СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, А ТАКЖЕ СИСТЕМА ПРИВОДИМОЙ В ДЕЙСТВИЕ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2022 года по МПК A63J5/02 H04N9/31 A63G31/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в целом, к области парков развлечений. В частности, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам и способам отображения, которые допускают приведение в действие поверхностей для усиления иллюзий, например, вместе с проецируемыми изображениями.

Уровень техники

Этот раздел предназначен для ознакомления читателя с различными аспектами данной области техники, которые могут быть связаны с различными аспектами настоящего изобретения, которые описаны ниже. Предполагается, что это описание будет полезным в обеспечении для читателя справочной информации для облегчения понимания различных аспектов настоящего изобретения. Соответственно, следует понимать, что эти утверждения следует читать в этом свете, а не в качестве признания предшествующего уровня техники.

Тематические или развлекательные аттракционы становятся все более популярными. Такие аттракционы могут включать в себя отображаемые носители информации, предназначенные для создания иммерсивного впечатления. Например, аттракционы могут показывать отображаемые изображения, которые представляют элементы нарратива и/или имитируют требуемую среду аттракциона. Однако, проецируемые или отображаемые носители информации (например, изображения, видео) обычно отличимы от более дорогостоящих физических устанавливаемых элементов. Если посетитель сразу поймет, что среда имитируется, то требуемое иммерсивное впечатление может быть ослаблено. Соответственно, понятно, что существует потребность в улучшенных системах отображения, которые создают более иммерсивное и реалистичное впечатление от аттракциона.

Краткое описание изобретения

Некоторые варианты осуществления, соответствующие по объему исходно заявленному объекту изобретения, кратко изложены ниже. Эти варианты осуществления не предназначены для ограничения объема этого изобретения, напротив, эти варианты осуществления предназначены только для обеспечения краткого обзора некоторых раскрытых вариантов осуществления. Действительно, настоящее изобретение может охватывать множество форм, которые могут быть подобными вариантам осуществления, изложенным ниже, или отличными от них.

В одном варианте осуществления, система приводимой в действие поверхности включает в себя множество приводимых в действие узлов. Отдельный приводимый в действие узел включает в себя гибкую мембрану; консоль, по меньшей мере частично уплотняющую гибкую мембрану внутри консоли; и трубопровод текучей среды, выполненный с возможностью подавать текучую среду на заднюю сторону гибкой мембраны, чтобы заставить гибкую мембрану образовать поднятую структуру относительно консоли. Система также включает в себя раму, удерживающую множество приводимых в действие узлов, и поверхностный слой, соединенный с множеством приводимых в действие узлов и находящийся в контакте с по меньшей мере частью передней стороны гибких мембран множества приводимых в действие узлов, причем передняя сторона противоположна задней стороне, и поверхностный слой выполнен с возможностью перемещаться вместе с гибкими мембранами, когда гибкие мембраны находятся в поднятой структуре. Система также включает в себя контроллер, выполненный с возможностью адресовать каждый отдельный приводимый в действие узел из множества приводимых в действие узлов, чтобы вызвать подачу текучей среды через трубопровод текучей среды для образования поднятой структуры.

В одном варианте осуществления, система включает в себя проекционную поверхность, выполненную с возможностью отображать изображение на зрительской стороне проекционной поверхности, и проектор, выполненный с возможностью проецировать изображение на зрительскую сторону проекционной поверхности. Система также включает в себя множество приводимых в действие узлов, соединенных с задней стороной проекционной поверхности, причем задняя сторона противоположна зрительской стороне, и причем каждый отдельный приводимый в действие узел из множества приводимых в действие узлов содержит гибкую мембрану и трубопровод текучей среды, выполненный с возможностью подавать текучую среду на гибкую мембрану, чтобы заставить гибкую мембрану образовать поднятую структуру таким образом, чтобы часть проекционной поверхности выдавалась. Система также включает в себя контроллер, содержащий память и процессор, причем контроллер выполнен с возможностью выдавать сигналы для проектора, чтобы заставить его проецировать изображения на проекционную поверхность, и причем контроллер выполнен с возможностью обеспечивать команды для подмножества множества приводимых в действие узлов для образования картины из соответствующих поднятых структур по меньшей мере частично на основе изображения.

В одном варианте осуществления, способ включает в себя этапы, на которых принимают сигнал инициирования от контроллера; управляют первым подмножеством электромагнитных клапанов из множества электромагнитных клапанов таким образом, чтобы они открывались в первом направлении, на основе сигнала инициирования, причем каждый из множества электромагнитных клапанов при открывании сообщается по текучей среде с пространством, по меньшей мере частично уплотненным соответствующей гибкой мембраной; подают текучую среду под давлением через каждый электромагнитный клапан подмножества, открытый в первом направлении, чтобы заставить соответствующие гибкие мембраны подмножества образовать поднятые структуры в первой картине; управляют подмножеством электромагнитных клапанов из множества электромагнитных клапанов таким образом, чтобы они открывались во втором направлении, на основе приема последующего сигнала; удаляют текучую среду под давлением через каждый электромагнитный клапан подмножества, открытый во втором направлении, чтобы заставить соответствующие гибкие мембраны подмножества образовать плоские структуры; и управляют одним или более источниками света таким образом, чтобы они испускали свет через соответствующие гибкие мембраны, находящиеся в поднятых структурах, и не испускали свет через соответствующие гибкие мембраны, находящиеся в плоских структурах.

Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создана система приводимой в действие поверхности, содержащая:

множество приводимых в действие узлов, причем отдельный приводимый в действие узел из множества приводимых в действие узлов содержит:

- гибкую мембрану;

- консоль, по меньшей мере частично уплотняющую гибкую мембрану внутри консоли; и

- трубопровод текучей среды, выполненный с возможностью приложения текучей среды к задней стороне гибкой мембраны для обеспечения образования гибкой мембраной поднятой структуры относительно консоли;

раму, удерживающую множество приводимых в действие узлов;

поверхностный слой, соединенный с множеством приводимых в действие узлов и находящийся в контакте с по меньшей мере частью передней стороны гибких мембран множества приводимых в действие узлов, причем передняя сторона противоположна задней стороне, и поверхностный слой выполнен с возможностью перемещения вместе с гибкими мембранами, когда гибкие мембраны находятся в поднятой структуре; и

контроллер, выполненный с возможностью обращения к каждому отдельному приводимому в действие узлу из множества приводимых в действие узлов для обеспечения приложения текучей среды через трубопровод текучей среды для образования поднятой структуры.

Предпочтительно, контроллер выполнен с возможностью управления инициированием картины приведения в действие для образования первым подмножеством множества приводимых в действие узлов поднятой структуры в первый момент времени и образования вторым подмножеством множества приводимых в действие узлов поднятой структуры во второй момент времени.

Предпочтительно, картина приведения в действие инициируется в ответ на прием контроллером от датчика близости сигнала, указывающего на присутствие пользователя.

Предпочтительно, система приводимой в действие поверхности по содержит схемы беспроводной связи, выполненные с возможностью приема беспроводного сигнала от пользовательского устройства, причем картина приведения в действие, обеспечивающая образование подмножеством множества приводимых в действие узлов соответствующих поднятых структур, инициируется в ответ на прием контроллером беспроводного сигнала от пользовательского устройства.

Предпочтительно, контроллер выполнен с возможностью управления процессом верификации того, что пользователь, связанный с пользовательским устройством, имеет разрешение инициировать картину приведения в действие, перед инициированием картины приведения в действие.

Предпочтительно, пользовательское устройство является ручным устройством, мобильным устройством или носимым пользователем устройством.

Предпочтительно, контроллер выполнен с возможностью обеспечения приложения отрицательного давления трубопроводом текучей среды, чтобы втянуть гибкую мембрану по направлению к впускному отверстию трубопровода текучей среды для реверсирования образования поднятой структуры.

Предпочтительно, принимаемое по умолчанию положение каждого приводимого в действие узла находится на одном уровне с консолью или углублено внутрь нее.

Предпочтительно, трубопровод текучей среды проходит через часть консоли.

Предпочтительно, каждый приводимый в действие узел содержит светодиод, соединенный с консолью.

Предпочтительно, трубопровод текучей среды соединен с электромагнитным клапаном, адресуемым контроллером, для обеспечения подачи электромагнитным клапаном текучей среды.

Предпочтительно, множество приводимых в действие узлов расположено в массиве, в котором отдельные консоли множества приводимых в действие узлов расположены смежно с по меньшей мере одной другой консолью.

Предпочтительно, отдельные консоли выполнены с возможностью образования множества промежутков или вырезов, позволяющее подавать поле отрицательного давления через множество промежутков или вырезов к поверхностному слою с задней стороны отдельных консолей, чтобы оттягивать поверхностный слой по направлению к отдельным консолям.

Предпочтительно, поверхностный слой образован из упругого материала.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создана система отображения изображения, содержащая:

проекционную поверхность, выполненную с возможностью отображения изображения на зрительской стороне проекционной поверхности;

проектор, выполненный с возможностью проецирования изображения на зрительскую сторону проекционной поверхности;

множество приводимых в действие узлов, соединенных с задней стороной проекционной поверхности, причем задняя сторона противоположна зрительской стороне, при этом каждый отдельный приводимый в действие узел из множества приводимых в действие узлов содержит гибкую мембрану и трубопровод текучей среды, выполненный с возможностью приложения текучей среды к гибкой мембране для обеспечения образования гибкой мембраной поднятой структуры таким образом, чтобы часть проекционной поверхности выдавалась; и

контроллер, содержащий память и процессор, причем контроллер выполнен с возможностью выдачи сигналов на проектор для обеспечения проецирования им изображения на проекционную поверхность, при этом контроллер выполнен с возможностью обеспечения команд для подмножества множества приводимых в действие узлов для образования картины соответствующих поднятых структур по меньшей мере частично на основе изображения.

Предпочтительно, контроллер выполнен с возможностью обеспечения перехода проектора от проецирования изображения к проецированию одного или более дополнительных изображений для генерирования анимационного эффекта, при этом контроллер выполнен с возможностью обновления команд для другого подмножества множества приводимых в действие узлов для образования новой картины из соответствующих поднятых структур по меньшей мере частично на основе одного или более дополнительных изображений.

Предпочтительно, множество приводимых в действие узлов расположено в массиве.

Предпочтительно, массив содержит множество сквозных проходов, причем система дополнительно содержит источник отрицательного давления, выполненный с возможностью приложения поля отрицательного давления на проекционную поверхность для оттягивания проекционной поверхности по направлению к гибкой мембране.

Предпочтительно, проекционная поверхность образована из упругого материала, который растягивается для размещения соответствующих поднятых структур.

Согласно третьему объекту настоящего изобретения создан способ отображения изображения, при котором:

принимают сигнал инициирования от контроллера;

управляют первым подмножеством электромагнитных клапанов из множества электромагнитных клапанов таким образом, чтобы они открывались в первом направлении, на основе принятия сигнала инициирования, причем каждый из множества электромагнитных клапанов при открывании сообщается по текучей среде с пространством, по меньшей мере частично уплотненным соответствующей гибкой мембраной;

подают текучую среду под давлением через каждый электромагнитный клапан первого подмножества, открытый в первом направлении, для обеспечения образования соответствующими гибкими мембранами первого подмножества поднятых структур в первой картине;

управляют первым подмножеством электромагнитных клапанов из множества электромагнитных клапанов таким образом, чтобы они открывались во втором направлении, на основе принятия последующего сигнала;

отводят текучую среду под давлением через каждый электромагнитный клапан первого подмножества, открытый во втором направлении, для обеспечения образования соответствующими гибкими мембранами подмножества плоских структур; и

управляют одним или более источниками света таким образом, чтобы они испускали свет через соответствующие гибкие мембраны, находящиеся в поднятых структурах, а не в плоских структурах.

Предпочтительно, управляют вторым подмножеством электромагнитных клапанов из множества электромагнитных клапанов таким образом, чтобы они открывались в первом направлении, на основе приема последующего сигнала, и подают текучую среду под давлением через каждый электромагнитный клапан второго подмножества, открытый в первом направлении, для обеспечения образования соответствующими гибкими мембранами второго подмножества поднятых структур во второй картине.

Предпочтительно, обеспечивают поле отрицательного давления через проходы, расположенные между соответствующими гибкими мембранами, чтобы оттянуть упругую проекционную поверхность по направлению к соответствующим гибким мембранам.

Предпочтительно, принимают сигнал близости, указывающий на близость пользователя, и передают сигнал инициирования на основе сигнала близости.

Краткое описание чертежей

Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут лучше понятны после прочтения нижеследующего подробного описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые части во всех видах и на которых:

Фиг. 1 является схематическим изображением системы приводимой в действие поверхности в контексте парка развлечений согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 является видом спереди варианта осуществления системы приводимой в действие поверхности, образованной из массива приводимых в действие узлов, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 является видом спереди отдельного приводимого в действие узла системы приводимой в действие поверхности с фиг. 2;

Фиг. 4 является видом сбоку варианта осуществления системы приводимой в действие поверхности согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 является видом клапанного узла согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций технологии приводимой в действие поверхности согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 7 является блок-схемой системы управления приводимой в действие поверхностью согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание изобретения

Далее будут описаны один или более конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения. В стремлении обеспечить краткое описание этих вариантов осуществления, в описании изобретения могут быть описаны не все признаки фактической реализации. Следует понимать, что при разработке любой такой фактической реализации, как в любом техническом или конструкторском проекте, множественные специфические для реализации решения должны быть реализованы для достижения конкретных целей разработчиков, таких как соответствие системным или экономическим ограничениям, которые могут отличаться в разных реализациях. Кроме того, следует понимать, что такие усилия по разработке могут быть сложными и длительными, но могут быть, тем не менее, общепринятыми практическими мерами, предпринимаемыми в отношении проектирования, разработки и изготовления, для специалистов в данной области техники, получающих пользу от этого изобретения.

При введении элементов различных вариантов осуществления настоящего изобретения предполагается, что форма единственного числа означает, что имеется один или более этих элементов. Предполагается, что термины «содержащий», «включающий в себя» и «имеющий» являются включающими в себя и означают, что могут быть дополнительные элементы, отличные от перечисленных элементов. Дополнительно, следует понимать, что предполагается, что ссылки на «один вариант осуществления» или «некоторый вариант осуществления» настоящего изобретения следует интерпретировать как не исключающие существования дополнительных вариантов осуществления, которые также включают в себя перечисленные признаки.

Настоящее изобретение относится к системе приводимой в действие поверхности для тематического парка или парка развлечений. Парки развлечений включают в себя аттракционы или декорации, которые обеспечивают иммерсивное впечатление для посетителей парка. В качестве части впечатления, такие аттракционы могут использовать иллюзии или имитации для обеспечения впечатления нахождения в другом местоположении и/или окружения другой средой. Часто такие иллюзии используют раскрашенную бутафорию, проецируемые или отображаемые изображения, и/или световые эффекты. Бутафория и световые эффекты могут создавать более реалистичное ощущение среды. Однако, эти элементы обычно устанавливаются в фиксированной конфигурации и не годятся для частого обновления. Отображаемые изображения могут обеспечивать высокие уровни настройки изображений, которые относительно просто обновлять или изменять посредством замены старых файлов носителей информации новыми файлами носителей информации. Однако, пользователи часто теряют иммерсивное впечатление, когда технология отображения кажется слишком плоской или двумерной на поверхности отображения, особенно для имитаций сред, в которых проецируемые отображения являются анахроничными или находятся вне контекста.

Здесь обеспечена система приводимой в действие поверхности, которая включает в себя приводимую в действие поверхность (например, проекционную поверхность), соединенную с множеством приводимых в действие узлов, таких как отдельные выпуклости или пузыри, которые, в свою очередь, являются отдельно адресуемыми для воздействия на части поверхности, заставляющего эти части выдаваться вовне, в ответ на управляющие сигналы. Приводимая в действие поверхность обеспечивает динамически настраиваемую структуру и/или глубину, которые могут быть встроены в устанавливаемые элементы, декорации, бутафорию, и/или установки, в которых используются традиционные экраны отображения или статические поверхности. Дополнительно, система приводимой в действие поверхности может улучшить отображаемые изображения для обеспечения более реалистичной поверхности.

В одном варианте осуществления, каждый отдельный приводимый в действие узел может выдаваться в ответ на управление группой электромагнитных клапанов для управления направлением и потоком воздуха. Соответственно, выпуклость любого размера или формы может перемещаться по поверхности в унисон с проецируемыми носителями информации. В некоторых вариантах осуществления, система приводимой в действие поверхности облегчает взаимодействие между клиентами и средой аттракциона. Например, раскрытая перемещающаяся или приводимая в действие поверхность может активироваться в ответ на близость пользователя или жесты пользователя или взаимодействия со средой. В то время как настоящие технологии описаны в контексте парков развлечений или тематических парков, следует понимать, что раскрытые варианты осуществления могут быть также применимы к другим средам, таким как развлекательные заведения или торговые заведения. Дополнительно, в то время как некоторые раскрытые варианты осуществления описаны в контексте поверхности, которая функционирует вместе с проецируемыми или отображаемыми изображениями и/или встроенными световыми эффектами, следует понимать, что приводимые в действие узлы могут быть выполнены с возможностью образовывать настраиваемую или перемещающуюся поверхность, которая управляется управляющими сигналами, обеспеченными здесь, с отображением или без отображения изображений на этой поверхности и с управлением или без управления встроенными источниками света.

В одном примере, показанном на фиг. 1, среда, включающая в себя систему 12 приводимой в действие поверхности, может включать в себя поверхность 14, выполненную с возможностью напоминать грубо отесанные или каменные стены после приведения в действие иллюзии. В неактивной конфигурации 16, поверхность 14 может быть, в общем, плоской поверхностью с минимальными декоративными признаками. После активации иллюзии, показанной в виде активной конфигурации 17, раскрытая система 12 приводимой в действие поверхности может быть использована для образования поднятого вьющегося растения 18 вдоль поверхности 14 с использованием отдельных приводимых в действие узлов 20, которые заставляют поднятые части выдаваться из поверхности 14. Таким образом, вьющееся растение 18 имеет глубину независимо от того, насколько близко или под каким углом расположен зритель, что усиливает эффект. Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления окраска и текстура поверхности 14 и вьющегося растения 18 могут быть по меньшей мере частично сымитированы с использованием проецируемых изображений из проектора 22, причем эти изображения могут иметь требуемые характеристики цвета и текстуры. Например, проектор 22, показанный в передней проекционной конфигурации, отображает изображения каменных стен на поверхность 14. Дополнительно, проецируемые изображения могут учитывать и усиливать нерегулярности и изгибы вьющегося растения 18, например, с использованием картирования проекции. Соответственно, в одном варианте осуществления проецируемые изображения и трехмерные формы приводимых в действие узлов 20 (показанных в описанном варианте осуществления в виде вьющегося растения 18) могут работать совместно в качестве части иллюзии.

Поскольку система 12 приводимой в действие поверхности допускает динамическую настройку трехмерных признаков, вьющееся растение 18 может казаться перемещающимся или пульсирующим вдоль поверхности 14 в одном варианте осуществления. Такой вариант осуществления может также включать в себя проецирование изображений, в которых зеленые контуры вьющегося растения 18 изменяют свое положение на поверхности 14 в соответствии с перемещением вьющегося растения 18. Например, посредством образования новых выступов 24 и уплощения других выступов 24, форма и картина вьющегося растения 18 относительно поверхности 14 и соответствующие изображения изменяются для создания требуемой иллюзии.

Эти динамические изменения в приведении в действие системы 12 приводимой в действие поверхности могут быть частью предварительно запрограммированного эффекта, работающего по таймеру. В одном варианте осуществления, приведение в действие может происходить в ответ на присутствие или действия пользователя. Например, система 12 приводимой в действие поверхности может быть использована вместе с одним или более устройствами детектирования пользователя, такими как датчик 30 близости (например, камера или оптический датчик). После детектирования пользователя 32, система 12 приводимой в действие поверхности может заставлять вьющееся растение 18 изменяться посредством активации отдельных приводимых в действие узлов 20 и/или может заставлять проектор 22 изменять множество проецируемых изображений. В одном варианте осуществления, устройство детектирования пользователя может быть радиочастотным средством 34 связи, выполненным с возможностью связываться со связанным с пользователем устройством 36 (например, браслетом, мобильным устройством, ручным устройством).

Описанный вариант осуществления, показывающий иллюзию стены на поверхности 14 и поднятого вьющегося растения 18, приведен в качестве примера. Другие неограничивающие конфигурации включают в себя управляемое приведение в действие, при котором жест пользователя детектируется датчиком 30 близости и повторяется в картине приведения в действие на поверхности 14. Например, пользователь 32, стоящий перед поверхностью 14, может взмахнуть своей рукой, чтобы пустить рябь по поверхности 14. Пользователь, проходящий мимо поверхности 14, может быть сымитирован имитируемой фигурой, заметной в поднятых положениях, которая перемещается вдоль поверхности 14 синхронно с пользователем 32. В одном варианте осуществления, возможность обеспечивать приведение в действие и/или конкретную природу или картину приведения в действие может быть основана на информации пользовательского профиля, доступной посредством связи со связанным с пользователем устройством 36. Дополнительно, поверхность 14 может быть тактильной и восприимчивой к пользовательскому касанию. Например, при использовании в качестве стены в доме с привидениями, система 12 приводимой в действие поверхности может заставлять поверхность 14 казаться нормальной стеной, но при касании поверхность 14 может образовывать соответствующие поднятые структуры в местоположении контакта. Контакт может быть детектирован датчиком 30 близости и преобразован в конкретное местоположение на поверхности 14. Таким образом, поверхность 14 и ее соответствующее приведение в действие могут действовать в качестве «сюрприза» для аттракциона «Дом с привидениями». Также предполагаются и другие реализации, например, образование сложных или имеющих определенную форму структур (деревьев, транспортных средств, и т.д.), включающих в себя систему 12 приводимой в действие поверхности. Приведение в действие некоторых частей поверхности 14, подлежащих подъему относительно дезактивированной конфигурации, может быть использовано для имитации перемещения насекомых или животных вдоль поверхности 14, перемещения живых существ под поверхностью 14, и т.д.

Фиг. 2 является видом спереди системы 12 приводимой в действие поверхности. Поверхность 14, или внешняя или зрительская сторона поверхностного слоя 38, расположена поверх массива 40 отдельных приводимых в действие узлов 20, которые поддерживаются рамой 42. Каждый отдельный приводимый в действие узел 20 включает в себя консоль 44, соединенную с гибкой мембраной 46 (например, уплотненной внутри консоли). Гибкая мембрана 46 может быть образована из силикона, каучука, или подобного материала. При приведении в действие, гибкая мембрана 46 перемещается относительно неподвижной консоли по направлению к и напротив поверхностного слоя 38. В свою очередь, перемещение гибкой мембраны 46 заставляет поверхностный слой 38 перемещаться вместе с гибкой мембраной 46. Поверхностный слой 38 растягивается для размещения гибкой мембраны 46, создавая, таким образом, поднятую структуру на поверхности 14, обеспеченной здесь. На основе синхронизации и выбора отдельных приводимых в действие узлов 20, которые образуют поднятые структуры, могут быть созданы различные иллюзии. Например, относительно большие поднятые структуры могут быть созданы посредством приведения в действие смежных приводимых в действие узлов 20 (например, приводимых в действие узлов 20a-d), чтобы заставить их соответствующие гибкие мембраны 46 выдаваться одновременно. В другом примере, образование выступа и затем быстрое устранение выступа в одном или более приводимых в действие узлах 20 могут создавать эффект пульсирования. В другом примере эффект перемещения или ползучести может быть обеспечен посредством приведения в действие смежных приводимых в действие узлов 20 для последовательного образования поднятых структур (приводимого в действие узла 20b, затем приводимого в действие узла 20с, затем приводимого в действие узла 20е, затем приводимого в действие узла 20f, и т.д.).

Консоль 44 и гибкая мембрана 46 соединены друг с другом и/или с рамой 42 посредством механических крепежных средств 48. Консоли 44 расположены рядом друг с другом для образования сквозных проходов 50, которые продолжаются с задней стороны массива 40 вплоть до поверхностного слоя 38 для натяжения поверхности 14 напротив массива 40 и/или гибких мембран 46. Массив 40 показан в виде регулярной решетки. Однако массив 40 может иметь размер и форму, соответствующие требуемой иллюзии.

Дополнительно, каждый отдельный приводимый в действие узел 20 массива, показанный на фиг. 3, может масштабироваться таким образом, чтобы он был больше или меньше, в зависимости от требуемой иллюзии. Больший приводимый в действие узел 20 может выдаваться на большее расстояние из неподвижной консоли 44, образуя, таким образом, большую поднятую структуру. Консоль 44 может быть образована таким образом, чтобы она была относительно тонкой около ее краев, чтобы расстояние 54 было меньше 10% общей длины края 56 консоли 44. Смежные края 56 могут находиться в прямом контакте или почти в контакте друг с другом в массиве 40. Сквозные проходы 50 могут быть образованы вырезами 60 на углах каждой консоли 44. Предполагается, что каждый отдельный приводимый в действие узел 20 сконфигурирован таким образом, что он является модульным и отделяемым от других приводимых в действие узлов 20 в массиве 40 таким образом, чтобы каждый узел 20 мог быть легко заменен при износе.

Фиг. 4 является видом сбоку массива 40 системы 12 приводимой в действие поверхности, показывающим разные состояния приведения в действие отдельных приводимых в действие узлов 20. Показанный вариант осуществления показывает три поднятые структуры 36, образованные из смежных гибких мембран 46, находящихся в приведенном в действие или выдающемся положении относительно плоской консоли 44. Приведение в действие гибких мембран 46 заставляет переднюю сторону 66 гибкой мембраны толкать поверхностный слой 38. Поверхностный слой 38 растягивается поверх трех приведенных в действие гибких мембран 46 таким образом, что единственный выступ или поднятая структура 68 видны на поверхности 14. А именно, некоторые части передней стороны 66 гибкой мембраны 46 находятся в прямом контакте с поверхностным слоем 38, когда поверхностный слой 38 перекрывает промежутки 67 между отдельными гибкими мембранами 46. Соответственно, посредством настройки числа приводимых в действие узлов 20 может быть изменен размер поднятой структуры 68. Поверхностный слой 38 может быть образован из упругого материала, такого как упругая ткань. Поверхностный слой 38 может быть достаточно непрозрачным, чтобы не позволять пользователю 32 видеть нижележащую структуру приводимых в действие узлов 20. Однако, в вариантах осуществления, в которых по меньшей мере некоторые из приводимых в действие узлов 20 имеют встроенные источники 74 света (например, светодиоды), которые соединены с консолью 44, поверхностный слой 38 может быть сконфигурирован таким образом, чтобы он был по меньшей мере частично просвечивающимся и позволял видеть свет, проходящий из источников 74 света, на поверхности 14.

В некоторых вариантах осуществления, приведение в действие приводимых в действие узлов 20 является пневматическим, и приведение в поднятое положение осуществляется посредством подачи текучей среды на заднюю сторону 69 гибкой мембраны через трубопровод 70 текучей среды. Гибкая мембрана 46 обеспечивает герметизацию вместе с консолью 44, так что внутреннее пространство 72 удерживает текучую среду в приведенном в действие положении. Приводимый в действие узел 20 может переключаться из приведенного в действие положения в неактивное положение 78, которое расположено по существу на одном уровне с соответствующей консолью 44, посредством удаления текучей среды через трубопровод 70 текучей среды. В некоторых вариантах осуществления, удаление текучей среды может быть неполным, чтобы поднятая структура 64 была поднята меньше чем на 75%, меньше чем на 50%, или меньше чем на 25% от полностью приведенного в действие объема. Соответственно, более сложные структуры могут быть созданы посредством картин полного и частичного приведения в действие приводимых в действие узлов 20 для создания разных уровней глубины поверхности на поверхности 14.

Фиг. 5 является схематическим изображением клапанного узла 90. Клапанный узел 90 включает в себя трубки или соединения для соединения по текучей среде реверсивным способом источника текучей среды с трубопроводом 70 текучей среды, который соединен по текучей среде с внутренним пространством 72, герметизированным между гибкой мембраной и консолью 44. Показанный клапанный узел 90 является электромагнитным клапаном, который позволяет, при его открывании в первом направлении, обеспечивать однонаправленный поток воздуха во внутреннее пространство 72. Клапанный узел может также, при его открывании во втором направлении, позволять обеспечивать быстрое удаление воздуха из внутреннего пространства 72. Пневматический клапанный узел 90 может позволять обеспечивать более быстрое надувание и сдувание каждого приводимого в действие узла 20, что, в свою очередь, позволяет обеспечивать более реалистичные иллюзии.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа 106 функционирования системы 12 приводимой в действие поверхности. Этот способ инициируется приведением в действие первого подмножества приводимых в действие узлов 20 для образования поднятых структур (например, поднятой структуры 64) на основе приема первого сигнала, например, управляющего сигнала или сигнала инициирования (блок 108). В некоторых вариантах осуществления, в то время как поверхность 14 соответствует поднятым структурам, изображения одновременно проецируют на эту поверхность, и/или встроенные источники света активируют, чтобы они светили через поверхность 14 системы 12 приводимой в действие поверхности (блок 110), для улучшения формы, образованной на поверхности 14 поднятыми структурами. Затем, на основе второго сигнала, первое подмножество приводимых в действие узлов 20 дезактивируют или заставляют перейти в расположенную на одном уровне конфигурацию из поднятой структуры (блок 112), и второе подмножество приводимых в действие узлов 20 приводят в действие для образования поднятых структур (блок 114). Второе множество изображений одновременно проецируют на эту поверхность, и/или второе множество встроенных источников света активируют, чтобы они светили через поверхность 14 системы 12 приводимой в действие поверхности, в то время, когда второе подмножество приведено в действие (блок 116). В одном варианте осуществления, первое подмножество отлично от второго подмножества. Как описано здесь, картина приведения в действие системы 12 приводимой в действие поверхности может включать в себя упорядоченное множество команд приведения в действие для разных приводимых в действие узлов 20, чтобы вызывать образование разных поднятых структур на поверхности 14 с течением времени. Картина приведения в действие может быть синхронизирована с одной или обеими из последовательности проецируемых изображений или активации одного или более встроенных источников света.

Фиг. 7 показывает вариант осуществления системы 150 управления, которая может быть использована в системе 12 приводимой в действие поверхности для создания требуемой иллюзии. Система 150 управления может также управлять проецированием одного или более изображений или последовательностей изображений на раскрытую приводимую в действие поверхность или проекционную поверхность (например, поверхность 14, см. фиг. 1), а также в некоторых вариантах осуществления координировать и/или управлять дополнительными эффектами, которые могут быть обеспечены системой 12 приводимой в действие поверхности, как более подробно описано ниже. Система 150 управления может включать в себя контроллер 152 системы, который может быть коммуникационно связан с другими элементами системы 12 приводимой в действие поверхности. Контроллер 152 системы может управлять и/или координировать другие элементы системы 12 приводимой в действие поверхности. Контроллер 152 системы может включать в себя память 154 и процессор 156. В некоторых вариантах осуществления, память 154 может включать в себя один или более материальных, непереходных, компьютерно-читаемых носителей данных, которые запоминают команды, выполняемые процессором 156, и/или данные, подлежащие обработке процессором 156. Например, память 154 может включать в себя память с произвольным доступом (RAM), постоянное запоминающее устройство (ROM), перезаписываемую энергонезависимую память, такую как флэш-память, накопители на жестких дисках, оптические диски, и т.п. Дополнительно, процессор 156 может включать в себя один или более микропроцессоров общего назначения, одну или более специализированных интегральных схем (ASIC), одну или более матриц программируемых логических вентилей (FPGA), или любую их комбинацию. Дополнительно, память 154 может запоминать команды, выполняемые процессором 156 для выполнения способов и управления действиями, описанными здесь, для системы 12 приводимой в действие поверхности. Раскрытые признаки памяти 154 и процессора 156 могут совместно использоваться другими устройствами с памятью или процессором, обеспеченными здесь.

Контроллер 152 системы может дополнительно включать в себя одно или более устройств 158 ввода/вывода (I/O), которые могут обеспечивать связь между контроллером 152 системы и пользователем (например, оператором). Например, устройства I/O могут включать в себя кнопку, клавиатуру, компьютерную мышь, и т.п., для обеспечения взаимодействия пользователя с контроллером 152 системы и системой 150 управления. Дополнительно, устройства 158 I/O могут включать в себя электронный дисплей для облегчения обеспечения визуального представления информации, например, посредством графического пользовательского интерфейса (GUI), и интерфейса прикладных программ, текста, неподвижного изображения, и/или видео-контента. Дополнительно, контроллер 152 системы может быть выполнен с возможностью связываться с другими элементами системы 12 приводимой в действие поверхности (или системы 150) по проводным или беспроводным каналам связи. В некоторых вариантах осуществления, контроллер 152 системы может включать в себя схемы 160 связи, которые могут обеспечивать передачу информации между контроллером 152 системы и другими элементами системы 150 управления и системы 12 приводимой в действие поверхности, такими как проектор 22. Раскрытые признаки памяти 154, процессора 156, и/или схем 160 связи могут совместно использоваться другими устройствами с памятью и процессором, обеспеченными здесь.

Проектор 22 может быть коммуникационно связан с контроллером 152 системы и может проецировать изображения на поверхность 14 системы 12 приводимой в действие поверхности таким образом, чтобы она представлялась пользователю. Дополнительно, проектор 22 может быть коммуникационно связан с некоторыми или всеми другими элементами системы 12 приводимой в действие поверхности. Проектор 22 может включать в себя или может быть связан с контроллером 164 изображений, который может обрабатывать изображения или обновлять изображения с использованием одной или более технологий для обеспечения требуемой иллюзии. Контроллер 164 изображений может включать в себя память 166 и процессор 168. В некоторых вариантах осуществления, контроллер 164 изображений может быть связан с проектором 22, как в показанном варианте осуществления, или контроллер 164 изображений может быть расположен удаленно от проектора 22. Альтернативно, в некоторых вариантах осуществления некоторые или все технологии обработки изображений контроллера 164 изображений могут осуществляться контроллером 152 системы. Проектор 22 может включать в себя схемы 170 связи.

Система 12 приводимой в действие поверхности может быть коммуникационно связана с контроллером 152 системы, а также, в некоторых вариантах осуществления, с другими элементами системы 150. Система 12 приводимой в действие поверхности может включать в себя контроллер 176, который может управлять приведением в действие приводимых в действие узлов 20, чтобы они выдавались из поверхности 14. Тактильный контроллер 176 может включать в себя память 178 и процессор 180. При эксплуатации, в некоторых вариантах осуществления контроллер 176 может быть выполнен с возможностью определять местоположения на поверхности 14, которые соответствуют изображениям, проецируемым из проектора 22, и в которых должны быть образованы поднятые структуры, на основе изображения или последовательности изображений и любой анимации проецируемого изображения. Контроллер 176 может быть выполнен с возможностью определять обеспечиваемую картину приведения в действие по меньшей мере частично на основе изображений и может координировать отправку сигналов приводимым в действие узлам 20 для приведения в действие конкретных приводимых в действие узлов 20 (например, подмножества приводимых в действие узлов 20). Например, когда приводимые в действие узлы 20 приводятся в действие пневматически, управляющие сигналы могут управлять активацией соответствующих клапанов посредством контроллера 182 клапанов. Дополнительно или альтернативно, в некоторых вариантах осуществления система 12 приводимой в действие поверхности может включать в себя встроенную систему световых эффектов, которая может быть встроена в приводимые в действие узлы 20. Контроллер 176 может быть выполнен с возможностью управлять одним или более источниками 74 света, которые могут координироваться таким образом, чтобы они активировались совместно с проецируемыми изображениями и/или с приведением в действие приводимых в действие узлов 20. В некоторых вариантах осуществления, некоторые или все процессы, осуществляемые контроллером 176, могут осуществляться контроллером 152 системы. Контроллер 176 может также управлять подачей поля отрицательного давления посредством контроллера 182 поля отрицательного давления, который управляет подачей отрицательного давления к поверхностному слою 38, чтобы поверхность 14 натягивалась напротив поднятых и/или дезактивированных приводимых в действие узлов 20 для образования более мелких деталей иллюзии.

Инициирование картины приведения в действие системы 12 приводимой в действие поверхности может быть основано на присутствии и/или действиях пользователя. В одном варианте осуществления, связанное с пользователем устройство 34 передает, с использованием схем 190 связи (например, радиочастотного передатчика), пользовательский сигнал системе 192 детектирования пользователя. Система детектирования пользователя может детектировать связанное с пользователем устройство посредством схем 202 связи (например, радиочастотного приемника) и, на основе принятого пользовательского сигнала, передавать пользовательский сигнал контроллеру 152 системы. Контроллер 152 системы может на основе пользовательского сигнала получать доступ к идентификационной информации пользователя. На основе идентификационной информации пользователя, контроллер 152 системы может передавать команды системе 12 приводимой в действие поверхности для инициирования картины приведения в действие, запомненной в памяти 178, которая связана с некоторой характеристикой идентификационной информации пользователя. Например, если пользователь выбрал конкретный аватар или символ в качестве части профиля пользователя, то картина приведения в действие может быть связана с этим аватаром. В других вариантах осуществления, система 192 детектирования пользователя может детектировать пользователя посредством одного или более датчиков 200, таких как камера или оптические датчики. Система 192 детектирования пользователя может быть также выполнена с возможностью осуществлять встроенную обработку для прямого обеспечения информации о детектировании пользователя для системы 12 приводимой в действие поверхности посредством резидентного контроллера 194 и памяти 196 и процессора 198.

В то время как здесь были показаны и описаны только некоторые признаки, многие модификации и изменения будут приходить на ум специалистам в данной области техники. Поэтому следует понимать, что предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все такие модификации и изменения, находящиеся в пределах истинной сущности этого изобретения.

Технологии, представленные и заявленные здесь, относятся и применяются к материальным объектам и конкретным примерам практического характера, которые наглядно улучшают данную область техники и, по существу, не являются абстрактными, нематериальными, или чисто теоретическими. Дополнительно, если какие-либо пункты формулы изобретения, прилагаемой в конце этого описания изобретения, содержат один или более элементов, называемых «средством выполнения функции …» или «этапом выполнения функции …», то предполагается, что такие элементы должны быть интерпретированы согласно документу 35 U.S.C. 112(f). Однако для любых пунктов формулы изобретения, содержащих элементы, называемые по-другому, предполагается, что такие элементы не должны интерпретироваться согласно документу 35 U.S.C. 112(f).

Система приводимой в действие поверхности может включать в себя множество приводимых в действие узлов. Каждый приводимый в действие узел может включать в себя гибкую мембрану и консоль, по меньшей мере частично уплотняющую гибкую мембрану внутри консоли. Трубопровод текучей среды выполнен с возможностью приложения текучей среды к задней стороне гибкой мембраны, чтобы заставить гибкую мембрану образовать поднятую структуру относительно консоли, которая, в свою очередь, заставляет поверхностный слой, например проекционную поверхность, выдаваться для размещения поднятой структуры. Контроллер выполнен с возможностью адресовать каждый отдельный приводимый в действие узел, чтобы заставить источник текучей среды подавать текучую среду для образования поднятой структуры. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система приводимой в действие поверхности, содержащая:

множество приводимых в действие узлов, причем отдельный приводимый в действие узел из множества приводимых в действие узлов содержит:

- гибкую мембрану;

- консоль, по меньшей мере частично уплотняющую гибкую мембрану внутри консоли; и

- трубопровод текучей среды, выполненный с возможностью приложения текучей среды к задней стороне гибкой мембраны для обеспечения образования гибкой мембраной поднятой структуры относительно консоли;

раму, удерживающую множество приводимых в действие узлов;

поверхностный слой, соединенный с множеством приводимых в действие узлов и находящийся в контакте с по меньшей мере частью передней стороны гибких мембран множества приводимых в действие узлов, причем передняя сторона противоположна задней стороне, и поверхностный слой выполнен с возможностью перемещения вместе с гибкими мембранами, когда гибкие мембраны находятся в поднятой структуре; и

контроллер, выполненный с возможностью обращения к каждому отдельному приводимому в действие узлу из множества приводимых в действие узлов для обеспечения приложения текучей среды через трубопровод текучей среды для образования поднятой структуры.

2. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью управления инициированием картины приведения в действие для образования первым подмножеством множества приводимых в действие узлов поднятой структуры в первый момент времени и образования вторым подмножеством множества приводимых в действие узлов поднятой структуры во второй момент времени.

3. Система приводимой в действие поверхности по п. 2, в которой картина приведения в действие инициируется в ответ на прием контроллером от датчика близости сигнала, указывающего на присутствие пользователя.

4. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, содержащая схемы беспроводной связи, выполненные с возможностью приема беспроводного сигнала от пользовательского устройства, причем картина приведения в действие, обеспечивающая образование подмножеством множества приводимых в действие узлов соответствующих поднятых структур, инициируется в ответ на прием контроллером беспроводного сигнала от пользовательского устройства.

5. Система приводимой в действие поверхности по п. 4, в которой контроллер выполнен с возможностью управления процессом верификации того, что пользователь, связанный с пользовательским устройством, имеет разрешение инициировать картину приведения в действие, перед инициированием картины приведения в действие.

6. Система приводимой в действие поверхности по п. 4, в которой пользовательское устройство является ручным устройством, мобильным устройством или носимым пользователем устройством.

7. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, в которой контроллер выполнен с возможностью обеспечения приложения отрицательного давления трубопроводом текучей среды, чтобы втянуть гибкую мембрану по направлению к впускному отверстию трубопровода текучей среды для реверсирования образования поднятой структуры.

8. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, в которой принимаемое по умолчанию положение каждого приводимого в действие узла находится на одном уровне с консолью или углублено внутрь нее.

9. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, в которой трубопровод текучей среды проходит через часть консоли.

10. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, в которой каждый приводимый в действие узел содержит светодиод, соединенный с консолью.

11. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, в которой трубопровод текучей среды соединен с электромагнитным клапаном, адресуемым контроллером, для обеспечения подачи электромагнитным клапаном текучей среды.

12. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, в которой множество приводимых в действие узлов расположено в массиве, в котором отдельные консоли множества приводимых в действие узлов расположены смежно с по меньшей мере одной другой консолью.

13. Система приводимой в действие поверхности по п. 12, в которой отдельные консоли выполнены с возможностью образования множества промежутков или вырезов, позволяющая подавать поле отрицательного давления через множество промежутков или вырезов к поверхностному слою с задней стороны отдельных консолей, чтобы оттягивать поверхностный слой по направлению к отдельным консолям.

14. Система приводимой в действие поверхности по п. 1, в которой поверхностный слой образован из упругого материала.

15. Система отображения изображения, содержащая:

проекционную поверхность, выполненную с возможностью отображения изображения на зрительской стороне проекционной поверхности;

проектор, выполненный с возможностью проецирования изображения на зрительскую сторону проекционной поверхности;

множество приводимых в действие узлов, соединенных с задней стороной проекционной поверхности, причем задняя сторона противоположна зрительской стороне, при этом каждый отдельный приводимый в действие узел из множества приводимых в действие узлов содержит гибкую мембрану и трубопровод текучей среды, выполненный с возможностью приложения текучей среды к гибкой мембране для обеспечения образования гибкой мембраной поднятой структуры таким образом, чтобы часть проекционной поверхности выдавалась; и

контроллер, содержащий память и процессор, причем контроллер выполнен с возможностью выдачи сигналов на проектор для обеспечения проецирования им изображения на проекционную поверхность, при этом контроллер выполнен с возможностью обеспечения команд для подмножества множества приводимых в действие узлов для образования картины соответствующих поднятых структур по меньшей мере частично на основе изображения.

16. Система по п. 15, в которой контроллер выполнен с возможностью обеспечения перехода проектора от проецирования изображения к проецированию одного или более дополнительных изображений для генерирования анимационного эффекта, при этом контроллер выполнен с возможностью обновления команд для другого подмножества множества приводимых в действие узлов для образования новой картины из соответствующих поднятых структур по меньшей мере частично на основе одного или более дополнительных изображений.

17. Система по п. 15, в которой множество приводимых в действие узлов расположено в массиве.

18. Система по п. 17, в которой массив содержит множество сквозных проходов, причем система дополнительно содержит источник отрицательного давления, выполненный с возможностью приложения поля отрицательного давления на проекционную поверхность для оттягивания проекционной поверхности по направлению к гибкой мембране.

19. Система по п. 15, в которой проекционная поверхность образована из упругого материала, который растягивается для размещения соответствующих поднятых структур.

20. Способ отображения изображения, при котором:

принимают сигнал инициирования от контроллера;

управляют первым подмножеством электромагнитных клапанов из множества электромагнитных клапанов таким образом, чтобы они открывались в первом направлении, на основе принятия сигнала инициирования, причем каждый из множества электромагнитных клапанов при открывании сообщается по текучей среде с пространством, по меньшей мере частично уплотненным соответствующей гибкой мембраной;

подают текучую среду под давлением через каждый электромагнитный клапан первого подмножества, открытый в первом направлении, для обеспечения образования соответствующими гибкими мембранами первого подмножества поднятых структур в первой картине;

управляют первым подмножеством электромагнитных клапанов из множества электромагнитных клапанов таким образом, чтобы они открывались во втором направлении, на основе принятия последующего сигнала;

отводят текучую среду под давлением через каждый электромагнитный клапан первого подмножества, открытый во втором направлении, для обеспечения образования соответствующими гибкими мембранами подмножества плоских структур; и

управляют одним или более источниками света таким образом, чтобы они испускали свет через соответствующие гибкие мембраны, находящиеся в поднятых структурах, а не в плоских структурах.

21. Способ по п. 20, при котором управляют вторым подмножеством электромагнитных клапанов из множества электромагнитных клапанов таким образом, чтобы они открывались в первом направлении, на основе приема последующего сигнала, и подают текучую среду под давлением через каждый электромагнитный клапан второго подмножества, открытый в первом направлении, для обеспечения образования соответствующими гибкими мембранами второго подмножества поднятых структур во второй картине.

22. Способ по п. 20, при котором обеспечивают поле отрицательного давления через проходы, расположенные между соответствующими гибкими мембранами, чтобы оттянуть упругую проекционную поверхность по направлению к соответствующим гибким мембранам.

23. Способ по п. 20, при котором принимают сигнал близости, указывающий на близость пользователя, и передают сигнал инициирования на основе сигнала близости.