Устройство для представления информации в трехмерной форме

26 УФЬУ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социзлистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 19 11,1969 ( 1315468/18-24) Кл, 42 Ь, 38 42 тпрр 3/14 рисоединением аявкиМПК 6 11 с 13/04б 061 314УДК 681.337.2(088.8) риоритет Комитет оо деломзобретеииЯ и открыт Опуб овано 02,1 Ч.1970. Бюллетень1 Совете Мииистроо СССР пса ния 23.Ч 11.1970 убликован вторызобретен. Катыс Институт автоматики и телемеханики (технической кибернет аявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ В ТРЕХМЕРНОЙ ФОРМЕма информации вестен безщейся элекдостатками сть комму- подвижных 10 Изобретение относится к областицпоннои техники.у стройства для представленияв трехмерной форме известны. Извакуумный индикатор с вращаютролюминесцентной панелью. Неэтого устройства являются сложнотации, малая яркость и наличиеэлектромеханических частей. 11 редложенное устройство отличается от известных тем, что оно содержит три параллельных ряда плоских панелей, на противоположных концах которых нанесены изготовленные из фотохромного материала активные зоны, 15 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 панелью 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 не. которых материалов, 30 Такое изменение происходит при облучении 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. В зависимости от типа фотохромного материала пик его активации находится в диапазоне 350 600 ня, пик обесцвечивания - в диапазоне 530 - 630 н,я. Кроме того, для каждого материала в диапазоне 430 - 540 нл существует длина волны, не оказывающая воздеиствия на его оптическую плотность.В предложенном устройстве информация записывается активирующим излучением на плоские прозрачные ротохромные информационные панели (ФИ 1), имеющие возмож ность вращаться вокруг осп. Это позволяет улучшить стереоскопическое восприятие и упростить устройство,На фпг. 1 показано расположение 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 с применением для записи линеек волоконно5 о 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 60 65 оптических световодов, а для стирания - источников обесцвечиваю щего излучения; на 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 фотохро мной пленки, нанесенной на прозрачное основание, или из сплошного неорганического фотохромного стекла.Панели, изготовленные из фотохромных стекол на основе галоидов серебра, выдерживающих сотни тысяч циклов потемнения-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 1 1 ь 1 з принадлежат к первому ряду, 22, 2 з - .ко второму, а 3 ь 3 г 3 з - к третьему (где цифрами 1 - 3 обозначен ряд, а индексами - порядковый номер в ряду при отсчете в направлении просмотра вглубь устройства). В зоне просмотра ФИП расположены в следующем порядке: 1 ь 24 3, 1 ъ 2 ъ 3 ь 1 2, 3.Такая конструкция устройства позволяет производить обработку информации (стирание и запись) вне зоны просмотра, причем стирание и запись могут осуществляться как в неподвижном состоянии на активных частях ФИП, занимающих противоположное по отношению к зоне просмотра положение, так и во время поворота. При синхронном повороте всех трех рядов ФИП на 180 их прозрачные активные части с нанесенными на них изображениями совмещаются в зоне про. смотра, позволяя оператору осуществлять визуальный контроль и анализ информации, представленной в трехмерной форме, Направление просмотра показано на фиг. 1 стрелкой,С целью улучшения визуального восприятия в период времени, в течение которого активные части ФИП совмещены в зоне просмотра, обеспечивается ее подсветка. Во время поворота ФИП подсветка выключается,Возможны два варианта представления информации в устройстве. Информация представляется в виде затемненных изображений на светлом фоне (прямой контраст).В первом варианте запись на ФИП осуществляется от любых матричных панелей 4 - б (см. фиг. 2), спектр н интенсивность излучения которых соответствуют характеристикам выбранного фотохромного материала. Запись производится в неподвижном состоянии на активной зоне ФИП, занимающей противоположное по отношению к зоне просмотра положение. При этом в устройстве исполь 4зуется Я матричных панелей (по 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 Х (Х 4 ХХз), У ( У 4 У У), 2 (Л ЯА) с началом в точке 0 (0,0,0;,) направим ось Е (на чертеже не обозначена) по направлению просмотра вглубь устройства, а оси Х и У - по касательным к активным частям ФИП. При таком направлении координатных осей координаты Х и У мо 6 4 1 гут изменяться в пределах от - до д - , - , где д, - диаметр излучающей точки на матричной панели, д - 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 Л обеспечит выбор ФИП, а координат Х и У - запись в требуемую точку. Для компенсации сдьига трех рядов ФИП относительно друг друга и устранения необхо. димости пересчета координат в данном варианте удобно сместить координатные осй второго и третьего рядов так, как это пока. зано на фиг. 2.Таким образом обеспечивается получение изображения точки в трехмерном пространстве.Во втором варианте запись информации 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 центра. ми 04, 0;, О, 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 внешних источников передается активнрующее 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 общим освещением активных зон ФИП источниками инфракрасного излучения 1 б - 18,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 04, а полярная ось - с касательной, проведенной из центра вращения к окружности, описанной вокруг активной зоны ФИП. Таким образом, коордпнаты точки запишутся в виде р(о, в), где р - радиус-вектор (расстояние от точки Р до полюса), Р - полярный угол (угол между прямой ОР и полярной осью).Из конструктивных соображений и удобства отсчета световоды сдвинуты относительно полярной оси на угол в=90. Следовательно, для совмещения со световодами радиус-вектор любой точки активной части ФИП должен совешить дополнительный поворот на угол =90 - . При этом радиус-вектор р может изменяться в пределах(Р - Х)-3- - " (р (Р22где Й - радиус окружности, описываемойвращающейся активной зоной ФИП вокруг точки О;д - диаметр активной зоны ФИП;св - диаметр световода,Можно перейти к прямоугольной системе координат, поместив начало координат в ту же точку 04 и направив ось абсцисс ОХ по полярной оси, а ось ординат 04 У - по линейке световодов. Тогда координатами точки Р(ХУ) будут Х=-рсоз и У= рацу.Рассмотрим случай получения изображения точки внутри цилиндрического объема, образованного в зоне просмотра совмещением активных зон ФИП. Обозначим число ФИП через У. Тогда в данном варианте столько же линеек световодов будет выведено из устройства. Число световодов в линейках и=свЕсли в устройстве требуется получить изображение точки с координатами Х, У, Л, то с помощью вспомогательного вычислительного устройства осуществляется выбор одной из ФИП, соответствующей координате Л (считая, что ось 2 состоит из Лдискретных позиций и направлена в направлении просмотра вглубь устройства), Кроме того, определяется принадлежность ФИП к одному из трех рядов. Далее осуществляются функциональные преобразования р = )ГХ.+ У- и р = агс 1 д - .У хПри этом в случае принадлежности 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 ХУ, и ХЗУ соответственно, Такой пересчет необходим вследствие параллельного переноса и поворота координатных осей второго и третьего рядов относительно базовых.где а, б - координаты нового начала О;,в базовой системе.15 Кроме того, учитывая поворот осей на уголАналогичный пересчет (р= - 120) произво дцтся для координатной системы третьегоряда1Х,= (Х-а.) - (У 6,).Гз 35 У, = (Х - а,) 2 - (У - 1)1 3где а б- - координаты нового начала Ов в базовой системе.Таким образом, в соответствии с координа тамп Х ц У определяются полярные координаты точки о идля любой ФИП, причем р определяет выбор волоконно-оптического световода, а р - момент импульсного отпирания записывающего луча.45 Автоматическая подача ФИП в зону просмотра, синхронизированная с процессом обработки информации, осуществляется с помощью электромеханической части устройства, схема которой приведена на фиг. 5. При за мыканци ключа 19 включается трансформаторТр, и с контактов 20 и 21 подается напряжение, питающее электродвигатель РД, вращающийся со скоростью 8,8 об,дин. На вал электродвигателя РДдля осуществления 55 фрикционной передачи насажен цилиндр 22.Одновременно с включением электродвигателя подается напряжение на выпрямитель 28, питающий электромагниты ЭМ 1 и ЭМ 2. Электромагнит ЭМ 1 обеспечивает отвод стопорно го механизма, а электромагнит ЭМ 2 - приводфрикции от электродвигателя РД, На осц цилиндра 24 установлены ФИП первого ряда, вращение которого передается двум другим рядам с помощью зубчатой передачи. На оси 65 ФИП второго ряда установлен стопорный ме 6Это иллюстрируется фиг. 3, на которой расположение базовой координатной системы во втором и третьем рядах показано пунктиром.Фиг. 4 иллюстрирует пересчет координат 5 Х, и У,. Если в базовой координатной системеимеем точку Р(Х,У), то координаты этой же точки в координатной системе второго ряда вследствие параллельного переноса осей декартовых координат будут определяться по 10 формуламХ 2 - Х - аа У 2 У бгханизм 2 б, представляющий собой кольцо с пазами на диаметрально противоположных точках. В пазы стопорного механизма задается якорь электромагнита ЗМ 1 при его выключении. Такая конструкция стопорного механизма ооеспечивает остановку после поворота ФИП на 180, Электромагниты включаются последовательно посредством электромеханического реле времени, собранного на электродвигателе СД, который вращается со скоростью 2 об 1 иин. На электродвигатель СДнапряжение подается с контактов 2 б и 27 после включения ключа 28. На вал электродвигателя СДнасажен диск 29, имеющий два одинаковых кулачка, расположенных на диаметрально противоположных участках. При вращении кулачкового диска 29 сначала замыкаются контакты К подающие напряжение на ЗМ 1, а через промежуток времени, равный 0,5 - 1 сек, замыкаются контакты Кр, подающие напряжение на ЗМ 2. 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 ФИП освещают зону просмотра. Время, в течение которого контакты К и К 2 замкнуты, а ключ 31 разомкнут, равно времени поворота ФИП на 180. После поворота размыкаются контакты Кь К 2 и замыкается ключ 31. Это обеспечивает фиксацию стопорного механизма, остановку и включение источников подсветки. Затем вследствие вращения электродвигателя СД, цикл повторяется. Период времени между двумя последовательными поворотами отводится на визуальный контроль и анализ информации, представленной в трехмерной форме.Г Устройство работает как в автоматическомрежиме (ключ 28 замкнут), так и в полуавтоматическом режиме (ключ 28 замыкает оператор).5 В первом случае время визуального контроля определяется параметрами реле времени, а во втором задается оператором. Длительность цикла обработки информации можно изменять путем подбора электродвигате лей, или изменением числа кулачков на диске29, согласуя длительность цикла с характеристиками фотохромного материала.Предмет изобретения1. Устройство для представления информации в трехмерной форме, отличающееся тем, что, с целью улучшения стереоскопического 20 восприятия трехмерных изображений и упрощения устройства, оно содержит три параллельных ряда плоских панелей, на противоположных концах которых нанесены изготовленные из фотохромного материала активные 25 зоны, одна из которых служит для просмотраизображения, а другая - для обработки информации, причем все панели установлены на разной высоте на трех осях вращения, сдвинутых относительно друг друга на 120, 30 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что над каждой из фотохромных информационных панелей в зоне, противоположной зоне просмотра, установлена матричная излучающая панель.35 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что к каждой из панелей подведена линейка волоконных световодов, связанных с источником импульсов излучения, активизирующего фотохромный материал.Составитель И. Н. Гореловадактор Л. А, Утехина Техред Л. Я; Левина Корректор М, П. РомашовЗаказ 2003/2 Тираж 480 Подписноф ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров, ССОМосква Ж, Раушская наб., д. 45Типография, пр. Сапунова,