Растровое устройство для рассматривания изображений

 

Использование: в оптических системах визуального наблюдения объемных изображений. Сущность изобретения: устройство содержит растровый экран, имеющий лицевую поверхность и рабочую поверхность с растровым рельефом, выполненным из линзовых элементов, и по внешнему контуру выполненный в виде контура заданного изображения, отражающий слой, нанесенный либо на рабочую поверхность растрового рельефа, либо расположенный за ним на расстоянии, обеспечивающем создание изображения соответствующих линзовых элементов над его лицевой поверхностью. Растровый экран может быть выполнен в виде секций, представляющих собой элементы заданного изображения, установленных с возможностью перемещения друг относительно друга, при этом отражающий слой может быть выполнен по внешнему контуру в виде контура заданного изображения, причем по крайней мере часть отражающей поверхности слоя, соответствующая по крайней мере одному элементу заданного изображения или по крайней мере одной секции, может быть выполнена с цветом, отличным от цвета остальной поверхности отражающего слоя. По крайней мере одна секция растрового экрана может быть выполнена с шагом или (и) фокусом ее линзовых элементов, отличным от шага или/и фокуса линзовых элементов остальных секций экрана, по крайней мере часть которого может быть выполнена из цветонесущего прозрачного материала, при этом по крайней мере на часть лицевой поверхности растрового экрана может быть нанесено цветонесущее прозрачное покрытие с цветом, отличным от цвета материала растрового экрана. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и полиграфии, в частности, к оптическим системам визуального наблюдения объемных изображений, а именно: к системам для показа объемных изменяющихся цветных изображений, воспроизводимых на растровом экране, и может быть использовано при получении разнообразной полиграфической продукции, например, открыток, слайдов, визитных карточек, рекламных буклетов и другой рекламной и книгопечатной продукции с объемными изображениями, создаваемыми над их поверхностью, а также для получения различных многоцветных мозаичных структур.

Известно растровое устройство для получения изображений, содержащее два установленных один за другим объектива для построения и проектирования изображения на отражательный растровый экран, установленный с возможностью вращения под углом к плоскости экрана, перед которым установлен линзовый коллектив, и лупу, оптическая ось которой наклонена относительно общей оси экрана и коллектива [1] Однако известное растровое устройство не обеспечивает получения объемных цветных изменяющихся изображений, как бы "парящих" над лицевой поверхностью растрового экрана, и создаваемых как при наличии действительного изображения объекта, так и без него. Кроме того, известное растровое устройство является конструкционно сложным за счет наличия приводного механизма вращения растрового экрана и многоэлементной оптической системы, причем рассматривание изображения в известном растровом устройстве возможно только под определенным углом и при наличии источника освещения действительного объекта.

Наиболее близким техническим решением является растровое устройство для получения изображения, содержащее растровый экран, имеющий лицевую поверхность и рабочую поверхность с растровым рельефом, выполненным из линзовых элементов, с отражающим слоем, нанесенным на растровый рельеф, два последовательно установленных объектива для построения изображения на отражающую рабочую рельефную поверхность растрового экрана под углом к плоскости экрана, перед которым установлен линзовый коллектив, собранный из положительной двояковыполненной и отрицательной плоско-вогрутой линз, плоская поверхность которой обращена к экрану, и лупу, оптическая ось которой наклонена у общей оси экрана и коллектива, кривизна прилегающих поверхностей линз которого различна, при этом растровый экран имеет лицевую поверхность и рабочую поверхность с растровым рельефом, выполненным из линзовых элементов [2] Однако известное растровое устройство не обеспечивает получения объемных цветных изменяющихся изображений, как бы "парящих" над лицевой поверхностью растрового экрана, и создаваемых как при наличии действительного изображения объекта, так и без него. Кроме того, известное растровое устройство является конструкционно сложным за счет наличия приводного механизма вращения растрового экрана и многоэлементной оптической системы, причем рассматривание изображения в известном растровом устройстве возможно только под определенным углом и при наличии источника освещения действительного объекта.

Техническим положительным результатом изобретения является расширение функциональных возможностей растрового устройства при получении цветных объемных изменяющихся изображений над лицевой поверхностью экрана.

Технический результат достигается тем, что в растровом устройстве для получения изображения, содержащем растровый экран и отражающий слой, при этом растровый экран имеет лицевую поверхность и рабочую поверхность с растровым рельефом, выполненным из линзовых элементов, растровый экран по внешнему контуру выполнен в виде контура заданного изображения, а отражающий слой нанесен либо на поверхность растрового рельефа, либо расположен за ней на расстоянии, обеспечивающем изображения соответствующих элементов над его лицевой поверхностью.

Отражающий слой может быть расположен с возможностью перемещения от поверхности растрового рельефа в вертикальной плоскости.

Отражающий слой может быть выполнен по внешнему контуру в виде контура заданного изображения.

Растровый экран может быть выполнен по крайней мере из двух секций в виде элементов заданного изображения, установленных с возможностью перемещения друг относительно друга.

По крайней мере одна секция растрового экрана может быть выполнена с шагом фокусом ее линзовых элементов, отличным от шага или/и фокуса линзовых элементов остальных секций экрана.

По крайней мере один линзовый элемент по крайней мере одной секции растрового экрана может быть выполнен с фокусом, отличным от фокуса остальных линзовых элементов соответствующей секции.

По крайней мере часть отражающей поверхности слоя, соответствующая по крайней мере одному элементу заданного изображения или по крайней мере одной секции, может быть выполнена с цветом, отличным от цвета остальной поверхности отражающего слоя.

По крайней мере часть растрового экрана может быть выполнена из цветонесущего прозрачного материала.

По крайней мере на часть лицевой поверхности растрового экрана может быть нанесено цветонесущее прозрачное покрытие с цветом, отличным от цвета материала растрового экрана.

На фиг. 1,2 изображен растровый экран в виде секций; на фиг. 3 - растровый экран в виде секций с линзовыми элементами с различным шагом и фокусом, представлены принципиальные схемы растрового устройства для получения изображения.

Растровое устройство для получения изображения содержит растровый экран 1, имеющий лицевую поверхность 5 и рабочую поверхность с растровым рельефом 4, выполненным из линзовых элементов 10, и по внешнему контуру выполненный в виде контура заданного изображения 8, отображающий слой 3, расположенный за рабочей поверхностью растрового рельефа 4 на расстоянии, обеспечивающем создание изображения 2 соответствующих линзовых элементов 10 над его лицевой поверхностью 5 (фиг. 1).

Растровый экран 1 может быть выполнен в виде секций 6, представляющих собой элементы 9 заданного изображения 8, установленных с возможностью перемещения друг относительно друга, при этом отражающий слой 3 может быть выполнен по внешнему контуру в виде контура заданного изображения 8, причем по крайней мере часть отражающей поверхности слоя 3, соответствующая по крайней мере одному элементу 9 заданного изображения 8 или по крайней мере одной секции 6, может быть выполнена с цветом, отличным от цвета остальной поверхности отражающего слоя 3 (фиг. 1,2).

По крайней мере одна секция 6 растрового экрана 1 может быть выполнена с шагом iⁱ или/и фокусом fⁱ ее линзовых элементов 10, отличным от шага L или/и фокуса F линзовых элементов 10 остальных секций 6 экрана 1, по крайней мере часть которого может быть выполнена из цветонесущего прозрачного материала 11, при этом по крайней мере на часть лицевой поверхности 5 растрового экрана 1 может быть нанесено цветонесущее прозрачное покрытие 12 с цветом, отличным от цвета материала растрового экрана 1 (фиг. 3).

Растровое устройство для получения изображений работает следующим образом.

Подающие лучи, например, от окружающего направленного или рассеянного света, преломляются на лицевой поверхности 5 соответствующих линзовых элементов 10 растровых экранов 1, и преобразованные соответствующим образом в зависимости от типа используемого растрового экрана 1 пучки света после прохождения через линзовые элементы 10 рабочей поверхности растрового рельефа 4, мультиплицируются каждым значком соответствующих линзовых элементов 10 во множество пучков, которые взаимодействуют с отражающим слоем 3, нанесенным на рабочую поверхность растрового рельефа 4, переотражаются от него и, вновь проходя через линзовые элементы 10 и, преломляясь на лицевой поверхности 5 соответствующего растрового экрана 1, создают объемное зеркальное изображение 2 соответствующих линзовых элементов 10 растрового экрана 1 перед его лицевой поверхностью 5 со стороны падения пучка лучей на расстоянии, обеспечиваемым фокусом fⁱ (F) соответствующих линзовых элементов 10 (фиг. 1-3).

При этом в качестве создаваемого изображения наблюдатель видит объемное изображение 8 композиции линзовых элементов 10 растрового экрана 1, например, в виде изображения бабочки, как бы "парящей" в воздухе над лицевой поверхностью 5 растрового экрана 1 и в цвете, соответствующем цвету отражающей поверхности 3, светопропускающему покрытию 12 (при его наличии) или цвету материала 11 растрового экрана 1 (фиг. 2,3).

Растровые экраны 1 могут быть выполнены в виде диска, прямоугольника, квадрата, правильного треугольника или шестиугольника или иной геометрической формы с отражающим слоем 3, нанесенным на рабочую поверхность их растрового рельефа 4. Причем придаваемая растровому экрану 1 форма может соответствовать изображению, например, бабочке (фиг. 1,2).

Выполнение растрового экрана 1 из секций 6, в том числе в виде элементов изображения 9, обеспечивает возможность получения заданного изображения 8 с многоуровневым расположением над лицевой поверхностью 5 растрового экрана 1 отдельных элементов 9 заданного изображения 8 посредством перемещения секций 6 в горизонтальной или/и вертикальной плоскостях без их взаимного перекрывания. Причем при перемещении секций 6 относительно друг друга создаваемое заданное изображение 8, например, как бы "парящая" над лицевой поверхностью 5 бабочка будет махать крыльями, а, например, крокодил схлопывать пасть, и т. п. При этом такое перемещение секций 6 относительно друг друга может выполняться по соответствующей заданной программе, например, компьютерной.

Подготовку растрового экрана 1 осуществляют посредством придания ему заданной геометрической формы, например, в виде заданного изображения 8, посредством формования или соответствующего обрезания краев. После чего растровый экран 1 расчленяют на отдельные секции 6, при этом последние могут иметь форму геометрических фигур (в случае, если растровый экран 1 расчленен, например, на квадраты, многоугольники, эллипсы и т.п.) или форму отдельных элементов 9 заданного изображения 8, например, туловища, крылышек, и т. п. частей бабочки. В рабочем положении секции 6 состыковывают, восстанавливая первоначальный растровый экран 1, работающий аналогичным описанному выше образом. После окончания работы растрового устройства секции 6 могут складываться друг на друга, занимая меньший объем, чем в рабочем состоянии, обеспечивая тем самым компактность растрового экрана 1.

В случае расположения секций 6 в одной плоскости их собирают в единый растровый экран 1, например, посредством склеивания или посадки в единую оправу.

В качестве растрового экрана 1 может быть применен линзовый растр, например, со сферическими линзовыми элементами 10, имеющими период (шаг), например 0,2 мм, и изготовленный посредством, например, литья, прессования и т. д. из прозрачного материала типа стекла, кварца, полимерного материала полистирола, полиметилметакрита и т.п. в том числе цветонесущего прозрачного материала 11, в соответствии с раскраской создаваемого объемного заданного изображения 8.

Размер и расстояние от лицевой поверхности 5 растрового экрана 1 создаваемого объемного заданного изображения 8 зависит от фокусного расстояния fⁱ, F его линзовых элементов 10. При этом отдельные секции 6 единого растрового экрана 1 могут быть выполнены с различным шагом iⁱ (L) и/или фокусом fⁱ (F) его линзовых элементов (фиг. 3). Причем шаги линзовых элементов 10, например, двух секций 6, могут выполняться в определенном соотношении, например 2: 1, что обеспечивает формирование двух различных интерференционных картин, обеспечивая, тем самым, создание более сложной и более красочной в эстетическом отношении структуры формируемого объемного заданного изображения 8 над лицевой поверхностью 5 соответствующего растрового экрана 1. А различие в фокусах (fⁱ и F) линзовых элементов 10 различных секций 6 растрового экрана 1 позволяет формировать заданное изображение 8 над его лицевой поверхностью 5 многоуровневыми отдельными элементами 9. Т.е. отдельные части какого-либо элемента 9 заданного изображения 8 могут находиться на различной высоте в соответствии с фокусами fⁱ, F отдельных или группы линзовых элементов 10 над лицевой поверхностью 5 соответствующей секции 6 растрового экрана 1. Так, элементы 9 заданного изображения 8, например, бабочки (туловище, усики, крылья и т.п.) могут находиться на различной высоте относительно лицевой поверхности 5 соответствующей секции 6 растрового экрана 1 в зависимости от фокусов fⁱ, F линзовых элементов 10.

Изготовление секций 6 растрового экрана 1 с различными фокусами fⁱ, F линзовых элементов 10 осуществляют посредством изготовления соответствующей матрицы для одного или группы таких линзовых элементов 5 с применением нескольких инструментов, например пяти, формирующих по заданной программе в матрице ответные углубления соответствующим линзовым элементам 10. После чего растровый экран 1 получают посредством заливки готовой матрицы полимеризующимся прозрачным лаком, например лаком "Метафон" производства предприятия ЛИТ г. Переяславль -Залесский, и ее последующего удаления после полимеризации лака.

Размер и расстояние от поверхности создаваемого над лицевой поверхностью 5 растрового экрана 1 объемного изображения 2 соответствующих элементов 10 с фокусным расстоянием fⁱ, F варьируется в зависимости от расстояния, на котором отражающий слой 3 располагается от рабочей поверхности растрового рельефа 4. При этом отражающий слой 3 может быть нанесен как непосредственно на рабочую поверхность растрового рельефа 4 растрового экрана 1, например, посредством термического вакуумного напыления алюминия, так может и располагаться на определенном расстоянии за ней, обеспечивая возможность создания изображений 2 линзовых элементов 10 над лицевой поверхностью 5 растрового экрана 1.

Причем отражающий слой 3 может быть выполнен с возможностью перемещения относительно рабочей поверхности растрового рельефа 4 растрового экрана 1. В этом случае, отображающий слой 3 выполнен, например, на основе, укрепленной на направляющих и установленных перпендикулярно рабочей поверхности растрового рельефа 4. Перемещение основы с отражающим слоем 3 в вертикальной плоскости относительно рабочей поверхности растрового рельефа 4 может осуществляться вручную или с помощью механического или электрического привода. Так, при перемещении отражающего слоя 3 относительно рабочей поверхности растрового рельефа 4, например по заданной программе, размер и расстояние от лицевой поверхности 5 создаваемого изображения 2 линзовых элементов 10 и получаемого с их помощью объемного заданного изображения 8, образованного контуром композиции линзовых элементов 10, будет меняться заданным образом.

Выполнение отражающего слоя 3 с цветом отражающей поверхности, соответствующим отдельным элементам 9 заданного изображения 8 или отдельным секциям 6, отличным от цвета остальной поверхности отражающего слоя 3, позволяет создавать заданное изображение 8 над лицевой поверхностью 5 растрового экрана 1, окрашенным в цвета, соответствующие окрашенным частям соответствующей части отражающей поверхности (фиг. 2). Так, например, отражающий поверхности слоя 3, выполненной из алюминия, соответствует серебристый цвет, из меди золотистый, латуни желтый, бронзе красноватый, стали и молибдену сероватостальной и т.д.

Нанесение на часть лицевой поверхности 5 растрового экрана 1 цветонесущего прозрачного покрытия 12, например, цветонесущего прозрачного лака типа "цапон" голубого цвета и т.п. с цветом, отличным от цвета материала соответствующего растрового экрана 1 позволяет выделять отдельные элементы объемного заданного изображения 8 в заданном цвете (фиг. 3). Следует отметить, что при этом отдельные элементы 9 объемного заданного изображения 8, например бабочки, могут иметь также различную окраску в зависимости от цвета материала 11, задействованного в растровом экране 1 или/и цвета нанесенного на его лицевую поверхность 5 покрытия 12. Так, крылья бабочки могут быть одного или нескольких оттенков, головка другого цвета, туловище третьего и т.д. (фиг. 2,3).

Кроме вышеописанного заданного изображения 8, создаваемого над лицевой поверхностью 5 растрового экрана 1, может наблюдаться также и изображение иных, чем вышеописанные, объектов типа источника света (лампочки), изображения самого наблюдателя, например, его лица, окружающей обстановки интерьера помещения и иного подобного объекта, который может входить одним из элементов в многоуровневую композицию создаваемого объемного цветного заданного изображения 8, в том числе сам находясь при этом на соответствующем заданном уровне в нем, либо может вообще быть не связанным с композицией заданного изображения 8.

В случае необходимости перевертывания изображения объекта (при его наличии) в заданном изображении 8, как и самих отдельных элементов 9 заданного изображения 8, могут использоваться проекционные объективы, п ворачивающие изображение действительного объекта на 180^o, и устанавливаемое, например, между объектом и лицевой поверхностью 5 растрового экрана 1.

Положительным техническим результатом изобретения является: Расширение функциональных возможностей растрового устройства при построении изображений над лицевой поверхностью растрового экрана за счет возможности создания объемных многоуровневых динамически изменяющихся красочных декоративно-художественных композиций.

Обеспечение возможности варьирования цветовой гаммой получаемой декоративно-художественной композиции и ее кажущимся изменением.

Обеспечение возможности создания полиграфической продукции с возникающими при открытии ее элементов, например страниц, как бы "парящих" над последними объемными красочными многоуровневыми динамически изменяющимися изображениями литературных героев и т.п.

Обеспечение возможности создания объемных красочных многоуровневых динамически изменяющихся как бы "парящих" в воздухе изображений при рассеянном свете, и наблюдаемых в диапазоне углов до 2 радиан.

Формула изобретения

1. Растровое устройство для рассматривания изображения, содержащее растровый экран и отражающий слой, при этом растровый экран имеет лицевую поверхность и рабочую поверхность с растровым рельефом, выполненным из линзовых элементов, отличающееся тем, что растровый экран по внешнему контуру выполнен в виде контура заданного изображения, а отражающий слой нанесен либо на поверхность растрового рельефа, либо расположен за ней на расстоянии, обеспечивающем создание изображения соответствующих линзовых элементов над его лицевой поверхностью.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отражающий слой расположен с возможностью перемещения от поверхности растрового рельефа в вертикальной плоскости.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отражающий слой выполнен по внешнему контуру в виде контура заданного изображения.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что растровый экран выполнен по крайней мере из двух секций в виде элементов заданного изображения, установленных с возможностью перемещения друг относительно друга.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что по крайней мере одна секция растрового экрана выполнена с шагом или (и) фокусом ее линзовых элементов, отличным от шага или (и) фокуса линзовых элементов остальных секций экрана.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что по крайней мере один линзовый элемент по крайней мере одной секции растрового экрана выполнен с фокусом, отличным от фокуса остальных линзовых элементов соответствующей секции.

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что по крайней мере часть отражающей поверхности слоя, соответствующая по крайней мере одному элементу заданного изображения или по крайней мере одной секции, выполнена с цветом, отличным от цвета остальной поверхности отражающего слоя.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по крайней мере часть растрового экрана выполнена из цветонесущего прозрачного материала.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что по крайней мере на часть лицевой поверхности растрового экрана нанесено цветонесущее прозрачное покрытие с цветом, отличным от цвета материала растрового экрана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3