, присоединенные к угловым частям пластины 4 и электромоторам 6. В данном варианте система содержит пластину, выполненную из прозрачного материала, и функционирует следующим образом. При возникновении дисторсии в одном или нескольких углах экрана 2, пользователь посылает в блок 5 управления команду на отгибание углов пластины 4 в соответствующих углах экрана 2. Блок 5 управления дает сигнал на вращение электромоторов 6, которые через приводы 7 отгибают пластину 4, при этом изменяется величина дисторсии в углах экрана 2. Пользователь визуально наблюдает на экране изменение дисторсии и, когда дисторсия становится минимальной, посылает в блок 5 управления команду на прекращение отгибания углов пластины 4, при этом блок 5 управления дает сигнал на остановку электромоторов 6.

В варианте системы с ручной компенсацией дисторсии, пользователь вручную отгибает края пластины 4 и закрепляет их в положении, при котором дисторсия минимальна. Вариант системы с ручной компенсацией дисторсии, как правило, используют для устранения дисторсии на стадии изготовления системы.

Причем в обоих вариантах системы устройство компенсации дисторсии выполнено с возможностью компенсации дисторсии изображения в угловых областях экрана 2 за счет отгибания угловых частей пластины 4 в обе стороны от плоскости пластины 4 и в направлении перпендикулярном плоскости пластины 4.

При изгибе одного из углов прозрачной пластины она начинает действовать как цилиндрический мениск с радиусом кривизны, уменьшающемся к краю пластины. Таким образом, пластина приобретает градиент оптической силы в определенном направлении. На фиг.4 показано, что преломленный изогнутой пластиной луч будет распространяться под некоторым углом к исходному углу (при плоскопараллельной пластине).

Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

1. Проекционная оптическая система с компенсацией дисторсии, включающая в себя проекционное оптическое устройство, экран и устройство компенсации дисторсии, при этом проекционное оптическое устройство содержит источник света и оптические элементы, а устройство компенсации дисторсии содержит упругую пластину и средство деформирования пластины и расположено между экраном и источником света, причем проекционная система выполнена с возможностью формирования луча света, переносящего изображение на экран, и проецирования луча света на экран через пластину, устройство компенсации дисторсии выполнено с возможностью компенсации дисторсии изображения в угловых областях экрана за счет отгибания угловых частей пластины, на которые проецируется часть пучка света, содержащая изображение с дисторсией, средство деформирования пластины выполнено с возможностью отгибания угловых частей пластины и фиксирования их в отогнутом состоянии.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство компенсации дисторсии расположено между оптическими элементами проекционного оптического устройства.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство компенсации дисторсии расположено между проекционным оптическим устройством и экраном.

4. Система по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что пластина выполнена из прозрачного материала, при этом пластина расположена параллельно, по меньшей мере, одному из оптических элементов.

5. Система по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что пластина выполнена из отражающего материала, при этом пластина расположена под углом, по меньшей мере, к одному из оптических элементов.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство компенсации дисторсии выполнено с возможностью компенсации дисторсии изображения в угловых областях экрана за счет отгибания угловых частей пластины в обе стороны от плоскости пластины.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство деформирования пластины выполнено с возможностью отгибания угловых частей пластины в направлении, перпендикулярном плоскости пластины, и фиксирования их в отогнутом состоянии пользователем вручную.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство деформирования пластины содержит блок управления, электромоторы и приводы, присоединенные к угловым частям пластины и электромоторам, при этом средство деформирования пластины выполнено с возможностью отгибания угловых частей пластины в направлении, перпендикулярном плоскости пластины, через приводы за счет вращения электромоторов по сигналу с блока управления.