СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НА ПРОЗРАЧНОМ СТЕКЛЕ 3D/VARIO ИЗОБРАЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR OBTAINING 3D/VARIO IMAGES ON TRANSPARENT GLASS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к технологиям и оборудованию для получения 3D/Vario изображений на прозрачном стекле в торговых, офисных и жилых помещениях.
В настоящее время весьма активно используются устройства для демонстрации различных изображений. Спектр применения данных устройств довольно широк. Они используются для проведения рекламных мероприятий, в том числе в выставочных и торговых залах, для оформления интерьера жилых и офисных помещений, в образовательных учреждениях и пр. Конструктивно устройства для демонстрации изображений, как правило, представлены в виде стендов, картин, витражей и пр.
Так, например, известен многослойный художественный витраж «ВИТРАПЛЕКС», содержащий подложку - базовый стеклянный лист и размещенное на подложке художественное изображение, выполненное в виде контура из полимерного материала, заполненного цветными полимерными акриловыми лаками, причем изображение снаружи закрыто листом из прозрачного материала, прикрепленного к подложке склеивающей пленкой марки EVA или PVB с последующим жестким соединением подложки и листа между собой термической вакуумной подпрессовкой (см. опубликованную заявкуа РФ №2014131207, кл. B05D 5/00, 2016 г.).
В результате анализа выполнения данного витража необходимо отметить, что это весьма типичная конструкция изделий данного вида.
Предлагаемое решение не позволяет получать витражи с 3D/Vario изображениями, технология получения витражей очень дорогая и малопригодная для тиражирования.
Одной из явно прослеживаемых тенденций развития таких изделий, независимо от их назначения, является повышение реалистичности выполненных на них изображений, в том числе получение объемных изображений.
Необходимо отметить, что формирование объемных изображений для их демонстрации используется довольно давно.
Так, известна картина с многоплановым объемным изображением, состоящая из рамы, на фронтальной стороне рамы закреплено полотно с художественным изображением, перед которым установлена светорассеивающая сетка для изменения контрастности и увеличения глубины изображения, закрытая снаружи стеклом.
В глубине рамы установлены пластины, на которых выполнены дополняющие основное изображение фрагменты художественного изображения, которые являются объемной частью основного изображения.
В местах художественного изображения, требующих световых пятен (пламя свечи, костер, луна, солнце, светофор, световая дорожка на воде и т.д.), за полотном или за внутренними пластинами расположены источники света. Источники света установлены на электронной плате, которая является задней стенкой картины и к которой подведено сетевое питание.
В полости рамы между полотном и внутренними пластинами для создания светового образа с четкими границами (пламя свечи, солнце, луна и т.д.) установлены непрозрачные перегородки из алюминиевой фольги.
Для просмотра картину устанавливают в экспозиционное положение (на стене, на подиуме в зале и т.д.) и включают электронную плату в электросеть. Благодаря заданной последовательности включения источников света при просмотре художественного изображения создается эффект объема и реального пламени свечи, которое совершает колебания. Таким же образом создаются колеблющееся световое отражение луны от водной поверхности озера, мерцание водной поверхности озера, мерцание звезд на ночном небе, движение луны по небосводу или заходящее за облака солнце. Такая конструкция картины с многоплановым изображением позволяет создать объемное освещение лица или букета цветов с иллюзией их объемного изображения (см. патент РФ №2514226, кл. B44F 1/00, 2014 г.).
В результате анализа известного решения необходимо отметить, что конструкция картины весьма сложна, исполнение громоздко, требует наличия источника питания или сетевого подключения, а, кроме того, качество сформированного объемного изображения весьма невысоко, так как расположение фрагментов художественного изображения на листах, находящихся на разных расстояниях от основного изображения, приводит к тому, что при просмотре каждый фрагмент изображения воспринимается обособленно, а это приводит к нарушению целостности восприятия художественного изображения. Кроме этого предложенное решение представляет собой законченное самостоятельное изделие и не позволяет преобразовывать стандартную стеклянную витрину в 3D/Vario витраж.
В настоящее время для решения проблемы получения качественных изображений (как стерео, так и Vario) довольно активно используются оптические системы формирования изображений, основанные на применении лентикулярных растров или, как их еще называют, линзовых структурах. При использовании лентикулярных растров для формирования оптической системы используют прозрачную плоскую основу, на одной стороне которой выдавлены параллельные лентикулярные линзы, а на другой - напечатаны закодированные стерео или Vario изображения. Для получения качественных изображений фокус лентикулярных линз должен находиться на закодированных изображениях. Производство лентикулярных растров освоено промышленностью, технологии нанесения закодированных стерео или Vario изображений на основу отработаны. В качестве примеров использования лентикулярных растров для формирования качественных изображений можно привести решения по патентам РФ №/№2439714, 145714, 88340.
Использование таких растров для формирования высококачественных изображений картин, баннеров также известно.
Известна декоративная вставка-витраж, выполненный в виде подложки, помещенной в рамку или имеющей окантовку по контуру. На подложке размещено стерео или Vario изображение, которое нанесено на лист, прикрепленный к подложке. На лист с изображением наложен линзовый растр, прикрепленный к подложке посредством клея или двухстороннего скотча и представляющий тонкую полимерную прозрачную пластину, одна сторона которой гладкая, а на другой стороне выполнены микроскопические лентикулярные линзы. При просмотре изображения витража линзы растра преобразуют кодированное изображение (выполняют декодирование), создавая стерео или Vario эффект (в зависимости от вертикальной или горизонтальной ориентации линз) изображения. (см. патент РФ на полезную модель №94427, кл. А47В 96/00, 2010 г. - наиболее близкий аналог для устройства).
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что формирование в витраже стерео или Vario изображения на основе использования лентикулярного растра позволяет получить стерео или Vario изображение. Весьма важно также и то, что лентикулярный растр не бьется, не колется и не трескается, то есть является безопасным в использовании. Однако для получения 3D/Vario изображений большого размера с обеспечением их просмотра с расстояния 5-10 метров требуется применять дорогой лентикулярный пластик толщиной 3-6 мм. Точное нанесение кодированных изображений на лентикулярный пластик большого размера является сложной технической задачей. При этом нанесение изображений носит необратимый характер, т.е. для каждого нового изделия требуется новый лентикулярный материал. Все это не позволяет реализовать задачу превращения стандартной стеклянной витрины в 3D/Vario витраж.
Известен способ получения витража на стекле путем нанесения на его поверхность нагретого водного раствора мездрового клея, на который наносят рисунок, и последующей сушки клея и рисунка, а после их сушки на рисунок наносят одно- или многослойное покрытие (см. патент РФ №2052402, кл. С03С 17/34, 1996 г.).
В результате анализа известного способа необходимо отметить, что данный способ не обеспечивает получение 3D/Vario изображений.
Известен реализуемый устройством способ получения объемного изображения объектов, включающий кодированное изображение объекта и оптический линзовый растр, причем изображение размещают в плоскости, задаваемой фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении максимальное значение фокусного расстояния, при этом плоскость, задаваемая фокусными расстояниями линз, имеющими в меридиональном сечении минимальное значение фокусного расстояния, расположена между растром и изображением (см. патент РФ №2224273, кл. G02B 27/22, 2004 г. - наиболее близкий аналог для способа).
В результате анализа известного способа необходимо отметить, что он предполагает использование лентикулярных линз с разными значениями кривизны оптических поверхностей, заданных по формуле, что является очень дорогим и технически трудно осуществимым решением, поэтому на практике практически не используется.
Техническим результатом настоящей группы изобретений является разработка способа получения 3D/Vario изображений на стекле (далее - изображений) и устройства для его осуществления, обеспечивающих получение изображений больших габаритов и высокого качества за счет обеспечения возможности идеально точной настройки кодированного изображения относительно оптической системы устройства, а также расширение функциональных возможностей за счет неограниченной по числу ротации сюжетов путем оперативной замены кодированных изображений, что решает задачу многоразовости использования устройства.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе получения на прозрачном стекле 3D/Vario изображений с использованием лентикулярного растра и подложки с помещенным на ней кодированным изображением новым является то, что в качестве лентикулярного растра используют самоклеящуюся пленку с линзовым профилем, которую помещают на стекло, подложку с кодированным изображением размещают в опорах напротив лентикулярного растра и с воздушным зазором относительно него, после установки подложки в опорах для получения качественного изображения осуществляют регулировку положения кодированного изображения относительно линз лентикулярного растра, причем для настройки резкости изображения осевым перемещением подложки в опорах осуществляют регулировку величины воздушного зазора, настройку положения изображения относительно растра осуществляют угловым перемещением подложки посредством эксцентрикового установочного элемента одной из опор, а настройку фазы осуществляют перемещением подложки перпендикулярно линзам линзового растра.
В устройстве для получения на прозрачном стекле 3D/Vario изображений, содержащем лентикулярный растр и подложку с помещенным на ней кодированным изображением, новым является то, что лентикулярный растр представляет собой самоклеящуюся пленку с линзовым профилем, наклеенную на стекло, подложка с кодированным изображением расположена напротив лентикулярного растра и с воздушным зазором относительно него, причем устройство оснащено верхними и нижними опорами, каждая из опор выполнена в виде опорного элемента, на котором размещен установочный элемент, предназначенный для установки подложки, причем установочные элементы опор имеют возможность независимого друг от друга настроечного перемещения относительно опорного элемента для регулирования осевого и углового положения подложки относительно лентикулярного растра, при этом подложка может быть установлена в двух верхних и двух нижних опорах, а опорный элемент двух верхних и одной нижней опор выполнен в виде резьбового стержня с пятой, имеющей установочную поверхность, а установочный элемент этих опор выполнен в виде втулки с внутренним резьбовым отверстием, навинченным на резьбу стержня, при этом на образующей поверхности втулки имеется кольцевая канавка, предназначенная для размещения в ней с возможностью перемещения и установки в заданном положении подложки, а элемент другой нижней опоры выполнен в виде стержня с пятой, имеющей установочную поверхность, а установочный элемент данной опоры выполнен в виде втулки, установленной отверстием на стержне с возможностью осевого перемещения, вращения и фиксации на стержне в заданном осевом и угловом положении, при этом на образующей поверхности данной втулки имеется кольцевая эксцентриковая канавка, предназначенная для размещения в ней подложки с возможностью перемещения и установки в заданном положении, при этом все втулки опор могут быть оснащены рукоятками для их вращения. Кодированное изображение выполнено на отдельном листе, прикрепленном к подложке посредством клея, а по контуру подложки с прикрепленным к ней листом с кодированным изображением может быть установлен фиксатор П-образной формы, предназначенный для прижима листа с изображением к подложке. На обратной стороне подложки может быть выполнено двухмерное изображение или помещены источники света.
В заявленной группе изобретений одно из изобретений (устройство) предназначено для осуществления другого (способа), следовательно, они образуют единый изобретательский замысел, и требование единства изобретения в материалах заявки соблюдено.
Сущность заявленной группы изобретений поясняется графическими материалами, на которых:
- на рис. 1 - схема устройства для получения изображений, вид сбоку;
- на рис. 2 - вид А по рис. 1;
- на рис. 3 - опоры верхние и нижняя, разрез вертикальной плоскостью;
- на рис. 4 - опора нижняя эксцентриковая, разрез вертикальной плоскостью.
Заявленное устройство для получения изображений конструктивно может быть реализовано в виде широкого спектра изделий, содержащих в своем составе прозрачное стекло - в частности, в виде рекламного витража, информационного стенда, лайтбокса и т.д. Ниже, при описании устройства, будет рассмотрена его конструктивная реализация на стеклянной витрине торгового зала. Под термином «стекло» в настоящей заявке следует понимать практически любой оптически прозрачный материал (кварцевое стекло, пластик и пр.), используемый при изготовлении витрин, подиумов, оформлении интерьера помещений и т.д.
Устройство представляет собой выполненный в виде тонкой самоклеящейся пленки линзовый растр 1 с лентикулярными линзами. В качестве такового может быть использован раскрытый в описании полезной модели РФ №103629 самоклеящийся оптический материал - линзовый растр. Такой линзовый растр посредством клеящего слоя, нанесенного на его плоскую поверхность, наклеивают на стеклянную витрину с внутренней стороны стекла 2 таким образом, что линзы имеют вертикальную ориентацию, необходимую для формирования 3D изображений, и горизонтальную ориентацию для получения Vario изображений.
Устройство также содержит подложку 3, выполненную в виде плоского листа, преимущественно прямоугольной или квадратной формы из стекла, вспененного ПВХ, пенокартона или иного материала. Основное требование к подложке - отклонение от плоскостности ее поверхности должно быть не более 100 мкм по всей площади, это позволяет создавать высококачественные изображения.
На подложку 3 помещено кодированное изображение 4. Кодированное изображение 4 предварительно наносят на лист бумаги или пленки известными полиграфическими методами (офсетная печать, струйная печать, цифровая печать и т.д.). Затем лист накладывают на подложку и прикрепляют к ней с помощью временного клея, нанесенного кистью или аэрозолью. Такое исполнение подложки 3 позволяет заменять демонстрируемый художественный сюжет неограниченное количество раз. Это целесообразно, например, при установке устройства в торговом зале для рекламирования находящихся в нем товаров.
На обратной стороне подложки с кодированным изображением 3 может быть помещено обычное двухмерное изображение (позицией не обозначено). Оно наносится в случае, когда обратная сторона подложки находится в поле публичного просмотра и требует художественного оформления, в том числе, размещения рекламной информации.
На обратной стороне подложки могут быть размещены источники света (позицией не обозначены), например светодиоды, если требуется эксплуатировать устройство в темное время суток.
Как уже отмечалось выше, для качественного воспроизведения изображения лентикулярный растр 1 и подложка 3 с помещенным на ней кодированным изображением 4 должны быть расположены друг относительно друга строго определенным образом, при котором фокус каждой лентикулярной линзы растра в рабочем положении устройства должен находиться на изображении 4. Особенностью заявленного решения является то, что помещенный на стекло лентикулярный растр расположен линзами к помещенному на подложке кодированному изображению, а не наоборот, как принято в классическом исполнении, при этом между линзами и изображением предусмотрен регулируемый воздушный зазор. Регулируя величину воздушного зазора, можно осуществлять прецизионную настройку резкости изображения, а регулируя наклон подложки относительно линзового растра, можно получить идеальное совмещение кодированного изображения с линзами по всей их площади. Это позволяет добиться идеального качества изображения, не достижимого при других методах нанесения изображения на лентикулярные растры.
Исходя из изложенного выше, при разработке настоящего устройства отказались от традиционного исполнения таких устройств в виде монолитного пакета и конструктивно реализовали его в виде двух не контактирующих между собой механически, но увязанных оптически частей.
Первой такой частью является лентикулярный растр 1, прикрепляемый, как уже раскрыто выше, к стеклу 2 витрины с внутренней стороны.
Второй частью устройства является подложка 3 с помещенным на ней кодированным изображением 4, выполненная аналогично представленному выше.
Именно такое конструктивное решение устройства позволило получить качественное изображение крупного формата за счет того, что две эти части механически «развязаны» друг относительно друга, но имеют возможность настройки положения (осевого и углового) одной части относительно другой, то есть настройки оптической системы устройства.
Прикрепленный на объект интерьера лентикулярный растр 1 является одной такой частью, установленной стационарно и не имеющей возможности настроечных перемещений.
Вторая часть устройства - подложка 3 установлена, например, на том же стекле с возможностью настроечных перемещений для обеспечения настройки оптической системы устройства таким образом, чтобы фокусы линз линзового растра находились на изображении 4 подложки 3 по всей его площади (за счет оптимальной величины воздушного зазора). Такая настройка осуществляется с использованием механизма установки и настройки положения подложки, который выполнен в виде верхних и нижних опор, например, двух нижних опор 6 и 7 и двух верхних опор 8 и 9.
Две верхние опоры (8 и 9) и одна нижняя (опора 6) выполнены идентично друг другу, и каждая из них содержит опорный элемент, выполненный в виде стержня 10 с пятой, имеющей плоскую установочную поверхность А для фиксации на стекле 2. На стержне имеется резьба. Каждая из этих трех опор также содержит установочный элемент 11, выполненный в виде втулки, имеющей осевое резьбовое отверстие, а также выполненную на наружной образующей втулки кольцевую канавку 12.
В собранном положении опоры втулка 11 навинчена на резьбу стержня 10.
Вторая нижняя опора 7 содержит опорный элемент 14 в виде стержня с пятой, имеющей плоскую установочную поверхность А для фиксации на стекле 2 аналогично опорам 6, 8, 9, например, посредством клея (или вакуума). На стержне 14 с возможностью осевого перемещения по нему и поворота размещен установочный элемент-втулка 15. На наружной образующей втулки 15 выполнена кольцевая канавка 16, дно «Б» которой имеет эксцентриситет «е» относительно оси поворота втулки 15. Во втулке 15 выполнено радиальное резьбовое отверстие, в которое ввинчен стопорный винт 17, предназначенный для фиксации втулки на стержне 14 в заданном угловом и осевом положении.
Для обеспечения вращения относительно стержня каждая втулка может быть оснащена рукояткой 13. Если размеры втулки не позволяют установить на ней рукоятку, то наружную поверхность втулки между канавкой и ее наружным торцом выполняют граненой «под ключ», в частности, торцевой или накидной.
Размер по ширине канавок 12 и 16 должен быть таким, чтобы в них с возможностью перемещения под небольшим усилием располагалась подложка 3.
Заявленный способ, посредством раскрытого выше устройства, осуществляют следующим образом.
Монтаж устройства (например, на стекле 2 витрины торгового зала) осуществляют следующим образом.
Первоначально подготавливают к установке используемую для реализации способа подложку 3. Для этого берут подложку с нанесенным на нее временным клеем и накладывают на нее лист с отпечатанным кодированным изображением, фиксируя лист на подложке посредством клея. Весьма целесообразно зафиксированный на подложке лист с изображением дополнительно по периметру поджать фиксатором 17, выполненным в виде П-образного профиля, одну из сторон которого целесообразно выполнить упруго изогнутой. Это позволит избежать скручивания листа на подложке при долговременном использовании ввиду перепада температур, сквозняков и поверхностного натяжения. Процесс приготовления подложки завершен.
Пусть размер помещенного на подложке изображения будет 50×100 см. (ширина × высота).
На стекло 2 витрины с внутренней ее стороны наклеивают аналогично описанному выше самоклеящуюся пленку с лентикулярным растром.
Далее на стекле с внутренней же стороны в области углов лентикулярного растра посредством клея-герметика крепят опоры 6, 7, 8, 9. На резьбовые стержни 10 опор 6, 8, 9 навинчивают втулки 11. На стержень 14 опоры 7 надевают втулку 15. Установку втулок осуществляют таким образом, чтобы их кольцевые канавки располагались в одной вертикальной плоскости на расстоянии, близком к фокусному для линз растру. Такая установка может быть проконтролирована известным образом, например, шаблоном.
В канавки втулок вставляют (задвигают) подготовленную подложку 3, располагая ее таким образом, чтобы изображение 4 было обращено в сторону линз лентикулярного растра. Благодаря правильно выбранному размеру канавок 12 и 16 подложка имеет возможность перемещения с приложением небольшого усилия и в то же время гарантированно сохранять свое положение после проведения настройки резкости и положения кодированного изображения относительно линз растра.
Далее осуществляют настройку резкости изображения путем регулирования величины воздушного зазора, т.е. совмещения кодированного изображения с фокусом линз лентикулярного растра. Для этого поворотом втулок 11, каждая из которых при повороте совершает осевое перемещение по резьбовому стержню, перемещают подложку 3 в осевом направлении до тех пор, пока изображение в углах основы не окажется в фокусе линз лентикулярного растра. Раздельная регулировка каждой опоры обеспечивает наиболее точную установку подложки с кодированным изображением в осевом положении по всей площади изображения. Результат контролируется по резкости изображения в каждом углу подложки.
Далее поворотом втулки 15 выставляют изображение относительно линз в угловом положении. Учитывая, что дно Б канавки втулки 15 выполнено с эксцентриситетом относительно ее оси вращения, при повороте данной втулки подложка с кодированным изображением совершает угловое перемещение (поворот), осуществляя настройку изображения относительно линз растра по углу. После проведения настройки по углу втулка 15 фиксируется в заданном угловом положении стопорным винтом 17.
После того, как точно выставлены фокус и параллельность линз и кодированного изображения, производится настройка фазы путем легкого горизонтального перемещения подложки в канавках 12 и 16 относительно лентикулярного растра перпендикулярно его линзам. Это необходимо для того, чтобы обеспечить идеальные условия просмотра для зрителя, находящегося по центру изображения.
В случае необходимости замены изображения подложку вручную легко вынимают из канавок втулок, снимают с подложки лист с кодированным изображением 4 и на его место устанавливают новый, далее процедура настройки повторяется. При определенном опыте замена сюжета занимает не более 5 минут.
Дополнительная рекламная и иная информация, напечатанная в виде двухмерного изображения на обратной стороне подложки 3, позволяет наиболее эффективно эксплуатировать устройство в случае, когда обратная сторона подложки доступна для публичного просмотра. Для нанесения рекламной информации используется тот же метод, что и для нанесения кодированных изображений с лицевой стороны подложки 3.
Подсветка с обратной стороны подложки в вечернее время по сравнению с подсветкой спереди улучшает объем 3D изображений, поскольку в этом случае отсутствуют отражения и боковое рассеяние света. В качестве источников света могут быть использованы, например, светодиоды - подобные тем, которые применяются в стандартных лайтбоксах.
Предложенное решение позволяет получать на любом прозрачном стекле 3D/Vario изображения с возможностью оперативной замены сюжетов с идеальным качеством изображения при минимальных затратах и по совокупности признаков и достигаемому эффекту не имеет аналогов на рынке.