СИСТЕМА ВИЗУАЛЬНОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Область применения
Полезная модель относится к системам формирования изображения на экране и может быть использована в информационных и рекламных щитах любых размеров, рекламных «перетяжек», активных дорожных знаках, в качестве активных указателей и досок объявлений, бегущих табло, элементах декора одежды, визуальной маскировки военной техники, визуализации в промышленных АСУ, ценниках и пр.
Уровень техники
Из уровня техники известна ЭЛТ (электронно-лучевая трубка), формирующая изображение на мониторе. ЭЛТ представляет собой вакуумный прибор, экран которого покрыт изнутри специальным химическим составом - люминофором, обладающим замечательным свойством - излучать свет при попадании на него потока электронов. Поток электронов в ЭЛТ формируется так называемой электронно-оптической пушкой, основными элементами которой являются катод и его нагреватель. Для того чтобы можно было видеть на экране изображение, электронный луч должен перемещаться по определенной траектории: из верхнего левого угла в нижний правый угол по зигзагообразной траектории, если смотреть на экран со стороны пользователя. Перемещение электронного луча осуществляется электромагнитным способом с помощью отклоняющей системы, расположенной на горловине ЭЛТ и представляющей собой пару катушек. Одна катушка, создавая изменяющееся магнитное поле, перемещает луч в горизонтальном направлении (слева-направо и наоборот), вторая катушка - в вертикальном (сверху-вниз и снизу-вверх). Начинает свое движение луч в верхнем левом углу и движется слева направо, формируя, таким образом, строку изображения. Строка получается несколько наклоненной вниз, так как в этот период времени происходит также отклонение луча и по вертикали, но оно настолько ничтожно, что этот наклон практически незаметен. При движении луча по строке он включается и выключается, создавая изображение. После того, как строка будет сформирована, луч быстро перемещается влево (практически горизонтально) на начало следующей строки
(этот этап движения луча называется обратный ход луча по строке). Для получения качественного и четкого изображения луч во время обратного хода должен быть выключен, т.е. это движение не должно отображаться на экране. Далее луч снова включается и формируется следующая строка изображения. В результате, картинка на экране монитора состоит из отдельных, очень близко расположенных друг к другу строк. Кроме того, каждая строка состоит из отдельных точек. После того, как будет сформирована последняя строка изображения, луч перемещается в верхний левый угол из нижнего правого угла. Это движение носит название обратного хода луча по вертикали. На самом деле траектория движения луча во время обратного хода по вертикали является не прямолинейной, а имеет зигзагообразную форму. Это связано с тем, что во время обратного хода по вертикали ток в строчных отклоняющих катушках продолжает протекать, и его частота значительно выше часты тока в кадровых отклоняющих катушках, поэтому за время обратного хода по вертикали в строчных катушках успевает сформироваться ток отклонения для нескольких строк. Совокупность всех строк на экране, которые выводятся между периодами обратного хода по вертикали, получила название кадра или растра. Для того чтобы изображение получалось немерцающим, необходимо повторять формирование всех строк изображения не менее 50 раз в секунду, т.е. с частотой более 50 Гц. Эта частота получила название частоты кадра (кадровая частота). Особенность человеческого зрения, точнее, его инерционность будет воспринимать такое мерцающее изображение, как стабильное, хотя боковым зрением моргание экрана улавливается большинством людей даже и при более высоких частотах. В результате можно говорить о том, что электронный луч постоянно сканирует экран, регенерируя изображение. Чем выше частота кадра, тем меньше пользователь монитора замечает мерцание экрана и тем меньше он устает, сидя за монитором. Для современных мониторов практически стандартом стала частота кадровой развертки, равная 85 Гц и даже 100 Гц, хотя еще совсем недавно это значение равнялось 72-75 Гц. Современные высококачественные мониторы уже могут поддерживать в некоторых режимах частоту кадров до 250 Гц.
Недостатком данных мониторов является их вредность для здоровья человека вследствие радиации и негативного воздействия на сетчатку человеческого глаза. Поэтому данные мониторы все меньше и меньше пользуются спросом.
Их заменяют более безопасные современные дисплеи с плоским экраном.
Во всех современных дисплеях, допускающих плоское исполнение (плазменные, жидкокристаллические, электронные чернила и т.д.) используются сотни тысяч и даже миллионы активных элементов, реализующих функциональность элементарного пиксела. Например, для дисплея с разрешением 640×480 пикселов требуется соответственно 307.200 элементов, а для разрешения 1024×768 уже 786.432. Стоимость дисплея зависит от количества элементов и чем их больше, тем дороже экран. Из уровня техники неизвестно решений, которые бы позволяли отказаться от использования сотен тысяч активных пиксельных элементов и заменить отображение информации на дисплее на фронтальное, формируемое при помощи нескольких сотен активных элементов.
Целью полезной модели является устройство отображения информации, которое содержит в сотни раз меньше активных элементов за счет формирования фронтального изображения (т.е. только по строкам или только по столбцам).
Технический результат полезной модели состоит в меньшем количестве активных элементов, необходимых для реализации отображения информации на дисплее.
Реализация полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что система визуального отображения информации (см. Фиг.1, где показано конструктивное устройство системы) содержит не менее двух прозрачных для видимой области спектра трубок (3), сложенных в фронтальной плоскости и формирующих поле экрана, и выполненных с возможностью пропускания через них жидкостей разных цветов по замкнутому циклу.
Система может быть реализована, например, за счет того, что к каждому входному отверстию трубки (3) подведены не менее двух насосов (2), которые соединены с резервуарами (1) с красителем заданного цвета, а каждое выходное отверстие трубки (3) соединено с сепаратором (4), который выполнен с возможностью на выходе разделять красители на заданное число потоков, соответствующих числу резервуаров с красителями, причем каждый из потоков соединен с соответствующим резервуаром (1) в зависимости от цвета красителя, который он несет.
Устройство состоит из параллельно скрепленных трубок (3), к каждой из которых с одной стороны подключены «основные» насосы (2) по количеству равные количеству цветов
закачиваемых жидкостей (черно-белый экран - 2 цвета - 2 насоса). С другой стороны каждая трубка соединена с сепаратором жидкостей (4). Сепаратор соединен с резервуарами красителей (1) через с «промежуточные» насосы (5). Резервуары (1) соединены с «основными» насосами (2).
Таким образом, система является замкнутой: трубки → сепаратор → резервуары → насосы → трубки.
Для произвольного количества трубок достаточно одного сепаратора, по одному резервуару красителей каждого цвета и по одному «промежуточному» насосу для каждого цвета.
В резервуарах находятся красители, которые являются несмешиваемыми между собой, например, такие как подсолнечное масло и вода.
Принцип действия
Насосы (2) из резервуаров (1) в необходимой очередности по трубкам (6) или напрямую (если насосу (2) и резервуары (1) расположены вплотную друг к другу) закачивают в прозрачную для видимой области спектра трубку (3) красители, формирую строку изображения. Складывая во фронтальной плоскости произвольное кол-во трубок (3) в экран можно получить произвольное изображение. При переформировании изображения ранее закачанные красители вытесняются по трубке (7) или на прямую в сепаратор (4), где разделяются и через насосы (5) или на прямую поступают обратно в резервуары (1).
Простейший сепаратор (3), например, может действовать по принципу отстойника, где несмешиваемые жидкости с разной плотностью разделяются под действием сил тяжести (к примеру, таких как подсолнечное масло и вода). В верхней части сепаратора оказывается масло, а в нижнем - вода. Откуда их можно выкачать далее.
На Фиг.2 для наглядности принципа работы показан пример формирования изображения цифры «4» на дисплее, состоящем из 3 горизонтальных трубок, условно вертикально разделенных на 3 части каждая, т.е. это дисплей с разрешением 3×3=9 условных пикселей. На Фиг.2(а) - Исходное состояние (красителей нет). Фиг.2(б) - Насосы 1, 3, 5 закачивают порцию черного красителя. На Фиг.2(в) - Насос 3 закачивает порцию черного красителя, насос 2 и 6 закачивают порцию белого красителя. На Фиг.2(г) - Насос 1 и 3 закачивают порцию черного красителя, насос 6 закачивает порцию белого красителя. Формирование изображения закончено.