Данное изобретение в основном относится к области устройств и методов совмещения аудио- и визуального индексов информации. В частности, настоящее изобретение относится к устройству и методу улучшения понимания и сохранения информации, представляемой в книге, путем совмещения аудио- и/или визуальных показателей с представлением печатного материала.
Понимаемость печатного материала является одной из целей образования в современном обществе. Известно, что понимаемость любого печатного материала зависит от способности читающего интерпретировать визуально различимую информацию в соответствии с ранее приобретенными знаниями, ассоциированными с данной информацией. Поэтому предпринимались различные попытки усовершенствовать процесс интерпретации такой визуально различимой информации с целью улучшения ее понимаемости и усвоения.
Среди разнообразных устройств, известных в данной области, патент США N 4,021,932 выданный Липпсу (1977), N 4,189,852, выданный Шатлиену (1980), N 4,273,538, выданный Россу (1981), N 4,425,098, выданный Дорингу (1984), N 4,752,230, выданный Шимизу (1988), N 4,778,391, выданный Вейнеру, и N 4,809,246, выданный Йенгу (1989), которые раскрывают некоторые технические решения, применяемые для попыток эффективного выделения печатного материала либо в целях развлечения, либо для улучшения читаемости и запоминаемости читателем. В частности, патент США N 4,809,246, выданный Йенгу, представляет проиллюстрированную звуковыми средствами книгу, в которой применяется постраничный чувствительный элемент, включающий аудиозапись содержания текста, напечатанного на изучаемой в данный момент странице.
В патенте США N 4,703,573 (1987) авторы Монтгомери и др. описывают устройство типа электронной книги с аудио- и визуальной составляющими для генерирования электронными средствами и для передачи комбинации звукового и электронного образов с целью определения информации, представленной на открытом листе. На листе имеется управляющая электрическая схема для координирования работы аудио- и видеодисплеев в заранее заданной последовательности, что призвано улучшить понимание материала. Аналогично патент США N 4,363,081, выданный Вилбуру (1982), дает описание светодиодных элементов, применяемых для подсвечивания рисунков и другого печатного материала на поздравительных карточках. Кроме того, в патенте США N 4,209,824, выданный Кауфману (1980), описана книга, страницы которой имеют электрическую схему и отверстия, в которых расположены устройства, излучающие свет, для освещения иллюстраций, напечатанных на данной странице. В патенте США N 3,592,098, выданном Задигу (1971), представлена эластичная электропроводящая типографская краска, которая позволяет складывать страницу, на которую она нанесена, без повреждения схемы, нанесенной с помощью этой типографской краски. В патентах США N 1,545,217 (1925) и N 1,670,254 (1928) Тербер и Гоуин показали формирование обычной, неэлектронной книги складыванием страницы по типу гармошки. И, наконец, в патентах США N 2,277,318 (1942) и N 2,444,355 (1948) Грант и Книжник показали возможность изготовления обычной книги складыванием множества страниц пополам и соединением их в местах сгиба с корешком книги.
Анализ известных изобретений в этой области показал, что большинство устройств на уровне современных требований предлагают описание напечатанного на странице материала с помощью звуковых средств или подсветки. Но что особенно важно, различные виды устройств, применяемые в известных изобретениях, не применимы для книжного формата. Более того, технические решения, представленные в известных изобретениях для управления работой как аудио- так и видеодисплеев, конкретно относятся к требованиям особенностей каждой страницы; поэтому они не пригодны для применения в объемных многостраничных книгах. И, наконец, ни одна из существующих электронных книг не применяет видео- или аудиосообщения во взаимодействии с читателем с целью иллюстрирования печатного материала.
Поэтому все еще существует потребность в применяемых на практике устройствах, в которых визуальная информация, выдаваемая в любом виде или в любой образной форме на странице книги (здесь и далее по тексту ВИЗУАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ, ПЕЧАТНЫЙ МАТЕРИАЛ ИЛИ ИНФОРМАЦИЯ), объясняется, высвечивается или выделяется звуковым и/или световым дисплеем, синхронизируемым систематически с информацией для подчеркивания ее значения и для улучшения ее понимания и запоминания читателем. В частности, существует потребность в компактном методе изготовления, который подходил бы при процессе экономичного и целесообразного объединения большого количества страниц в один книжный формат.
Настоящее изобретение предлагает устройство типа электронной книги, которое обеспечивает усиление печатной информации аудио- и видеосредствами.
В соответствии с одним вариантом данного изобретения в устройстве для комбинирования звуковых и визуальных сообщений, содержащем множество листов, содержащих страницы с визуальным материалом на противоположных сторонах и соединенных вместе с одного края, образуя переплет, каждый лист включает в себя множество межстраничных соединителей, расположенных в заранее определенных местах в непосредственной близости к кромке листа со стороны переплета, при этом устройство содержит множество выключателей, каждый из которых встроен в соответствующий книжный лист, связан с частью визуального материала и соединен в действии с соответствующими межстраничными соединителями на книжном листе, общую электронную схему для выборочного генерирования выходных сигналов, относящихся к соответствующим частям визуального материала, и межстраничные проводящие дорожки, электрически соединяющие межстраничные соединители соответствующих выключателей с общей электронной схемой с обеспечением функционирования этой схемы в соответствии с включением выключателей на соответствующих книжных листах, согласно изобретению листы содержат перфорационные отверстия, расположенные в заданных местах в непосредственной близости от кромки листа, а межстраничные соединители образованы посредством проводящей краски, нанесенной через перфорационные отверстия, и межстраничные проводящие дорожки образованы благодаря расположению межстраничных соединителей соседних листов в непосредственном контакте друг с другом.
В соответствии с другим вариантом данного изобретения в устройстве для комбинирования звуковых и визуальных сообщений, содержащем множество книжных листов, на которых выполнена печатная информация для передачи визуальной информации пользователю, по крайней мере, некоторые из листов выполнены складывающимися, образуя пары соседних сегментов, и содержат печатную схему, причем их внутренние сгибы соединены с другими книжными листами, а внешние края образуют внешние кромки страниц, при этом устройство снабжено схемой звукового генератора, содержащей информацию в виде звуковых сигналов, соответствующую упомянутой печатной информации, звуковым выходным устройством, чувствительным к управляющему сигналу от этого звукового генератора, адресным генератором, чувствительным к приложенным управляющим сигналам для передачи адресных сигналов на звуковой генератор для генерирования звуков с заранее определенными характеристиками, соответствующих этим адресным сигналам, и, по крайней мере, одним выключателем, расположенным на книжном листе и соединенным с, по крайней мере, частью печатной информации на группе страниц и электрически соединенным с упомянутым адресным генератором посредством упомянутой печатной схемы для выборочного генерирования адресных сигналов на упомянутый звуковой генератор в соответствии со звуками, связанными с упомянутой частью печатной информации, согласно изобретению упомянутая печатная схема содержит перфорационные отверстия, расположенные в заданных местах в непосредственной близости от соединенных сгибов, имеющих проводящую краску, нанесенную через перфорационные отверстия для образования эффективных межстраничных проводящих дорожек при непосредственном контакте.
В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения в устройстве для идентификации и выделения печатной информации звуковыми сигналами в определенной последовательности, содержащем множество книжных листов, выполненных из непрерывного, сложенного листа для образования пар соседних сегментов и которые содержат печатную схему на одной стороне упомянутого непрерывного листа, образованную посредством проводящей эластичной краски, на упомянутых книжных листах выполнена печатная информация для передачи печатной информации пользователю, включающая множество активных визуальных элементов сигнализации, видимых пользователю, при этом устройство включает в себя устройства регулирования последовательности, чувствительные к управляющим сигналам для последовательного включения упомянутых активных визуальных элементов сигнализации, выделяющих обозначенную часть упомянутой печатной информации на странице в заранее заданной последовательности, и, по крайней мере, один выключатель, расположенный на книжном листе и соединенный с этой частью печатной информации и электрически соединенный с упомянутыми устройствами регулирования последовательности посредством упомянутой печатной схемы для генерирования упомянутых управляющих сигналов с обеспечением включения визуальных элементов сигнализации для выделения печатной информации, связанной с данным выключателем, согласно изобретению упомянутая печатная схема содержит перфорированные отверстия, расположенные в заданных местах в непосредственной близости от сгибов, имеющих проводящую краску, нанесенную через перфорационные отверстия для образования эффективных межстраничных проводящих дорожек при непосредственном контакте.
В соответствии с еще одним аспектом данного изобретения в устройстве для комбинирования звуковых и визуальных сообщений, включающем в себя множество книжных листов, содержащих страницы визуального материала и соединенных с одного края, каждый из книжных листов включает в себя встроенную электрическую схему, состоящую из части межстраничного проводника, расположенную в заранее определенных местах в непосредственной близости от соединяющей кромки, и, по крайней мере, один из книжных листов содержит, по крайней мере, один выключатель, расположенный в заранее заданном положении относительно визуального материала, при этом устройство содержит электронную схему для выборочного генерирования выходных сигналов, относящихся к частям визуального материала, и межстраничные проводящие дорожки, согласно изобретению межстраничные проводящие дорожки содержат анизотропное проводящее клеящее вещество, нанесенное между соответствующими книжными листами в непосредственной близости к соединяющей кромке, для электрического соединения частей межстраничных соединителей электрических схем, встроенных в книжные листы, с обеспечением взаимодействия электронной схемы и соответствующей электрической схемы, встроенной в каждый лист, для приведения в соответствие работы электронной схемы с визуальным материалом на книжных листах.
Наконец, в соответствии с еще одним аспектом данного изобретения в устройстве с визуальным материалом, содержащем множество страниц визуального материала, соединенных между собой с одного края, первая и вторая страницы визуального материала объединены с образованием книжного листа и каждая из этих страниц имеет внутреннюю и внешнюю поверхности, визуальный материал читается с внешних поверхностей, а внутренние поверхности обращены друг к другу в пределах внутренней части книжного листа, согласно изобретению книжный лист включает в себя, по крайней мере, первый проводник, образованный посредством проводящей краски на внутренней поверхности первой страницы, нанесенной в определенном месте относительно соответствующей части визуального материала на книжном листе, прокладку, расположенную между внутренними поверхностями страниц, второй проводник, образованный посредством проводящей краски на внутренней поверхности второй страницы, нанесенной в определенном месте относительно первого проводника, и диэлектрическую прокладку, при этом первый и второй проводники нормально изолированы друг от друга с установлением электрической связи в ответ на воздействие давления заданной величины, приложенное к нему.
Устройство по данному изобретению может быть реализовано экономически и промышленно выгодным образом. Это можно сделать, применяя простые устройства и методы изготовления, которые либо уже имеются на открытом рынке, либо могут быть разработаны по конкурентоспособным ценам.
Предпочтительные примеры воплощения данного изобретения будут описываться вместе с прилагаемыми чертежами, в которых одни и те же обозначения соответствуют одним и тем же элементам.
Фиг. 1 представляет собой перспективный вид основных элементов примера исполнения электронной книги - данного изобретения, который изображает разворот с буквами и иллюстрациями соответствующего печатного материала.
Фиг. 2A иллюстрирует первый пример воплощения книжной страницы, на котором видна часть схемы, расположенная между верхним листом, несущим визуальную информацию, и листом-подложкой в соответствии с одним из примеров воплощения данного изобретения.
На фиг. 2B показан лист, образованный из двух противоположных книжных страниц, в соответствии с другим примером воплощения данного изобретения, в котором схема сформирована из электропроводящей типографской краски, нанесенной на обратную сторону листа-подложки (внутреннюю сторону листа).
Фиг. 3A и 3B представляют собой блок-схемы соответствующих вариантов общей электронной схемы книги по данному изобретению.
Фиг. 4 представляет собой перспективный вид непрерывного листа, применяемого при формировании листов электронной книги в соответствии с другим вариантом данного изобретения.
Фиг. 5 представляет собой перспективный вид по фиг. 4 после сборки книги со страничной компоновкой.
Фиг. 6 представляет собой поперечное сечение светового диода, расположенного непосредственно на странице книги.
Фиг. 6A - поперечное сечение термохромного датчика, встроенного в книжный лист.
Фиг. 7A - перспективный вид модульного листа-подложки, используемого для формирования одного листа, соответствующего двум противоположным страницам электронной книги в соответствии с другим вариантом данного изобретения.
Фиг. 7B - поперечное сечение провода, проходящего через страницу применяемого для осуществления электрических соединений внутри страницы.
Фиг. 8 - перспективный вид модуля листа-подложки по фиг. 7A после сборки в модульный книжный лист.
Фиг. 9 - вид сверху примера схемы, напечатанной на модульном листе-подложке по фиг. 7A, на котором показаны проводящие дорожки через центральный сгиб, через корешок книги к электронной схеме, скрытой в обложке книги.
Фиг. 10 представляет собой перспективный вид корешка веерного типа, что дает возможность принять любой модульный книжный лист, как показано на фиг. 8, между лопастями, содержащими соответствующие провода, связанные с управляющей схемой книги.
Фиг. 11 изображает перспективный вид варианта изобретения, изготовленного в соответствии с вариантами корешка и модульного листа, изображенными на фиг. 8 и 10.
Фиг. 12 представляет собой перспективный вид другого типа листа-подложки, используемого для формирования соседних книжных разворотов, каждый из которых соответствует двум обращенным друг к другу страницам электронной книги по другому примеру воплощения данного изобретения.
Фиг. 13 представляет собой перспективный вид модульных листов-подложек, показанных на фиг. 12, после сборки в книжный лист и два соответствующих книжных разворота.
Фиг. 14 представляет собой изображение в полуразобранном виде корешка типа веера, дающего возможность вставлять модульные книжные листы, которые образуют книжные листы, будучи соединенными вместе, как показано на фиг. 12 и 13, между лопастями веера, которые содержат соответствующие провода, связанные с управляющей схемой книги, где для иллюстрации корешок частично выделен.
Фиг. 15 представляет собой иллюстрацию электрических контуров в схеме книги по фиг. 12 через модуль последнего книжного разворота в конечную часть.
Фиг. 16A показывает пример компоновки схемы листа-подложки, показанного на фиг. 12.
Фиг. 16B представляет собой вид сверху разобранного датчика мгновенных контактов в соответствии с одним из примеров воплощения данного изобретения.
Фиг. 16C - иллюстративное изображение контактов второго варианта датчика по данному изобретению.
Фиг. 17 показывает пример компоновки части схемы последнего однолистового сегмента с тем же набором соединений, которые показаны на фиг. 16A.
Фиг. 18 представляет собой сечение электронной книги по другому примеру воплощения данного изобретения, в котором используются нескладываемые листы.
В соответствии с фиг. 1 электронная книга 100 по данному изобретению содержит обложку 110, множество страничных листов 120, корешок 140, верхнюю часть 150, отделение для батареек 152, динамик 154 и электронную схему 160. Обложка 110 должным образом покрывает и соединяет листы 120 по внутренним полям 130 и образует корешок 140. Верхняя часть 150 должным образом укреплена на обложке 110 и предпочтительно должна иметь управляющую схему 160, отделение для батареек 152 и динамик 154.
В соответствии с фиг. 2A, 2B и 4 стороны листов 120 образуют страницы 122 книги 100. Далее будет более подробно рассмотрено, что страницы 122 содержат подложку 121 с видеоматериалом 126 и схему 123 (называемой по-разному: печатная схема 123, слой схемы 123, слой печатной платы 123). Видеоматериал 126 представлен в виде печатных образов, буквенных изображений или в виде другого материала, прилагаемого к книжным страницам. Схема 123 формируется на одной или на обоих сторонах подложки 121. Предпочтительно формирование схемы 123 печатью на проводящей типографской краске, но может быть изготовлена и другими известными методами.
Схема 123 содержит один или более электрических элементов, таких как например, выключатели 127, 129, активные оптические видеоустройства 125, нагревательный элемент (резистор) и электрические контакты 101. Например, электрические контакты 101 (фиг. 2B) могут быть встроены в схему 123. Контакты 101 легко доступны через отверстие или создаются (например, с помощью известного метода пробивки отверстий) на печатной стороне листа. Контакты 101 применяются для обеспечения электрического соединения с необязательными деталями, такими, как фигурка, включающими в себя, например, динамик и/или активное оптическое устройство. Аналогично, можно использовать тепловой элемент при использовании материала, меняющего цвет (термохром) или издающего запах при нагревании.
Как показано на фиг. 2A, печатный материал 126 можно расположить на отдельном верхнем листе 124, соединенном с подложкой 121 для образования слоистой структуры. По желанию верхний лист 124 может содержать один или более прозрачных или полупрозрачных участков или отверстий 128, расположенных в заданном месте на листе 124. Активные оптические устройства 125 (такие как, например, светодиоды или электрохромные, или термохромные приборы) могут входить в состав схемы 123, расположенной в поблизости от пропускающих (прозрачных, полупрозрачных) участков или отверстий 128 в верхней части листа 124 для обеспечения оптического доступа, когда страница 122 собирается в виде слоистой структуры. В противном случае верхняя часть листа 124 может содержать пропускающий материал, при печати материала 126 обычном методом реверсивного покрытия с обратной стороны (т.е. стороны, примыкающей к подложке 121), при этом остаются пустыми для нанесения оптических индикаторных устройств 125 схемы 123. В таком варианте схема 123 в соответствии со страницей определяет точное физическое место нахождения на странице оптических сигналов, выдаваемых светодиодами и видимых через пропускающие участки или отверстия 128 в верхней части листа 124 страницы. Разумеется, эти места могут быть такими же на каждой странице или отличаться друг от друга в зависимости от конкретных требований к демонстрируемому материалу. Хотя страница на обратной стороне листа 120 в варианте слоистой структуры не показана на фиг. 2A, следует отметить, что она имеет аналогичную двухлистовую слоистую конфигурацию.
Как видно на фиг. 2B, страница 122 может быть сформирована также в виде одного (объединенного) листа, несущего как видеоинформацию (например, печатный материал), так и схему 123, при этом схема 123 может быть образована печатью с применением проводящей типографской краски на обратной стороне листа или на той же стороне листа, что и печатный материал. Например, книжные листы 120 могут быть образованы печатью видеоматериала на одной стороне подложки 121 и формированием (например, печатью) проводящей схемы 123 на другой стороне, или сначала формируя (например, печатью) схему 123 на подложке, а затем нанесение видеоматериала 126 печатью.
Аналогично схема 123 может быть напечатана на одной стороне подложки 121 (или верхней части листа 124) и затем поверх нее может быть напечатан видеоматериал 126.
В альтернативном варианте, когда подложка выполнена из пропускающего материала (прозрачного, полупрозрачного) (например, пластик, такой же полистер Мелинекс, Милар или другой синтетический материал, специально обработанный для облегчения проведения процесса многоцветной печати), видеоматериал может быть напечатан обычным реверсным способом нанесения на заднюю сторону подложки 121 так, чтобы этот видеоматериал можно было видеть через подложку 121. Затем сверху печатается схема 123 методом реверсной печати. При желании можно напечатать промежуточный слой поверх нанесенного реверсной печатью, а схема 123 - поверх этого промежуточного слоя. Для размещения оптических устройств 125 печатные платы, нанесенные реверсным методом (и промежуточный слой, если он применялся) определяют пустые части на подложке 121 в соответствии с желаемым расположением оптических устройств 125. Ниже будет более подробно рассмотрен процесс складывания подложки 121 для нанесения печатной платы и схемы 123 на внутреннюю сторону этой "складки", при этом другая сторона (например, сторона без печати) подложки 121 направлена во внешнюю сторону. Такая структура особенно предпочтительна для книг, предназначенных для маленьких детей; соответствующие краски и электрические устройства прочны за счет того, что расположены на внутренней стороне складной конструкции.
Каждая из страниц 122 имеет один или более выключателей (127, 129), связанных с этими страницами или соответствующей частью изображения этой страницы. Например, каждая страница может при желании быть оснащена соответствующим механизмом включения 127, который включается, когда книга открыта на соответствующей странице. Выключатель 127 может содержать фоточувствительные переключающие элементы или фототранзисторы, датчики, чувствительные к действию давления или электромеханические контактные элементы, направленные во внешнюю сторону от поверхности страницы. Например, со ссылкой на фиг. 1, выключатели 127 могут быть образованы контактными элементами на противоположных страницах разворота двух соседних страниц (фиг. 1), так что открытая цепь создается отделением страниц и отделением примыкающих элементов, которые в противном случае образуют блок переключателя, замкнутого в нормальном состоянии. Контакты выключателя 127 формируются с помощью обычной технологии пробивки отверстий, когда схема 123 расположена на задней стенке подложки. Кроме того, каждая страница 122 имеет один или более выключателей 129 (например, 129A - 129D), связанные с данной страницей или с соответствующей частью страницы, в частности, буквенное или образное изображение на странице. Выключатели 129 предпочтительно должны быть контактными выключателями, которые образуются нанесением печатных знаков в заранее заданных местах на странице, предпочтительно в непосредственной близости к конкретным изображениям, словам или отрывкам. Далее будут более подробно рассматриваться выключатели 129, которые в соответствии с одним из вариантов данного изобретения могут быть созданы обычным методом печати с помощью соответствующих шаблонов из проводящей или непроводящей (например, диэлектрической) краски.
Как будет объяснено далее, в соответствии с одним из вариантов данного изобретения соответствующие страницы (листы) собираются таким образом, что схема 123 каждой страницы электрически связана с электронной схемой 160. Выключатель 129 (и/или 127) на странице электронным образом генерирует и передает распознающий сигнал (например, сигнал замкнутой или разомкнутой схемы) через постраничную проводящую схему 123 к электронной схеме 160.
Электронная схема 160 может быть любая схема, в которой в ответ на включение выключателей 129 (и/или 127) генерируется заранее заданный сигнал звуковой частоты и/или управляющие сигналы, поступающие на оптические элементы (например, светодиод 125) на страницах 122 в соответствии с включением определенного переключателя (и, следовательно, соответствующего видеоматериала 126). Электронная схема 160 обслуживает все страницы книги и, следовательно, иногда в настоящем тексте называется "общая электронная схема 160".
Например, в книге, в которой применяется только сигнал звуковой частоты, схема 160 может содержать один или более обычных чипов для отбора информации, таких как Hewlet Packard 74HP138 - одна из восьми интегральных схем для отбора информации - и обычных интегральных чипов речевого процессора, таких как речевой процессор TI TSP50C14 производства Texas Instrument. Речевой процессор запрограммирован для генерации сигналов, соответствующих нужной речи или звуку, с помощью известных методов для применения в обычных выходных устройствах звуковой частоты (например, динамики, наушники и тому подобное).
Как альтернативный вариант, показанный на фиг. 3A, электронная схема 160 может включать в себя соответствующую схему (или схемы) 164A для отбора информации (например, обычные чипы отбора информации), обычный микропроцессор 166, обычный звуковой генератор 168 (например, чип синтеза речи, цифровое записывающее устройство и т.п. с собственной или с внешней памятью или носители данных) и соответствующую выходную интерфейсную схему 164B (например, мультиплексер или декодер). Интерфейсная схема 164A, соединенная, как будет показано далее, с датчиками 129 (и/или 127) через схему 123, генерирует в соответствии с обычной технологией сигнал для подачи на микропроцессор 160, указывающий на конкретные выключатели 129 (и/или 127), которые включены (например, покрытые проводящим слоем или непроводящим слоем, или еще как-нибудь изменено состояние). Микропроцессор 166 в ответ генерирует управляющие сигналы для звукового генератора 168 и/или для выходной интерфейсной схемы 164B.
Микропроцессор программируется в соответствии с известной в этой области методикой для генерирования последовательности одного или более управляющих сигналов, поступающих в звуковой генератор 168 и/или выходную интерфейсную схему 164B в ответ на включение конкретных автономных выключателей 129 (и/или 127). Последовательность управляющих сигналов может быть задана заранее или случайной выборкой из конкретной группы заранее заданной последовательности в соответствии с выключателем либо свободно, либо в соответствии с заданными критериями (например, счет числа раз, когда выключатель включался, или как функция ранее включенных выключателей). Звуковой генератор 168 выдает сигналы на обычное выходное устройство звуковой частоты 170 (например, динамик, наушники) для того, чтобы генерировать заданные звуки или речь в соответствии с управляющими сигналами, выдаваемыми микропроцессором 166. Интерфейсная схема 164B выполняет функцию управления (например, включает, выключает или вызывает изменение состояния) одного или более оптических устройств 125 в соответствии с управляющими сигналами, выдаваемыми микропроцессором 166 (например, создает контур между источником энергии 162 и устройством 125). Таким образом, в ответ на включение конкретного выключателя 129 (или 127) электронная схема 160 выполняет функцию генерирования звука и/или речи и/или управления оптическими элементами 125.
Схема на фиг. 3B 160 в альтернативном варианте может содержать устройство чередования 165 и синхронизатор 167 в сочетании с встроенным речевым синтезатором. Устройство чередования 165 и синхронизатор 167 содержат аналоговый мультиплексер 161, какой производит Motorola Corporation в Чикаго. Переключатель для включения/или выключения 162 выборочно подает энергию на соответствующие элементы схемы 160. Выключатели 127 и/или 129 связаны через схему 123 с одним или обоими устройствами чередования 165 и с синхронизатором 167, которые в сочетании образует контур через одно или более оптические устройства 125 и выдают управляющий сигнал, указывающий на то, что выключатели 127 и 129 включены, на звуковой генератор 168. На практике чередующее устройство 165 и синхронизатор 167 можно выполнить на одном чипе как устройство чередования декодера/мультиплексора/расширения Signetics CD694067 в сочетании со звуковым генератором 168, который содержит речевой синтезатор TSP-50C-11 Texas Instruments и кристалл синхронизации на 10 мГц. Этот синтезатор соответствующим образом программируется известными методами.
Постраничные выключатели 127 при необходимости могут быть использованы для воздействия на последовательность оптических сигналов и/или сигналов звуковой частоты, связанных с материалом, представленным на группе рассматриваемых страниц (например, разворот двух примыкающих страниц, как показано на фиг. 1). Выключатель 127 может воздействовать на последовательность автоматически, когда книга 100 открыта на этой группе страниц (например, на развороте), или может включаться вручную.
При эксплуатации в варианте, использующем постраничные выключатели 127, связанные с разворотом страниц, как показано на фиг. 1, книга 100 открыта на ближайших к развороту страницах, при этом выключатель 127 связан с этими страницами при включении и генерирует сигнал на электронную схему 160. Схема 160 затем начинает серию оптических сигналов и/или сигналов звуковой частоты, связанных с материалом, представленном на развороте. Например, включение выключателя 127 на таких примыкающих страницах сначала включает действие схемы на левой странице. Электронная схема 160 генерирует сигналы, чтобы вызвать функцию идентификации и выделения выбранной части печатной платы 126 на этой странице или функцию изменения состояния соответствующих оптических устройств 125, расположенных рядом с этой платой и/или путем подачи речевого послания, соответствующего данной печатной схеме, причем желательно, чтобы все это выполнялось в соответствии с заранее установленным порядком и интервалами подачи сигналов, программируемыми в электронной схеме 160.
Общая электронная схема 160 может быть запрограммирована широко известными в данной области методами интегральных схем для осуществления любой серии оптических сигналов и/или сигналов звуковой частоты таким образом, чтобы максимально улучшить воспринимаемость представленного материала. При необходимости, когда все логические возможности левой страницы исчерпаны, что определяется с помощью специальной программы, созданной для книги, устройство чередования 165 автоматически начинает аналогичную серию сигналов звуковой частоты и/или оптических сигналов для соседней правой страницы вместе с представлением печатного материала, содержащегося на этой странице. Последовательность сигналов на каждой странице может быть такой же или другой в зависимости от программных команд. В конце последовательности для правой страницы это устройство прекращает действовать (если читатель не вызывает повтор, что было описано при рассмотрении действий относительно левой страницы) до тех пор, пока новая пара элементов типа выключателя 127 не будет включена открыванием книги на другой странице.
Выключатели 129, которые могут использоваться вместе с или вместо выключателя 127, предпочтительно должны включать в себя моментальный контактный переключатель, работающий под давлением, входящий в состав схемы каждой страницы и управляемый вручную пользователем при включении звуковых или оптических функций, связанных с соответствующей частью данной страницы (или разворота).
Включение автономного выключателя 129 вызывает последовательность или последовательности сигналов, свойственных этому выключателю. Как уже отмечалось ранее, каждый выключатель 129 предпочтительно должен быть связан с конкретным видеосимволом или отрывком на странице или на развороте. В альтернативном варианте он должен быть связан с целой страницей или со всеми страницами, или с парой противоположных страниц (разворотом).
Если постраничные выключатели 127 применяются в сочетании с выключателями 129, программируемое представление, выполняемое посредством электронной схемы 160, может содержать взаимодействующие, чередующиеся или повторяющиеся последовательности по выбору пользователя, которые выполняются включением выключателя 129. Например, в определенной точке последовательности сигналов, подаваемых в ответ на включение выключателя 129, звуковое послание проинформирует читателя о выборе альтернативных последовательностей в ответ на специальные команды, подаваемые читателем посредством нажимного выключателя 129 (которая, в свою очередь, может соответствовать узнаваемой характерной черте, демонстрируемой в печатном материале). Например, после серии световых и/или звуковых сигналов, связанных с печатным изображением медведя на странице (фиг. 1), будет услышано сообщение, указывающее читателю на необходимость нажать на нос медведя один раз для повтора, два раза для игры или для продолжения работы над следующей страницей. Игра может содержать любую комбинацию световых и/или звуковых сигналов, которые считаются пригодными для определенных целей, и можно предусмотреть любой уровень взаимодействия в запрограммированной последовательности, выдвигая требования соответствующих сигналов посредством дополнительного давления на выключатель 129, расположенные аналогичным образом, с тем, чтобы соответствовать выделению особенно интересных мест на странице. Эти разнообразные альтернативные варианты - дело выбора конструкции, касающейся звукового и/или визуального содержания данной книги. Исполнение этих вариантов в основном заключается в создании программирующей электронной схемы, рассчитанной для конкретных целей, в соответствии с методами и устройствами, которые хорошо известны в области синтеза речи и последовательного светового излучения, и которые не входят в объем изобретения данной заявки. Поэтому исполнение этих вариантов здесь подробно не рассматривается.
Способ и устройство по данному изобретению особенно пригодны при многолистовой компиляции. Используемое здесь техническое решение использует новаторские методы при формировании соединений схемы 123 на каждой странице с общей электронной схемой 160, в результате чего получается компактная конструкция с повышенной универсальностью. Новое техническое решение также используется при размещении активных оптических устройств 125 (например, светодиоды) в схеме 123 на каждой странице таким образом, что при этом снижаются затраты на изготовление и до минимума уменьшается расстояние между страницами, занятое оптическими устройствами, а также за счет формирования выключателей 129 (и 127, если применяются) и в некоторых случаях за счет оптических устройств 125, при изготовлении которых применяется обычная технология печати.
Как видно на фиг. 4, в одном из вариантов данного изобретения непрерывная схема 186 (соответствующая комбинированным схемам 123 на каждой странице книги 100) для всей книги в целом печатается с помощью проводящей эластичной краски на одной стороне (верхней стороне, как показано на фиг. 4) непрерывного листа 180. Лист 180 может быть срединным листом (например, лист 121) слоистой страницы, или сам может нести визуальную информацию (печатный материал) на противоположной стороне или на той же стороне (покрывая сверху или находясь снизу) схемы 186. В соответствии с фиг. 4 и 5, при формировании книги 100, лист 180 затем складывается в равные сегменты по типу гармошки, которые образуют соответствующие книжные листы, состоящие из пар соседних сегментов с внутренним 184 и внешним 182 сгибом. Внутренние сгибы 184 связаны вместе, образуя книжный корешок 140, в то время как внешние сгибы 182 образуют внешние края страниц книги. На фиг. 5 показана сборка непрерывного листа 180 в книжные листы.
Как показано на фиг. 4 и 5, в печатную схему 186 включена часть выводов схемы 188, на последнем сегменте L1 листа 180 с целью создания удобной точки соединения с электронной схемой 160, непосредственно с электронными устройствами в схеме или посредством обычных устройств внутреннего соединения (не показаны на фигуре). Аналогичные части выводов схемы 188 показаны на фиг. 10, 15 и 17. Как показано на фиг. 4, 5, 10, 15 и 17, выводная часть схемы 188 проходит под соединениями между страницами и создает удобный узел соединения с электронной схемой 160.
Соединения между схемой 186 и электронной схемой 160 могут осуществляться, например, посредством обычного механического соединения (например, пружинного зажима или язычкового соединительного устройства с нагруженной пружиной), или посредством части 188, соединенной напрямую, использующей, например, клеящее анизотропное вещество, проводящее по оси Z (что далее будет подробно рассмотрено). В альтернативном варианте соединения между различными элементами электронной схемы 160 можно осуществлять посредством схемы 186, при этом схема 186 на конце книжного листа L1 может иметь соединяющие проводящие дорожки и соответствующие электронные компоненты общей схемы 160, смонтированной на поверхности листа L1.
Оптические устройства 125, выключатели 127 и нажимной выключатель 129 включены в состав непрерывной схемы 186 так же, как описано относительно схемы, изображенной на фиг. 2. Это означает, что схема каждой страницы автономно соединена с электронной схемой 160 отдельными проводящими дорожками, которые проходят по всему расстоянию от конкретной страницы до последнего сегмента (книжного листа) L1 через всю промежуточную часть 180. Затем этот последний сегмент L1 соединяется с электронной схемой 160 посредством выводов 188.
Страницы образуются соединением слоев листа 180 с соответствующим печатным материалом с пропускающей (прозрачной) частью или отверстиями 128, соответствующими каждому слою печатной платы в книге. Таким образом, схема 186 закрывается на протяжении всей книги листами 124, содержащими печатный материал и прозрачные участки или отверстия 128 в каждом оптическом устройстве, находящемся под ним.
Единая структура страниц (т.е. видеоматериал 126 расположен на подложке), которая используется в варианте, изображенном на фиг. 2B, печать видеоматериала и схема 186 могут выполняться одновременно или последовательно на непрерывном листе до складывания с помощью известного печатающего оборудования (например, граверный печатный пресс). Можно использовать любое печатное оборудование, которое способно выполнить выборочное твердое покрытие полиграфической краской. Было бы желательно, если будет упрощена запись между страницами печатного материала и печатными схемами и между местами расположения соответствующих печатных схем с помощью печатного материала, соответствующего множеству страниц книги на той же непрерывной подложке (ткань или большой лист).
Соответствующее печатающее оборудование включает в себя печатающие прессы типа Grаverе и Flex-o-Press и печатающее устройство с экраном. Стандартные многоступенчатые офсетные прессы также можно использовать при правильной конфигурации, подрегулированной для получения печатной платы 186 с твердым покрытием, т.е. так, чтобы краска, нанесенная печатным прессом, не оставляла промежутков и трещин. Другими словами, точки краски, нанесенные прессом, перекрывают друг друга и образуют непрерывную проводящую дорожку. В частности, офсетные печатные прессы обычно имеют ряд печатающих блоков. Каждый печатающий блок связан с конкретным цветом и, как правило, содержит верхний и нижний ряд роликов для выборочного нанесения краски этого цвета на обе стороны ткани (бумаги, подложки 180) практически одновременно. Ткань проходит через соответствующие печатные блоки в определенной последовательности, в результате чего получается многоцветное изображение. В частности, каждый печатный блок наносит краску своего цвета в соответствии со связанной с ним точечной матрицей (соответствующей отделению цвета). Работа отдельных блоков координируется таким образом, что соответствующие матрицы после печати записываются. Сочетания цветов и расположения матриц дает полное изображение, имеющее желаемую форму, композицию и цвет. Видеоматериал 126 и схема 186 могут печататься одновременно при использовании одного (например, из верхнего ряда) печатных роликов в соответствующих блоках для нанесения видеоматериала 126 и другого (например, из нижнего ряда) печатных роликов в блоках при печати схемы 186 (123). Расположение непрерывной проводящей дорожки (например, с твердым покрытием) может быть упрощено, если схема 186 печатается с применением множества последовательных печатных блоков, каждый из которых наносит проводящую краску в строгой последовательности. Соответствующие точечные матрицы, нанесенные с помощью ряда последовательных печатных блоков, должны быть немного смещены, но покрывать друг друга. Красящие точки в результате красят одновременно, гарантируя непрерывность проводящей дорожки. Это может быть упрощено нанесением более толстого слоя проводящей краски, чем обычно принятого при нанесении непроводящей краски при обычном процессе цветного печатания.
В зависимости от рисунка печатной схемы 186 может понадобиться изоляция между частями схемы, приходящих в соприкосновение при складывании. Далее будет подробно объяснено, что это можно осуществлять вставлением изолирующих листов или нанесением сверху поверх проводящей краски слоя непроводящей краски или диэлектрика. Например, схема 186 может быть частично или полностью покрыта слоем эластичной диэлектрической краски, такой как продукция Olin Hunt Specialty Products Inc., дочернего предприятия фирмы Olin Corporation of Ontario, California, под названием "37AC22Curable Spacer" или эквивалентным изолирующим материалом. Ниже объясняется, что этот процесс можно использовать при изготовлении датчиков 129 чрезвычайно экономичного типа.
Лист 180 желательно изготавливать из непроводящего материала, способного воспринимать эластичную проводящую краску в соответствии с известной практикой в данной области. Подойдет любой материал, пригодный для изготовления книжных листов, например, бумага или тонкий пластик, который может складываться, не ломаясь. Обычно делаются линии сгиба, которые в книжном деле называются "живой стержень" - полоска бумаги или ткани для приклеивания вклеек в книге, эта технология заключается в формировании такой полосы, делая на ней зазубрины или прижимая ее к материалу, из которого состоит книжный лист. Используемый материал может быть от чистой бумаги до синтетических веществ, включая разнообразные композитные материалы. Например, продукция, продаваемая фирмой Paрer 1 Spurce International под торговой маркой "Chromolux" и фирмой Champion International CORP. под торговой маркой "Cromekote" состоит из бумаги, покрытой с двух сторон слоем синтетического материала, который может быть различной толщины от 6 до 18 тысячных дюйм. Продукция, выставляемая на рынок фирмой Klimberly-Clark Corporation под торговой маркой "Kimdura", состоит из полностью синтетической бумаги, толщина которой может варьироваться от 3 до 12 тысячных дюйм. Материалы, выставляемые на рынок фирмой Spring Hill Paper Company под торговой маркой "Claycoat" и фирмой ICI Company of England под торговой маркой "Melinex", содержат полиэфирную подложку. Эти материалы годятся для использования при воплощении данного изобретения и все могут складываться на длительный срок с применением полоски бумаги или ткани, называемой "живым стержнем".
Схема 186 печатается на обратной стороне листа 180, при этом перфорации или прозрачные участки могут быть сделаны в листе 180 для каждого оптического устройства (например, светодиода) так, что он становится видимым вместе с видеоинформацией.
Оптические устройства 125 могут состоять из имеющихся в продаже светодиодов. Такие светодиоды могут быть разнообразной толщины, варьирующейся от 20 до 50 тысячных дюйма. Например, Instrument Design Engineering Associates, Inc. of Brea, California, продает светодиоды толщиной примерно 50 тысячных дюйма (1,3 мм), что подходит для применения в данном изобретении. Более тонкие, а следовательно, более предпочтительные светодиоды продает фирма Citizens Electronic Company of Japan как деталь N.CL-190YG-x, толщина которых примерно 20 тысячных дюйма.
Другим вариантом данного изобретения, соответствующим любой конфигурации сборки книг, является метод изготовления структуры светодиодов в схеме 186, причем каждый элемент светодиода формируется непосредственно на листе 180 книги. Применение вместо монтажа светодиода, имеющегося в продаже, в сеть схемы, встраивание структуры светодиода непосредственно в схему 186 на каждой странице приводит к значительному понижению стоимости изготовления и уменьшению толщины страницы. Таким образом, как показано на значительно увеличенном поперечном сечении светодиода на книжном листе, показанном на фиг. 6, этот светодиод может быть вставлен в схему 186 в заданных местах с помощью методов, подобных широко известным методам, применяемым в массовом производстве светодиодов: предпочтительные участки для встраивания светодиодов внутри схемы 186 (предусмотрен разрыв проводящей дорожки) во время процесса печатания, причем концы проводника в месте разрыва соединены со светодиодом: для каждого светодиода готовится база нанесением проводящей ленты малой длины 191 поперек каждого ряда выводов в схеме 186, а полупроводниковый матричный чип 192 устанавливается непосредственно на участки установки светодиода. Лента 191 является клейкой с обеих сторон и покрыта сверху медной фольгой 193, процарапанной в середине для образования двух несвязанных медных полосок. Этот тип проводящей клеящей ленты имеется в продаже в разнообразных видах и изготавливается фирмой 3M Company of Saint Paul, Minnesota, широко известна продукция этой фирмы - клеящая проводящая лента с нанесенной медной фольгой 9703. Часть ленты, применяемой на каждом участке установки светодиода, направлена таким образом, что каждая медная полоска покрывает один из выводов в схеме 186. Проводимость ленты 191 только однонаправленная, так что ток может проходить поперек, но не вдоль плоской ленты; поэтому эти две медные полоски 193 изначально электрически изолированы одна от другой, но соединены через ленту 191 с соответствующими выводами схемы, на которых они лежат, образуя таким образом электроды для интегрирования полупроводникового матричного чипа 192 в схему 186. Полупроводниковый матричный чип 192 затем располагается на катоде и электрически соединяется и связывается с участком анода жилой из проводящей эпоксидной смолы 195, нанесенной на участок анода и растянутой для образования контакта с матричным чипом. На практике эта операция соединения проделывается одновременно с множеством матричных чипов на ленте, которая затем разрезается, и получаются отдельные элементы светодиода. Каждый элемент затем закрепляется при определенной электрической ориентации к выводам участка светодиода в слое печатной платы и покрывается достаточным количеством непроводящей эпоксидной смолы 196, тем самым соединяя его с листом 180 и с проводящей краской слоя печатной платы 186. Кроме того, смола 196, покрывающая этот участок, стремится изогнуться, благодаря чему образуется линза над светодиодом, что еще больше усиливает оптические сигналы, поступающие к читателю книги.
Когда светодиод вмонтируется в обратную сторону сегмента, составляющего страницу (как показано на фиг. 6), требуется соответствующая перфорация 194 на примыкающем сегменте листа 180 для того, чтобы сделать светодиод видимым с передней стороны примыкающего сегмента. В этом случае для того, чтобы должным образом скоординировать работу оптической визуальной демонстрации, схема и светодиоды, соответствующие каждой странице, могут быть расположены на обратной стороне сегмента срединного листа в соответствии с противоположной страницей (т.е. обратной стороне примыкающего сегмента). При этом светодиод можно будет видеть через перфорацию 194, размещенную на странице, к которой относится данный светодиод (т.е. странице на примыкающем сегменте).
Промышленность, производящая светодиоды, предлагает стандартное оборудование, которое может применяться при изготовлении светодиодов для данного изобретения непосредственно на слое печатной платы, как рассмотрено выше. Фирма Kulicke and Soffa Industries, Inc. of Willow Grove, Pennsylvania, предлагает несколько соединителей для матриц, таких, как Модель 6490 и 6491 Полуавтоматические Соединители Матриц, которые оказались годными для целей изобретения. Средняя толщина проводящей ленты 191 и медной фольги 193, применяемых в предпочтительном варианте изобретения (клеящее проводящее вещество 3М 9703, упоминавшееся ранее), имеет толщину примерно 1,4 тысячных дюйма; полупроводниковый светодиодный матричный чип 192, изделие, выставляемое на рынок фирмой Hewlett-Packard, National Semiconductor, и других фирм, имеет толщину менее 5 тысячных дюйма в зависимости от специфики применения; и проводящая жила 195, сформированная из материала, который применялся в соединениях проводов светодиода и который поставляется фирмой Kulicke and Soffa Industries, также имеет толщину примерно 5-10 тысячных дюйма в зависимости от способа ее укладки. Непроводящая защитная смола 196 (также поставляемая фирмой Kulicke and Soffa Industries), которая применяется для покрытия других деталей, имеет такую толщину, которая требуется. Поэтому общая толщина устроенного таким образом светодиода равна примерно 10-20 тысячных дюйма, включая даже произвольную толщину защитной линзы 196. Это дает уменьшение толщины по сравнению с большинством стандартных светодиодов, что, в свою очередь, снизит суммарную толщину каждой страницы и позволит создать электронную ленту с большим числом страниц.
Оптические устройства 125 могут также состоять из прочного электромагнитного материала, описанного в Американском патенте 4,703,573, выданном Монтгомери и др. 3 ноября 1987 года, или термохромного материала. Например, термохромная печать может использоваться для изготовления одного или более активных оптических устройств 125. Термохромная печать является широко известным методом. На фиг. 6А слой термохромной краски или типографской краски 600 и примыкающий (например, снизу) термоэлемент, например, резистор 602 образуют печатный слой из резистивного материала, такой как печатный углерод между проводниками 186А и 186В на подложке (лист 180). Когда электрический ток проходит через резистор 602, тепло, выделяемое этим током, заставляет термохромную краску менять цвет обычно от неярко серого до яркого цвета по выбору. Таким образом, это устройство особенно годно для использования в качестве активного оптического элемента в книге 100. При необходимости можно нанести защитное покрытие 604 из чистого пластика на термохромную краску 600.
Точно в соответствии с подробным описанием, представленным выше, и с чертежом на фиг. 6 соответствующие слои термохромной краски и проводящего материала можно наносить поперек рядов выводов в схеме 186 при формировании термохромного элемента. Этот термохромный элемент соответствующим образом располагается в соответствии с прозрачными участками или отверстиями 194 в верхней части листа 180. В альтернативном варианте термохромный элемент (проводник, резистор и термохромная краска) могут быть напечатаны на видимой стороне листа 180, при том что проводящая схема 186 печатается поверх визуального (печатного) материала. В альтернативном варианте проводники схемы 186 могут быть напечатаны на задней стороне листа и соединены с резистором 602 с помощью известного метода отверстий (т.е. проводящая краска протекает через бумагу и через лист 180 по перфорации, сделанной в нужном месте термохромного элемента). Печатная термохромная краска разных цветов предлагается фирмой Murfin Division of Menashs Corporation of Neeha, Wisconsin, а печатный углерод предлагается фирмой Olin Hunt под названием "Advanced Thermoset Polymer Thick Film IL-1 Graphite Conductor".
Термохромные краски обычно предлагаются двух видов. К одному из них относятся краски, которые меняют цвет после нагревания выше определенной температуры и восстанавливают свой начальный цвет при охлаждении. Краски другого типа переходят в практически прозрачное состояние при нагревании и восстанавливают свой начальный цвет при охлаждении. Этот цикл можно повторить каждый раз, когда температура увеличивается или уменьшается, причем одинаково для варианта цвет-цвет и цвет-бесцветность. Существует несколько различных типов термохромной краски (фирма Menashs предлагает 12), температурный потолок которых лежит в диапазоне от -3oC до 580oC. Аналогично, первоначальные и измененные цвета могут быть определены в широком диапазоне цветов, включая бесцветность, которая может быть использована для экспозиции печатной схемы под первоначальным цветом. И, наконец, термохромные краски могут быть использованы при печати на самых обычных печатных поверхностях.
Оптические устройства 125 могут быть также выполнены при использовании электролюминесцентной краски, которая наносится между выводами печатной схемы по данному изобретению таким же образом, как светодиоды или термохромная краска. Эта краска - проводящая, как краска, применявшаяся при формировании схемы 186, но становится светящейся при прохождении по ней тока. Поэтому в данном случае используется очень простое средство для освещения печатного материала в книге разнообразными светящимися цветами. Электролюминесцентная краска различных цветов предлагается такими фирмами, как Muffin Division of the Menasha Corporation.
Термоэлемент (например, резистор) можно использовать в сочетании с материалами которые издают запах при нагревании. В этом случае проводник и резистор 602 напечатаны на экспонируемой (открытой) поверхности листа 180, при этом на резистор 602 нанесен материал, издающий запах, а на проводящую схему 186 наносится видеоматериал (печатный).
В другом варианте данного изобретения печатная схема 123 каждой страницы далее упрощается применением модульного решения конструкции каждого книжного листа. При этом техническом решении предполагаются различные конфигурации в зависимости от того, куда нанесена схема 112 (соответствующая схемам 123 и 186) - на переднюю или на заднюю сторону подложки, образуя книжный лист. На фиг. 7А, 7В, 8 и 9 видно, что когда схема 112 напечатана на передней стороне, как показано на фиг. 7А, каждый книжный лист состоит из одного листа подложки 116 с нанесенным печатным материалом (либо посредством слоистого печатного листа, либо непосредственно печатью на листе 116), соответствующим двум противоположным страницам на одном и том же книжном листе (обозначенные E и O, соответственно четные и нечетные страницы с обычной нумерацией страниц), сложенные по центральной линии 114. Каждый лист 116 имеет схему 112, соответствующую конкретным требованиям наглядности этих двух E и O страниц, с основными характеристиками, схожими с описанными выше относительно непрерывного листа 180 с фиг. 4. Проводящие дорожки схемы 112 начинаются и заканчиваются в соединениях 113, направленных поперек центрального сгиба 114 листа 116. Центральный сгиб 114 становится при этом общей кромкой между двумя противоположными страницами после складывания срединного листа и становится частью корешка книги после брошюрования в книжный формат. Таким образом, схема каждой отдельной страницы (содержащая электрические элементы, например, оптические устройства 125, выключатели 129 и, если применяется, выключатель 127 для этой страницы) является автономной, независимой от схемы на любой другой странице и соединенной с электронной схемой 160 посредством соединений 113.
Схема 112 на каждой странице параллельно соединена со схемами на каждой другой странице и управляется непосредственно схемой 160 посредством самостоятельных соединительных выводов. Как показано на фиг. 8, складывая каждый лист 116 в направлении стрелок А1 и А2 и вдоль центрального сгиба 114, можно сформировать книжный лист 116, в котором кромка, соответствующая центральному сгибу 114, образует внутреннее поле для каждой противоположной страницы O и E (и общую кромку сложного модуля), и в котором каждая страница содержит половину печатной схемы 112, которая соответствует печатному материалу. Правильно располагая соединения 113, которые покрывают сгиб 114 книжного листа 116, их можно использовать в качестве проводящих дорожек к электронной схеме 160. Пример такой печатной схемы 112 показан на фиг. 9, где каждая площадка активного оптического элемента обозначена двумя светодиодами.
Если требуется, чтобы центральный сгиб 114 использовался в качестве внешней кромки книги, а противоположная кромка соединена в корешке, следует предусмотреть соединения выводов вдоль кромки, противоположной сгибу 114. В частности, в примере показанном на фиг. 7В, в листе 116 должна быть сделана перфорация 113С в месте расположения вывода 113. В процессе печати схемы 112 проводящая краска наносится на перфорацию 113. Как будет более подробно рассмотрено в связи с вариантом нескладывающегося листа, показанного на фиг. 18, проводящая краска будет протекать через перфорацию 113С, так что проводящие выводы (113А и 113В) устанавливаются с обеих сторон листа 116 для упрощения взаимодействия с остальными книжными листами соединений 113 каждого книжного листа. Проводящая дорожка к электронной схеме 160 формируется через последний сегмент L2 (эквивалентно последнему сегменту L1 непрерывного листа 180, показанного на фиг. 4 и 5). Подобно непрерывному листу 180 на фиг. 4 и 5, корешок 221 создается формированием на одном листе (предпочтительно печатью на эластичной проводящей краске) печатной платы 286, сходящейся в одну точку в конечном сегменте L2 для соединения с электронной схемой 160 через выводы 188. Непрерывный лист корешка 221 складывается по типу гармошки (за исключением сегмента L2) в узкие равные сегменты (лопасти 222) для образования корешка 221, как показано на фиг. 10. Специальная проводящая дорожка проходит от каждого соединения 223 до последнего сегмента L2 через корешок 221 и здесь она направляется к общему участку выводов 188. Поэтому будучи вставленными в корешок и связанными с соединениями 223 между каждой парой сегментов 222, соединения 113 каждого модульного книжного листа 116 напрямую связаны с частью выводов 188 (и, следовательно, с электронной схемой 160) через непрерывную схему, напечатанную на непрерывном листе корешка 221. На фиг. 11 показан перспективный вид варианта 200 данного изобретения, выполненного в соответствии с техническим решением корешка и модульного листа, описанного здесь.
Одним из преимуществ этого модульного решения является то, что каждая пара страниц O и E на противоположных сторонах каждого книжного листа может быть сконструирована независимо от остальной книги, при этом единственные реакции связи будут в точках соединения 223 по всему корешку 221. Кроме того, если такая же конфигурация визуальной демонстрации, т.е. схемы 112 применяется на всех страницах в книге, это модульное решение позволяет использовать тот же книжный лист (116, например) для всей книги одинаково во всех отношениях за исключением одного соединения 113, нанесенного или пропечатанного с применением различных печатных материалов на различных страницах, таким образом значительно уменьшая стоимость печатания отдельных схем 112 для каждой страницы. В сравнении с этим многосторонность варианта по типу гармошки ограничена требованием того, что электропроводящие дорожки для всей группы страниц должны коммутативно проходить через внутренний лист до последней страницы для соединения с выводной платой 188. Это значит, что сложность каждой страницы обязательно проявится в уплотнении схемы по мере приближения к последней странице, где они сходятся для соединения с выводной платой. Поэтому сложность схемы на каждой странице обязательно должна быть ограничена соответствующими требованиями к физическому пространству. Более того, вариант типа гармошки требует, чтобы любое изменение, внесенное в схему 186, отразилось в изменении выполнения всего листа 180, вместо изменения изготовления только одного книжного листа 116 при выигрыше в стоимости и универсальности.
Из фиг. 12 - 14 видно, что модульный вариант можно использовать для схемы 112, образованной (например, напечатанной) на задней стороне подложки каждой страницы. Каждый модуль книги содержит одну подложку 216, соответствующую развороту двух обращенных друг к другу страниц (E и O) на соседних книжных листах. Листы 216 имеют те же общие характеристики, которые рассмотрены выше относительно непрерывного листа 180 на фиг. 4. Складывая каждый лист 216 в направлении стрелок А3 и А4 вдоль центрального сгиба 214, как видно на фиг. 12, и соединяя соседние модули 216, как показано на фиг. 13, книжные листы 215 образуются центральными сгибами 214, составляющими внутренние поля каждой страницы E и O. Как показано на фиг. 13, где книжные листы 215 образуются комбинацией пар модульных подложек 216, при этом обратные стороны противоположных страниц совмещаются соответствующими частями схемы 212. Верхний лист 224, несущий печатный материал и отверстия для света 228 (или соответствующий прозрачный участок) может быть прикреплен к каждой странице для создания слоистой структуры (как показано на фиг. 13), или печатный материал может быть выборочно напечатан непосредственно на подложке. Эта конструкция обычно особенно подходит для печати видеоматериала реверсивным методом на прозрачной подложке и для печати схемы 212 на видеоматериале. Если применяется верхний лист 224 или непрозрачная подложка, обратная сторона каждой страницы содержит часть схемы 212, которая соответствует печатному материалу противоположной страницы книжного листа 215. Например, в варианте изобретения на фиг. 12 и 13, использующем верхний лист 224, схема на обратной стороне нечетной страницы O на левом модуле соответствует печатному материалу на передней части четной страницы E правого модуля; аналогично, схема (на чертеже не видно) на обратной стороне четной страницы E на правом модуле обязательно соответствует печатному материалу (также не показано) на передней части нечетной страницы O левого модуля. В любом случае соответствующие части схемы 212, напечатанной на обратной стороне каждого разворота, должным образом соединены с другой частью соединениями 213 вдоль центральной складки 214. Поскольку такая конфигурация может вызвать непосредственный контакт частей схемы на примыкающем листе 216 друг с другом из-за сэндвичной структуры между сегментами соседних разворотов при формировании книжных листов, желательно защитить слои печатной платы покрытием их слоем эластичной диэлектрической краски, такой как продукция Olin Hunt "37AC22 Curable Spacer", упоминавшаяся выше, или эквивалентный изолирующий материал.
Каждый лист подложки 216 может вставляться в качестве модуля в подходящий корешок 220 (видно на фиг. 14), эквивалентный корешку 221 с фиг. 10, при соединениях каждой схемы, расположенных так, чтобы они перекрывали соответствующие соединения 223 (см.фиг. 10). Корешок 220 показан на фиг. 14, где он лишь частично соединен с несколькими модулями подложки. Каждый модуль 216, содержащий один разворот обращенных друг к другу страниц, помещается между группой "лопастей" (сегментов), при этом "лопасть", находящаяся между страницами, образует книжный лист. На корешке 220 находится точка соединения каждой страницы с общей электронной схемой 160 (не показано на фиг.12 - 14); каждое соединение 223 в корешке связано с проводящей дорожкой, проходящей через последний сегмент L3 корешка к выводной части 188 (не видно на фиг. 14), которая, в свою очередь, связана с электронной схемой 160.
Вариант, изображенный на фиг. 12 - 14, имеет частичное преимущество в том, что каждая пара страниц E и O на обращенных друг к другу сторонах каждого разворота, может конструироваться независимо от остальных пар страниц книги, единственное ограничение при этом заключается в расположении точек соединения вдоль корешка. Кроме того, если для всех разворотов книги используется один и тот же рисунок печатной платы, модульное техническое решение дает возможность применять один и тот же внутренний лист 216 для всей книги, при единственном отличии - соединениях 213 в каждом слое печатной платы для целей идентификации, которые наносятся или печатаются с применением разных печатных материалов на разных страницах, таким образом значительно снижая стоимость печати отдельных схем. При необходимости такие модули можно создать, печатая стандартную схему на все модули, а затем выборочно печатая сверху различные соединения 213 с помощью непроводящей краски.
Конструкция отдельного корешка (220 и 221 на фиг. 14 и 10 соответственно) может быть физически удалена из книги, если соединения 213 (или 113) (фиг. 7-9) в соседних модулях перекрывают друг друга так, что соединения 213 (или 113) образуют при соединении вместе достаточный электрический контакт, что позволяет им формировать необходимые электрические дорожки к последнему сегменту схемы (L2, L3 на фиг. 10 и 14 соответственно). Такое построение упрощается применением проводников, перекрывающих сгиб модулей (книжных листов или разворотов в зависимости от конструкции), где модули соединяются вместе, т. е. образуют корешок. Ниже будет подробно рассмотрен в связи с изображенными на фиг. 18 нескладывающимися модулями известный метод сквозных отверстий (фиг. 7В) для размещения выводов по обе стороны модулей.
На фиг. 15 и 16 показан особенно экономичный механизм выполнения соединений между удаленными друг от друга страницами (листами) и электрической схемой 160 с применением свободных соединений 213А в каждом модуле (на фиг. 16А, например, 25 соединений показаны как свободные, т.е. не связанные со схемой 212). Свободные соединения 213А служат мостом между соседними соединениями во всех соседних модулях, образуя соединение модуля, в котором он соединяется, со схемой 212 этого конкретного модуля, с другим модулем, содержащим проводник, соединенный с соответствующим соединением 213, выполняющим соединение с электронной схемой 160. Таким образом, все модули могут иметь такой же набор соединений 213, но при этом в каждом модуле используется одно отличное от других соединение для связи с электронной схемой. Таким образом, как видно на фиг. 15, сборки корешка 220 и 221 могут быть функционально заменены однолистовым последним сегментом L4, содержащим электрические дорожки 386, которые соединяют каждое соединение 213 (или 113) на последнем модуле 216 (или 116) с выводящей частью 188, а следовательно, со схемой 160. Разумеется, каждое следующее соединение 213 (или 113) в соседних модулях становится также соединенным с выводной платой 188, благодаря установлению контакта между соседними соединениями 213 (или 113). Однолистовой сегмент L4 также можно убрать, соединяя электронную схему 160 непосредственно с соединениями 213 (или 113) в корешке книги.
Контакт между соседними соединениями 213 (или 113) в этом варианте изобретения можно улучшить путем применения выборочного нанесения проводящего клеящего вещества на соседние соединения 213 (изоляция между соседними соединениями 216 сохраняется) или общего покрытия полосой анизотропного проводящего материала (клеящего) по кромке соединения. Этот материал, в данной отрасли промышленности называемый также Z-осевая проводящая мембрана, характерен своей направленной по толщине электрической проводимостью (по оси Z) и разными изоляционными характеристиками в различных направлениях. Такой материал существует в виде ленты, как Scotch Brand 9703 Conductive Adhesive Transfer Tape, 3М Company of St. Paul, Minnesota, или в жидком виде как анизотропное покрытие Anisotropic Heat/Pressure-Seal Coating 41DJB130, Olin Hunt Company of Ontario, California. В любом виде этот анизотропный проводящий материал наносится на печатную плату 212 (или 112) для покрытия соединений 213 (или 113), является промежуточным слоем между модулями и образует электрический контакт между каждой парой соседних соединений без закорачивания с ближайшей схемой. Некоторые из этих изделий (например, Scotch Transfer Tape) наносятся на печатную схему как лента, отрезая ее столько, чтобы хватило покрыть нужные части схемы. Другие (например, покрытие Olin Hunt) наносятся как тонкий слой краски или клея (толщиной 0,5 - 1,5 мл), а затем подвергаются воздействию давления и/или нагреваются для создания мембраны с нужными анизотропными характеристиками. В любом случае с помощью анизотропного проводящего материала или без него книга по данному изобретению может быть собрана в соответствии с известными процессами сбора книги, при которых требуется клеящее вещество (такое как клеи, обычно применяемые при брошюровке книг) для создания корешка, удерживающего модульные листы или развороты вместе.
Следует отметить, что слоистая структура книжного листа, показанная на фиг. 12 - 15, особенно предпочтительна, т. к. для двух противоположных страниц можно использовать только одно оптическое устройство (например, светодиод, термохромный элемент или участок с электросветящейся краской). Расположенное между двумя перфорациями 227 на противоположных страницах и соединенное со схемами обеих страниц, это оптическое устройство может действовать как печатная схема для обеих страниц. Образующаяся линза, например, из непроводящей эпоксидной смолы 196, показанная на фиг. 6, может использоваться по обе стороны этого оптического устройства для защиты его от повреждения через перфорации 227. В случае применения термохромных элементов можно использовать два различных термохромика (например, сверху и снизу), окружающих резистор (например, жила из углерода) для получения различных цветов на каждой стороне. Очевидно, что в печатных схемах по данному изобретению можно использовать различные комбинации светодиодов, электросветящейся краски и термохромных элементов без ущерба какому-нибудь свойству, приведенному в описании.
На фиг. 16A схема 212 (применяемая в модульной конфигурации, рассмотренной в примере на фиг. 12 - 16) использует выключатели 127 и 129 на каждой странице книжного листа. На фиг. 16B показано более ясно, что выключатели 127 (и 129) содержат соответствующую проводящую площадку 127A, расположенную на внутренней поверхности одной страницы (например, 216E) книжного листа; соответствующую площадку, 127О расположенную в той части схемы, которая находится на противоположной странице 216О на том же листе 216, и прокладку, обычно чувствительную к давлению диэлектрического материала 217, такую как Olin Hunt 37FC22 Curable Spacer, упоминавшуюся ранее.
Проводящие участки 127A (127B) располагаются так, чтобы контактировать с соответствующими участками на противоположных страницах 216E, 216О книжного листа, когда модуль 216 находится в сложенном виде, а книжный лист собран. Проводящие площадки 127A (127B), показанные на фиг. 16A круглой конфигурации, могут быть и других конфигураций. Например, проводящие площадки могут быть в виде окантовки при одном из проводников, повернутом на 90oC относительно других.
Диэлектрическая среда 217 размещается между страницами 216E и 216O, предпочтительно будучи напечатанная по заданному рисунку на одной или на обеих внутренних сторонах листа в заданном месте, например, рядом с проводящей площадкой 127, вокруг нее или поверх нее. Давление, которое необходимо для включения датчика, может точно регулироваться формированием прокладки 217 как решетки с линиями 217A и промежутками 217B, покрывающими площадку 217A. Проводящие поверхности могут войти в контакт под воздействием заданного усилия через промежутки в диэлектрической решетке 217B; изолирующие свойства этой диэлектрической среды не принимаются во внимание при определенном уровне воздействующего давления, так что эти две площадки соединяются, и датчик, образованный ими, включается. Таким образом, два выключателя, образованные парами элементов выключателя 127a и 127b, используются в качестве нажимного выключателя для включения нечетных и четных страниц листа книги. Величина силы, которая необходима для получения контакта, является функцией плотности решетки. Включение предпочтительно при давлении примерно 7 унций на квадратный дюйм. Такое требование может быть получено при печати проводящих площадок 127A, толщина диэлектрической решетки которых равна 0,0008 дюйма, расстояние между полосами прокладки 217A 0,020 дюйма и у 217B 0,02 дюйма. Для увеличения точности приложения силы, например, при требовании, что сила прилагается непосредственно к датчику, диэлектрик имеет кольцеобразную окантовку 217C. Соответствующие площадки 127A и 127B приводятся в контакт через промежутки 217B между линиями решетки 217A только в ответ на давление непосредственно над площадками.
В частности, для того чтобы привести в контакт элементы выключателя, должна быть приложена сила, достаточная для создания локализованного отклонения одного из элементов со страницы и приведения его в контакт с другим элементом через промежутки 217B. Кольцо 217C предназначено для предотвращения действия давления, прилагаемого вне площади, очерченной кольцом, которое могло бы вызвать такое локализованное смещение. Требование к локализованному давлению (специальные требованию к давлению) делают такую структуру выключателя особенно пригодной для применения в книге с большим количеством страниц. Такие требования к давлению направлены против возможности случайных включений выключателей под действием давления, прилагаемого к другим выключателям на той же странице или на ближайших страницах. Внутренние страницы вызывают дисперсию давления, так что выключатель на одной странице может быть расположен под выключателем на другой странице с только небольшим количеством промежуточных листов; например, листы с выключателями при другом расположении между накладывающимися друг на друга выключателями (число необходимых промежуточных листов является функцией толщины этих листов).
При необходимости подобное решение можно применить при выборочном выполнении соединений между двумя проводниками, расположенными на том же листе. На фиг. 16C видно, что одна из проводящих площадок (127A 127B) может быть заменена соответствующим соседним соединением, обычно с цифровыми указателями, составляющими выводы 127X, 127Y выключателя, напечатанного на внутренней поверхности одной из страниц листа. Выводы 127X и 127Y располагаются определенным образом относительно соответствующей им визуальной части материала на странице. Как и в варианте на фиг. 16B, прокладка 217A размещается между внутренними поверхностями страниц листа и проводящее соединение (не показано на фиг. 16C) образуется на внутренней поверхности противоположных страниц листа, расположенных так, что когда этот лист собран (т.е. противоположные страницы сложены, как на фиг. 2B, 4 или 5 или соединены вместе, как на фиг. 12 - 14), он обычно отключается от выводов выключателя прокладкой, но образует электрическое соединение между выводами выключателя 127X и 127Y в ответ на приложенную силу заданной величины. Прокладка 217A может состоять из решетки или из кольцеобразной решетки, как показано на фиг. 16B, расположенной поверх выводов 127X и 127Y. В альтернативном варианте прокладка 127A может состоять из диэлектрической краски, нанесенной на выводы 127X и 127Y, как показано на фиг. 16C. Прокладка 217A покрывает примерно 60% площади поверхности выводов 127X и 127Y.
Выключатели 129 для последовательного чередования, регулируемого читателем, также составлены из элементов выключателя 129A и 129B, входящих в каждую из половин схемы 212. Таким образом, комбинируя соседние модули так, как показано на фиг. 12 и 13, схема 212 на фиг. 16A образует выключатели 127 и 129, помещенные между страницами каждого из книжных листов 215, которые применяются для взаимодействия с электронной управляющей схемой 160, включающей и регулирующей различные функции на звуковых и оптических волнах, запрограммированные для каждой страницы этого листа.
На фиг. 17 показана компоновка последнего сегмента L4 в варианте, показанном на фиг. 16A, использующая тот же набор соединений 213 для связи с модулями 216 способом, показанном на фиг. 15. В эту схему включены также многоусиленные выключатели 129. Покрывая все элементы выключателей 129 диэлектрическим веществом, описанным выше, и складывая сегмент L4 по центральному сгибу 314, соответствующие пары элементов выключателя 129 образуют включающиеся вручную нажимные выключатели, которые дают возможность чистателю в игровой форме улучшить качество узнаваемости печатного материала, нанесенного сверху на каждый выключатель. Например, нажимая букву B на одном из выключателей, можно вызвать повторение звуковой демонстрации, которая ранее использовалась в книге для иллюстрации буквы B в свзяи с изображением медведя и т.д.
В некоторых примерах может понадобиться создать электронную книгу с применением листов, образующихся из одного нескладного листа. На фиг. 18 показана книга 1800, включающая в себя множество листов 1802 (показано на фиг. 18 сильно увеличенное поперечное сечение). Листы 1802 могут быть из любого материала, способного взаимодействовать с эластичной проводящей краской. Перфорации 1804 делаются в определенных местах на каждом листе 1802 книги. Печатные схемы 1806 (аналогично печатным схемам 123 на фиг. 2A, 2B; 186 - на фиг. 4; 112 - на фиг. 7 - 9; 212 - на фиг. 12, 15 и 16) встроены в листы 1802, нанесены, желательно, с помощью печатного оборудования так, как описано ранее на каждой стороне каждого листа 1802.
На каждую перфорацию 1804 наносится проводящая краска либо в качестве части активной схемы 1806, либо в качестве свободного соединения 1808 (что показано на фиг. 15 и 16). В каждом примере проводящая краска протекает через перфорацию 1804 (ранее рассматривалось со ссылкой на фиг. 7A и 12 - 14) для создания межстраничного соединения, для выполнения электрического соединения между интегральными схемами 1806 и общей электронной схемой 160 (не показано на фиг. 18). Перфорации 1804 предпочтительно имеют такие размеры и такую конфигурацию (например, круглую), чтобы образовывался мениск, направленный во внешнюю сторону противоположной поверхности листа 1802, который образовывает межстраничное соединение (например, 1808) в одном процессе. Однако в некоторых примерах может понадобиться, особенно в вариантах, где схемы из проводящей краски печатаются на обеих сторонах подложки, нанести проводящую краску поверх перфорации 1804 с обеих сторон листа, образуя межстраничные выводы определенного размера и конфигурации.
В соответствии с ранее рассмотренными вариантами данного изобретения листы 1802 могут включать в себя один или более выключателей 1812, связанных с частью видеоматериала на странице (или страницах). Выключатели 1812 содержат пару проводящих дорожек 1806X и 1806Y (аналогично выводам 127X и 127Y на фиг. 16C) во взаимодействии с нанесенной сверху диэлектрической прокладкой 1814 (аналогично прокладке 217). Эластичная мембрана 1816, имеющая проводящую площадку 1818, расположенную под ее поверхностным слоем, должным образом напечатанная с помощью эластичной проводящей краски (аналогично площадке 1270 на фиг. 16B), наносится поверх прокладки 1814. Мембрана 1816 прикреплена к странице 1802 соответствующим клеящим веществом. Затем наносится видеоматериал 1820 (изображения, характеристики, и/или текст) известным способом на страницы 1802 и мембраны 1816. Для обеспечения хорошего взаимодействия и для упрощения соединения анизотропное проводящее клеящее вещество (Z-проводящее) наносится между страницами 1802 у корешка. Книга 100 затем может собираться по известной технологии; далее будет понятно, что вариант, изображенный на фиг. 18, особенно пригоден для совершенного способа соединения книги.
Будет далее понятно, что хотя разнообразные проводники и соединения показаны на чертеже как единые линии, особенно на фиг. 3A и 3B, в реальности они могут состоять из множества проводников и соединений. Аналогично силовые соединения, разнообразные управляющие проводники для разных элементов опущены на чертежах для упрощения. Далее, рассмотренные выше примеры являются предпочтительными вариантами данного изобретения, и данное изобретение не ограничивается конкретными воплощениями, рассмотренными здесь. В конструкцию и компоновку элементов в пределах данного изобретения могут вноситься изменения, отмеченные в формуле изобретения.
Изобретение относится к совмещению звуковых и визуальных сообщений. Его использование позволяет улучшить понимание и сохранение информации в электронной книге. Устройство содержит листы с визуальным материалом на противоположных сторонах, соединенные в переплет, каждый лист включает в себя множество межстраничных соединителей в заранее определенных местах в непосредственной близости к кромке листа со стороны переплета, устройство содержит множество выключателей, встроенных в соответствующий книжный лист и связанных с частью визуального материала и соответствующими межстраничными соединителями на книжном листе, общую электронную схему для выборочного генерирования выходных сигналов и межстраничные проводящие дорожки, электрически соединяющие межстраничные соединители соответствующих выключателей с общей электронной схемой с обеспечением функционирования этой схемы в соответствии с включением выключателей на соответствующих книжных листах. Технический результат достигается благодаря тому, что листы содержат перфорационные отверстия в заданных местах в непосредственной близости от кромки листа, а межстраничные соединители образованы посредством проводящей краски, нанесенной через перфорационные отверстия, и межстраничные проводящие дорожки образованы благодаря расположению межстраничных соединителей соседних листов в непосредственном контакте друг с другом. 5 c. и 72 з.п. ф-лы, 24 ил.
| Автоматический огнетушитель | 0 |
|
SU92A1 |
| Система управления звуковым сопровождением фильмов для обучения языками | 1974 |
|
SU490157A1 |
| US 3553851 A, 12.01.71 | |||
| US 3641684 A, 15.02.72 | |||
| US 4425098 A, 10.01.84 | |||
| US 4809246 A, 28.02.89. | |||
