УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК G09F19/00 

Настоящее изобретение относится к устройствам отображения, в частности к устройствам для показа зрителю двух или более последовательно сменяющихся изображений.

Описание предшествующего уровня техники

Известны разные виды устройств, применяемых для показа множества изображений. Такие устройства используются для рекламы, обучения, инструктажа, игр и многих других целей. Они обычно содержат призмы, вращающиеся вокруг своей оси, или же устройства для проецирования кинофильмов в замкнутом цикле. Однако для обеспечения работы всех таких устройств требуется значительная энергия, а значит подключение к сети электроснабжения. Кроме того, из-за относительной сложности необходимых приводных механизмов и других деталей такие устройства имеют довольно большие габариты.

Основной оптический принцип перемещения комплексного литографического отпечатка относительно линзы Френеля известен, например, из патента США 5494445, в котором предложена общая идея чередующегося показа нескольких изображений. Однако до настоящего времени этот принцип не нашел широкого применения для показа рекламы. Существует потребность в устройстве для динамического показа множества изображений, которое можно было бы использовать в торговых центрах и других местах, и которое могло бы работать автономно будучи закрепленным на стене или на полке для представления информации о продаваемых товарах.

Такое устройство отображения должно иметь собственное энергообеспечение, т.е. не требовать подсоединения к электрической сети. Оно должно быть способно показывать изображения высокого разрешения с широким диапазоном углов просмотра, иногда с двух сторон, чтобы их могли видеть зрители, приближающие с разных направлений. Для удобства эксплуатации необходимо, чтобы устройство могло работать, по меньшей мере, в течение 3-4 месяцев без замены батареек. Должна быть обеспечена возможность легкой замены рекламных сообщений неквалифицированным персоналом прямо на месте. Устройство отображения должно быть экономичным, иными словами, его стоимость не должна превышать цену товара (товаров), которые оно рекламирует.

Краткое изложение сущности изобретения

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания простого экономичного устройства отображения, построенного на основе оптических принципов, которое способно показывать поочередно несколько изображений высокого разрешения, не требуя при этом подсоединения к сети электроснабжения.

Еще одной задачей изобретения является создание устройства отображения для показа множества малых или больших последовательно сменяющихся изображений, способного работать в течение длительного времени и питающегося от независимого источника питания.

Еще одна задача изобретения заключается в том, чтобы создать экономичное устройство для показа рекламы, в котором замену проецируемого изображения мог бы легко осуществлять неквалифицированный работник без технического образования.

Указанный технический результат достигается в устройстве отображения с собственным энергообеспечением для показа зрителю, по меньшей мере, двух последовательно сменяющихся изображений, содержащем корпус, по меньшей мере одна стенка которого выполнена в форме матрицы линейных линз, имеющих ступенчатую переднюю поверхность и плоскую заднюю поверхность, по меньшей мере, один подвижный легкий, практически плоский носитель изображений, расположенный внутри корпуса на расстоянии от задней поверхности, практически равном фокусному расстоянию линз, и работающий на батарейке, высокоэкономичный приводной механизм с низким энергопотреблением для периодического перемещения носителя изображений на расстояние, по меньшей мере, равное расстоянию между двумя соседними линзами матрицы.

В дальнейшем изобретение описывается на примере нескольких предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.

Следует отметить, что конкретные детали, изображенные на чертежах, представлены только для иллюстрации примерных предпочтительных вариантов реализации изобретения, чтобы обеспечить наиболее полное и ясное понимание его принципов и общего изобретательского замысла. Поэтому конструктивные детали показаны только с той степенью детализации, которая необходима для понимания изобретения, чтобы специалистам было понятно, как можно реализовать изобретение в нескольких формах.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 изображает поперечное сечение предлагаемого устройства,

фиг.2 - вид спереди носителя изображений для показа сменяющихся изображений, согласно изобретению,

фиг.3 - вид спереди устройства, показывающего букву А,

фиг.4 - схематический вид сбоку приводного механизма и присоединенного к нему эксцентрика,

фиг.5 - вид устройства отображения спереди с частичным сечением, показывающий детально приводной механизм для приведения в действие эксцентрика, аналогичного показанному на фиг.4,

фиг.6 - поперечное сечение еще одного варианта устройства отображения, согласно изобретению,

фиг.7 - частичный вид спереди поперечного сечения устройства отображения и крепежный элемент для закрепления его на полке,

фиг.8 и 9 - вид спереди и поперечное сечение устройства отображения, содержащего часы,

фиг.10 и 11 - вид спереди и поперечное сечение еще одного варианта устройства отображения, содержащего часы,

фиг.11А - увеличенный вид части, заключенной в круг на фиг.11,

фиг.12 - вид кулачка, обеспечивающего ступенчатое движение носителя изображений,

фиг.13 - схематический вид поперечного сечения матрицы линейных линз, имеющих поперечное сечение, соответствующее известным линзам Френеля,

фиг.14 - поперечное сечение устройства отображения, содержащего матрицу линз, показанную на фиг.13,

фиг.15 - поперечное сечение устройства отображения, в котором матрица линз, показанная на фиг.13, является единой частью полой прессованной панели.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

На фиг.1-3 изображено устройство 2 отображения, предназначенное для показа зрителю двух или более последовательно сменяющихся изображений даже без перемещения линии прямой видимости. Устройство 2 состоит из корпуса 4, имеющего переднюю поверхность 6, образованную матрицей линз 8. Линзы могут быть расположены так, чтобы образовать протяженную в горизонтальном направлении линейную матрицу, как показано на фиг.1, или же образовать матрицу с сотовым, сферическим или другим расположением.

За неподвижной передней поверхностью 6 расположен с возможностью перемещения легкий носитель 10 изображений. Носитель 10 изображений имеет форму листа или пленки, на одной или двух поверхностях которой отпечатаны изображения, например, с применением способа, предложенного в патентах США 5100330 или 5488451, или любого другого способа. Оптический принцип, на котором основаны эти способы, заключается в возможности делать видимым любое из множества изображений, отпечатанных на поверхности (поверхностях) полупрозрачного или практически прозрачного носителя 10 изображений, при его минимальном перемещении относительно матрицы линз 8.

Носитель 10 изображений можно легко заменять другим аналогичным носителем путем изъятия этого носителя из гнезда 11 и вставления другого носителя. Эту процедуру может осуществить любой работник, не имеющий специальной подготовки.

Как видно на фиг.1 и 4, устройство 2 также содержит полость 12 в нижней части корпуса 4, в которой находится электрический приводной механизм 14 с выходной осью 16. Детальное описание приводного механизма 14 будет представлено ниже. На выходной оси 16 установлен эксцентрик 18, более подробно показанный на фиг.5, ограниченная часть окружности которого выступает в полость 20, в которой расположен носитель 10 изображений, в результате чего нижний край 22 носителя 10 изображений контактирует с дном выемки 24, выполненной на окружности 26 эксцентрика 18. Носитель 10 входит в выемку 24 свободно, но при этом не выскальзывает из эксцентрика 18 при вращении последнего.

На фиг.5 показан вид спереди эксцентрика 18, а также в целях иллюстрации показан более длинный радиус R₁ и более короткий радиус R₂, разность между которыми равна расстоянию перемещения носителя 10 изображений. Факультативно эксцентрик 18 может быть также снабжен грузом 28, расположенным на периферии меньшего радиуса R₂, который должен уравновешивать вес носителя изображений при его перемещении вверх.

На более детальном чертеже изобретения на фиг.5 показан раздвоенный корпус 4, носитель 10 изображений, направляющие 30, 32 для направления движения носителя изображений и эксцентрик 18, на край которого опирается носитель 10 изображений. Показан также высокоэкономичный приводной механизм 14 с низким энергопотреблением для вращения эксцентрика 18, содержащий электронный генератор 34, питающийся от батареи 36 и присоединенный к электромагниту 38 с двумя ферромагнитными рычагами 40 и 42. Каждый свободный конец рычагов 40, 42 выполнен в виде якоря 44, 46, окружающего магнитный сердечник 48, но не соприкасающегося с ним, который прямо или косвенно соединен с зубчатыми колесами 50, 52 для приведения в движение эксцентрика 18. Каждый импульс, выдаваемый генератором, вызывает поворот сердечника 48 на 180°. Контур эксцентрика таков, что его вращение преобразуется в линейное перемещение носителя 10 изображений, который свободно опирается на край эксцентрика, снабженный выемкой, как было описано выше. Радиусы R₁ и R₂ эксцентрика 18 вычисляют таким образом, чтобы общее линейное перемещение носителя 10 изображений вверх и вниз осуществлялось на расстояние, по меньшей мере, равное расстоянию D между двумя фокусными линиями двух соседних линз, расположенных в направлении перемещения. Перемещение носителя 10 изображений на такую амплитуду обеспечивает последовательный показ изображений, сформированных на поверхности носителя. Носитель 10 изображений имеет минимальный вес, и, учитывая эффективный приводной механизм, описанный выше, который потребляет энергию только в течение относительно короткого времени импульса, выданного генератором 34, энергия на приведение в действие устройства тоже минимальная. Следовательно, устройство может работать в течение длительных периодов времени без замены батарей. Естественно, что данное устройство может также питаться или получать вспомогательное питание от солнечных батарей.

На фиг.1-5 показано устройство, выполненное с возможностью показа изображения только на одной стороне. На фиг.6 представлен вариант, в котором сменяющиеся изображения показываются на двух противоположных сторонах устройства. Для этого необходимо только обеспечить вторую матрицу линз 8’ на другой поверхности устройства и выполнить изображения на обеих поверхностях носителя 10 изображений. Во всем остальном конструкция и работа этого варианта идентична описанным выше со ссылкой на фиг.1-5.

На фиг.7 представлен вид поперечного сечения раздвоенного корпуса 4, имеющего подходящее отверстие 54, в которое вставлен крепежный элемент 56 для крепления устройства 2 на полке, например на витринном прилавке торгового центра или магазина. Крепежный элемент 56 предназначен для обеспечения гибкого соединения с устройством 2 и более жесткого соединения с полкой, чтобы исключить поломку устройства при случайном толчке проходящим покупателем или работником. Гибкое соединение между крепежным элементом 56 и устройством 2 обеспечивается с помощью рычага 58, входящего в отверстие 54 и удерживаемого силой трения. Более жесткое соединение обеспечивается металлической скобой 60.

На фиг.8-11 показано два варианта использования предложенного устройства отображения вместе с часами. В первом варианте, показанном на фиг.8 и 9, часы 62 работают на обычном часовом механизме 64, расположенном в корпусе 4 устройства 2, образуя тем самым комбинацию часов и устройства отображения. При этом понятно, что часы, показанные на фиг.8, могут также быть электронными. Во втором варианте, показанном на фиг.10 и 11, сменяющиеся изображения расположены за циферблатом часов. Такое размещение обеспечивает работу часов 62 и смену изображений на носителе 10 с помощью обычного приводного механизма 14.

Как показано на фиг.11А, эксцентрик 18 жестко закреплен на секундной оси 15 общего приводного механизма 14 и перемещается ею внутри центрального отверстия 17 подходящей формы и размера, выполненного в носителе 10.

На. фиг.12 показан эксцентрик 28 или, точнее, кулачок, имеющий три радиуса кривизны: r₁, r₂, r₃, а также скаты 29, ведущие от одной кривизны к другой смежной кривизне. Также показан толкатель кулачка в форме ролика 66, установленного в вилке 67, которая жестко прикреплена к носителю 10 изображения. Понятно, что когда кулачок 28 поворачивается в направлении стрелки А, ролик 66 начинает катиться по кривизне r₁. Поскольку кривизна r₁ концентрична с осью 16, носитель 10 останется неподвижным до тех пор, пока ролик 66 вместе с носителем 10 не поднимутся на следующую кривизну r₂ по скату 29, после чего ролик 66 снова будет стоять до тех пор, пока не поднимется по следующему скату 29 на следующую кривизну r₃, на которой носитель 10 изображения достигнет своего максимального смещениям Достигнув конца кривизны r₃, ролик 66 упадет на кривизну r₁ и носитель 10 снова окажется в своем самом нижнем положении. Таким образом, кулачок имеет три части "покоя" и три ската и поворачивается при равномерном вращении оси 16, осуществляя ступенчатый подъем носителя 10 изображения. Такой кулачок особенно полезен для больших устройств отображения, наблюдаемых со значительного расстояния, когда линия прямого видения не сильно отклоняется от перпендикуляра к устройству.

Изготовление носителей изображений требует большой точности, особенно в части соотношении размерных параметров изображений и шага матрицы линз. В то время как такая точность вполне реализуема в малых устройствах отображения, ее невозможно обеспечить в больших устройствах из-за неизбежного накопления погрешностей при изготовлении носителя, эффектов колебаний температуры и т.п. Хотя в принципе эти проблемы можно решить за счет увеличения ширины линейных линз матрицы, такая мера имеет собственные серьезные недостатки.

1. Увеличение ширины линейных линз, образованных в поперечном сечении круглой дугой, автоматически также увеличивает толщину линз, поэтому матрица линз с увеличенной шириной будет очень тяжелой и, следовательно, дорогой.

2. Волнистые поверхности матрицы будут создавать блики, которые ухудшают видимость изображения. На них также может оседать пыль.

Эти проблемы можно решить с помощью матрицы линз, изображенной на фиг.13 и 14. Эта матрица состоит из копланарных, предпочтительно внутренних групп линейных линз, поперечное сечение которых соответствует известным линзам Френеля, причем каждая группа состоит из центральной, практически цилиндрической линзы с расположенными по бокам несколькими квазипризматическими линейными линзами (квази - потому, что, строго говоря, наклонные поверхности этих призм являются частями цилиндрических поверхностей). Из-за большой величины f (в линейной линзе Френеля фокусное расстояние f/ширина m (фиг.13)) этот тип линз обеспечивает относительно большую ширину (например, 40 мм) при достаточно коротком фокусном расстоянии.

На фиг.13 схематически показано устройство отображения с использованием упомянутой выше матрицы квазипризматических линз. Носитель 10 изображения расположен на расстоянии f сзади матрицы 84 упомянутых выше линз. Матрица 84 состоит из множества групп 86, каждая из которых содержит центральную, по существу цилиндрическую линзу 88 с расположенным по бокам множеством линейных квазипризматических линз 90. Предпочтительно, матрица 84 является единым целым, например получена путем экструзионного прессования или тиснения, хотя она также может быть выполнена из нескольких частей, особенно для больших устройств отображения. Как видно на чертеже, обращенная к зрителю поверхность совершенно гладкая и поэтому меньше подвержена эффектам отражения и бликов, а также оседанию пыли.

На фиг.14 показано устройство отображения, в котором матрица 84, изображенная на фиг.13, получена путем экструзионного прессования и снабжена ребрами 92, которые придают ей жесткость и не дают носителю 10 изображения прогибаться. Носитель 10 перемещается вверх и вниз, как показано двойной стрелкой В, с помощью любого из описанных выше средств. Устройство отображения, показанное на фиг.14, может быть также снабжено источником света, например группой люминесцентных ламп 94.

Устройство, изображенное на фиг.15, аналогично тому, которое показано на фиг.14, за исключением того, что матрица 84 образует переднюю поверхность полой прессованной панели, задняя поверхность 96 которой соединена с матрицей 84 ребрами 92. Этот вариант обладает исключительной прочностью и поэтому подходит для больших устройств отображения.

Специалистам будет понятно, что настоящее изобретение не ограничено деталями представленных выше вариантов и может быть реализовано в других конкретных формах, не выходящих за рамки его существенных признаков. Поэтому описанные варианты следует считать во всех отношениях иллюстративными и не ограничительными, а объем изобретения определен прилагаемой формулой изобретения, охватывающей все изменения, которые можно рассматривать как эквивалентные.

Устройство отображения с энергообеспечением предназначено для показа зрителю последовательно сменяющихся изображений. Оно содержит корпус, имеющий по меньшей мере одну стенку, выполненную в виде матрицы линейных линз, по меньшей мере один подвижный легкий, по существу плоский носитель изображений, и работающий на батарейке приводной механизм. Матрицы линейных линз имеют ступенчатую переднюю поверхность и плоскую заднюю поверхность. Носитель изображений выполнен в виде заменяемой пленки или листа и расположен внутри корпуса на расстоянии от задней поверхности, практически равном фокусному расстоянию линз. Приводной механизм предназначен для периодического перемещения носителя изображений на расстояние, по меньшей мере равное расстоянию между двумя смежными линзами матрицы. Приводной механизм содержит двигатель, соединенный с кулачком, а часть нижнего края носителя изображений опирается на указанный кулачок. Обеспечивается создание простого экономичного устройства, которое способно показывать несколько изображений высокого разрешения, не требуя подсоединения к сети электроснабжения. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Устройство отображения с энергообеспечением, предназначенное для показа зрителю, по меньшей мере, двух последовательно сменяющихся изображений, содержащее корпус, имеющий по меньшей мере одну стенку, выполненную в виде матрицы линейных линз, имеющих ступенчатую переднюю поверхность и плоскую заднюю поверхность, по меньшей мере один подвижный, легкий, по существу, плоский носитель изображений, выполненный в виде заменяемой пленки или листа и расположенный внутри корпуса на расстоянии от задней поверхности, практически равном фокусному расстоянию линз, работающий на батарейке приводной механизм, предназначенный для периодического перемещения носителя изображений на расстояние, по меньшей мере, равное расстоянию между двумя смежными линзами матрицы, при этом приводной механизм содержит двигатель, соединенный с кулачком, а часть нижнего края носителя изображений опирается на указанный кулачок.2. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что двигатель является электродвигателем, питающимся от солнечной батареи.3. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что двигатель является приводимым в действие импульсами шаговым двигателем, содержащим ось.4. Устройство отображения по п.3, отличающееся тем, что приводимый в действие импульсами шаговый двигатель выполнен с возможностью выработки импульсов, каждый из которых поворачивает ось шагового двигателя на 180°.5. Устройство отображения по п.3, отличающееся тем, что ось выполнена с возможностью вращения со скоростью 2-4 оборотов в минуту.6. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что кулачок является эксцентриком.7. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что кулачок снабжен расположенным на его периферии грузом для уравновешивания по меньшей мере некоторой части веса носителя изображений после его перемещения в верхнее положение.8. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что носитель изображений выполнен полупрозрачным или полностью прозрачным для прохождения через него света.9. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что корпус содержит две параллельные разнесенные стенки, каждая из которых выполнена в виде матрицы линз, а носитель изображений содержит отображаемые изображения на обеих сторонах для одновременного показа изображений с двух сторон устройства.10. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что корпус дополнительно содержит средство для закрепления устройства на полке.