УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЕ Советский патент 1970 года по МПК G11C13/04 

-г|1

Изобретение относится к облаем Информационной техники.

стройства для представления информации Б трехмерной форме известны. Известен безвакуумный индикатор с вращающейся электролюминесцентной панелью. Недостатками этого устройства являются сложность коммутации, малая яркость и наличие подвижных электромеханических частей.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что оно содержит три параллельных ряда плоских панелей, на противоположных концах которых нанесены изготовленные из фотохромного материала активные зоны, одна из которых служит для просмотра изображения, а другая - для обработки информации, причем все панели установлены на разной высоте на трех осях вращения, сдвинутых относительно друг друга на 120°; над каждой информационной папелью в зоне, противоположной зоне просмотра, установлена матричная излучающая панель или к каждой из панелей подведена линейка волоконных световодов, связанных с источником активизирующего излучения.

В устройстве использовано явление фотохромизма, заключающееся в обратимом изменении окраски или оптической плотности некоторых материалов.

Такое изменение происходит при облучений ряда материалов ультрафиолетовым или видимым светом и сохраняется на период времени, длительность которого определяется

составом и предварительной термической обработкой фотохромного материала. Быстрое обесцвечивание может быть осуществлено при облучении инфракрасным светом. Б зависимости от типа фотохромного материала пик

его активации находится в диапазоне 350-600 НЛ1, пик обесцвечивания - в диапазоне 530-630 нм. Кроме того, для каждого материала в диапазоне 430-540 нм существует длина волны, не оказывающая воздействия на

его оптическую плотность.

В предложенном устройстве информация записывается активирующим излучением на плоские прозрачные фотохромные информационные панели (ФИИ), имеющие возможность вращаться вокруг оси. Это позволяет улучшить стереоско П1ческое восприятие и упростить устройство.

На фиг. 1 показано располол ение набора ФИП без записывающих и стирающих элементов; на фиг. 2 - первый вариант записи и стирания информации с использованием записывающих матричных панелей истирающих источников излучения; на фиг. 3 - второй вариант записи и стирания информации 3 оптических световодов, а для стирания - источников обесцвечивающего излучения; па фиг. 4 - пересчет координат при записи по второму варианту на ФИП второго ряда; на фиг. 5 - схема электромеханической части устройства. . Активные зоны ФИП (зоны, на которых производится .запись информации) изготовляются из фотохромного материала: органической фотохромной пленки, нанесенной на прозрачное основание, или из сплошного неорганического фотохромного стекла. Панели, изготовленные из фотохромных стекол на основе галоидов серебра, выдерживающих сотни тысяч циклов потемиения-просветления, не проявляя усталости, позволяют набирать пачку 10-20 шт. без заметной потери прозрачности. Каждая ФИП имеет две активные зоны, расположенные на противоположных половинах панелей. ФИП собраны в три параллельных ряда, оси вращения которых сдвинуты друг относительно друга на угол 120° (см. фиг. 1). Панели установлены на разной высоте, что позволяет совмещать их в зоне просмотра. Панели li, Iz, Is принадлежат к первому ряду, 2i, 22, 2з - ко второму, а 3, 32, 5з - к третьему (где цифрами 1-5 обозначен ряд, а индексами - порядковый номер в ряду при отсчете в направлении просмотра вглубьз устройства). В зоне просмотра ФИП расположены в следующем порядке: /ь 2 3, Iz, 2, Зч, h, 2з, 3з.Такая конструкция устройства позволяет производить обработку информации (стирание и запись) вне зоны просмотра, при-3 чем стирание и запись могут осуществляться как в неподвижном состоянии на активных частях ФИП, занимающих противопололшое по отношению к зоне просмотра положение. так и во время поворота. При синхронном4 повороте всех трех рядов ФИП на 180° их прозрачные активные части с нанесенными на них изображениями совмещаются в зоне просмотра, позволяя оператору осуществлять визуальный контроль и анализ информации,4 представленной в трехмерной форме. Иаправление просмотра показано на фиг. 1 стрелкой. С целью улучшения визуального восприятия в период времени, в течение которого активные части ФИП совмещены в зоне просмотра,5 обеспечивается ее подсветка. Во время поворота ФИП подсветка выключается. Возможны два варианта представления информации в устройстве. Информация представляется в виде затемненных изобрал :ений5 на светлом фоне (прямой контраст). В первом варианте запись на ФРШ осуществляется от любых матричных панелей 4-6 (см. фиг. 2), спектр п интенсивность излучения которых соответствуют характери-6 стикам выбранного фотохромного материала. Запись производится в неподвижном состоянии на активной зоне ФИП, занимающей про4зуется V матричных панелей (ио одной для записи на каждую ФИП). Матричные панели устанавливаются так, чтобы их излучающие поверхности были повернуты в сторону активных зон ФИП, параллельны им и находились в непосредственной близости. Стирание старой информации в данном варианте осуществляется во время поворота от источников 7-9 общим инфракрасным облучением активных частей ФИП. Для определения положения точки в соответствии с ее координатами X{XiX2Xs), У(), (Z Z-iZz) с началом в точке 0(0i0203) направим ось Z (на чертеже не обозначена) по направлению иросмотра вглубь устройства, а оси X v( У - по касательным к активным частям ФИП. При таком направлении координатных осей координаты и У могут изменяться в пределах от до где d - диаметр излучающей точки на матричной панели, d - диаметр активных зон ФИП. В данном варианте управление записью должно осуществляться вспомогательным вычислительным устройством, обеспечивающим дешифрацию координат и соответствующую коммутацию электродов матричных панелей. При этом дешифрация координаты Z обеспечит выбор ФИП, а координат X и У - запись в требуемую точку, Для компенсации сдвига трех рядов ФИП относительно друг друга и устранения необходимости пересчета координат в данном варианте удобно сместить координатные оси второго и третьего рядов так, как это показано на фиг. 2. Таким образом обеспечивается получение изображения точки в трехмерном про странстве. Во втором варианте запись инфор мации осуществляется во время поворота ФИП. При повороте всех трех рядов ФИП вокруг осей все точки их активных зон 10-12 (см. фиг. 3) описывают окружности с центрами 0, 0, Og соответственно. По радиусам этих окружностей в непосредственной близости от поверхности активных зон ФИП вплотную друг к другу расположены торцы волоконно-оптических световодов 13-15, через которые от внещних источников передается активирующее фотохромный материал излучение. Осуществляя сканирование выведенных из устройства входных торцов световодов и импульсное отпирание записывающего луча в момент совмещения выбранного световода с точкой активной зоны ФИП, в которую нужно записать информацию, можно в пределах разрешающей способности линеек световодов записать информацию в любую точку. В данном варианте стирание старой информации производится в неподвижном состоянии

Для определения положения любой точки на активной зоне ФИП удобно использовать полярные координаты. На фиг. 3 показана координатная система одной панели. Полюс совмещен с центром вращения 0, а полярная ось - с касательной, проведенной из центра вращения к окружности, описанной вокруг активной зоны ФИП. Таким образом, координаты точки запишутся в виде р(р, ф), где р - радиус-вектор (расстояние от точки Р до полюса), ф - полярный угол (угол между прямой ОР и полярной осью).

Из конструктивных соображений и удобства отсчета световоды сдвинуты относительно полярной оси на угол ф 90°. Следовательно, для совмещения со световодами радиус-вектор любой точки активной части ФИП должен совершить дополнительный поворот на угол Ф2 90°-ф. При этом радиус-вектор р может изменяться в пределах

(R-d),

где R

-радиус окружности, описываемой вращающейся активной зоной -ФИП вокруг точки О;

-диаметр активной зоны ФИП;

rfcB диаметр световода.

Можно перейти к прямоугольной системе координат, поместив начало координат в ту же точку Oj и направив ось абсцисс по полярной оси, а ось ординат - по линейке световодов. Тогда координатами точки Р(Х}) будут Х рсо8ф и У рзтф.

Рассмотрим случай получения изображения точки внутри цилиндрического объема, образованного в зоне просмотра совмещением активных зон ФИП. Обозначим число ФИП через N. Тогда в данном варианте столько же линеек световодов будет выведено из устройства. Число световодов в линейках п - .

Если в устройстве требуется получить изображение точки с координатами X, Y, Z, то с помощью вспомогательного вычислительного устройства осуществляется выбор одной из ФИП, соответствующей координате Z (считая, что ось Z состоит из Л дискретных позиций и направлена в направлении просмотра вглубь устройства). Кроме того, определяется принадлежность ФИП к одному из трех рядов. Далее осуществляются функциональные преобразования р 1/ 2-4-УЗ и ф aгctg- .

при этом в случае принадлел ности ФИП к первому ряду (координатная система которой принята за базовую) на функциональные преобразователи поступают координаты Х и У. В случае принадлежности ко второму или третьему рядам на функциональные преобразователи должны поступать преобразованные координаты и .ХзУз соответственно. Такой пересчет необходим вследствие параллельного переноса и поворота координатных осей второго и третьего рядов относительно базовых.

Это иллюстрируется фиг. 3, на которой расположение базовой коордпнатной системы во втором и третьем рядах показано пунктиром. Фиг. 4 иллюстрирует пересчет координат А2 и YZ- Если в базовой координатной системе имеем точку Р(А1У), то координаты этой же точки в координатной системе второго ряда вследствие параллельного переноса осей декартовых координат будут определяться по формулам

Х Х-а, ,,

где «2, 2 - координаты нового начала О-, в базовой системе.

Кроме того, учитывая поворот осей на угол ф 120°, получим

Х : Х COS ср + УЗ Sin 9 (jsr - а,) cos 120 +

+ (У - 6,) sin 120° (Х- о,) 4 + 2

+ (y-6.)

УЗ - .А2 sin ср -f- yj cos со : -

- (sT-a,)sinl20 -f (y-&j)cosl20 : - {-Л. Qj) -2(У г) 2

Аналогичный пересчет (ф -120°) производится для координатной системы третьего

ряда

2

&з)-

Х, -(Х-а,}(у

уз

Y, (X-a,(Y-b,}. 2 ,

где аз, &5 - координаты нового начала Об в базовой системе. Таким образом, в соответствии с координатами X и У определяются полярные коордииаты точки р и ф для любой ФИП, причем р определяет выбор волоконно-оптического световода, а ф - момент импульсного отпираиия записывающего луча.

Автоматическая подача ФИП в зону просмотра, синхронизированная с процессом обработки информации, осуществляется с помощью электромеханической части устройства, схема которой приведена па фиг. 5. При замыкании ключа 19 включается трансформатор Tpi и с контактов 20 и 21 подается напряжение, питающее эл ектродвигатель РД-09, вращающийся со скоростью 8,8 об/мин. На вал электродвигателя РД-09 для осуществления

фрикционной передачи насажен цилиндр 22. Одновре.менно с включением электродвигателя подается напряжение на выпрямитель 23, питающий электромагниты ЭАИ и ЭЛ12. Электромагнит ЭМ обеспечивает отвод стопорного механизма, а электромагнит ЭМ2 - привод фрикции от электродвигателя РД-09. На оси цилиндра 24 установлены ФИП первого ряд.а, вращение которого передается двум другим рядам с помощью зубчатой передачи. На оси

ханизм 25, представляющий собой кольцо с пазами на диаметрально противоположных точках. В пазы стопорного механизма задается якорь электромагнита ЭМ1 при его выключении. Такая конструкция стопорного механизма обеспечивает остановку после поворота ФИГ на 180°. Электромагниты включаются последовательно посредством электромеханического реле времени, собранного на электродвигателе СД-2, который вращается со скоростью 2 об/мин. На электродвигатель СД-2 напряжение подается с контактов 26 и 27 после включения ключа 28. На вал электродвигателя СД-2 насажен диск 29, имеющий два одинаковых кулачка, расположенных на диаметрально противоположных участках. При вращении кулачкового диска 29 сначала замыкаются контакты /Ci, подающие напряжение на ЭМ1, а через промежуток времени, равный 0,5-1 сек, замыкаются контакты /Сг, подающие напряжение на ЭМ2. Одновременно с замыканием контактов К (начало поворота) второй кулачок нажимает кнопку 30 нормально замкнутого ключа 31. Таким образом, во время поворота включаются источники подсветки 32, которые в неподвижном состоянии ФИО освещают зону просмотра. Время, Б течение которого контакты Ki и Kz замкнуты, а ключ 31 разомкнут, равно времени поворота ФИП на 180°. После поворота размыкаются контакты К, Kz и замыкается ключ 31. Это обеспечивает фиксацию стопорного механизма, остановку и включение источников подсветки. Затем вследствие вращения электродвигателя СД-2, цикл повторяется. Период времени между двумя последовательными поворотами отводится на визуальный контроль и анализ информации, представленной в трехмерной форме.

2

Устройство работает как в автоматическом режиме (ключ 28 замкнут), так и в полуавтО матическом режиме (ключ 28 замыкает оператор).

В первом случае время визуального контроля определяется параметрами реле времени, а во втором задается оператором. Длительность цикла обработки информации можно изменять путем подбора электродвигателей, или изменением числа кулачков на диске 29, согласуя длительность цикла с характеристиками фотохромного материала.

Предмет изобретения

1.Устройство для представления информации в трехмерной форме, отличающееся тем, что, с целью улучшения стереоскопического восприятия трехмерных изображений и упрощения устройства, оно содержит три параллельных ряда плоских панелей, на противоположных концах которых нанесены изготовленные из фотохромного материала активные зоны, одна из которых служит для просмотра изображения, а другая - для обработки информации, причем все панели установлены на разной высоте на трех осях вращения, сдвинутых относительно друг друга на 120°.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что над каждой из фотохромных информационных панелей в зоне, противоположной зоне просмотра, установлена матричная излучающая панель.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что к каждой из панелей подведена линейка волоконных световодов, связанных с источником импульсов излучения, активизирующего фотохромный материал.

.2

12

15

to

us.3