устройство нелинейного проецирования изображения

Формула изобретения

1. Устройство нелинейного проецирования изображения, представляющее собой вращающееся средство для предоставления визуальной информации, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, один экран, выполненный с возможностью проецирования изображения в заданном направлении и содержащий, по меньшей мере, одну несущую изображение подложку, и, по меньшей мере, один прожектор, выполненный с возможностью направления своих лучей на подложку, при этом на каждом экране вертикально расположено множество непрозрачных элементов, занимающих всю высоту рабочей области экрана, на расстоянии друг от друга, большем толщины самих элементов, и длиной, превышающей расстояние между ними, или соприкасающихся большими торцами друг с другом фоконов, боковые стенки которых покрыты светоотражающим материалом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что экраны соединены по периметру в замкнутое кольцо.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что экран расположен в вертикальной или диагональной плоскости.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что экран имеет выпуклую или вогнутую форму по горизонтали или вертикали.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что элементы выполнены из светопоглощающего материала.

6. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что элементы покрыты светопоглощающим материалом.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что элементы представляют собой пластины.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что элементы расположены под углом к экрану.

9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что все элементы либо фоконы, находящиеся в рамках своего экрана, расположены параллельно друг другу.

10. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что все элементы либо фоконы, находящиеся в рамках своего экрана, расположены не параллельно друг другу, а с расхождением либо схождением осей, имеющим как минимум одну общую точку схождения осей в пространстве вне устройства либо внутри устройства.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для представления визуальной информации дополнительно содержит защитный слой в виде прозрачного корпуса, расположенный перед пластинами или фоконами.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что экран содержит гнезда для крепления в них подложки.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что подложка выполнена из светопропускающего материала, на который нанесены одинаковые изображения, каждое из которых занимает один экран, с возможностью проецирования изображения на зрителя через пластины или фоконы.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что подложка представляет собой матрицу.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что матрица выполнена из разных изображений, состоящих из последовательностей циклов и расположенных на отдельном экране, с возможностью получения анимации.

16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что матрица представляет собой полотно из множества ячеек-пикселей, каждый из которых выполнен с возможностью формирования элемента изображения.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что ячейка-пиксель включает в себя набор цветных светопропускающих или светопреломляющих элементов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области средств отображения визуальной светящейся информации, преимущественно рекламного характера, рассчитанной на привлечение внимания к отображаемому изображению.

В качестве средств отображения визуальной информации широко применяются:

- неоновая реклама, установленная статично либо вращающаяся, а также меняющая режим работы светящихся элементов либо всего устройства,

- электронные экраны, а также различные мониторы, позволяющие показывать заложенное в них либо передаваемое им изображение,

- цифровые проекторы, высвечивающие изображение на плоскость, с которой оно воспринимается зрителем.

Данные системы дают возможность полноценного восприятия отображаемого ими изображения при расположении их к зрителю во фронтальном либо в близком фронтальному положению и некоторого диапазона в рамках допустимого отклонения угла обзора, при котором изображение может оставаться приемлемо воспринимаемым.

Из уровня техники известен рекламный пилляр, содержащий прозрачный несущий рекламу цилиндр, который освещен внутренне установленным источником света и установлен на установке вращения (WO 9428536, 08.12.1994).

Известен мультимедиарекламный стенд, внутри вращающейся колонны которого расположено устройство освещение. Колонна состоит из четырех сегментов, содержащих прозрачную оболочку, внутри которой располагаются рекламные плакаты (DE 202004019069, 25.05.2005).

Наиболее близким к предложенному изобретению является вращающийся рекламный пилляр. Пилляр выполнен в виде вращающегося цилиндра и содержит матрицу для расклейки рекламных плакатов. Матрица может состоять из прозрачного материала, при этом изображение наносится с внутренней стороны, а также освещается с внутренней стороны (DE 20313046, 18.12.2003).

Недостатком данных устройств является то, что зрителю предоставляется постоянно меняющаяся динамическая информация при изменяющемся угле обзора и он лишен возможности комфортного восприятия единого образа.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании такого устройства проецирования изображений индивидуального восприятия, которое исключало бы указанные выше недостатки тем, что предоставляло бы каждому зрителю всегда фронтально расположенное изображение, независимо от его местоположения или перемещения, остающееся всегда легко воспринимающимся в рамках как статичного, так и динамичного образа.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в расширении функциональных и эксплуатационных возможностей, заключающихся в удобстве восприятия информации, отражаемом в более длительном времени сохранения приемлемого уровня восприятия изображения при движении зрителя мимо устройства, отсутствии необходимости снижения скорости движения в целях сохранения требуемого ракурса для свободного считывания информации, либо, в случае нахождения зрителя на месте, отсутствии необходимости ожидания поворота устройства до требуемого ракурса или необходимости собственного перемещения до требуемой позиции, а также повышении привлечения внимания к объекту, визуально остающемуся неизменно фронтально направленным на зрителя и создающему эффект персональной работы с ним, построенных на оптическом эффекте фронтального изображения объекта независимо от местонахождения или перемещения зрителя, даже в случае которого изображение будет несдвигаемо находиться по середине видимой части устройства, за счет возможности высвечивания визуальной информации на устройстве, использующем все 360° в горизонтальной плоскости для проецирования изображения.

Указанный технический результат в устройстве нелинейного проецирования изображения, представляющем собой вращающееся средство для предоставления визуальной информации, достигается тем, что оно содержит, по меньшей мере, один экран, выполненный с возможностью проецирования изображения в заданном направлении и содержащий, по меньшей мере, одну несущую изображение подложку и, по меньшей мере, один прожектор, выполненный с возможностью направления своих лучей на подложку, при этом на каждом экране расположено множество вертикальных непрозрачных элементов, идущих по всей высоте рабочей области экрана, на расстоянии друг от друга, большем толщины самих элементов, и длиной, превышающей расстояние между ними, или соприкасающихся большими торцами друг с другом фоконов, боковые стенки которых покрыты светоотражающим материалом.

Экраны соединены по периметру в замкнутое кольцо.

Экран расположен в вертикальной или диагональной плоскости.

Экран имеет выпуклую или вогнутую форму по горизонтали или вертикали.

Элементы выполнены из светопоглощающего материала.

Элементы покрыты светопоглощающим материалом.

Элементы представляют собой пластины.

Элементы расположены под углом к экрану.

Элементы либо фоконы расположены параллельно друг другу либо с некоторым расхождением или сужением, имеющем общую точку либо точки схождения осей в пространстве внутри либо вне устройства.

Средство для представления визуальной информации дополнительно содержит защитный слой в виде прозрачного корпуса, расположенный перед пластинами или фоконами.

Экран содержит гнезда для крепления в них подложки.

Подложка выполнена из светопропускающего материала, на который нанесены одинаковые изображения, каждое из которых занимает один экран, с возможностью проецирования изображения на зрителя через пластины или фоконы.

Подложка представляет собой матрицу.

Матрица выполнена из разных изображений, состоящих из последовательностей циклов и расположенных на отдельном экране, с возможностью получения анимации.

Матрица представляет собой полотно из множества ячеек-пикселей, каждый из которых выполнен с возможностью формирования элемента изображения.

Ячейка-пиксель включает в себя набор цветных светопропускающих или светопреломляющих элементов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид сбоку вращающегося цилиндра; на фиг.2 - вид сверху в разрезе вращающегося цилиндра; на фиг.3 - вид сверху прохождения светового луча; на фиг.4 - вид сбоку прохождения светового луча; фиг.5 - вариант выполнения внешнего фильтрующего слоя; фиг.6, 7 - варианты выполнения вращающегося цилиндра, вид сверху; фиг.8-12 - варианты выполнения форм экранов заявленного устройства по горизонтали и вертикали; фиг.13-15 - варианты расположения элементов внешнего фильтрующего слоя.

Изобретение представляет собой устройство (фиг.1-15), высвечивающее различные изображения воспринимающимися зрителями с некоторой разницей, зависящей от местоположения последних относительно объекта.

Устройство нелинейного проецирования изображения, представляющее собой вращающееся средство для предоставления визуальной информации 1 (фиг.1, 2), получающее вращение от привода и вращающееся на большой скорости вокруг оси 2 симметрии и использующее все 360° своей окружности для высвечивания на своей поверхности изображения, находящегося всегда фронтально к зрителю, независимо от его местонахождения или перемещения, даже в случае которого изображение будет несдвигаемо находиться по середине видимой части цилиндра.

Вращающееся средство для предоставления визуальной информации 1 (фиг.3, 4) содержит, по меньшей мере, один экран 3 (один, два, три и более). Экран 3 выполнен с возможностью проецирования изображения в заданном направлении и содержит, по меньшей мере, одну несущую изображение подложку 4 и, по меньшей мере, один прожектор 5. Прожектор 5 выполнен с возможностью концентрирования своих лучей на подложку 4.

На каждом экране 3 расположено множество вертикальных непрозрачных элементов 6, идущих по всей высоте рабочей области экрана 3, на расстоянии друг от друга, большем толщины самих элементов 3, и длиной, превышающей расстояние между ними.

Или же на каждом экране 3 может быть расположено множество соприкасающихся большими торцами друг с другом вертикальных фоконов (фиг.5), боковые стенки которых покрыты светоотражающим материалом.

Экраны 3 соединены по периметру в замкнутое кольцо (фиг.2), при этом каждый экран 3 может быть расположен в вертикальной (фиг.1) или диагональной плоскости (фиг.10). Кроме того, каждый экран 3 может иметь выпуклую (фиг.8, 9) или вогнутую (фиг.9, 12) форму по горизонтали или вертикали.

Вертикальные непрозрачные элементы 6 выполнены полностью из светопоглощающего материала или покрыты светопоглощающим материалом, а также могут представлять собой пластины и быть расположены под углом к экрану 3.

Средство для представления визуальной информации 1 может дополнительно содержать защитный слой в виде прозрачного корпуса 8 (фиг.6-9), расположенный перед пластинами или фоконами, в целях защиты данных пластин или фоконов от повреждений.

Подложка 4 крепится в гнездах 7 экрана 3 и может быть сменной. Подложка 4 выполнена из светопропускающего материала, на который нанесены одинаковые изображения, каждое из которых занимает один экран, с возможностью проецирования изображения на зрителя через пластины или фоконы. Подложка 4 может представлять собой матрицу, которая выполнена из разных изображений, состоящих из последовательностей циклов и расположенных на отдельном экране 3, с возможностью получения анимации.

Также матрица может представлять собой полотно из множества ячеек-пикселей, каждый из которых выполнен с возможностью формирования элемента изображения. Ячейка-пиксель включает в себя набор цветных светопропускающих или светопреломляющих элементов.

Принцип действия устройства построен на использовании узконаправленных световых лучей, исходящих строго в определенном направлении от устройства (например, фронтально), посредством которых высвечивается изображение, становящееся доступным в данном случае для восприятия только в случае практически полностью перпендикулярного положения экрана перед зрителем. При вращении устройства диапазон проецирования изображения составляет 360°, в результате чего зритель в момент направления лучей на него сможет воспринимать одно и то же изображение независимо от своего местоположения или перемещения относительно устройства; увеличение же скорости вращения устройства, в свою очередь, уменьшает паузу между попаданиями изображения в область восприятия, в результате чего смена фазы появляющегося/исчезающего изображения может быть сведена к минимально заметному для глаза мерцанию (далее: кадровой развертки) постоянно воспринимающегося с любой точки изображения. Уменьшение общего момента светимости на каждую точку окружающего пространства, неизбежно возникающее в результате простоя в освещении каждого направления за время оборота излучающего экрана, компенсируется наращиванием мощности световых ламп - прожекторов, используемых в устройстве для излучения света в требуемом направлении. Яркость световых лучей, в свою очередь, сглаживается крайне короткой длительностью попадания света в область глаза, а также при наращивании скорости вращения устройства цикл появления и исчезновения световых лучей становится минимально воспринимаемым, в конечном итоге стремясь к эффекту постоянного сбалансированного свечения. В качестве особенности устройства выступает то, что при удалении от устройства общий момент светимости устройства уменьшается, что вызвано уменьшением времени нахождения светоизлучателя в требуемом ракурсе при увеличении радиуса удаления при вращении устройства с той же скоростью, а при приближении к устройству крайне близко не все лучи попадают в поле зрения, из чего следует, что для каждого устройства предполагается определенный диапазон, имеющий свой допуск ближнего и дальнего расстояния, в пределах которых изображение может стабильно восприниматься.

Простейший пример системы - использование цилиндра, состоящего из 3-х частей, располагающихся слоями от центра к краю, и разбивающегося на несколько (минимум 2) экранов в зависимости от надобности процентного использования площади видимой зрителю стороны устройства. Первой частью устройства является находящийся на поверхности слой - внешний фильтрующий слой (трассировщик), состоящий из множества максимально тонких пластин, идущих вертикально во всю высоту светящейся части цилиндра, выполненных из светопоглощающего либо с нанесенными на стенки светопоглощающим материалом, располагающихся параллельно друг другу в рамках одного экрана, в общем направлении перпендикулярно центру цилиндра, на расстоянии друг от друга значительно меньше толщины самого слоя. Второй частью является промежуточный слой - гнездо, в котором размещена матрица, выполненная по принципу слайда из светопропускающего материала с нанесенным на него изображением, устанавливаемая в каждый экран цилиндра в количестве одного экземпляра, полностью идентичного устанавливаемым в остальные, проецируемым на зрителя. Третья часть - внутренний слой, представляющий собой прожектор либо соединение прожекторов, каждый из которых концентрирует свои лучи в рамках своего экрана на матрицу, делая нанесенное на нее изображение светящим на зрителя. Цилиндр вращается вокруг собственной оси со скоростью, при которой кадровая развертка высвечиваемого изображения сливается в практически не воспринимаемый для глаза эффект постоянного свечения, пластины же, в свою очередь, делая изображение видимым исключительно в тот момент, когда последнее находится фронтально перед зрителем, не дают слиться ему в смазывающуюся в движении полосу.

Также система предполагает наличие различных усовершенствований для расширения ее функциональных возможностей.

Первая возможность расширения функциональных возможностей системы заключается в том, что при некоторой потере в полезной площади высвечиваемого изображения цилиндр разбивается на большее количество сегментов, что дает возможность использования набора матриц с несколько отличающимися друг от друга изображениями по принципу сменяющих друг друга кадров в рамках короткого цикла, определяемого одним кругом вращения устройства, что при некотором снижении скорости вращения до воспринимаемого временного отрезка будет создавать эффект короткой зацикленной анимации. Данное решение может применяться для создания изображения быстро вращающегося объекта или двигающегося вперед-назад по челночному принципу, а также эффекта дрожания (например, дрожание языков пламени).

Второй вариант расширения использования системы может состоять в использовании экранов, имеющих направление внешнего фильтрующего слоя - трассировщика, отличное от перпендикулярного экрану, либо экранов с раздельными блоками, имеющими различное направление трассирующих пластин в рамках одного экрана, что дает возможность манипулирования областями отображения информации, воспринимаемой зрителем, и временем ее появления в определенной области. Например, при более медленной скорости вращения устройства такое решение может использоваться для создания эффекта вспышек света в различных местах и применяться в общественно-развлекательных местах. Также подобное решение может использоваться для экономии визуализационных ресурсов в случае отсутствия необходимости использования для высвечивания изображения всей площади экрана (например, при изображении, предполагающем наличие фигур, находящихся только в определенных частях экрана, неиспользуемая площадь может быть отведена под одновременное проецирование элементов изображения в другом ракурсе). Также целесообразно может быть включение в систему специального механизма, управляющего положением светонаправляющих элементов.

Более сложное расширение возможностей системы состоит в использовании управляемой матрицы, выполненной по принципу цифрового проектора, дающей возможность генерирования изображения, например представляющей собой полотно из управляемых ячеек - пикселей, внутри каждого из которых отдельно формируются элементы изображения. Каждый экран формирует отдельное изображение, создавая кадр, последовательно сменяющий предыдущий по прохождении цикла из частичного, полного или нескольких оборотов устройства, в рамках чего получается полноценное анимированное изображение. Пиксель может представлять из себя диафрагму, регулирующую количество пропускаемого ею света, а также включать в себя набор цветных светопропускающих элементов, степенью выдвижения каждого из которых будет формироваться цвет пикселя. Для излучения света может использоваться общий прожектор либо набор отдельных прожекторов, пропускающих свет каждый через свой пиксель либо группу пикселей. Также могут использоваться лампы прожекторного типа, меняющие уровень освещения в зависимости от подаваемого на них тока, светящие каждая из своего гнезда через различно окрашенные в основные цвета светопропускающие фильтры, используемые в количестве по три лампы на один пиксель в качестве основных цветов модели RGB. Также возможен вариант использования специальных светопреломляющих призм, которые степенью поворота к проходящему сквозь них лучам света будут создавать ту или иную окраску луча на выходе в силу своей способности цветоразложения.

Формы устройства могут также быть различны. Первым аспектом разнообразия решений может выступать вертикальный профиль экрана (экранов), предполагающий зависящую от него общую форму устройства. В зависимости от конкретного назначения системы, требующей проецирования изображения на плоскость, находящуюся на одном уровне с устройством или на более высоком либо низком уровне, а также требуемого диапазона угла отклонения обзора от плоскости вращения устройства, при котором изображение должно оставаться воспринимаемым, устройство может иметь цилиндрическую, коническую, бочкообразную либо инвертированную бочкообразную, а также какую-либо иную форму тела вращения, образованную вышеописанными элементами. Также форма экрана может варьироваться по горизонтали, используя плоский, выпуклый или вогнутый профиль, а также ломанную либо кривую, использующую вышеописанные элементы.

Также в рамках технологических вариантов во внешнем фильтрующем слое могут использоваться элементы, имеющие отличную от пластин форму, предполагающую улучшенное светопоглощение и уменьшенное рассеивание по горизонтали выходящих лучей, например светонаправляющие элементы могут иметь в сечении, форму, постепенно увеличивающую толщину элемента по приближении к концу слоя. Увеличение может быть линейным или нелинейным, а также варьироваться, используя волнистый или зубчатый профиль, в целях улучшенной обработки светового луча. Также внешний фильтрующий слой может быть выполнен из комбинации прозрачного и непрозрачного материала, при которой пространства, предназначенные для пропуска световых лучей, например толщина сечения светонаправляющих элементов, могут изменяться на протяжении слоя линейно или нелинейно.

Также альтернативно данному решению функцию светонаправляющих элементов могут выполнять фоконы, преломляющие и фокусирующие проходящие сквозь них световые лучи требуемым образом. Данное решение дает возможность повысить общий момент светимости за счет отсутствия в системе процесса светопоглощения.

Также в каждом из двух случаев расположение светонаправляющих элементов может быть в рамках одного экрана параллельным друг другу, а также идти с некоторым расхождением либо схождением, в зависимости от поставленной задачи и требуемого эффекта изображения. Схождение светонаправляющих элементов дает возможность фокусирования изображения на определенном расстоянии, что может быть полезно в случае, если в месте использования конкретного устройства нахождение зрителей предполагается на определенном расстоянии; расхождение же даст возможность не одновременного восприятия всего кадра в короткий промежуток времени, а по частям, что может использоваться для сглаживания эффекта мерцания (кадровой развертки).

Кроме того, устройство нелинейного проецирования изображения может содержать, по меньшей мере, один оснащенный светонаправляющим слоем, ограничивающим угол обзора, проецирующий изображение экран и вращаться со скоростью, сводящей к минимально заметному временной промежуток между оборотами. Светонаправляющий слой содержит фоконы, боковые стенки которых покрыты светоотражающим материалом, или светоотражающий слой содержит множество непрозрачных элементов, расположенных вертикально по всей рабочей области экрана, имеющих толщину менее расстояния между самими элементами и расстояние друг от друга менее длины самих элементов.

А также устройство вращается со скоростью, сводящей к минимально заметному временной промежуток между оборотами. И может содержать, по меньшей мере, один проецирующий изображение экран, оснащенный светонаправляющим слоем, ограничивающим угол обзора изображения, включающим множество непрозрачных элементов, расположенных вертикально по всей рабочей области экрана, имеющих толщину менее расстояния между самими элементами и расстояние друг от друга менее длины самих элементов.

Все это позволяет расширить функциональные и эксплуатационные возможности устройства, повысить информативность, а также получить оптический эффект фронтального изображения объекта независимо от местонахождения или перемещения зрителя, даже в случае которого изображение будет несдвигаемо находиться по середине видимой части цилиндра, за счет возможности высвечивания визуальной информации на устройстве, использующем все 360° в горизонтальной плоскости для проецирования изображения.

Поскольку в рамках данной системы в большинстве случаев требуется достаточно значительная скорость вращения устройства и требующая принятия во внимание аспект аэродинамического сопротивления, предполагается необходимое наличие прозрачного обтекаемого кожуха, имеющего форму тела вращения, также выполняющего защитную функцию, соединенного с системой и вращающегося вместе с ней или остающегося независимым от ее вращения внутри себя.