УМНАЯ КОЛОНКА С УЗЛОМ ДЛЯ ВЫВОДА ВИЗУАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПОВЫШЕННОЙ ЧЕТКОСТИ

Область техники
[0001] Настоящая полезная модель относится к умной колонке и, более конкретно, к умной колонке, выполненной с возможностью вывода визуальной информации с повышенной четкостью.
Уровень техники
[0002] Известны решения, в которых реализованы умные колонки с LED панелями для вывода визуальной информации, например, информации о времени или дате, погоде и т.д. LED панель в умной колонке может представлять собой микросхему, на которую установлены диоды в виде последовательностей диодов, расположенных в несколько рядов. Диоды установлены на микросхему на определенном расстоянии друг от друга. Это расстояние примерно равняется одному диоду и определено техническими рекомендациями по эксплуатации диодов. Большее расстояние между диодами и естественное рассеивание света ведет к нечеткому изображению на LED панели.
[0003] Известно решение, которое может быть рассмотрено в качестве ближайшего уровня техники и направлено на устранение нечеткости изображения, отображаемого на LED панели. Это решение описано в публикации патентной заявки США US2019094441A (Display Device) от 28 марта 2019 г. компании Emotech LTD. Известное техническое решение заключается в установке дополнительного слоя световодов над диодами. Световоды повторяют паттерн диодов на диодной плате и выглядят как несколько последовательностей световодов, расположенных в несколько рядов. Каждый из световодов представляет собой продолговатый объект, например, цилиндр, который одной стороной (вход), устанавливается на диод, другой (выход) обращен наружу. Свет из диода, при его активации, входит во вход световода, проходит его и выходит из выхода световода с противоположной стороны. Световод препятствует рассеиванию света и в результате световые пятна на LED панели выглядят более четкими, чем в случаях, когда световоды не используются и свет рассеивается. Данное решение полностью не устраняет проблему нечеткого изображения на LED панелях, так как расстояние между видимыми световыми пятнами на LED панели по-прежнему остается большим.
[0004] Расширяющиеся световоды конической формы применительно к умным устройствам сами по себе известны из публикации патентной заявки США US2019203888A (Smart-Home Device Light Rings With Tapered Transmissive Sections For Uniform Output) от 4 июля 2019 г. компании Google Inc. В заявке описана светящаяся круглая конструкция, которая может быть использована в смарт девайсах для подсветки. Поскольку в известном решении светодиоды для подсветки располагаются по кругу, а не в виде «плашки» (множество светодиодов, расположенных в несколько рядов), вывод текстовой визуальной информации не возможен.
[0005] В другой публикации патентной заявки США US 2019/0026056 (Electronic Device With Sensors and Display Devices) от 24 января 2019 г. компании Apple Inc. раскрыто электронное устройство, имеющее множество отверстий в своем корпусе, в которых установлено множество LED для отображения визуальной информации на корпусе электронного устройства. Тем не менее, аналогично решению, известному из US2019094441A, данное решение полностью не устраняет проблему нечеткого изображения на LED панелях, так как расстояние между видимыми световыми пятнами на LED панели по-прежнему остается большим. Ни в одном проанализированных решений уровня техники не выявлена вся совокупность признаков полезной модели, предложенной в данной заявке
Сущность полезной модели
[0006] Более конкретно, ни в одном из проанализированных решений уровня техники не выявлена умная колонка, выполненная с возможностью вывода визуальной информации с повышенной четкостью, содержащая процессор, один или более динамиков, соединенных с процессором, и узел для вывода визуальной информации, причем узел для вывода визуальной информации содержит: - диодный слой, содержащий множество светодиодов, расположенных в несколько рядов; - световодный слой, содержащий множество световодов, и связанный с диодным слоем так, что каждому светодиоду из упомянутого множества светодиодов соответствует соответствующий световод из упомянутого множества световодов, при этом у каждого световода площадь выходного отверстия больше площади входного отверстия; и - микросхему, соединенную с диодным слоем и процессором, и выполненную с возможностью управления активацией одного или более светодиодов из упомянутого множества светодиодов для вывода визуальной информации в ответ на прием от процессора одного или более сигналов активации.
Технический результат
[0007] Техническая проблема состоит в расширении арсенала средств определенного назначения. Техническая проблема решается путем создания технического решения, альтернативного известному решению. Технический результат заключается в реализации устройства умной колонки с узлом для вывода визуальной информации с повышенной четкостью. Повышенная четкость обеспечивается по меньшей мере за счет того, что узел для вывода визуальной информации содержит световодный слой, содержащий множество световодов, при этом у каждого световода площадь (n+m) выходного отверстия больше площади (n) входного отверстия, что позволяет сократить расстояние между границами выходных отверстий и, соответственно, уменьшить расстояние между видимыми пятнами света, которые передают визуальную информацию, т.е. повысить четкость передаваемой визуальной информации.
Краткое описание чертежей
[0008] Другие особенности и детали раскрытой полезной модели будут описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
[ФИГ. 1] Фигура 1 иллюстрирует схематичное блочное представление умной колонки 200 согласно неограничивающему варианту осуществления настоящей полезной модели.
[ФИГ. 2] Фигура 2 иллюстрирует микросхему 104.3 с диодным слоем 104.1 согласно неограничивающему варианту осуществления настоящей полезной модели.
[ФИГ. 3] Фигура 3 иллюстрирует сечение световодного слоя 104.2 согласно неограничивающему варианту осуществления настоящей полезной модели.
[ФИГ. 4] Фигура 4 иллюстрирует пример установки узла 104 для вывода визуальной информации в корпусе умной колонки 200.
[ФИГ. 5] Фигура 5 иллюстрирует светопропускающий покровный слой 106 согласно неограничивающему варианту осуществления настоящей полезной модели.
Подробное описание
[0009] Фигура 1 иллюстрирует схематичное блочное представление умной колонки 200 согласно неограничивающему варианту осуществления настоящей полезной модели. Умная колонка 200 выполнена с возможностью вывода визуальной информации с повышенной четкостью. Умная колонка содержит процессор 100, один или более динамиков 102, соединенных с возможностью взаимодействия с процессором 100, а также узел 104 для вывода визуальной информации. На фигуре 1 показаны два динамика, но не стоит ограничивать конфигурацию умной колонки 200 двумя динамиками, поскольку могут применяться конфигурации, в которых имеется один или более двух динамиков различных типов, например, динамик низких частот, динамик средних частот и динамик высоких частот. Обычному специалисту будет понятно, что компоненты умной колонки 200 не ограничены компонентами, проиллюстрированными на фигуре 1, а скорее могут включать в себя любые другие аппаратные и программные компоненты для реализации умной колонкой 200 всего заложенного в нее функционала.
[0010] В проиллюстрированном неограничивающем варианте осуществления настоящей полезной модели узел 104 для вывода визуальной информации содержит диодный слой 104.1, содержащий множество светодиодов 50, расположенных в несколько рядов, и световодный слой 104.2, содержащий множество световодов 52. Светодиоды 50 могут быть RGB-светодиодами в альтернативном варианте осуществления. Множество светодиодов 50 в диодном слое 104.1 могут быть соединены между собой или могут быть не соединены между собой, в последнем случае каждый из светодиодов 50 может быть смонтирован на микросхеме 104.3 (которая будет описана ниже) в положении, соответствующем соответствующему световоду 52. В качестве примера, множество светодиодов 50 может образовывать массив 16 (строк) х 17 (столбцов). В этом примере размерностью множества световодов 52 также является 16 х 17. Тем не менее, не стоит ограничивать размерность массивов светодиодов 50 и световодов 52 указанными значениями 16 х 17, поскольку в зависимости от размера умной колонки 200 могут применяться массивы светодиодов 50 и световодов 52 других размерностей, например, 5 х 5, 10 х 10, 15 х 15, 10 х 15, 20 х 40 и т.д. Поскольку световодный слой 104.2 совмещается и связывается с диодным слоем 104.1 так, что каждому светодиоду 50 из упомянутого множества светодиодов соответствует соответствующий световод 52 из упомянутого множества световодов, размерности массива светодиодов 50 и массива световодов 52 выбираются одинаковыми. В зависимости от формы корпуса умной колонки 200 массивы светодиодов 50 и световодов 52 могут иметь любую геометрическую форму, например, квадратную, прямоугольную, треугольную, при условии, что такая геометрическая форма содержит область, пригодную для отображения визуальной информации. В неограничивающем варианте осуществления данной полезной модели световодный слой 104.2 устанавливается поверх диодного слоя 104.1, устанавливаемого поверх микросхемы 104.3. Световодный слой 104.2 может быть связан с диодным слоем 104.1 с помощью связующего вещества, механического соединения или с помощью посадки с натягом.
z
x
z
x
[0011] В проиллюстрированном неограничивающем варианте осуществления настоящей полезной модели площадь выходного отверстия каждого световода 52 больше площади входного отверстия. В качестве примера, если n - площадь входного отверстия световода, а n+m - площадь выходного отверстия световода, значение m может быть выбрано из диапазона от m до m, где m> 0, а m некоторое максимальное значение, которое при сложении с n обеспечивает минимальное расстояние между краями выходных отверстий смежных световодов 52. В зависимости от применяемого материала и технологического процесса минимальное расстояние может выбираться из диапазона от примерно 1 мкм до примерно 5 мм. Любые значения, превышающие верхнюю границу будут оказывать негативное влияние на четкость визуализируемой информации. Настоящую полезную модель не следует ограничивать определенными материалами (например, метал, пластик и т.д.) или определенными технологическими процессами (формовка, 3D печать, резка и т.д.), поскольку любые, известные из уровня техники материалы и технологические процессы, могут быть использованы при производстве световодного слоя 104.2.
[0012] Узел 104 для вывода визуальной информации содержит микросхему 104.3, соединенную с диодным слоем 104.1 и процессором 100. Упомянутая микросхема 104.3 выполнена с возможностью управления активацией одного или более светодиодов 50 из упомянутого множества светодиодов для вывода визуальной информации в ответ на прием от процессора 100 одного или более сигналов активации. Микросхемой 104.3 может быть любая известная из уровня техники микросхема драйверов светодиодов, в том числе выполненная на гибкой подложке. Применение микросхемы драйверов светодиодов на гибкой подложке позволяет придать узлу 104 для вывода визуальной информации выгнутую форму (в случае если корпус умной колонки 200 является круглым) или вогнутую форму.
[0013] В неограничивающем варианте осуществления настоящей полезной модели умная колонка 200 может дополнительно содержать светопропускающий покровный слой 106, установленный над световодным слоем 104.2, как проиллюстрировано на фигуре 5. Упомянутый светопропускающий покровный слой 106 выполнен с возможностью защиты от загрязнителей. Упомянутый светопропускающий покровный слой 106 может быть выполнен из обычной ткани, акустической ткани, из светопропускающего пластика или может быть выполнен как слой с микро-ячеистой структурой.
[0014] В неограничивающем варианте осуществления настоящей полезной модели диодный слой 104.1 сформирован на микросхеме 104.3, например, как проиллюстрировано на фигуре 2. Микросхема 104.3 крепится к несущей структуре умной колонки 200 посредством соединения, например, резьбового, клеевого или иного механического соединения. В других вариантах осуществления настоящей полезной модели узел 104 для вывода визуальной информации, образованный объединением взаимоувязанных микросхемы 104.3, диодного слоя 104.1 и световодного слоя 104.2, крепится к несущей структуре умной колонки 200 через соединение диодного слоя 104.1 или световодного слоя 104.2 из упомянутого объединенного узла 104 с несущей структурой умной колонки 200 посредством, например, резьбового, клеевого или иного механического соединения. Несущей структурой умной колонки 200 может быть, но без ограничения упомянутым, любая внутренняя или внешняя часть корпуса умной колонки.
[0015] В неограничивающем варианте осуществления настоящей полезной модели узел 104 для вывода визуальной информации устанавливают во внешней части корпуса умной колонки так, чтобы направлением света, изучаемого множеством светодиодов 50, являлось направлением от умной колонки во внешнюю среду. Такой внешней частью корпуса умной колонки 200 может быть стенка или крышка умной колонки. Для такой установки узла 104 для вывода визуальной информации внешняя часть корпуса умной колонки содержит отверстие, в которое этот узел 104 для вывода визуальной информации устанавливают. В этом варианте осуществления узел 104 для вывода визуальной информации может быть закреплен в отверстии с помощью связующего вещества, механического соединения, или с помощью посадки с натягом. Такая установка узла 104 для вывода визуальной информации во внешнюю часть корпуса умной колонки проиллюстрирована на фигуре 4.
[0016] В неограничивающем варианте осуществления настоящей полезной модели входное отверстие каждого световода 52 образует основание световода, которое совмещено с соответствующим светодиодом 50 и находится ближе к светодиоду, чем выходное отверстие данного световода. Расстояние между смежными светодиодами 50 в диодном слое 104.1 определяется техническими рекомендациями по эксплуатации диодов и это расстояние не должно быть меньше, чем диаметр примерно одного светодиода. Как проиллюстрировано на фигуре 3, в предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели световод 52 имеет форму усеченного конуса, который расширяется в направлении от своего основания во внешнюю среду. В других вариантах осуществления настоящей полезной модели световод 52 может иметь форму усеченной пирамиды или форму усеченной неправильной пирамиды. В альтернативном варианте осуществления настоящей полезной модели множество световодов 52 световодного слоя 104.2 включает в себя одно или более подмножеств световодов различных форм. В другом альтернативном варианте осуществления настоящей полезной модели узел 104 для вывода визуальной информации содержит два или более световодных слоев различной конфигурации и соответствующее число диодных слоев 104.1, что обеспечивает возможность разделения поверхности отображения визуальной информации на соответствующее число областей. Световод 52 может быть полым световодом или световодом, содержащим светопроводящий материал. В одном варианте осуществления вся внутренняя поверхность полого светодиода или ее часть является зеркальной.
[0017] В неограничивающем варианте осуществления настоящей полезной модели умная колонка 200 выполнена с возможностью вывода, посредством узла 104 для вывода визуальной информации, в качестве визуальной информации любого одного или более из: текущей даты, текущего времени, напоминания, текущей температуры, текущего давления, наименования воспроизводимого мультимедийного файла, временной шкалы воспроизводимого мультимедийного файла, текста из текстового файла, текста из Интернет-ресурса, сообщения, поступившего на пользовательское смарт-устройство, синхронизированное и соединенное с умной колонкой 200, визуального представления текущего рабочего режима умной колонки, визуальной обратной связи в ответ на ввод пользователем команды управления умной колонкой 200. В неограничивающем варианте осуществления умная колонка выполнена с возможностью вывода визуальной информации в режиме бегущей строки или в режиме строки, которая может быть прокручена пользователем по вертикали или горизонтали с помощью пользовательского ввода, которым может быть, например, жест прокрутки рукой (смахивание рукой в определенную сторону), выполняемый пользователем умной колонки в области распознавания жестов камеры, которая может быть дополнительно установлена в умной колонке 200.
[0018] Умная колонка 200 может дополнительно содержать рассеиватель, установленный поверх световодного слоя 104.2 и выполненный с возможностью рассеивания и поляризации света, излучаемого светодиодами 50. Упомянутый рассеиватель выполняют из материала, обладающего структурой и текстурой, которые обеспечивают необходимый эффект рассеивания и поляризации света. Рассеиватель может включать в себя один или более прозрачных участков и один или более непрозрачных участков для придания излучаемым световым пятнам определенной формы, например, круглой формы, квадратной формы, треугольной формы, прямоугольной формы или любой другой произвольной формы.
[0019] Как было сказано выше, микросхема 104.3, соединенная с диодным слоем 104.1 и процессором 100, выполнена с возможностью управления активацией соответствующего одного или более светодиодов 50 из упомянутого множества светодиодов для вывода визуальной информации в ответ на прием от процессора 100 одного или более сигналов активации. В неограничивающем варианте осуществления настоящей полезной модели каждый сигнал активации указывает один или более светодиодов 50 из диодного слоя 104.1, которые подлежат активации в момент времени получения данного сигнала микросхемой 104.3. В альтернативном варианте осуществления настоящей полезной модели каждый сигнал активации указывает один или более светодиодов (50) из диодного слоя (104.1), которые подлежат активации на время, указанное в данном сигнале активации. Подмножество активированных в определенный момент времени светодиодов 50 определяет форму элемента отображаемой визуальной информации. Процессор 100 может обрабатывать визуальную информацию, подлежащую отображению на узле 104 для вывода визуальной информации, таким образом, чтобы один активируемый светодиод 50 соответствовал одному включенному пикселю или большему числу пикселей отображаемой визуальной информации. Таким образом, множество следующих друг за другом сигналов активации от процессора 100 определяют рабочий цикл множества светодиодов 50 из диодного слоя 104.1. Процессор 100 может быть любым доступным процессором, в том числе, но без ограничения упомянутым, центральным процессором (CPU), интегральной схемой специального назначения (ASIC), программируемой пользователем вентильная матрицей (FPGA), системой на кристалле (SoC) и любой другой микросхемой, выполненной с возможностью исполнения программного обеспечения, микропрограммного обеспечения (firmware) в форме считываемый и исполняемых компьютером инструкций для реализации функциональности раскрытой умной колонки 200.
[0020] В дополнительном варианте осуществления настоящей полезной модели умная колонка 200 содержит один или более из модуля связи Bluetooth, модуля связи ближнего радиуса действия (NFC, Near Field Communication), модуля связи ZigBee, модуля связи Wi-Fi, которые выполнены с возможностью осуществления связи с пользовательским устройством или другим электронным устройством. Модуль(модули) связи умной колонки 200 не следует ограничивать указанными выше технологиями связи, поскольку умная колонка может содержать модуль(модули) связи, осуществляющие связь согласно другим технологиям связи. Некоторые или все из перечисленных модулей связи могут быть объединены в единый модуль. Пользовательским устройством или другим электронным устройством может быть любое из, но без ограничения упомянутым, смартфона, планшета, умных часов, одного или более управляемых компонентов умного дома, одной или других умных колонок. Кроме того, умная колонка 200 может дополнительно содержать модуль связи, выполненный с возможностью обеспечения доступа в Интернет для связи с сервером или облачной платформой, которые выполнены с возможностью получения и обработки по меньшей мере части данных, необходимых для реализации умной колонкой 200 своих функциональных возможностей.
[0021] Умная колонка 200 может содержать множество средств ввода. В качестве примера, а не ограничения, умная колонка 200 может содержать (i) микрофон, выполненный с возможностью приема пользовательских голосовых команд для управления функцией умной колонки или для управления одним или более управляемыми компонентами умного дома, (ii) одну или более кнопок, выполненных с возможностью приема пользовательских нажатий для управления функцией умной колонки или для управления одним или более управляемыми компонентами умного дома, (iii) одну или более сенсорных панелей, выполненных с возможностью приема пользовательских касаний для управления функцией умной колонки или для управления одним или более управляемыми компонентами умного дома, (iv) один или более времяпролетных (ToF) датчиков, выполненных с возможностью обнаружения изменения расстояния до осуществляющей управление части тела пользователя для управления функцией умной колонки или для управления одним или более управляемыми компонентами умного дома, (v) камеру, выполненную с возможностью распознавания пользовательских жестов для управления функцией умной колонки или для управления одним или более управляемыми компонентами умного дома.
[0022] Должно быть понятно, что умная колонка 200 может содержать другие компоненты, например, но без ограничения упомянутым, блок питания, выполненный с возможностью подключения к бытовой электросети для обеспечения питания умной колонки 200, кнопку питания, выполненную с возможностью включения/выключения колонки, кнопки регулировки громкости звука умной колонки 200, а также разъемы, например, разъем USD, разъем питания для подключения адаптера питания.
[0023] После ознакомления с приведенным выше подробным описанием вариантов осуществления настоящей полезной модели, специалисты в данной области без труда поймут другие возможные варианты осуществления и модификации настоящей полезной модели. Перечисление любых элементов в данной заявке, начинающееся с терминов «содержащий» и «включающий в себя», предполагает открытый список, т.е. что могут иметь место другие элементы, которые напрямую не перечислены. Обращение к элементу в единственном числе не исключает множества таких элементов в фактической реализации. Объем охраны испрашиваемый в данной заявке определен нижеследующей формулой полезной модели.
[0024] Список позиционных обозначений
200 - Умная колонка
100 - Процессор
102 - Динамик
104 - Узел для вывода визуальной информации
104.1 - Диодный слой
104.2 - Световодный слой
104.3 - Микросхема
106 - Светопропускающий покровный слой
50 - Светодиод
52 – Световод.