Устройство отображения
Устройство отображения для демонстрации двух или более последовательно сменяющихся изображений содержит криволинейную линзовую панель, имеющую лицевую и обратную поверхности, перемещаемую, легкую, несущую изображение пленку, натянутую на обратной поверхности, электрический привод, присоединенный к пленке для периодического перемещения пленки по линзам панели, и направляющие средства, способствующие плавному возвратно-поступательному перемещению упомянутой пленки. Линзовая панель может содержать набор линз на ее лицевой поверхности и ребра, выступающие от ее обратной поверхности. Обеспечивается четкое отображение изображений, напечатанных на пленке, включая сменяющиеся изображения и стереоскопическую анимацию, а также обеспечивается создание крупноформатного устройства для использования вне помещений при изменяющихся температурных условиях. 11 з.п. ф-лы, 15 ил.
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к устройствам отображения, в частности к устройствам отображения, предназначенным для демонстрации зрителям двух или более последовательно сменяющихся изображений.
Описание известного уровня техники
Известны разные устройства для демонстрации множества изображений, включая такие, которые содержат двояковыпуклые линзы в совокупности с многомерными литографическими оттисками, перемещающимися в параллельных плоскостях. Такие устройства описаны в патентах США 5100300 (Sediguchi) и 5488451 (Goggins), а также в заявке США 09/248318. Предложенные в этих документах устройства относятся, в основном, к малогабаритным блокам, предназначенным, главным образом, для использования в помещениях. Однако эти устройства не подходят для крупноформатных средств отображения, таких как наружные рекламные щиты.
Основные оптические принципы таких устройств требуют точного позиционирования линейных линз в непосредственном соседстве с литографической пленкой. В крупноформатных средствах отображения обеспечить такую точность невозможно. Основной причиной этой проблемы являются колебания температурных условий и погрешности процессов печати. В патенте США 5146703 (Boden) и других технических решениях предпринималась попытка решить эту проблему, однако поскольку рекламные щиты, выполненные на основе вышеупомянутого оптического принципа, до сих не используются в коммерческих масштабах, можно предположить, что адекватное устройство так и не было создано.
В японском патенте 0211437 (Kumagai) предложено крупноформатное устройство отображения, содержащее группу цилиндрических линз, рамную конструкцию, удерживающую носитель изображения, представляющий собой прозрачный печатный позитив, и источник света на его обратной поверхности. Обработка изображения в такой системе требует точного позиционирования носителя изображения в тесном наложении на линзовую панель. Эти условия обеспечиваются с помощью устройства, предложенного автором этого технического решения (Kumagai), в котором применяется жесткая рама, скользящая по механическому направляющему средству, расположенному на фиксированном расстоянии от группы линз. Таким образом, предложено дорогостоящее и сложное решение, которое также имеет ограничения по соотношению размеров и точности между литографическими отпечатками и линзами.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача создания устройства отображения, которое решает перечисленные выше недостатки известных устройств. Еще одной задачей изобретения является создание недорогого устройства отображения, содержащего одноразовую литографическую пленку большого размера, расположенную в тесном наложении на линзовую панель на точном расстоянии от линз, для обеспечения четкого отображения изображений, напечатанных на пленке, включая сменяющиеся изображения и стереоскопическую анимацию.
Еще одной задачей изобретения является создание изготавливаемого по заказу устройства отображения, состоящего из двух основных частей: линзовой панели и литографической пленки, которое не требует наличия задней панели или рамы, так как оно выполнено встроенным в заказную подставку любого размера или осветительное средство любого размера, и которое может использоваться в качестве автономного устройства в торговых центрах, не требуя его подсоединения к электропроводке.
Еще одна задача изобретения - создать крупноформатное устройство отображения для использования вне помещения, которое способно функционировать при изменяющихся температурных условиях и невзирая на неточности печатного процесса.
Согласно изобретению предложено устройство отображения для демонстрации двух или более последовательно сменяющихся изображений, содержащее криволинейную линзовую панель, имеющую лицевую и обратную поверхности, перемещаемую, легкую, несущую изображение пленку, натянутую на обратную поверхность, электрический привод, присоединенный к пленке для периодического перемещения пленки по линзам панели, и направляющие средства, способствующее плавному возвратно-поступательному перемещению этой пленки.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на прилагаемые чертежи.
При этом следует понимать, что детальное описание со ссылками на прилагаемые чертежи представлено исключительно в качестве примера и в целях иллюстрации предпочтительных вариантов реализации изобретения, чтобы обеспечить наиболее полезное и понятное описание принципов изобретения. При этом не предпринималось попыток более подробного описания деталей, чем это необходимо для понимания изобретения. Описание в совокупности с прилагаемыми чертежами позволит специалистам понять, как можно реализовать на практике несколько форм изобретения.
Фиг.1 изображает вид сзади устройства отображения согласно изобретению,
фиг.2 изображает вид спереди устройства отображения, показанного на фиг.1,
фиг.3 изображает в увеличенном масштабе вид части устройства отображения в сечении по линиям III-III на фиг.1,
фиг.4 изображает перспективный вид крупноформатного устройство отображения, выполненного согласно изобретению,
фиг.5 изображает в увеличенном масштабе вид части устройства отображения в сечении по линиям V-V на фиг.4,
фиг.6 и 7 иллюстрируют боковые части устройства отображения, снабженного средством регулировки теплового расширения,
фиг.8 и 9 схематически отображают оптические принципы изобретения,
фиг.10 изображает алгоритм, иллюстрирующий способ получения несущей изображение пленки, пригодной для использования с устройством отображения согласно изобретению,
фиг.11 схематически иллюстрирует принципы формирования изображения на пленке для крупноформатных устройств отображения,
фиг.12 и 13 иллюстрируют разные варианты воплощения изобретения, и
фиг.14 и 15 соответственно изображают вид спереди и сзади еще одного варианта воплощения изобретения.
Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
На фиг.1 и 2 изображены вид сзади и вид спереди устройства отображения, предназначенного для демонстрации двух или более последовательно сменяющихся изображений. Устройство содержит линзовую панель 1, состоящую из цилиндрических линз 2 на лицевой стороне и ребер 4 на обратной стороне. Панель 1 имеет слегка дугообразную форму в направлении, перпендикулярном осям линз. Легкая пленка 6 натянута на выпуклую обратную сторону панели 1 (фиг.1) и присоединена к ней с помощью, например, четырех пружин 8, присоединенных одним концом к штифтам 10, соединяющими планки 12 на верхнем и нижнем краях пленки 6, а другим концом к штифтам 14, закрепленным рядом с верхними и нижними углами панели 1. Каждая из верхней и нижней планок 12 снабжена ушком 16 с прорезью 18, через которую проходит еще один штифт 20, закрепленный на панели 1. Прорезь 18 и штифт 20 вместе образуют направляющее средство для пленки 6 и гарантируют ее точное перемещение по панели 1.
Перемещение пленки 6 осуществляется с помощью высокоэкономичного электродвигателя 22, питающегося от аккумуляторных батарей 24. Двигатель 22 вращает эксцентрик 26 (фиг.3), преобразующий вращательное движение двигателя в линейное движение пленки 6. Для иллюстрации на передней стороне панели 1 показано изображение буквы А (фиг.2). Устройство отображения можно подвесить на потолке с помощью стержней или проводов 28, или же можно вставить специальный, изготовленный по заказу блок в имеющуюся раму для демонстрации изображений.
На фиг.4 и 5 показано устройство отображения, выполненное в виде большого рекламного щита. Оно содержит металлическую раму 30, образующую опору для панели 1, и множество ламп 32, например люминесцентных ламп, расположенных сзади панели 1 и пленки 6. Верхний и нижний края пленки 6 присоединены к роликам 34, 36. Нижний ролик 36 подтянут в помощью пружины 38, присоединенной к основанию рамы 30. Верхний ролик 34 присоединен к шаговому электродвигателю 40 с помощью, например, ремня 42 для передачи пленке управляемого пошагового движения.
На фиг.6 и 7 показаны боковые части лицевой и обратной стороны, например, рекламного щита, изображенного на фиг.4. Чтобы обеспечить соответствующее совмещение между пленкой 6 и линзами 2 в панели 1 при изменяющихся температурах, или, иными словами, обеспечить одинаковое тепловое расширение для линз 2 и пленки 6, предусмотрены металлические профили с одинаковым коэффициентом теплового расширения. Для этого панель 1 выполнена из множества идентичных прозрачных панельных модулей 44, каждый из которых имеет ребро 46, выступающее в сторону пленки 6. Модули 44 прикреплены к профилю 50 рамы рекламного щита с помощью заклепок или винтов 52, разнесенных на одинаковое расстояние, например расстояние S. Пленка 6 аналогичным образом снабжена отверстиями, разнесенными на такое же расстояние S, что облегчает ее прикрепление к профилям 53 с помощью штифтов 54. Для больших рекламных щитов можно присоединить к пленке 6 несколько профилей.
На фиг.8 показана в увеличенном масштабе часть панели 1 и пленки 6, изображенных на фиг.1 и 2. На чертеже видны цилиндрические линзы 2, удаленные от пленки 6 за счет ребер 4, выступающих между двумя смежными цилиндрическими линзами. Литографическая печать на пленке состоит из набора полос А, В и С, образующих кадры 56, имеющие общий модульный размер М, который практически равен ширине одной линзы, и изображений, сформированных на линзе тремя полосами А, В и С. Расстояние d между пленкой 6 и линзой 2 будет равно 
где f - фокусное расстояние линзы 2. Соотношение между фокусным расстоянием f линз 2 и кадрами 56 более подробно поясняется со ссылкой на фиг.9. Полосы А, В и С несут информацию в сжатой форме. Когда, например, полоса В располагается сзади линзы 2, сжатая информация увеличивается до ее полного размера.
Сжатие изображений можно обеспечить с помощью процесса, проиллюстрированного на фиг.10 и 11. На первом этапе I три основных изображения А, В и С вводятся в память компьютера. Каждое изображение имеет вертикальный размер 
На следующем этапе II изображения разделяются на N независимых кадров, где N также равно числу линз в линзовой панели 1. На этапе III отдельные полосы уплотняются, чтобы получить файл, имеющий размер L=А+В+С. Затем файл сжимают (этап IV), используя коэффициент К, который вычисляют с учетом числа N разделенных основных изображений, размера М линз, расстояния d пленки 6 от линз 2 и радиусов R кривизны линз. Чтобы вычислить коэффициент К плоской линзовой панели, достаточно разделить его на число изображении, т.е. 
т.е. пленка должна быть сжата на 
Однако для криволинейной или дугообразной панели требуется дополнительное сжатие. Полоса В (фиг.11), которая расположена по нижнему краю линзы 2 верхней части панели 1, должна быть сдвинута в направлении оси 58 кривизны панели ближе к ее центральной части. Каждая полоса В должна быть соответственно сдвинута так, чтобы линия прямой видимости, которая проходит параллельно оси 58 панели, пересекала полосу В в каждой линзе панели. Величину сдвига Δх вычисляют следующим образом:
где MN - вертикальный размер линзовой панели,
коэффициент сжатия
,
и для трех изображений
,
а для Р изображений
.
После сжатия (фиг.10) оператор может пожелать просмотреть результаты сжатия для их одобрения или коррекции, и это осуществляется на этапе V на подходящем мониторе. Уплотненный и сжатый литографический оттиск теперь можно отпечатать на пленке (этап VI).
В предложенных устройствах отображения можно также использовать объемные изображения на пленке 6. Такие трехмерные пленки можно получать в соответствии с описанием, представленным, например, в патенте США 5436738, или с другими техническими решениями.
На фиг.12 показан модифицированный вариант блока отображения, показанного на фиг.1-5, с помощью которого можно демонстрировать объемные изображения. Это устройство отображения содержит дугообразную панель 1, имеющую расположенные по вертикали линейные линзы 2, удерживающие пленку 6, натянутую на вершины ребер 4. Пленка 6 смотана по вертикальным боковым краям, чтобы ее можно было перемещать регулируемыми шагами в горизонтальном направлении.
Еще одна возможная модификация изобретения представлена на фиг.13. Здесь вместо панели 1 с цилиндрическими линзами 2 изобретение может быть реализовано в виде панели, имеющей матрицу микропризм 60, которые выполнены методом тиснения на обратной поверхности 62 панели. Каждая матрица микропризм 60 является линейной линзой с модульным размером М. Размеры панели, вычисленные в соответствии с принципами Френеля, обеспечивают тонкий, легкий, плоский экран. Пленка 6 удалена от обратной стороны панели с помощью ребер 4, чтобы скользить по ним за счет ролика 34 и ролика 36 (не показан), аналогично движению пленки 6 на фиг.4 и 5.
На фиг.14 и 15 показан еще один вариант воплощения изобретения, в котором кривизна панели проходит по оси цилиндрических линз 2. Легкая пленка 6 удерживается на обратной поверхности панели 1 с помощью двух поперечно расположенных направляющих 64, которые могут быть реализованы в виде изогнутых частей, выполненных за одно целое с панелью 1 как боковые каналы (см. фиг.15). Пленка 6 свободно опирается нижним краем на полку 66, подвижную по оси 68. Полка 66 снабжена на нижней поверхности элементом 70, выполненным с возможностью присоединения его свободным концом к эксцентрику 72, вращаемому приводом 74, который питается от аккумуляторной батареи 76.
Специалистам будет понятно, что изобретение не ограничено деталями описанных выше вариантов воплощения и может быть реализовано в других конкретных формах, не выходящих за рамки объема притязаний или существенных признаков. Поэтому данное описание следует считать во всех его аспектах иллюстративным и не ограничительным, а объем охраны определяется формулой изобретения, которая охватывает все изменения, подпадающие под объем притязаний.
Перевод надписей на чертежах
Фиг.10
Этап I - Ввод основных изображений
Этап II, этап III - Деление и уплотнение изображений
Этап IV - Введение коэффициента "k"
Этап V - Моделирование на мониторе
Этап VI - Печать
1. Устройство отображения для демонстрации двух или более последовательно сменяющихся изображений, содержащее криволинейную линзовую панель, имеющую лицевую и обратную поверхности, перемещаемую легкую несущую изображение пленку, натянутую на обратной поверхности, электрический привод, присоединенный к пленке для периодического перемещения пленки по линзам панели, и направляющие средства, способствующие плавному возвратно-поступательному перемещению упомянутой пленки.
2. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что упомянутая панель содержит набор линз на ее лицевой поверхности и ребра, выступающие от ее обратной поверхности.
3. Устройство отображения по п.2, отличающееся тем, что упомянутые ребра выступают от линии между двумя смежными линейными линзами.
4. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что упомянутая панель состоит из микропризм, имеющих изменяющиеся наклоны, выполненных в соответствии с законом Френеля.
5. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что линзы в составе линзовой панели имеют ширину
где f - фокусное расстояние линзы, a n - количество сменяющихся изображений.
6. Устройство отображения по п.2, отличающееся тем, что упомянутая пленка натянута вдоль свободных краев ребер с помощью пружин.
7. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что упомянутая пленка натянута на обратной поверхности панели с помощью упомянутых направляющих средств.
8. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что упомянутые направляющие средства выполнены в виде штифтов, выступающих от панели, и соответствующих прорезей, выполненных в упомянутой пленке.
9. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что упомянутые направляющие средства образованы каналами, удерживающими упомянутую пленку и ограничивающими ее поперечное перемещение.
10. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит средства, обеспечивающие практически одинаковое тепловое расширение упомянутых панели и пленки.
11. Устройство отображения по п.10, отличающееся тем, что упомянутые средства включают металлический профиль, прикрепленный на равном расстоянии как к панели, так и к пленке.
12. Устройство отображения по п.1, отличающееся тем, что упомянутый привод содержит по меньшей мере один ролик, на который намотана часть пленки, и электрический двигатель, соединенный с упомянутым роликом.
