УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2003 года по МПК G09F13/30 G09F9/37 G09F11/02 G09F9/33 

Изобретение относится к области объемного отображения информации, в частности посредством световых элементов, управляемых электронным процессором, и может быть использовано в рекламе, при проведении культурно-массовых мероприятий, в обучении, а также для создания новых типов светильников, игр и воспроизведения объемных изображений при их передаче.

Известны системы, в которых псевдообъемное изображение создается за счет стереоскопического эффекта на экране электронно-лучевой трубки (см. а.с. СССР 590726, G 06 F 3/14, 1978; патент Великобритании 1294162, кл. Н4Т, 1969; патент США 3626404, кл. 340-324, 1971).

Недостаток этих систем состоит в том, что изображение не трехмерно, а для получения эффекта объемности наблюдателю необходимо находиться в определенной точке пространства и/или иметь стереоскопические очки. Это неприемлемо для массовых средств информации.

Известны также устройства для объемного отображения информации, содержащие световые элементы, равномерно зафиксированные по всему объему будущего изображения, которые включаются в соответствии с программой задающего блока. Из них наиболее близким по технической сущности является устройство для объемной индикации (см. а.с. СССР 364125, H 04 N 5/66, 1973).

Это устройство содержит световые элементы в виде газоразрядных трубок, размещенных в пространстве и закрепленных на основании, - отдельные точки которых на пересечении электродов высвечиваются по программе, заложенной в задающий блок. Известное устройство позволяет построить реальное трехмерное изображение, однако и оно имеет недостатки.

Поскольку световые элементы статичны, то для получения качественного объемного изображения надо разместить в объеме наибольшее количество световых элементов. При этом несветящиеся в данный момент трубки затеняют изображение.

Кроме того, большое количество элементов усложняет задающий блок, линии связи, снижает надежность устройства.

Задача, решаемая заявляемым изобретением, заключается в том, чтобы построить реальное трехмерное изображение, прозрачное в любом ракурсе зрения, не имеющее в объеме затеняющих элементов, достаточно яркое и многоцветное.

Указанная задача решается тем, что в известном устройстве для трехмерного изображения, содержащем световые элементы, размещенные в пространстве, связанный с ними задающий блок, установленные на основании, световые элементы размещены на консолях заданной формы, а последние установлены на основании с возможностью периодического упорядоченного движения.

При этом консоли могут быть установлены с возможностью вращения совместно с задающим блоком относительно одного центра, причем радиусы вращения консолей различны.

Консоли могут быть выполнены с возможностью изменения и фиксации формы.

Световые элементы на разных консолях могут иметь разный цвет.

Задающий блок может быть связан с внешним устройством хранения и обработки информации об изображении.

Размещение световых элементов на подвижных консолях дает возможность перемещать их в пространстве с определенной скоростью, при которой для глаза человека траектории отдельных световых элементов сливаются в непрерывную линию и повторяют форму, заданную консолями. Для поддержания изображения консоли установлены на основании с возможностью периодического (повторяющегося) и упорядоченного движения.

Возможность вращения консолей дает наиболее осуществимый в техническом отношении вариант периодического упорядоченного движения, а вращение консолей совместно с задающим блоком упрощает выполнение связей между ними.

Расположение консолей на разных радиусах вращения позволяет использовать наложение изображений.

Снабжение разных консолей световыми элементами разного цвета ведет к смешиванию цветов и появлению, в зависимости от заданной программы, многокрасочных сложных оттенков объемного изображения.

Внешнее устройство, например ПЭВМ, улучшает качество, повышает оперативность в обработке информации об изображении.

На чертеже показан вариант выполнения предложенного устройства с вращательным движением.

Конкретный пример выполнения предусматривает основание 1 с вмонтированным электродвигателем, на оси 2 которого закреплены консоль 3 в виде дуги окружности и консоль 4, имеющая вертикальный участок, светодиоды 5, закрепленные на консолях 3, 4, задающий блок 6, неподвижный контакт 7 и щетку 8, источник питания 9, магнит 10 и геркон 11. Консоли 3, 4 имеют разные радиусы вращения.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения от источника питания 9 ось электродвигателя 2 раскручивается до 25-30 об/сек. Одновременно через контакт 7 и щетку 8 запитывается задающий блок 6, который, вращаясь на оси 2 вместе с консолями 3, 4, передает по линиям связи запрограммированные сигналы светодиодам 5 на консолях 3, 4.

Каждый из светодиодов 5 включается и начинает светиться на заданный промежуток времени в заданной точке пространства, после чего отключается. Отрезок светящейся траектории каждого светодиода 5 создает элемент объемного изображения. Сделав один оборот, задающий блок 6 повторяет сигналы, поддерживая таким образом упорядоченную периодичность вспышек и затуханий светодиодов 5. Пара "магнит 10 - геркон 11" обеспечивает синхронизацию подачи сигналов по оборотам.

Особенности зрительного восприятия человека при частоте вращения около 25 об/сек таковы, что участки светящейся траектории светодиодов 5 сливаются для глаза в линию ровного яркого света, а не светящиеся части (погашенные светодиоды 5, консоли 3, 4) становятся невидимыми. В результате наблюдатель видит яркую, реально объемную фигуру. В данном примере консоль 3 в виде дуги окружности создает земной шар с контурами материков, а вертикальный участок консоли 4 описывает опоясывающую земной шар ленту с надписью рекламного характера.

При этом для наблюдателя шар висит в пространстве и полупрозрачен, а надпись может быть как фиксированной, так и в виде бегущей строки. Эффект от полученного изображения невозможно сравнить по силе впечатления с другими видами объемного изображения и, главное, наблюдается при любом ракурсе и на любом удалении без дополнительных технических средств (например, без стереоочков).

Такой же эффект можно получить и при плоскопараллельном возвратнопоступательном движении консолей с высокой частотой, однако механизм, осуществляющий такое движение, сложнее, чем для вращательного.

Консоли различной формы создают разные тела вращения и, соответственно, разные объемные светящиеся изображения.

Если консоль выполнить с возможностью изменения и фиксации формы, например, из связанных между собой фиксируемых шарниров, то она сможет создавать множество образов.

Установив на разных консолях светодиоды разного цвета, можно получать многокрасочное объемное изображение путем наложения разных оттенков друг на друга.

Как вариант, значительно улучшающий качество изображения и позволяющий получать очень сложные, в том числе движущиеся цветные изображения, совместно с задающим блоком может быть использовано внешнее устройство хранения и обработки информации об изображении. Например, проигрыватель CD, TV-тюнер, видеокамера, видеомагнитофон, ПЭВМ. Эти устройства, обладая большими возможностями хранения и обработки информации, позволяют упростить задающий блок до функций приема информации и управления светодиодами. Связь между внешним устройством и задающим блоком может быть проводной или беспроводной по инфракрасному или радиоканалу связи.

Технические средства, примененные при изготовлении описанного варианта устройства, широко распространены и увязываются по известным законам конструирования. Например, в задающем блоке использован микропроцессор, остальные элементы в пояснении не нуждаются. Принципы, использованные в заявляемом устройстве, также широко известны: это механическая развертка изображения, программированное управление устройств световой индикации и стробоскопический эффект (о последнем см. , например, а.с. 55929, G 09 F 13/34, 95188, G 09 F 19/02).

Однако соединение известных элементов дало неожиданный сверхсуммарный эффект: реальное трехмерное изображение практически любой информации в цвете, зрительно не связанное с каким-либо носителем.

Изобретение относится к программируемым электронно-механическим устройствам отображения трехмерной информации, предназначенным для многоцветной визуализации информационных, рекламных и иных сообщений в виде объемных текстовых и графических изображений. Техническим результатом является создание устройства, обеспечивающего визуализацию в пространстве реально трехмерного, объемного многоцветного изображения. Этот результат достигается благодаря тому, что устройство содержит основание с вмонтированным электродвигателем, на оси которого закреплены консоли, выполненные с возможностью вращения с разными радиусами вокруг этой общей для них оси, задающий блок, управляющий излучающими световыми элементами, расположенными на консолях, при этом одна из консолей имеет форму дуги окружности, образуя при вращении сферическую поверхность, а другие консоли имеют вертикальные участки. 11 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для воспроизведения трехмерного изображения, содержащее основание с вмонтированным электродвигателем, на оси которого закреплены консоли, выполненные с возможностью вращения с разными радиусами вокруг этой общей для них оси, задающий блок, управляющий излучающими световыми элементами, расположенными на консолях, отличающееся тем, что одна из консолей имеет форму дуги окружности, образуя при вращении сферическую поверхность, а другие консоли имеют вертикальные участки.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что задающий блок выполнен с возможностью вращения совместно с консолями.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что задающий блок выполнен неподвижным и передает сигналы управления на излучающие световые элементы через неподвижный контакт и щетку.4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что задающий блок связан с внешним устройством хранения и обработки информации об изображении.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что связь задающего блока с внешним устройством хранения и обработки информации об изображении является проводной.6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что связь задающего блока с внешним устройством хранения и обработки информации об изображении является беспроводной.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что беспроводная связь задающего блока с внешним устройством хранения и обработки информации об изображении осуществляется по инфракрасному каналу.8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что беспроводная связь задающего блока с внешним устройством хранения и обработки информации об изображении осуществляется по радиоканалу.9. Устройство по любому из пп.4-8, отличающееся тем, что внешним устройством хранения и обработки информации об изображении является ПЭВМ.10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что задающий блок выполнен на основе микропроцессора.11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что излучающие световые элементы на разных консолях имеют разный цвет.12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что излучающие световые элементы представляют собой светодиоды.