устройство отображения многочисленных рядов изображений для зрителей, находящихся в движении

Формула изобретения

1. Устройство для отображения многочисленных рядов неподвижных изображений, причем указанные ряды образуют анимационное отображение для зрителя, перемещающегося, по существу, с заданной скоростью относительно многочисленных рядов, по существу, вдоль заданной траектории, по существу, параллельной многочисленным рядам, при этом устройство содержит заднюю панель, имеющую длину задней панели вдоль траектории, при этом неподвижные изображения каждого ряда содержат неподвижные изображения другого ряда и закреплены на поверхности задней панели, причем каждое неподвижное изображение имеет фактическую ширину изображения и центр изображения, при этом центры изображений последовательных изображений одного и того же ряда отделены друг от друга на межкадровое расстояние, и щелевую панель, размещенную, по существу, параллельно задней панели, обращенной к ее поверхности и расположенной отдельно друг от друга на межпанельном расстоянии, при этом щелевая панель установлена на расстоянии до места просмотра от упомянутой траектории, причем межпанельное расстояние и расстояние от изображения до места просмотра составляют расстояние до задней панели, при этом щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории и имеет множество щелей, по существу, перпендикулярных длине щелевой панели, причем каждая щель соответствует соответствующему изображению из каждого ряда и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели, и центр щели, устройство, отличающееся тем, что дополнительно содержит множество перегородок, причем каждая перегородка простирается, по существу, параллельно к и между щелевой панелью и задней панелью, при этом каждая перегородка блокирует, по меньшей мере, одну линию визирования от щелевой панели до задней панели.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит источник света, расположенный между перегородками и задней панелью, при этом источник света осуществляет освещение изображений.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перегородки имеют Т-образную форму.

4. Устройство для отображения многочисленных рядов неподвижных изображений, причем каждый ряд образует анимационное отображение для зрителя, перемещающегося, по существу, с заданной скоростью относительно многочисленных рядов, по существу, вдоль заданной траектории, по существу, параллельной многочисленным рядам, при этом устройство содержит заднюю панель, имеющую длину задней панели вдоль траектории, причем неподвижные изображения из каждого ряда содержат неподвижные изображения другого ряда и закреплены на поверхности задней панели, причем каждое неподвижное изображение имеет фактическую ширину изображения и центр изображения, при этом центры изображений последовательных изображений одного и того же ряда отделены друг от друга на межкадровое расстояние, и щелевую панель, размещенную, по существу, параллельно задней панели, обращенной к ее поверхности и расположенной от нее на межпанельном расстоянии, при этом щелевая панель установлена на расстоянии до места просмотра от упомянутой траектории, причем межпанельное расстояние и расстояние от изображения до места просмотра составляют расстояние до задней панели, при этом щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории и имеет множество щелей, по существу перпендикулярных длине щелевой панели, причем каждая щель соответствует соответствующему изображению из каждого ряда и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели, и центр щели, устройство, отличающееся тем, что заданная траектория является пешеходной дорожкой и зритель является пешеходом на пешеходной дорожке.

5. Устройство для отображения многочисленных рядов неподвижных изображений, причем каждый ряд образует анимационное отображение для зрителя, перемещающегося, по существу, с заданной скоростью относительно многочисленных рядов, по существу, вдоль заданной траектории, по существу, параллельной многочисленным рядам, устройство содержит заднюю панель, имеющую длину задней панели вдоль указанной траектории, причем неподвижные изображения из каждого указанного ряда содержат неподвижные изображения другого ряда и закреплены на поверхности задней панели, причем каждое неподвижное изображение имеет ширину изображения и центр изображения, при этом центры изображений последовательных изображений одного и того же ряда отделены друг от друга на межкадровое расстояние, и щелевую панель, размещенную, по существу, параллельно задней панели, обращенной к ее поверхности и расположенной от оси на межпанельном расстоянии, при этом щелевая панель установлена на расстоянии до места просмотра от упомянутой траектории, причем межпанельное расстояние и расстояние от изображения до места просмотра составляют расстояние до задней панели, при этом щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории и имеет множество щелей, по существу, перпендикулярных длине щелевой панели, причем каждая щель соответствует соответствующему изображению из каждого ряда и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели, и центр щели, устройство, отличающееся тем, что изображения освещаются до уровня яркости изображения и, когда зритель находится в окружающей среде, освещенной до уровня яркости внешней среды, ширина щели, по меньшей мере, равна приблизительно одной десятой произведения (а) действительной ширины изображения, (b) квадрата частного расстояния до задней панели и расстояния от изображения до места просмотра и (с) частного яркости внешней среды и яркости изображения.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что ширина щели, по меньшей мере, равна произведению (а) действительной ширины изображения, (b) квадрата частного расстояния задней панели и расстояния от изображения до места просмотра и (с) частного яркости внешней среды и яркости изображения.

7. Устройство для отображения многочисленных рядов неподвижных изображений, причем каждый ряд образует анимационное отображение для зрителя, перемещающегося, по существу, с заданной скоростью относительно многочисленных рядов, по существу, вдоль заданной траектории, по существу, параллельной многочисленным рядам, устройство содержит заднюю панель, имеющую длину задней панели вдоль траектории, причем неподвижные изображения из каждого ряда содержат неподвижные изображения другого ряда и закреплены на поверхности задней панели, причем каждое неподвижное изображение имеет ширину изображения и центр изображения, при этом центры изображений последовательных изображений одного и того же ряда отделены друг от друга на межкадровое расстояние, и щелевую панель, размещенную, по существу, параллельно задней панели, обращенной к ее поверхности и расположенной от нее на межпанельном расстоянии, при этом щелевая панель установлена на расстоянии до места просмотра от упомянутой траектории, причем межпанельное расстояние и расстояние от изображения до места просмотра составляют расстояние до задней панели, при этом щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории и имеет множество щелей, по существу, перпендикулярных длине щелевой панели, причем каждая щель соответствует соответствующему изображению из каждого ряда и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели, и центр щели, устройство, отличающееся тем, что изображения размещены рядом друг с другом на задней панели, по существу, примыкая друг к другу для того, чтобы образовать общую границу, причем каждое изображение пары расположенных рядом изображений принадлежит различному ряду и каждый из центров щелей выровнен с соответствующей границей вдоль нормали к задней панели.

8. Устройство для отображения многочисленных рядов неподвижных изображений, причем каждый ряд образует анимационное отображение для зрителя, перемещающегося, по существу, с известной скоростью относительно многочисленных рядов, по существу, вдоль известной траектории, по существу, параллельной многочисленным рядам, устройство, содержащее заднюю панель, имеющую длину задней панели вдоль траектории, причем неподвижные изображения из каждого ряда содержат неподвижные изображения другого ряда и закреплены на поверхности задней панели, причем каждое неподвижное изображение имеет ширину изображения и центр изображения, при этом центры изображений последовательных изображений одного и того же ряда отделены друг от друга на межкадровое расстояние, и щелевую панель, размещенную, по существу, параллельно задней панели, обращенной к ее поверхности и расположенной от нее на межпанельном расстоянии, при этом щелевая панель установлена на расстоянии до места просмотра от упомянутой траектории, причем межпанельное расстояние и расстояние от изображения до места просмотра составляют расстояние до задней панели, при этом щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории и имеет множество щелей, по существу, перпендикулярных длине щелевой панели, причем каждая щель соответствует соответствующему изображению из каждого ряда и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели, и центр щели, устройство, отличающееся тем, что каждый ряд виден под соответствующим углом зрения относительно зрителя, перемещающегося, по существу, вдоль известной траектории, и изображения каждого ряда размещены на поверхности в одной и той же прямой или обратной последовательности относительно друг друга с тем, чтобы зрители, перемещающиеся вдоль траектории в том же самом направлении, могли видеть под различными углами зрения различные анимационные изображения из каждого ряда, пробегающие в той же самой прямой или обратной последовательности.

9. Устройство для отображения многочисленных рядов неподвижных изображений, причем каждый ряд образует анимационное отображение для зрителя, перемещающегося, по существу, с заданной скоростью относительно многочисленных рядов, по существу, вдоль заданной траектории, по существу, параллельной многочисленным рядам, устройство содержит заднюю панель, имеющую длину задней панели вдоль указанной траектории, причем неподвижные изображения из каждого ряда содержат неподвижные изображения другого ряда и закреплены на поверхности задней панели, причем каждое неподвижное изображение имеет ширину изображения и центр изображения, при этом центры изображений последовательных изображений одного и того же ряда отделены друг от друга на межкадровое расстояние, и щелевую панель, размещенную, по существу, параллельно задней панели, обращенной к ее поверхности и расположенной от нее на межпанельном расстоянии, при этом щелевая панель установлена на расстоянии до места просмотра от упомянутой траектории, причем межпанельное расстояние и расстояние от изображения до места просмотра составляют расстояние до задней панели, при этом щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории и имеет множество щелей, по существу, перпендикулярных длине щелевой панели, причем каждая щель соответствует соответствующему изображению из каждого ряда и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели, и центр щели, устройство, отличающееся тем, что многочисленные ряды изображений содержат более двух рядов неподвижных изображений.

10. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7 или 9, отличающееся тем, что каждый ряд виден под соответствующим углом зрения относительно зрителя, перемещающегося, по существу, вдоль заданной траектории.

11. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7 или 9, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один ряд виден под соответствующим углом зрения относительно зрителя, перемещающегося в первом направлении, по существу, вдоль заданной траектории, и по меньшей мере, один другой ряд виден под соответствующим углом зрения относительно зрителя, перемещающегося, по существу, во втором направлении, противоположном первому направлению, вдоль заданной траектории.

12. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7 или 8, отличающееся тем, что многочисленный ряд включает в себя два ряда неподвижных изображений.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что два ряда размещены так, чтобы каждое неподвижное изображение одного ряда, за исключением первого и последнего неподвижного изображения упомянутого одного ряда, было закреплено на поверхности между двумя неподвижными изображениями другого из двух упомянутых рядов.

14. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что изображение одного ряда граничит с изображением другого ряда.

15. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 8 или 9, отличающееся тем, что два смежных изображения находятся на расстоянии друг от друга.

16. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7 или 9, отличающееся тем, что изображения первого ряда размещены на поверхности в прямой последовательности и изображения второго ряда размещены на поверхности в обратной последовательности относительно изображений первого ряда.

17. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что дополнительно содержит источник света, осуществляющий освещение изображений.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что задняя панель является оптически прозрачной и задняя панель находится между источником света и щелевой панелью.

19. Устройство по одному из пп. 4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что дополнительно содержит множество перегородок, причем каждая перегородка простирается, по существу, параллельно к и между щелевой панелью и задней панелью, при этом каждая перегородка блокирует, по меньшей мере, одну линию визирования от щелевой панели до задней панели.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что дополнительно содержит источник света, расположенный между перегородками и задней панелью, причем источник света осуществляет освещение изображений.

21. Устройство по одному из пп.4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что дополнительно содержит множество Т-образных перегородок, установленных между щелевой панелью и задней панелью, причем каждая Т-образная перегородка блокирует, по меньшей мере, одну линию визирования от щелевой панели до задней панели.

22. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что дополнительно содержит корпус для предотвращения попадания инородных веществ между щелевой панелью и задней панелью.

23. Устройство по п.22, отличающееся тем, что щелевая панель и задняя панель образуют части корпуса.

24. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что межкадровое расстояние выбрано по отношению к заданной скорости таким, чтобы получить требуемую частоту кадров для каждого ряда, который будет виден зрителю, причем частота кадров, по меньшей мере, приблизительно равна 15 кадрам в секунду.

25. Устройство по одному из пп.1, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что заданной траекторией является рельсовый путь метро, при этом зритель является пассажиром поезда метро, который едет по рельсовому пути метро.

26. Устройство по одному из пп.1, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что заданной траекторией является пешеходная дорожка, причем зритель является пешеходом на пешеходной дорожке.

27. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 8 или 9, отличающееся тем, что каждый из центров щелей выровнен с соответствующим множеством неподвижных изображений, в которых каждое изображение из упомянутого множества принадлежит различным рядам.

28. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 8 или 9, отличающееся тем, что каждый из центров щелей выровнен вдоль нормали к задней панели с соответствующей границей между двумя смежными изображениями, где каждое изображение из двух смежных изображений принадлежит различному ряду.

29. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что траектория, задняя панель и щелевая панель имеют кривую форму.

30. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что для проецирования каждого изображения, по существу, без размывания изображения ширина щели выбрана равной, по меньшей мере, одной десятой фактической ширины изображения.

31. Устройство по одному из пп.1, 4, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что изображения освещены до уровня яркости изображения и, когда зритель находится в окружающей среде, освещенной до уровня яркости внешней среды, ширина щели, по меньшей мере, равна приблизительно одной десятой произведения (а) ширины изображения, (b) квадрата частного расстояния до задней панели и расстояния от изображения до места просмотра и (с) частного яркости внешней среды и яркости изображения.

32. Устройство по п.31, отличающееся тем, что ширина щели, по меньшей мере, равна произведению (а) ширины изображения, (b) квадрата частного расстояния задней панели и расстояния от изображения до места просмотра и (с) частного яркости внешней среды и яркости изображения.

33. Устройство по одному из пп.1, 4, 5, 7, 8 или 9, отличающееся тем, что соответствующие центры щелей смежных щелей разделены межкадровым расстоянием.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к отображению неподвижных изображений, которые выглядят анимационными для зрителя, находящегося в движении относительно этих изображений. В частности, настоящее изобретение относится к отображению многочисленных рядов неподвижных изображений, в которых каждый ряд кажется анимационным для зрителя, находящегося в движении относительно неподвижных изображений.

Известны устройства отображения, которые отображают неподвижные изображения, которые выглядят анимационными для зрителя, находящегося в движении. Примеры таких устройств отображения раскрыты в патентах DE 19806556 и GB 2317985. Эти устройства включают в себя ряд последовательно изменяющихся изображений (то есть смежных изображений, которые слегка отличаются друг от друга и расположены последовательно друг за другом). Изображения размещаются в направлении движения зрителя (например, вдоль железной дороги) так, чтобы изображения сливались в одно непрерывное изображение. Поскольку зритель перемещается мимо этих изображений, то они создают эффект анимационного изображения. Этот эффект подобен перелистыванию страниц книги с последовательно изменяющимися изображениями. На каждой странице такой книги имеется изображение, которое слегка отличается от предыдущего, и при быстром перелистывании страниц зритель воспринимает ряд изменяющихся изображений как анимацию ("мультипликацию").

Традиционным направлением в массовых транспортных системах было развитие установок для показа пассажирам метро анимационных движущихся изображений. Анимационный эффект на основе этих движущихся изображений создается при движении зрителя относительно установки, которая крепится к стенам туннеля метро. Такие установки имеют очевидные преимущества - движущееся изображение видно через окна поезда, через которые, в противном случае, были бы видны только темные стены. Возможными полезными сюжетами при использовании движущихся изображений могут быть подборки, представляющие художественную ценность, или информационные сообщения, исходящие из транспортной системы или от рекламодателя.

Каждая из известных установок обеспечивает отображение ряда последовательно изменяющихся изображений или "кадров" зрителю/пассажиру таким способом, чтобы последовательные кадры были видны друг за другом. Известно, что простое отображение ряда неподвижных изображений зрителю, перемещающемуся с высокой скоростью и находящемуся слишком близко к ним, воспринимается как одно размытое изображение. С другой стороны, если зритель находится на большом расстоянии от изображений или перемещается с низкой скоростью, то он видит ряд отдельных изображений без анимационного эффекта. Для достижения эффекта движущегося изображения в известных установках использовались способы отображения каждого изображения в течение очень коротких периодов времени. При периодах времени отображения с достаточно короткой длительностью относительное движение между зрителем и изображением можно остановить эффективным способом, и размытое изображение становится почти незаметным. Способы остановки движения основаны на стробоскопическом освещении изображений. Эти способы требуют точной синхронизации между зрителем и установкой для того, чтобы каждое изображение освещалось в том же самом положении относительно зрителя, даже при перемещении зрителя с высокой скоростью.

К стробоскопическим устройствам предъявляется много требований: для быстро перемещающегося зрителя вспышка должна быть очень короткой по времени и поэтому, соответственно, яркой для того, чтобы до зрителя доходило достаточно много света. Это требование, в свою очередь, приводит к тому, что вспышки очень точно синхронизированы. Такая точность требует чрезвычайно согласованного движения на стороне зрителя, перемещающегося с маленькой скоростью или остающегося на месте. Каждое из вышеупомянутых требований приводит в результате к высокому уровню механической или электрической сложности и стоимости или более высокой степени согласованности при движении поезда, чем это имеет место на практике. В других известных устройствах потребность в высокой временной точности устраняют путем использования ответчика определенного вида, установленного на транспортном средстве зрителя, и приемника, установленного на установке для определения положения зрителя. Эти установки имеют значительную механическую и электрическую сложность и стоимость.

В известных, упомянутых выше установках обычно требуется, чтобы зритель находился в транспортном средстве. Например, это требование можно выполнить путем установки на транспортном средстве оборудования для синхронизации, освещения или сигнализации или за счет поддержания высокой степени согласования по скорости или увеличения скорости перемещения зрителя. При использовании транспортного средства требуется высокий уровень сложности конструкции из-за наличия ряда механических элементов и вследствие того, что часто имеют дело с существующими системами, которые требуют модернизации существующего оборудования. Жесткие внешние условия при установке на движущийся вагон метро могут ограничить механическую или электрическую точность, достижимую в любом блоке, который требуется для этого, или могут потребовать частого технического обслуживания для части, где уже была достигнута высокая точность.

Использование транспортного средства также накладывает свои ограничения. На самом главном уровне ограничен диапазон возможных приложений для зрителей, которые находятся в транспортных средствах. В частности, по соображениям физических размеров транспортного средства ограничивается применимость стробоскопических устройств. Конструкция должна учитывать такую информацию, как высота и ширина транспортного средства, размер окон и расстояние между ними и положение зрителей внутри транспортного средства. Например, при малом расстоянии между окнами и высокой скорости поезда требуется, чтобы стробоскопические "вспышки", предпочтительно, имели высокую частоту и количество для того, чтобы изображение было видно всем пассажирам поезда. Размеры окружающей среды, такой как физическое пространство, доступное для установки технических средств в туннеле метро, и расстояния, имеющиеся для проецирования изображений, налагают дополнительные ограничения на размер элементов любого устройства, а также на качество и срок службы его различных частей.

Хотя, в принципе, стробоскопическое устройство может работать для медленно перемещающихся наблюдателей, например, за счет более близкого расположения проекторов, но на практике это трудно осуществить. Во-первых, более близкое расположение увеличивает стоимость и сложность. Во-вторых, после установки устройства на фиксированном расстоянии от проектора к проектору минимальная скорость становится обязательной для наблюдателя.

Существующий способ отображения анимационных изображений, в основе которого лежит относительное движение между зрителем и устройством, представляет собой зоотроп. Зоотроп - это простое полое цилиндрическое устройство, которое формирует анимационный эффект за счет геометрического размещения щелей, прорезанных в стенках цилиндра, и ряда последовательно изменяющихся изображений, размещенных внутри цилиндра и приходящихся соответственно на одну щель. Когда цилиндр вращается вокруг своей оси, анимация видна через щели (теперь уже быстро перемещающиеся).

Однако зоотроп фиксируется почти во всех своих частях, так как его поперечное сечение должно быть круглым. Поскольку при анимации требуется минимальная частота смены кадров и частота смены кадров зависит от скорости вращения, то при использовании зоотропа можно увидеть анимацию только в течение очень короткого периода времени. Хотя существует относительное движение между зрителем и устройством, на практике зрителю неудобно двигаться вокруг зоотропа. Поэтому только одна конфигурация зоотропа является практичной, где неподвижный зритель наблюдает короткую анимацию через вращающийся цилиндр.

Вследствие неспособности изменять свою форму, короткой продолжительности анимации и необходимости его вращения, зоотроп остается только игрушкой или развлечением, не имеющим практического применения. Однако известна, по меньшей мере, одна система, которая отображает изображения вдоль открытого железнодорожного пути, которое можно назвать "линейным зоотропом", в котором изображения устанавливают позади стены, в которой выполнены щели. Эта наружная окружающая среда является по существу неограниченной.

Принимая во внимание вышесказанное, необходимо обеспечить устройство для использования в пространственно-ограниченной окружающей среде, которая отображает неподвижные изображения, которые выглядят анимационными для зрителя, находящегося в движении.

Необходимо также обеспечить такое устройство для использования в пространственно-ограниченной окружающей среде, имеющей уровни освещения окружающей среды.

Необходимо дополнительно обеспечить такое устройство, которое отображало бы многочисленный ряд неподвижных изображений так, чтобы каждый ряд казался анимационным для зрителя, находящегося в движении.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства для использования в пространственно-ограниченной окружающей среде, которая отображает неподвижные изображения, которые выглядят анимационными для зрителя, находящегося в движении.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства для использования в пространственно-ограниченной окружающей среде, имеющей известные уровни освещения окружающей среды.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства, которое отображает многочисленные ряды неподвижных изображений так, что каждый ряд выглядит анимационным для зрителя, находящегося в движении.

Согласно настоящему изобретению, обеспечивается устройство, которое отображает многочисленные ряды неподвижных изображений. Каждый ряд неподвижных изображений формирует анимационное изображение для зрителя, перемещающегося, по существу, с известной скоростью относительно изображений, по существу, вдоль известной траектории, по существу, параллельной изображениям. Устройство включает в себя заднюю панель, имеющую отрезок задней панели, расположенный вдоль траектории. Изображения каждого ряда содержат изображения другого ряда и закреплены на поверхности задней панели. Каждое неподвижное изображение имеет фактическую ширину изображения и центр изображения. Центры изображений последовательных изображений одного и того же ряда находятся друг от друга на межкадровом расстоянии. Щелевая панель расположена, по существу, параллельно задней панели, обращенной к поверхности, на которую устанавливают изображения отдельно друг от друга на межпанельном расстоянии. Щелевая панель устанавливается на расстоянии от изображения до места просмотра, которое равно расстоянию задней панели. Межпанельное расстояние и расстояние от изображения до места просмотра равно расстоянию задней панели. Щелевая панель имеет длину щелевой панели вдоль траектории и имеет множество щелей, по существу, перпендикулярных к длине щелевой панели. Каждая щель соответствует соответствующему изображению каждого ряда и имеет ширину щели, измеренную вдоль длины щелевой панели и центром щели. Соответствующие центры щелей смежных щелей предпочтительно расположены друг от друга на межкадровом расстоянии.

Каждый ряд неподвижных изображений можно рассматривать под соответствующим углом зрения относительно зрителя, перемещающегося по известной траектории. Многочисленный ряд неподвижных изображений можно разместить так, чтобы каждый ряд можно было видеть при перемещении в том же самом направлении вдоль известной траектории. Или, с другой стороны, многочисленные ряды неподвижных изображений можно разместить так, чтобы один или более рядов можно было видеть при перемещении в одном направлении вдоль известной траектории, в то время как один или более других рядов можно было видеть при перемещении в противоположном направлении вдоль известной траектории.

Вышеупомянутые и другие задачи и преимущества изобретения будут очевидны после изучения следующего ниже подробного описания совместно с сопроводительными чертежами, на которых подобные позиции относятся к подобным частям и на которых:

на фиг.1 представлен общий вид варианта реализации устройства согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 представлен общий вид с пространственным разделением элементов устройства согласно фиг.1;

на фиг.2А изображен общий вид альтернативного иллюстративного варианта осуществления устройства согласно фиг.1 и 2;

на фиг.3 изображена геометрическая и оптическая схемы устройства согласно фиг.1 и 2;

на фиг.3А представлена геометрическая форма кривой, согласно варианту осуществления изобретения;

на фиг.4А, 4В и 4С (или фиг.4) представлены схемы отдельного изображения и щели со зрителем в трех различных положениях в трех различных моментах времени;

на фиг.5А, 5В и 5С (или фиг.5) представлены схемы пары изображений и щели со зрителем в трех различных положениях в трех различных моментах времени;

на фиг.6 представлена схема одного изображения, которое наблюдает зритель через определенные моменты времени, иллюстрируя эффект растяжения;

на фиг.6А изображена схема, иллюстрирующая эффект растяжения, где задняя панель не параллельна направлению движения;

на фиг.7 представлен вид сверху второго иллюстративного варианта осуществления изобретения, в котором изображения изогнуты;

на фиг.8 представлен вид сверху третьего иллюстративного варианта осуществления изобретения, в котором изображения имеют наклон относительно задней панели;

на фиг.9 представлен вид сверху четвертого иллюстративного варианта осуществления изобретения, подобного варианту осуществления, показанному на фиг.8, но в котором щелевая панель включает в себя ряд секций, расположенных параллельно изображениям и под наклоном относительно задней панели;

на фиг.10 представлен общий вид пары комбинации "щелевая панель/задняя панель" пятого иллюстративного варианта осуществления изобретения, который является двухсторонним;

на фиг.11 изображен вид сверху варианта осуществления согласно фиг.10;

на фиг.12 представлен вид сверху шестого варианта осуществления, имеющего кривые изображения, такие как в варианте осуществления согласно фиг.7, и двухсторонние, такие как в варианте осуществления согласно фиг.10 и 11;

на фиг.13 представлен общий вид передвижного держателя изображения для использования в седьмом иллюстративном варианте осуществления изобретения;

на фиг.14 изображен общий вид восьмого иллюстративного варианта осуществления изобретения;

на фиг.15 изображен вид вертикальной щели вдоль линии 15-15 согласно фиг.14 восьмого иллюстративного варианта осуществления изобретения;

на фиг.16 изображен упрощенный общий вид, показывающий компоновку множества модульных блоков, согласно изобретению, в туннеле метро;

на фиг.17 изображен общий вид предпочтительного варианта осуществления одного блока устройства, имеющего многочисленный ряд изображений, согласно настоящему изобретению;

на фиг.18 и 19 схематически изображены виды сверху, иллюстрирующие направления движения пешехода и линии визирования вдоль тротуара пешехода, расположенного рядом с устройством согласно настоящему изобретению;

на фиг.20 схематически изображен вид сверху устройства согласно фиг.17;

на фиг.21 схематически изображен вид сверху второго предпочтительного варианта осуществления одного блока устройства, согласно настоящему изобретению;

на фиг.22 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства, согласно настоящему изобретению;

на фиг.23 схематически изображен вид сверху второго предпочтительного варианта осуществления части устройства, согласно настоящему изобретению;

на фиг.24 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства с разнесенными отдельно расположенными изображениями, согласно настоящему изобретению;

на фиг.25 схематически изображен вид сверху, иллюстрирующий вторую линию визирования для устройства согласно фиг.23;

на фиг.26 и 27 схематически изображены виды сверху, иллюстрирующие диапазоны линий визирования в части устройства согласно настоящему изобретению;

на фиг.28 схематически изображен вид сверху примера варианта осуществления части устройства с использованием непрозрачных элементов, согласно настоящему изобретению;

на фиг.29 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства, использующего перегородки, согласно настоящему изобретению;

на фиг.30 схематически изображен вид сверху устройства согласно фиг.23, использующего перегородки, согласно настоящему изобретению;

на фиг.31 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства, использующего Т-образные перегородки, согласно настоящему изобретению;

на фиг.32А-В изображены схематические виды сверху устройства согласно фиг.23, использующего Т-образные перегородки, согласно настоящему изобретению и

на фиг.33 схематически изображен вид сверху предпочтительного варианта осуществления части устройства, использующего источники света, согласно настоящему изобретению.

В настоящем изобретении, предпочтительно, выполнено простое устройство, работающее на принципах простой геометрической оптики, которое отображает анимационное изображение зрителю, который перемещается относительно него. Устройство требует, по существу, чтобы зритель двигался, по существу, по предварительно заданной траектории, по существу, с предварительно заданной скоростью. Существует много общих примеров, которые удовлетворяют этому критерию, включающие в себя, но не ограничивающие, пассажиров в поездах метро, пешехода, идущего по пешеходной дорожке или тротуару, пассажиров наземных поездов, пассажиров автомобильного транспорта, пассажиров эскалаторов и так далее. В оставшейся части этого описания для простоты описания будет сделана ссылка, прежде всего, на конкретный пример применения - установку в системе метро, которая видна пассажирам поезда метро, но настоящее изобретение не ограничено таким применением.

Преимущества настоящего изобретения включают в себя следующее:

1. Зритель, предпочтительно, не должен находиться в транспортном средстве.

2. Предпочтительно, не нужно сложное стробоскопическое освещение.

3. Предпочтительно, не нужна точная синхронизация или расположение триггеров между устройством и зрителем.

4. Предпочтительно, не нужны подвижные части.

5. Предпочтительно, не нужен затвор.

6. Предпочтительно, не требуется специальное оборудование, установленное на зрителе или транспортном средстве зрителя, если зритель находится в транспортном средстве.

7. Предпочтительно, не нужна передача информации между устройством и зрителем, который имеет отношение к положению зрителя, скорости или направлению движения.

8. Предпочтительно, предполагается очень высокая глубина поля зрения.

9. Оно может быть выполнено для работы независимо от направления движения зрителя.

10. Предпочтительно, оно эффективно для каждого члена ряда близко расположенных зрителей независимо от расстояния между ними или относительных перемещений.

11. Предпочтительно, не требуется никакой формирующей оптики более точной, чем простая щель (хотя можно использовать и другую формирующую оптику).

12. Предпочтительно, не требуется никакой корреляции между расстоянием между окнами транспортного средства и расстоянием между изображениями.

13. Предпочтительно, предполагается возможность эффективного увеличения изображения в направлении движения.

14. Предпочтительно, требуется очень низкая минимальная скорость зрителя, так как увеличение позволяет иметь очень маленькое расстояние между постепенно изменяющимися изображениями.

15. Предпочтительно, не требуется особая геометрия, будь она круглая, линейная или любая другая геометрия.

16. Предпочтительно, нет максимальной скорости.

Устройство предпочтительно включает в себя ряд последовательно расположенных и последовательно изменяющихся по своему изображению картинок ("изображений" или "кадров"), расположенных, предпочтительно, на регулярных интервалах и, предпочтительно, между картинкой и зрителем, оптическое устройство которого, предпочтительно, ограничивает поле зрения зрителя на тонкую полоску каждой картинки. Это оптическое устройство, предпочтительно, представляет собой непрозрачный материал с рядом тонких, прозрачных щелей, выполненных в нем, сориентированных по длине щели, перпендикулярной направлению движения зрителя. Ряд картинок будет, в общем, называться "задней панелью", и предпочтительное оптическое устройство будет, в общем, называться "щелевой панелью".

Источник освещения не является существенным для изобретения, но часто необходим для того, чтобы картинки были более яркими по сравнению с окружающей средой зрителя. Освещение можно использовать для подсветки картинки сзади или можно разместить между щелевой панелью и задней панелью для подсветки картинки спереди по существу без освещения среды, окружающей зрителя. Яркость используемого подсвечивания, предпочтительно, должна быть постоянной. Можно использовать естественное или окружающее освещение. Если окружающего освещения достаточно, то устройство можно использовать без какого-либо встроенного источника света.

Кроме того, не обязательно, но часто желательно, чтобы сторона зрителя щелевой панели была темной и/или неотражающей для того, чтобы получить максимальный контраст между картинками, которые видны через щелевую панель и щелевую панель непосредственно. Однако щелевая панель не обязательно должна быть темной или неотражающей. Например, лицевая сторона, обращенная к зрителю, щелевой панели может иметь обычный рекламный щит, расположенный на ней, с щелями, прорезанными в необходимых местах. Эта конфигурация особенно полезна в местах, где некоторые зрители перемещаются относительно устройства, а другие остаются на месте. Это может происходить, например, на станции метро, где экспресс следует без остановки, а пассажиры, ожидающие свой поезд, находятся на платформе. Перемещающиеся зрители, предпочтительно, будут видеть анимацию через незаметное пятно обычного рекламного щита, расположенного на передней стороне щелевой панели. Неподвижные зрители предпочтительно будут видеть только обычный рекламный щит.

Ниже приводится описание изобретения со ссылкой на фиг.1-16.

Основная конструкция предпочтительного варианта осуществления устройства 10 отображения согласно настоящему изобретению показана на фиг.1 и 2. В этом варианте осуществления устройство 10 представляет собой по существу прямоугольное тело, образованное корпусом 20 и крышкой 21. Передняя и задняя части устройства 10, предпочтительно, образованы с помощью щелевой панели 22 и задней панели 23, которые описаны более подробно ниже. Щелевая панель 22 и задняя панель 23, предпочтительно, установлены в щелях 24 в корпусе 20, которые предусмотрены для этой цели. Рама 25 светильника, предпочтительно, размещена между корпусом 20 и крышкой 21 и, предпочтительно, окружает источник 26 света, который, предпочтительно, включает в себя две флуоресцентные лампы 27 для освещения изображений или "кадров" 230 на задней панели 23. Щелевая панель 22, предпочтительно, включает в себя множество щелей 220, которые описаны более подробно ниже. Предпочтительно, для предохранения устройства 10 от посторонних веществ, в частности, если оно будет использоваться в жестких внешних условиях или грязной окружающей среде, такой как туннель метро, каждую щель 220 закрывают прозрачным для света, предпочтительно, прозрачным покрытием 221 (не показано). С другой стороны, каждую щель 220 можно закрыть полуцилиндрическими линзами 222 (не показаны), которые также улучшают разрешающую способность рассматриваемых изображений. В частности, если фокальное расстояние линзы приблизительно равно расстоянию между щелевой панелью 22 и задней панелью 23, можно увеличить разрешающую способность изображения. Повышение разрешающей способности осуществляют путем сужения ширины части фактического изображения, которое зритель видит в данный момент. С другой стороны, использование линз позволяет увеличить ширину щели без снижения разрешающей способности.

В альтернативном варианте 200 осуществления, показанном на фиг.2А, корпус 201 подобен корпусу 20, за исключением того, что он включает в себя пропускающие свет, предпочтительно, прозрачные, передние и задние стенки 202, 203 соответственно, образуя при этом полностью закрытую структуру. По меньшей мере одна из стенок 202, 203 (на чертеже это стенка 202), предпочтительно, навешивается на петли 204 для образования технической двери 205, которую можно открывать, например, для замены задней панели 23 (для замены изображений 230 на ней или для замены лампочек 27). Как показано на фиг.2А, лампочки 27 предусмотрены в блоке 206 задней подсветки, а не в раме 25 светильника, для которой требуется, чтобы задняя панель 23 и изображения 230 пропускали свет. Конечно, вариант осуществления 200 можно использовать с рамой 25 светильника вместо блока 206 задней подсветки. Аналогично, в устройстве 10 можно выполнить блок 206 задней подсветки вместо рамы 25 светильника, в случае чего задняя панель 23 и изображения 230 будут пропускать свет.

На фиг.3 схематически изображен вид сверху части устройства 10, видимой зрителю 30, который перемещается по существу с постоянной скоростью V_w вдоль траектории 31, по существу параллельной устройству 10. Траектория 31 нарисована схематически в виде траектории железной дороги, но может быть любой известной траекторией, такой как шоссе, пешеходная дорожка или тротуар, по которой зрители могут перемещаться по существу с постоянной скоростью.

Следующие переменные могут быть определены из фиг.3:

D_s - ширина щели

D _ff - межкадровое расстояние

D_bs - расстояние от задней панели до щелевой панели

V _w - скорость зрителя относительно устройства

D _sb - толщина щелевой панели

D_i - фактическая ширина одного кадра изображения

D _vs - расстояние от зрителя до щелевой панели

Другие параметры, которые не указаны, будут описаны ниже, включая В (яркость), с (контраст) и D_i' (кажущаяся или воспринимаемая ширина одного кадра изображения).

Альтернативная геометрия показана на фиг.3А, где траектория 31' изогнута и щелевая панель 22' и задняя панель 23' соответственно изогнуты так, чтобы все три были по существу "параллельны" друг другу. Хотя на фиг.3А нет никаких отсылок, другие параметры являются теми же самыми, как и на фиг.3, за исключением того, что в зависимости от степени кривизны можно предусмотреть некоторую настройку величины растяжения или расширения изображения, как будет обсуждено ниже.

Одним из наиболее существенных различий настоящего изобретения от ранее известного устройства, выполненного для просмотра из перемещающегося транспортного средства, является то, что не делается попытка остановить кажущееся движение изображения. То есть в настоящем устройстве изображение всегда находится в движении относительно зрителя, и некоторая узкая полоска изображения всегда видна зрителю. Это отличается от известных систем для перемещающихся зрителей, где стробоскопическая вспышка должна быть по возможности мгновенной для того, чтобы достигнуть кажущейся остановки движения отдельного кадра изображения, несмотря на свое истинное движение относительно зрителя.

Как в целом и для всей анимации, устройство, согласно изобретению, основывается на известном эффекте инертности зрительного восприятия, посредством чего показ ряда дискретных изображений зритель воспринимает как непрерывное движущееся изображение. В основе действия изобретения используются два отличных, но одновременных проявления инертности зрительного восприятия. Во-первых, это происходит в глазу, восстанавливающем полное, логически связанное изображение, очевидно полностью видимое сразу, при фактическом показе маленькой части изображения, которое разворачивается в целое изображение. Во-вторых, это обычный эффект перелистывания книги с постепенно изменяющимися картинками, посредством чего ряд последовательно изменяющихся изображений воспринимается как непрерывное анимационное изображение.

На фиг.4 изображен первый эффект инертности зрительного восприятия. Он показывает во времени положение зрителя 30 относительно одного изображения в последовательных точках (фиг.4А, 4В, 4С). На каждом из фиг.4А, 4В и 4С двухсторонняя стрелка 40 представляет собой полную ширину D_i фактического изображения, тогда как расстояние 41 представляет собой полоску изображения, видимого в данный момент времени. На этой схеме показано, что зритель 30 в течение короткого периода времени старается увидеть каждую полоску изображения. Однако в любой данный момент будет видна только узкая полоска картинки шириной 41. Так как период времени, в течение которого видна полоска, является очень коротким и, следовательно, движение изображения, которое видно через щель в течение этого времени, является очень маленьким, зритель воспринимает очень маленькое пятно или его отсутствие даже при очень высоких скоростях. Теоретически не существует верхний предел по скорости, при которой работает устройство, - чем быстрее движется зритель, тем меньшее время видна данная полоска. То есть эффект, который приводит к пятну (повышенная скорость зрителя), исчезает в результате того, что уменьшается пятно (период видимости данной полоски).

На фиг.4 изображение движения глаза зрителя является чисто иллюстративным. На практике взгляд зрителя фиксируется на экране, который воспринимается неподвижным, и целиком кадр можно увидеть через периферическое зрение, как и в случае с обычным рекламным щитом.

Фиг.5 иллюстрирует второе проявление инертности зрительного восприятия. Показан зритель 30, который смотрит в одном направлении в три последовательных момента времени. На фиг.5А узкая полоска первого изображения n находится на прямой линии взгляда зрителя, проходящей через щель 221. На фиг.5В прямой взгляд зрителя падает на загораживающую часть щелевой панели 22. За период, в течение которого непрозрачная часть щелевой панели 22 находится на линии прямого взгляда зрителя, зритель продолжает воспринимать полоску изображения n, которая только видна через щель 221. На фиг.5С показано, что прямая линия взгляда зрителя падает на щель 222, расположенную рядом с щелью 221, и зритель 30 видит полоску расположенного рядом изображения n+1. Поскольку каждая щель 221, 222, по существу, совершенно выровнена со своим соответствующим изображением, полоски, видимые под заданным углом в двух отдельных щелях, предпочтительно, соответствуют, по существу, точно. То есть в положении, скажем, три дюйма (7,62 см) от левого края картинки полоска на расстоянии три дюйма от левого края картинки видна от одного кадра до следующего, и полоска не видна из любой другой части изображения. Таким образом, выравнивание между щелью и изображением предотвращает смешение и пятно, воспринимаемое зрителем, которое в противном случае будет вызвано быстрым перемещением изображений. Так как последовательные кадры слегка отличаются друг от друга как последовательные изображения при обычной анимации, зритель воспринимает анимацию.

Два эффекта инертности зрительного восприятия работают практически одновременно. Выше минимальной пороговой скорости зритель 30 не воспринимает ни дискретные изображения, ни дискретные полоски.

Очень полезным эффектом устройства 10 является очевидное растяжение или расширение изображения в направлении движения. Фиг.6 иллюстрирует геометрическое представление, объясняющее этот эффект растяжения. "Положение 1" и "Положение 2" обозначают два положения данного кадра 230, где видны противоположные края кадра 230. Так как положения кадра 230 и щели 220 неподвижны относительно друг друга, они точно определяют угол, под которым зритель 30 должен смотреть так, чтобы щель 220 была выровнена с краем изображения 230.

В "Положении 1" левый край изображения 230 выровнен с щелью 220 и глазом зрителя. В "Положении 2" правый край изображения 230 выровнен с щелью 220 и глазом зрителя. Фактически два положения происходят в разное время, но, как объяснено выше, это не видит зритель 30. Он видит только одно полное изображение.

Если х - расстояние от центра, расположенного между двумя положениями щели 220, до любого из отдельных положений "Положение 1" или "Положение 2", то воспринимаемая ширина изображения D_i' равна 2х. Из подобия треугольников следует:

Таким образом, воспринимаемая ширина изображения D_i' становится выше фактической ширины изображения на коэффициент отношения расстояния между зрителем и щелевой панелью к расстоянию между щелевой панелью и задней панелью.

На фиг.6А показан эффект увеличения, когда задняя панель 23' по существу непараллельна траектории зрителя. Увеличение находится путем определения формулы f(x), где х - расстояние вдоль траектории зрителя, для формы задней панели (то есть расстояние задней панели от оси, определяемой траекторией зрителя) вокруг каждой щели (например, на фиг.7 показана задняя панель 71, на которой каждое изображение 730 образует полукруг вокруг своей соответствующей щели 220). Для упрощения условных обозначений ось х можно выбрать вдоль направления движения зрителя, ось у - перпендикулярно оси х и начало отсчета - в положении зрителя 30.

Чтобы найти увеличение, нужно определить, как будет выглядеть для зрителя 30 произвольный элемент 230' изображения на задней панели 23' на проекционной плоской задней панели 23". На фиг.6А часть истинной задней панели 23' показана между щелевой панелью 22 и проекционной задней панелью 23". Длина PR задней панели 23' определяет элемент 230' изображения. Эта часть 230' будет выглядеть для зрителя 30 как будто на проекционной плоской задней панели 23", как обозначено на чертеже.

Для облегчения восприятия показанная часть задней панели 23' представляет собой отрезок прямой линии, но эта линейность не требуется. Кроме того, форму задней панели не обязательно описывать в полной мере с помощью формулы у=f(x). На практике можно аппроксимировать истинную форму задней панели рядом способов, например, с помощью обработки задней панели в виде ряда бесконечно малых элементов, каждый из которых можно аппроксимировать линейным отрезком.

Зритель 30 в положении А видит левый край Р элемента 230' изображения, когда щель 220 находится в Q. Так как положения элемента 230' изображения и щели 220 являются неподвижными относительно друг друга, они точно определяют угол, под которым зритель 30 должен смотреть надлежащим образом, чтобы щель 220 была выровнена с краем элемента 230'. Поэтому правый край R этого элемента 230' изображения будет виден при перемещении устройства относительно зрителя 30 в положение, где линия, параллельная QR, проходит через А.

Левый край элемента 230' изображения будет выглядеть на проекционной задней панели 23" в положении В, расстояние х от оси у. Правый край элемента 230' изображения будет выглядеть на проекционной задней панели 23" в положении С. Кажущаяся ширина изображения D_i' равна расстоянию ВС.

Точка Р - пересечение задней панели 23' с линией, проходящей через А и В.

Точка Q - пересечение щелевой панели 22 с линией, проходящей через А и В.

Точка R - пересечение задней панели 23' с линией, проходящей через Q и R.

Расстояние D_i - расстояние от Р до R.

Координаты точки Р (Р_х , Р_y) являются решением (х, у) для у=f(x) и

где последнее уравнение - это формула для линии, проходящей через А и В.

Координаты точки Q (Q _x, Q_y) являются решением (х, у) для у=(D_vb/ x)x и

Координаты точки R (R_x, R _y) являются решением (х, у) для у=f(x) и

И, наконец, размер D_i, который элемент 230' изображения должен иметь для того, чтобы он простирался до размера D_i', определяется формулой

D_i=((R_x -P_x)²+(R _y-P_y)²) ^0,5, (D)

где все переменные в правой части можно найти в размерах устройства и х.

Вышеупомянутые выводы демонстрируют практические способы определения эффекта растяжения для того, чтобы предварительно уменьшить изображение, по существу, за параллельными или непараллельными задними панелями. Полезное правило большого пальца, которое справедливо для любой конфигурации задней панели, исходит из того факта, что угол ВАС равен углу BQR - угловой размер проецируемого изображения, который заметен для зрителя, является таким же, как и угловой размер фактического изображения в положении щели 220.

Для того, чтобы предварительно уменьшить изображение, его можно разделить на много элементов, соответственно начиная при х=0 и перемещаясь последовательно в любом направлении при приращении х. Далее, каждый элемент можно предварительно уменьшить и поместить в соответствующее местоположение на задней панели.

В случаях, где траектория зрителя является кривой, такой как геометрия, показанная на фиг.3А, ни щелевая панель, ни задняя панель не будет обязательно прямой линией. Подобный вывод можно использовать для вывода непараллельных задних панелей путем определения функции g(х) для траектории щели относительно зрителя и замены уравнения (В) на y=g(х).

На практике изображения можно уменьшать в направлении движения перед установкой на заднюю панель для того, чтобы при проецировании они растягивались до своих правильных пропорций, позволяя при этом представить большое изображение в относительно маленьком пространстве. Кривые или наклонные поверхности на задней панели можно использовать для усиления эффекта. То есть, так как неплоская задняя панель приближается к щелевой панели, значительно повышается увеличение. Однако, с целью упрощения, в обсуждении, приведенном ниже, выбрана плоская задняя панель, если она не показана иным способом.

Как показано ниже, можно, по существу, использовать эффект растяжения при регулировке соответствующих переменных параметров устройства 10. Кроме того, зависимость воспринимаемого размера D_i' изображения от расстояния D_vs до зрителя является линейной, следовательно, изображение становится больше, когда зритель удаляется. Этот эффект может быть полезным в нормальной окружающей среде.

Существуют некоторые ограничения и побочные эффекты. Оба эффекта инерции зрительного восприятия требуют минимальных скоростей, которые не обязательно равны. Слишком медленная скорость может приводить к появлению только дискретных вертикальных линий или мерцанию, или отсутствию наблюдаемого анимационного эффекта. На практике появление только дискретных вертикальных линий является доминирующим ограничением. Возможное полезное действие эффекта растяжения возникает из того факта, что полоски многочисленных кадров становятся видимыми в одно и то же самое время. То есть, если воспринимаемое изображение в десять раз больше истинного изображения, то десять полосок с различным изображением можно увидеть в любой заданный момент времени. Так как каждый кадр представляет собой различную точку во времени при анимации, изображение можно одновременно увидеть много раз. При необходимости этот эффект можно использовать, например, для чередования изображений. Аналогично, многочисленные моменты одного кадра можно отобразить способом, подобным тому, который используется в коммерческом проецировании движущихся изображений. С другой стороны, эффект может также привести к беспорядочному изображению или пятну, которое воспринимается зрителем 30. Однако на практике это беспорядочное изображение едва заметно, и его можно уменьшить путем повышения частоты кадров или более медленного изменения сюжета анимации.

Другой возможный полезный эффект происходит в случае, когда изображение одного кадра 230 становится видимым через щель 220, соответствующую смежному кадру 230. В этом случае многочисленные, идущие друг за другом анимации могут быть видны зрителю. Эти изображения "второго порядка" можно использовать при необходимости для графического эффекта. Или, если в этом нет необходимости, их можно удалить путем увеличения толщины D _sb щелевой панели или отношения D_ff /D_i путем введения оптической перегородки 32 между щелевой панелью 22 и задней панелью 23 или путем изменения геометрии задней панели 23. Все эти методы описаны ниже.

Другое возможное полезное действие возникает в результате того, что эффект растяжения искажает пропорции изображения 230. Этот эффект можно устранить, если он не желателен, путем предварительного уменьшения изображений 230 так, чтобы эффект растяжения восстановил истинные размеры. Однако особое внимание необходимо проявлять в случае, где каждый зритель 30 наблюдает за устройством 10 с различных расстояний D_vs. В этом случае точное восстановление до правильных размеров происходит только на одном расстоянии D_vs. На другом расстоянии D_vs восстановление не является точным. Однако на практике для многих полезных диапазонов параметров неправильные пропорции имеют несколько или ни одного неблагоприятных эффектов.

В общем, четыре параметра устанавливают исходя из окружающей среды: V_w, D _bs, D_vs и D_i '. Скорость V_w зрителя обычно зависит, например, от скорости транспортного средства, скорости ходьбы типичного зрителя или скорости движущейся дорожки, эскалатора и т.д. Расстояние D_bs между задней панелью и щелевой панелью обычно ограничивается, например, расстоянием между поездом и стеной туннеля или имеющимся пространством у пешеходного тротуара. Расстояние D_vs от зрителя до щелевой панели зависит, например, от ширины вагона метро или ширины пешеходного тротуара. Наконец, воспринимаемая ширина D_i' изображения не должна быть больше, чем область, видимая для зрителя 30 в данный момент, например ширина окна поезда.

Кроме того, обычно налагаемым ограничением является известная минимальная частота кадров для успешного восприятия анимационного эффекта, а именно, приблизительно 15-20 кадров в секунду. Частота кадров, межкадровое расстояние и скорость зрителя связаны между собой уравнением

Так как частота кадров должна быть, как правило, больше, чем минимальный порог, и V_w в общем выбирается с учетом окружающей среды, это уравнение устанавливает максимальный D_ff.

Например, для поезда, который движется со скоростью приблизительно 30 миль в час (приблизительно 48 километров в час), минимальная частота кадров составляет приблизительно 20 кадров в секунду, и из приведенного выше уравнения следует, что значение D_ff может быть равно 2 футам (приблизительно 67 см).

С другой стороны, минимальная скорость V_w определяется минимальным расстоянием D_ff, которое допускает изображение и которое ограничено тем фактом, что D_ff не может быть меньше D_i. Эффект растяжения теоретически позволяет произвольным образом уменьшать D_i без уменьшения D_i', так как D _bs, в принципе, можно уменьшить также произвольным образом. Однако на практике D_bs нельзя уменьшить произвольным образом, потому что очень маленькие значения приводят к очень различным значениям ширины воспринимаемого изображения для каждого зрителя 30 при различных D_vs . To есть, при слишком маленьком D_bs, зрители на противоположных сторонах поезда могут видеть изображения с сильно заметными различными пропорциями. Кроме того, маленькое расстояние D_bs, которое приводит к большому увеличению, требует соответственно высокого качества изображения или печати с высоким разрешением.

Если зрители на различных расстояниях D_vs будут видеть устройство 10, то зрители, расположенные ближе всего (т.е. которые расположены на самом маленьком расстоянии D_vs), обычно определяют пределы на расстоянии D_bs.

Так как изображения не могут перекрываться, то

Если D_i=D_ff и можно видеть изображения второго порядка, то они будут казаться граничащими с изображением первого порядка, отчасти без синхронизации. Полученный в результате вид будет подобен тому, когда многочисленные телевизоры устанавливают друг за другом и начало их программ происходит в слегка отличающиеся моменты времени. Подобный эффект можно использовать для графических целей, или, если это не требуется, его можно устранить путем изменений по трем параметрам.

Во-первых, можно уменьшить отношение D_i /D_ff, эффективно увеличивая промежуток между соседними изображениями.

Это изменение позволяет исключить изображения второго из основных изображений.

Во-вторых, можно увеличить толщину D_sb щелевой панели с тем, чтобы изображения второго порядка были невидны под углом отсечки. То есть, для любой отличной от нуля толщины щелевой панели 22 существует угол, под которым нельзя смотреть сквозь щели. С увеличением толщины щелевой панели 22 этот угол становятся меньше, как можно видеть, следуя неравенству

Это неравенство можно записать в виде

производя замену для D_i' из уравнения (1). Это неравенство показывает предел на D _sb, наложенный требуемой шириной воспринимаемого изображения.

Тот же самый эффект, который описан в предыдущем параграфе, можно получить, разместив оптическую перегородку 32 между щелевой панелью 22 и задней панелью 23, таким образом загораживая просмотр одного изображения 230 через щель 220 расположенного рядом изображения 230.

В-третьих, можно изменить форму задней панели, как показано на фиг.7. В устройстве 70 задняя панель 71 несет на себе кривые изображения 730 с тем, чтобы не наблюдались изображения второго порядка. Изменение формы задней панели приводит к слегка измененному эффекту растяжения. Этот эффект растяжения можно подавить по-прежнему путем предварительного уменьшения изображения в направлении движения.

Вариант осуществления, изображенный на фиг.7, имеет потенциально полезное свойство, которое заключается не только в том, чтобы не показывать изображения второго порядка, но и в том, чтобы показывать изображения первого порядка с произвольной шириной. Этот эффект связан с, но и отличается от эффекта растяжения, описанного выше, который допускает плоскую геометрию задней панели. Окончательно наблюдаемая ширина изображения ограничивается виньетированием щелевой панели - точное соотношение можно найти путем решения неравенства (5) для D_i'. На фиг.7 показано, что, так как угол зрения становится больше, зритель продолжает наблюдать через каждую данную щель 220 только изображение 730, соответствующее этой щели 220. При идеальном пределе нулевой ширины щелевой панели крайняя левая полоска изображения видна тогда, когда взгляд зрителя смотрит под углом 90° слева, и самая крайняя правая полоска видна тогда, когда зритель смотрит под углом 90° справа. Полоски, расположенные между ними, постоянно видны между этими крайними углами. Другими словами, каждое изображение наблюдается с бесконечной шириной. (На фиг.7 кривое изображение 730 немного не доходит до щелевой панели 22 с тем, чтобы показать максимальный угол зрения, допустимый при виньетировании щелевой панелью с отличной от нуля шириной. В принципе, кривая изображения 730 может доходить до щелевой панели.)

Другая зависимость характеризуется тем, что ширина щели должна изменяться обратно пропорционально от яркости света, то есть D_s ˜ 1/B. В общем, чем больше будет разрешение устройства и меньше пятно, тем меньше будет ширина щели (аналогично тому, как камера-обскура имеет более высокое разрешение при меньшей точечной диафрагме). Так как меньшие щели передают меньше света, яркость необходимо увеличивать при уменьшении ширины щели для того, чтобы одинаковое общее количество света достигало зрителя 30.

Ширина щели 220 относительно ширины изображения определяет величину пятна, воспринимаемого зрителем 30 в направлении движения. В частности, размер щели 220, проецируемый от зрителя 30 на заднюю панель 23, определяет масштаб, свыше которого настоящее устройство не позволяет уменьшить пятно. Эту длину устанавливают, так как узкая полоска изображения, которое может увидеть через щель 220 в любой заданный момент, находится в движении и поэтому исчезает в восприятии зрителя. Размер щели 220 относительно ширины изображения должен быть, таким образом, по возможности маленьким, если требуется самая высокая разрешающая способность. В диапазонах параметров в этих двух приведенных ниже примерах значения ширины щели будут составлять приблизительно 0,03125 дюйма (приблизительно 0,8 мм).

Предельную яркость и разрешающую способность и их зависимость можно определить количественно.

Во-первых, необходимо определить следующие дополнительные параметры:

L_{внешн. среды} - яркость внешней окружающей среды зрителя;

L_{устройства} - яркость задней панели на устройстве;

с - контраст между изображением и внешней окружающей средой в положении зрителя;

D_vb=D_vs+D _bs - расстояние между зрителем и задней панелью;

В_{внеын. среды} - яркость внешней окружающей среды в положении зрителя;

В_{устройства} - яркость изображения в положении зрителя;

TF - пропускание или часть света, которая проходит через щелевую панель;

R - разрешающая способность изображения.

L _{внешн. среды} характеризует яркость типичного объекта в пределах поля зрения зрителя при взгляде на изображение, проецируемое с помощью устройства. Этот типичный объект должен быть образцом общей яркости окружающей среды зрителя и должен характеризовать уровень фонового света. Например, в метро или поезде может быть стенка вагона, примыкающая к окну, через которое видно устройство.

В_{внешн. среды} - это яркость объекта, который видит зритель, и

где D_{внешн. среды} - это расстояние между зрителем и объектом окружающей среды. Иногда трудно выбрать конкретный объект в качестве образца окружающей среды. Как обсуждено выше, в варианте осуществления, используемом в туннеле метро, объектом окружающей среды может быть стенка вагона метро, примыкающая к окну, в случае которой D_{внешн. среды} является расстоянием от зрителя до стенки. Для упрощения вычислений можно использовать аппроксимацию в виде D_vs , так как дополнительное расстояние от окна до устройства является относительно маленьким.

L_{устройства} описывает яркость изображений на задней панели устройства. Так как задняя панель всегда видна через щелевую панель, которая эффективно фильтрует свет, проходящий через нее, то ее яркость В_{устроиства} в положении зрителя равна

Пропускание TF щелевой панели равно отношению длины щелевой панели к полной длине, то есть,

где равенство выполняется во второй строке в случае, когда D_ff=D_i .

Разрешающая способность R изображения равна отношению размера изображения к размеру щели, проецируемой на заднюю панель,

Эта величина называется разрешающей способностью, так как изображение имеет тенденцию к размыванию в направлении движения по шкале ширины щели. Так как глаз может видеть всю область изображения, которая находится в пределах ширины щели, в одно и то же время и изображение, перемещаемое во времени, можно видеть, глаз не может различить деталь в изображении, которая намного мельче, чем проекционная ширина щели. Поэтому D _s эффективно определяет размер пикселя изображения в направлении движения. Другими словами, например, если ширина щели равна одной десятой ширины изображения, то изображение эффективно имеет десять пикселей в направлении движения. На практике глаз разрешает изображение немного лучше, чем R, но R определяет масштаб.

Для того, чтобы изображение достоверно проецировало неразмытое изображение, R, предпочтительно, должно быть больше 10, но это может зависеть от проецируемого изображения. Следует также отметить, что R=1/TF при D_i=D_ff, поэтому увеличение разрешающей способности уменьшает пропускаемый свет.

с - это контраст между изображением устройства и внешней окружающей средой в положении зрителя. Для того, чтобы изображение было видно в окружающей среде зрителя, яркость устройства должна быть выше минимальной яркости

Для того, чтобы устройство было видно целиком, с определяет минимальную яркость устройства, которая зависит от свойств глаза человека: если изображение устройства слишком тусклое относительно его окружающей среды, то его не будет видно. Яркость устройства всегда можно сделать ярче минимального значения, определяемого с помощью с. Фактически значение с должно быть, по меньшей мере, приблизительно равно 0,1. Для многих приложений, таких как коммерческая реклама, может потребоваться, чтобы с было больше 1.

Следующие параметры содержат минимальный набор параметров (которые называются "независимыми" параметрами), которые полностью описывают устройство согласно изобретению:

D_vs , D_bs, V_w, L _{внешн. среды}, D_{внешн. среды}, с, L _{устройства}, D_i, D _s и D_ff.

Другими параметрами, которые можно назвать "зависимыми параметрами", являются:

D_i'=D_ixD _vs/D_bs

D_vb =D_vs+D_bs

R=D _i/D_s

FR=V_w /D_ff

TF=D_s/D _ff

B_{внешн. среды}=L _{внешн. среды} / 4 D_{внешн. среды} ²

В_{устройства}=(L_{устройства} / 4 D_vb ²)хTF.

Из независимых параметров первые пять по существу определяют с помощью окружающей среды, в которой смонтировано устройство. Например, в системе метро эти пять параметров определяют с помощью поперечного сечения туннеля и поезда, скорости поезда и освещения в поезде. На пешеходной дорожке или внутри здания, как другой пример, эти параметры определяют с помощью размеров прохода или холла, скорости ходьбы пешехода и условий внешнего освещения.

с и зависимые параметры R и FR ограничены свойствами восприятия человека, чтобы изображение устройства было достоверным и не ухудшалось сильно за счет размывания. D_i ' ограничивается свойствами окружающей среды (например, шириной окна метро) и/или требованиями, предъявляемыми к изображению, отображаемому с помощью устройства (например, по эстетическим соображениям). Оставшиеся зависимые параметры определяют с помощью независимых параметров.

Когда эти параметры, по существу, не ограничены, предоставляется гораздо большая свобода действий по отношению к оставшимся четырем независимым параметрам, и необязательно нужно следовать сформулированным ниже специфическим зависимостям. Такие смягченные условия имеют место, например, в случае наземного поезда, который едет по равнинной местности, когда D _vs почти совершенно не ограничено. Иногда, по существу, свободный параметр приводит в результате к окружающей среде, где устройство вообще нельзя использовать, например там, где уровень внешнего освещения сильно и беспорядочно изменяется, или скорость зрителя абсолютно неизвестна.

Ограничения на оставшиеся независимые параметры лучше всего выражены в виде ряда неравенств и получены ниже.

Объединение соотношений (6), (7) и (10) обеспечивает минимальную ширину щели:

Решение уравнения (9) для D_s дает

Объединение неравенств (11) и (12) ограничивает ширину щели сверху и снизу:

В этом неравенстве L_{внешн. среды} и все расстояния, кроме ширины щели, по существу, ограничены условиями окружающей среды, и R и с ограничены свойствами зрительного восприятия человека. Как описано выше, упрощения вычислений D _{внешн. среды} можно аппроксимировать с помощью D _vs; следует также отметить, что (D_bs xD_i')/D_vs=D ⁱ. Неравенство между левой и правой частями неравенства приводит к минимальной яркости устройства L_{устройства} . То есть, если яркость устройства ниже минимального порога, то изображение устройства будет слишком тусклым для просмотра при яркости, характерной для среды, окружающей зрителя.

Если яркость устройства является достаточно высокой, то неравенство между D_s левой и правой частями неравенства определяют допустимый диапазон значений ширины щели. Меньшая ширина щели дает более высокую разрешающую способность, но меньшую яркость, и большая ширина щели дает яркость с потерей разрешающей способности. Более высокая яркость устройства расширяет нижнюю границу допустимого диапазона значений ширины щели.

Другое подобное соотношение для межкадрового интервала можно получить из соотношений, приведенных выше. Соотношение (3) можно записать в виде

Соотношение (2) (частота кадров = V _w/D_ff) можно переписать в виде

где FR обозначает частоту кадров, и равенство заменяется на неравенство для того, чтобы отразить, что FR является минимальной частотой кадров, необходимой для действия эффекта анимации.

Объединение соотношений (14) и (15) дает

V_w и все расстояния, кроме D_ff, по существу, ограничены условиями окружающей среды, и FR ограничено свойствами зрительного восприятия человека. Поэтому соотношение определяет допустимый диапазон для D_ff. Оно также налагает условия на окружающие среды, в которых можно применять настоящее изобретение, то есть, если неравенство не выполняется между левой и правой частями соотношения, то настоящее изобретение не будет иметь положительного эффекта.

Выбор более низкого значения D _ff помещает кадры второго порядка ближе к кадрам первого порядка при повышении частоты кадров. Уменьшение D _ff приводит также к увеличению пропускания без уменьшения разрешающей способности. Выбор более высоких значений D _ff перемещает изображение дальше в сторону при снижении частоты кадров.

Хотя, в принципе, для работы устройства 10 не требуется наличие источника света, если достаточно внешнего освещения, например, на открытом воздухе (крышка 21 или задняя панель 23 должны пропускать свет), на практике использование очень тонких щелей налагает такое требование. То есть, при работе в условиях низкого освещения и соблюдении требования умеренной разрешающей способности яркое освещение внутренней части является предпочтительным. Понятие "внутренняя часть" обозначает объем устройства 10 между задней панелью 23 и щелевой панелью 22, в противоположность понятию "внешняя часть", которое используется для обозначения любого другого места. Внутренняя часть содержит видимое изображение 230, но, с другой стороны, может быть пустой или содержать опорную структуру, источники освещения, оптические перегородки и так далее, которые описаны выше со ссылкой на фиг.1, 2 и 2А.

Кроме того, это освещение, предпочтительно, не должно освещать внешнюю часть устройства или освещать окружающую среду зрителя, или достигать непосредственно зрителя, потому что более высокий контраст между темной внешней частью и яркой внутренней частью улучшает видимость окончательного изображения. Это требование к освещению является менее жестким, чем для стробоскопических устройств - в окружающей среде туннеля метро это освещение не должно быть ярче освещения, которое обычно используется в жилых/производственных помещениях, например, с помощью флуоресцентных ламп. Освещение, предпочтительно, должно быть постоянным с тем, чтобы не возникали затруднения синхронизации. Предпочтительно, внутренняя часть устройства 10 должна быть физически загерметизирована, а также по возможности загерметизирована от внешней окружающей среды туннеля метро, как обсуждено выше, и при необходимости, предпочтительно, должен быть предусмотрен отвод тепла от источника света. Можно также использовать корпус для улучшения освещения внутренней части за счет отражающегося света, который в противном случае не падает на видимое изображение 230.

Взаимосвязь различных параметров более подробно показана на двух примерах.

Пример 1

Первый пример иллюстрирует, как все ограничения имеют тенденцию к ослаблению при увеличении V_w. Например, в типичной системе метро используются следующие параметры:

V_w 48 км/час (30 миль в час) (скорость поезда)

D _bs 15,24 см (6 дюймов) (промежуток между поездом и стеной)

D_vs 182,88 см (6 футов) (половина ширины поезда для среднего местоположения зрителя 30 внутри вагона)

D _i' 91,44 см (3 фута) (ширина окна поезда)

С помощью соотношений (3) и (1)

Если изображения граничат друг с другом, то есть D_ff=D_i, то достигается максимальная частота кадров. Далее, с помощью соотношения (2)

Частота кадров = 30 миль/час (48 км/час) / 0,25 фунта (7,62 см)

При такой частоте можно в достаточной степени регулировать параметры, сохраняя при этом высокое качество анимации. При необходимости эта частота кадров является также достаточно высокой для поддержания чередования изображений (смотри выше), несмотря на снижение эффективной частоты кадров, которая возникает в результате чередования.

Пример 2

Второй пример иллюстрирует, как усиливаются ограничения при частоте кадров, близкой к минимальной. Для нахождения самой низкой реальной скорости V_w выбраны следующие параметры:

Частота кадров 20 кадров/с

D_bs 15,24 см (6 дюймов)

D_vs 182,88 см (6 футов)

D_i' 60,96 см (2 фута).

С учетом соотношения (1)

D_i=(D_bsxD _i')/D_vs

=(15,24 см x 60,96 см)/182,88 см

=5,08 см (2 дюйма).

Для изображений, которые примыкают друг к другу, D_ff=D _i и

V_w=D_ff x частота кадров

=5,08 см x 20 кадров/с

=101,6 см/с (40 дюймов/секунд),

которая приблизительно равна скорости ходьбы пешехода.

Значение этого последнего результата заключается в том, что устройство позволяет успешно отображать качественные анимации для идущих пешеходов и значительно увеличивает потенциальную применимость этого устройства по отношению к устройствам, которые основаны на стробоскопическом эффекте.

Следующие альтернативные образцовые варианты осуществления находятся в пределах объема настоящего изобретения.

На фиг.8 изображен другой вариант осуществления 80, изменяющий оптимальный угол зрения анимации. В устройстве 80 задняя панель 83 несет на себе изображения 830, которые наклонены под острым углом к задней панели 83, изменяя при этом угол зрения от прямого угла до этого острого угла. Это изменение позволяет обеспечить более естественный просмотр для пешехода, например, не требуя большого поворота головы пешехода от направления движения. Этот вариант осуществления позволяет также устранить изображения второго порядка.

На фиг.9 изображен дополнительный, образцовый вариант осуществления 90, подобный устройству 80, но в котором щелевая панель 92 может также поворачиваться. Это усовершенствование снова обеспечивает более естественное положение просмотра для пешехода. Асимметричная треугольная конструкция позволяет обеспечить естественный просмотр для зрителей, перемещающихся слева направо. Симметричная конструкция (не показана), в которой плоскость щелевой панели больше напоминает, например, ряд равнобедренных треугольников, может быть приспособлена для зрителей, перемещающихся в обоих направлениях.

Фиг.10 иллюстрирует метод использования одной щелевой панели 101 в качестве задней панели другой щелевой панели 102 при одновременном использовании этой щелевой панели 102 в качестве задней панели исходной щелевой панели 101. Эта конфигурация позволяет обеспечить установку друг к другу обратными сторонами двух устройств в пространстве одного устройства. Это устройство 100 можно усовершенствовать путем сдвига одного набора щелей от другого набора на D_i/2 или на некоторую часть D_i.

На фиг.11 схематически изображен вид сверху устройства 100. Щели 220 одной щелевой панели 101 расположены по центру между щелями 220 противоположной щелевой панели 102, которая действует как предыдущая задняя панель щелевой панели. То есть, между щелями 220 одной щелевой панели находятся изображения 230, которые видны через другую щелевую панель, и наоборот. Так как щели являются очень узкими, то их наличие в задней панели создает незначительный беспорядок.

На фиг.12 показан другой вариант осуществления 120, подобный устройству 100, но имеющий набор кривых изображений 1230 (как на фиг.7), обращенных к щелям 220 расположенных напротив щелевых панелей/задних панелей 101, 102. Таким образом, устройство 120 имеет характеристики и преимущества устройства 70 и устройства 100.

На фиг.13 изображен вид ролика механизма 130 отображения изображения, которое можно перемещать в положение задней панели. Ролики могут содержать множество наборов изображений, которые могут изменяться путем простого перекручивания из одного набора изображений в другой. Такой механизм позволяет сильно упростить процесс замены изображений. Для того чтобы заменить одну анимацию на другую (вместо ручной замены каждого изображения), можно крутить такие ролики до другого набора изображений. Эту замену можно выполнить вручную или автоматически, например, с помощью таймера.

Если в состав устройства входят щели 220, то механизм 130 можно использовать в устройстве 100 или в устройстве 120.

Другой вариант осуществления 140 показан на фиг.14 и 15. В устройстве 140 "задняя панель" 141 с ее изображениями 142 перемещается между зрителем 30 и рядом зеркал 143. Каждое зеркало 143, предпочтительно, имеет по существу одинаковый размер и ориентацию, как любые щели, которые использовались бы в вышеупомянутых вариантах осуществления. Зеркала 143, предпочтительно, устанавливают на панели 144, которая занимает место щелевой панели, но зеркала 143 можно установить индивидуально или на любой другой подходящей установке. Принципы работы устройства 140 по существу те же самые, как и в вышеупомянутых вариантах осуществления. Однако, так как "задняя панель" 141 будет затенять поле зрения зеркал 143 для зрителя 30, то "заднюю панель" 141 можно разместить выше или ниже линии визирования зрителя 30. Как показано на фиг.14 и 15, "задняя панель" 141 находится выше линии визирования зрителя 30. Как изображено на фиг.14 и 15, кроме того, "задняя панель" 141 и "зеркальная панель" 144 расположены под наклоном. Однако при правильном размещении наклон панелей 141, 144 может быть необязательным. Как и в случае щелевой панели, "зеркальная панель" 144 будет работать лучше в случае, когда ее незеркальные части являются темными для того, чтобы увеличить контраст изображений.

Полная анимация, отображенная с использованием устройства настоящего изобретения для использования в системе метро, может иметь длину порядка километра или более. В соответствии с другим аспектом изобретения такую анимацию можно осуществить путем выключения задней панели, несущей изображения для такой анимации в более маленьких блоках, предусматривающих многочисленные устройства, согласно изобретению, для согласования локальной конструкции структуры туннеля метро там, где это выполнимо. Многие системы метро имеют повторяющуюся опорную структуру по длине туннеля, к которой такие модульные устройства можно прикрепить простым механическим способом.

Например, система метро города Нью-Йорка имеет на всем своем протяжении сети туннелей регулярно расположенные колонны опорных I-образных балок между многочисленными парами рельсовых путей. Установку устройства, согласно настоящему изобретению, можно очень облегчить за счет использования преимущества этих I-образных балок, их регулярного промежутка и определенности их размещения на одинаковом и близком расстоянии друг от друга, но не на пути движения поездов. Однако этот единственный пример не следует рассматривать как ограничение применимости только для одной системы метро.

Модульный метод имеет многие другие преимущества. Он позволяет упростить конструкцию и облегчить техническое обслуживание за счет использования преимуществ структур, непосредственно выполненных с использованием техники строительства туннелей метро. Структура I-образной балки является прочной и дает гарантию того, что устройство не будет вторгаться в пространство рельсового пути. Постоянный размер I-образной балки последовательно регулирует D_bs, облегчая анализ конструкции. Кроме того, стоимость и технические трудности уменьшаются, поскольку устройство можно легко прикрепить к внешней части опор без сверления или возможных деструктивных изменений в существующей структуре.

Фиг.16 схематически иллюстрирует пример модуляризации, возможной для двухстороннего устройства согласно фиг.10 и 11. Как показано на чертеже, конструкция общей длиной двух щелевых панелей, которые равны половине километра (мили) или более, уменьшается до конструирования многочисленных идентичных щелевых панелей 160, причем каждая из них такой длины, как расстояние между смежными I-образными балками 161 (например, приблизительно 152,4 см (пять футов)). Каждая из щелевых панелей затем прикрепляется к паре существующих опорных I-образных балок, наряду с другими частями устройства, которые описаны выше.

На фиг.17 показан предпочтительный вариант осуществления одного блока устройства отображения, согласно настоящему изобретению. Одноблочное устройство 1700 отображения включает в себя два изображения 1730А и 1730В, установленных на поверхность задней панели 1723. Изображения 1730А и 1730В соответствуют одной щели 1720 щелевой панели 1722, и каждое из них принадлежит различным рядам изображений (например, ряд А и ряд В). Каждые ряды изображений независимо проецируют под соответствующим углом зрения отдельную анимацию зрителям, перемещающимся по той же самой траектории. Эти отдельные анимации могут быть одинаковыми или различными. Использование устройства 1700 особенно выгодно в пространственно-ограниченных окружающих средах, потому что две анимации можно проецировать из одного устройства отображения.

Каждый ряд изображений можно, преимущественно, разместить для проецирования отдельных анимаций зрителям, перемещающимся вдоль траектории в одном и том же или противоположном направлениях. Например, если ряд А и ряд В изображений размещаются в прямой последовательности относительно друг друга (например, А1, В1, А2, В2, A3, В3 и т.д.), зрители, перемещающиеся в одном направлении, могут видеть одну анимацию под одним углом зрения (то есть вдоль одной линии визирования) и вторую анимацию под вторым углом зрения (то есть вдоль второй линии визирования). Это показано на фиг.18, где пешеходы 1801 и 1802 идут в направлении 1803 по тротуару 1805, который по существу является параллельным устройству 2300 (показан более подробно на фиг.23). Пешеход 1802 может видеть одну анимацию при взгляде на устройство 2300 вдоль линии визирования 1807, и пешеход 1802 может видеть вторую анимацию при взгляде на устройство 2300 вдоль линии визирования 1808.

Напротив, если изображения В размещаются в обратной последовательности относительно изображений А (например, А1, Вn, А2, Вn-1...Аn-1, B2, An, B1), то каждый из зрителей, перемещающихся в противоположных направлениях, может видеть отдельные анимации. Это показано на фиг.19, где пешеход 1901, идущий в направлении 1903, может видеть одну анимацию при взгляде на устройство 2200 (показано более подробно на фиг.22) вдоль линии визирования 1907, тогда как пешеход 1902, идущий в противоположном направлении 1904, может видеть вторую анимацию при взгляде на устройство 2200 вдоль линии визирования 1908.

На фиг.20 схематически показан вид сверху устройства 1700, в котором изображения А-В, предпочтительно, размещаются в обратной последовательности относительно друг друга. Первый зритель, смотрящий через щель 2020 вдоль линии визирования 2001, может видеть центр изображения 2030В, тогда как второй зритель, смотрящий через щель 2020 вдоль линии визирования 2002, может видеть центр изображения 2030А. Значения ширины изображений 2030А и 2030В, предпочтительно, равны, но это вовсе не обязательно. Изображения 2030А и 2030В, предпочтительно, размещены рядом с их общей границей, выровненной с помощью щели 2020 вдоль нормали 2011. Эта симметрия и выравнивание по границе также не требуются, как показано в других вариантах осуществления, описанных ниже. Каждый угол и измеряется от нормали 2011, и в этом варианте осуществления они равны друг другу, хотя это и не обязательно, так как углы зрения можно выбрать с помощью конструкции, как также описано ниже. Для этого варианта осуществления углы и зрения также выбраны такими, чтобы они были приблизительно равны отношению половины ширины изображения к расстоянию между задней панелью 2023 и щелевой панелью 2022. Хотя другие части изображений 2030А и 2030В можно видеть с углов, отличающихся от и , оптимальный вид каждой проецируемой анимации находится под углами и (то есть вдоль линий визирования, идущих в центры изображения).

Настоящее изобретение не ограничено проецированием только двух рядов изображений (то есть устройством, имеющем два изображения в щели). В принципе, настоящее изобретение может иметь произвольное число изображений в щели, проецирующих произвольное число анимаций. Например, один блок устройства 2100 отображения (фиг.21) включает в себя четыре изображения 2130A-D в щели 2120, согласно настоящему изобретению. Каждое изображение 2130A-D можно увидеть при взгляде вдоль этой связанной линии визирования изображения (каждое из которых находится под различным углом зрения, измеренным от нормали 2111). Например, изображение 2130А можно увидеть при взгляде вдоль линии визирования 2102, и изображение 2130В можно увидеть при взгляде вдоль линии визирования 2104.

Однако число изображений в щели ограничено по практическим соображениям. Например, первостепенным фактором является скорость зрителя относительно устройства - большее количество изображений в щели обычно увеличивает межкадровое расстояние, которое уменьшает частоту кадров. Частота кадров меньше, чем 15 кадров в секунду приводит в результате к плохой анимации, и поэтому это необходимо избегать. Если значения ширины изображения уменьшают для того, чтобы скомпенсировать увеличение межкадрового расстояния, то разрешающая способность проецируемого изображения, которая приблизительно равна отношению ширины щели к ширине изображения, будет уменьшаться. Если разрешающая способность увеличивается за счет уменьшения ширины щели, то меньшее количество света будет проходить через щелевую панель, таким образом, требуя более яркого освещения. Это может привести к увеличению поглощения тепла и эксплуатационных затрат. Кроме того, более точная механическая обработка (например, лазерная резка) может потребоваться для формирования более узких щелей. Это может привести к увеличению производственных затрат. Другие факторы также могут ограничить число изображений в щели.

На фиг.22 схематически изображен вид сверху части устройства 2200 согласно настоящему изобретению. Устройство 2200 имеет два изображения в щели, в которой ряд В изображений размещается в обратной последовательности относительно ряда А изображений. Таким образом, зритель, перемещающийся слева направо, может видеть анимацию изображений 2230А1-А4 при просмотре устройства 2200 вдоль линий визирования 2201, 2203, 2205 и 2207. Зритель, перемещающийся справа налево, может видеть анимацию изображений 2230В1-В4 при просмотре устройства 2200 вдоль линий визирования 2202, 2204, 2206 и 2208.

С другой стороны, ряды А и В изображений можно разместить в прямой последовательности относительно друг друга. На фиг.23 схематически изображен вид сверху части устройства 2300, имеющего такое размещение изображений, согласно настоящему изобретению. Зритель, перемещающийся слева направо, может видеть анимацию изображений 2330А1-А4 при просмотре устройства 2300 вдоль линий визирования 2301, 2303, 2305 и 2307. Зритель, также перемещающийся слева направо, может видеть анимацию изображений 2330В1-В4 при просмотре устройства 2300 вдоль линий визирования 2302, 2304, 2306 и 2308. Следует отметить, что зрители, перемещающиеся справа налево, могут также видеть анимацию изображений А или В (в зависимости от их линий визирования), но в обратной последовательности (то есть, анимации будут выглядеть как бегущие назад). Таким образом, устройство 2300 применимо к окружающим средам, предпочтительно, с односторонним движением.

Следует отметить, что вышеупомянутые последовательности изображений являются только иллюстративными и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение только этими последовательностями. Возможны и другие последовательности изображений. Например, в некоторых приложениях могут потребоваться ряды изображений, такие как А1, А1, В1, А2, А2, В2, A3, A3, В3 и так далее.

Принципы действия и размеры устройства, имеющего многочисленные ряды изображений, по существу подобны устройству, имеющему отдельные изображения в щели, такому, например, как устройство 10 на фиг.1, 2 и 3. Однако расположение каждого изображения каждого ряда относительно одной и той же щели является более сложным из-за числа порядков изображения (например, первого, второго и третьего) каждого ряда изображений (например, рядов А и В), которые видны через каждую щель. Как показано на фиг.22, например, линии визирования 2201-2208 относятся к линиям визирования первого порядка, потому что ряды 2230А1-А4 и 2230В1-В4 изображений находятся ближе всего и, предпочтительно, к только изображениям, которые видны соответственно через щели 2220i-v. (Аналогично, линии визирования 2301-2308 на фиг.23 также относятся к линиям визирования первого порядка.) Однако, в действительности, зритель может увидеть под слегка различными углами зрения другие порядки тех же самых рядов, а также порядки других рядов. Например, хотя изображения А1-А4 являются изображениями, которые предназначены для просмотра через соответствующие щели 2220i-v устройства 2200 при перемещении слева направо, зритель может также увидеть ряд В в обратной последовательности (то есть, В4-В1). Кроме того, зритель может также увидеть изображения не первого порядка ряда А. Например, зритель может также увидеть изображения 2230А1 и 2230А3 в дополнение к изображению 2230А2 при просмотре через щель 2220i. Этот зритель может также увидеть изображение ряда В не первого порядка (бегущее назад). Такие проецируемые изображения будут, вероятно, выглядеть как ряд телевизионных экранов с чередующимися программами.

При объяснении другого способа анимацию изображений ряда А можно увидеть вдоль линий визирования 2201, 2203, 2205 и 2207 первого порядка. Справа от этой анимации будет анимация изображений ряда В, бегущая назад во времени (потому что изображения ряда В находятся в обратной последовательности относительно изображений А). Справа от этой анимации ряда В будет анимация ряда А второго порядка, то есть, анимация ряда А будет слегка сдвинута во времени относительно анимации ряда А первого порядка. Справа от этой анимации ряда А второго порядка будет следующая анимация ряда В, также бегущая назад и сдвинутая во времени относительно предыдущего порядка ряда В. Последовательности "вперед А" и "назад В" продолжаются до тех пор, пока линия визирования зрителя для этой щели не будет отсечена с помощью щелевой панели 2222. Следует отметить, что тот же самый эффект многочисленной анимации можно наблюдать по отношению к устройству 2300, за исключением того, что анимации ряда В не будут бежать назад (потому что изображения А и В являются последовательными и одинаковыми относительно друг друга).

Другое рассмотрение, относящееся к устройству, которое имеет два ряда изображений, заключается в том, что углы зрения (например, углы и на фиг.20) являются обычно очень маленькими для изображений первого порядка. Изображения первого порядка видны почти под углом 90° относительно направления движения зрителя. Хотя такой угол зрения может быть предпочтителен для зрителя, который едет, например, в поезде метро, такой угол зрения не является предпочтительным для пешеходов, которым может быть неудобно или вредно смотреть под углом почти 90° относительно их направления движения. Другой недостаток таких маленьких углов зрения заключается в том, что с ракурса зрителя существует только маленькое разнесение по пространству между двумя рядами изображений.

Преимущественно, наблюдаемые многочисленные порядки изображений и эффекты маленьких углов зрения можно устранить, согласно настоящему изобретению. Одним решением является увеличение интервала между соседними изображениями, как показано с помощью части устройства 2400 отображения на фиг.24. Однако такой повышенный интервал D _s увеличивает межкадровое расстояние, которое уменьшает частоту кадров. Для компенсации можно регулировать и другие параметры. Например, если увеличивается расстояние между задней панелью и щелевой панелью, усиленный эффект растяжения допускает более низкую ширину изображения, которая уменьшает межкадровое расстояние, таким образом увеличивая частоту кадров. Это может также привести к регулировке других параметров.

Другим, более предпочтительным решением является выбор изображения другого порядка, которое будет видно через каждую щель и, соответственно, будет ограничивать линии визирования, предпочтительно, только изображений выбранного порядка. Например, более удобный (и более надежный) угол зрения для пешехода может возникать в результате просмотра изображения более высокого порядка, такого, например, как изображение 2530А4, наблюдаемое вдоль линии визирования 2501 через щель 2520i, как показано на фиг.25. Если D_ff приблизительно равно половине D_bs, то изображение 2530А4 видно под углом приблизительно 60°, измеренным от линии, нормальной к задней панели 2523. Таким образом, пешеход должен только смотреть под углом приблизительно 30° к этому направлению движения пешехода, чтобы видеть анимацию четвертого порядка. Линии визирования для всех других порядков изображений, предпочтительно, должны быть блокированы. Хотя это можно легко выполнить с использованием перегородок в устройстве, имеющем одно изображение в щели, в устройстве, имеющем многочисленные изображения в щели, возникает проблема ограничения линий визирования одного зрителя до нежелательных порядков изображений без ограничения линий визирования другого зрителя до требуемого порядка изображений.

На фиг.26 и 27 схематически изображены виды сверху части устройства 2200, иллюстрирующие выбранные диапазоны линий визирования 2601-2608 и 2701-2706, которые не должны преграждаться для того, чтобы зрители могли видеть выбранные анимации ряда А и ряда В высшего порядка. Как показано на чертеже, зритель, перемещающийся слева направо, может видеть анимацию ряда А второго порядка (фиг.26) или третьего порядка (фиг.27). Аналогично, зритель, перемещающийся справа налево, может видеть анимацию ряда В второго порядка (фиг.26) или третьего порядка (фиг.27). Для того чтобы, предпочтительно, предотвратить или, по меньшей мере, ограничить зрителям просмотр других изображений, необходимо загородить области 2609-2613 и 2709-2712.

На фиг.28 показан предпочтительный вариант осуществления части устройства отображения согласно настоящему изобретению. Устройство 2800 включает в себя непрозрачные элементы 2809-2815, размещенные между щелевой панелью 2822 и задней панелью 2823. Непрозрачные элементы 2809-2815, предпочтительно, загораживают области, через которые зрители в противном случае могли бы видеть непредусмотренные изображения. Другими словами, непрозрачные элементы 2809-2815, предпочтительно, ограничивают линии визирования только тех изображений, которые предназначены для просмотра зрителями. С другой стороны, устройство 2800 может еще производить удовлетворительные анимации с помощью меньшего количества (не всех) непрозрачных элементов 2809-2815. Например, удовлетворительная анимация может все еще происходить, если используются только непрозрачные элементы 2809-2811 или непрозрачные элементы 2812-2815.

На фиг.29 показан предпочтительный вариант осуществления части устройства отображения согласно настоящему изобретению. Устройство 2900 использует перегородки для заграждения областей, которые зрители, предпочтительно, не должны видеть. Перегородки 2909-2911 эффективно выполняют ту же самую функцию, как и непрозрачные элементы 2809-2815, но обычно являются более легкими и менее дорогостоящими для производства и установки. Перегородки 2909-2911 размещают, по существу, параллельно к и между щелевой панелью 2922 и задней панелью 2923 и могут быть выполнены как третья, по существу, параллельная панель. Стороны перегородок 2909-2911, обращенные к щелевой панели 2922, являются, предпочтительно, неотражающими и затемненными для того, чтобы увеличить контраст анимаций. Стороны перегородок 2909-2911, обращенные к задней панели 2923, являются, предпочтительно, белыми с цветным освещением или отражающими для того, чтобы увеличить количество света, освещающего изображения, установленные на задней панели 2923.

Перегородки также можно выполнить для устройства, в котором зрители, перемещающиеся в одном и том же направлении, предпочтительно, ограничены специфическими линиями визирования для каждого ряда изображений, как показано, например, с помощью части устройства 3000 на фиг.30. Перегородки 3009-3017, предпочтительно, загораживают непредусмотренные линии визирования, при этом обеспечивая просмотр вдоль линий визирования 3001-3008 с выбранными порядками изображений ряда А и В.

Можно использовать также и другие размещения перегородок для заграждения непредусмотренных линий визирования.

Например, ряд перегородок, соответствующий непрозрачным элементам 2812-2815, можно использовать в дополнение к или вместо перегородок 2909-2911. Многочисленные наборы плоских перегородок можно заменить обычно на многочисленные наборы непрозрачных элементов и наоборот. Кроме того, любую комбинацию плоских или неплоских перегородок можно использовать для заграждения обозначенных областей.

В частности, "Т-образные" перегородки могут быть очень эффективными при ограничении линий визирования только у предусмотренных изображений. Например, когда многие линии визирования с непредусмотренными порядками изображений загорожены в устройстве 2900 и 3000, можно все еще видеть непредусмотренные порядки изображений с крайней правой или левой стороны от предусмотренного изображения (например, в устройстве 2900 можно видеть изображение 2930В1 через щель 2920i в дополнение к предусмотренному изображению 2930А2). Это можно предотвратить путем установки Т-образных перегородок 3109-3111, как показано на фиг.31. Точно так же непредусмотренные порядки изображений, которые все еще видны в устройстве 3000, можно загородить, используя Т-образные перегородки 3211А, 3213А, 3215А и 3117А, как показано на фиг.32А, Т-образные перегородки 3211В, 3213В, 3215В и 3217В, как показано на фиг.32В, или их комбинации. С другой стороны, вертикальная часть Т-образной перегородки должна находиться под прямым углом относительно горизонтальной части.

Следует отметить, что в случае, когда можно выбрать более высокие порядки изображения по сравнению с теми, которые описаны выше (то есть выше первого порядка (фиг.22 и 23), второго порядка (фиг.26), третьего порядка (фиг.27) и четвертого порядка (фиг.25)), такой выбор более высоких порядков изображений приводит к более высокому числу областей с меньшим угловым размером, который должен быть загорожен для предотвращения непредусмотренных порядков изображений от просмотра. Таким образом, выбор более высоких порядков изображений и, соответственно, попытка ограничить видимость для них требуют еще большей точности, и поэтому чем выше выбранный порядок, тем он менее практичен.

На фиг.33 показан другой предпочтительный вариант осуществления части устройства отображения согласно настоящему изобретению. Устройство 3300 отображения включает в себя подсветку 3327, которая может осуществляться, например, с помощью стандартных лампочек или флуоресцентных ламп. Подсветка 3327 размещается между перегородками 3309-3311 и задней панелью 3323 с тем, что изображения освещались без непосредственного освещения зрителей. Подсветку 3327 можно также использовать аналогичным образом с устройствами 3100, 3200А и 3200В.

Устройство, имеющее отдельно и рядом расположенные изображения, такое как, например, устройство 2400, может также преимущественно включать в себя освещение, непрозрачные элементы и/или перегородки, согласно настоящему изобретению.

Кроме того, многие из других вариантов осуществления устройства, описанных выше, таких как, например, устройство с кривой формой, показанное на фиг.3А, устройство 100, устройство 140 и модульное устройство, показанное на фиг.16, могут преимущественно включать в себя многочисленные изображения в щели. Роликовый механизм 130 отображения изображений также может использоваться в устройстве, имеющем многочисленные изображения в щели. Кроме того, устройство, имеющее многочисленные изображения в щели, может, с другой стороны, включать в себя источник света, размещенный сзади оптически прозрачной задней панели, наподобие, например, устройства 200.

Таким образом, видно, что устройство отображения для использования в пространственно-ограниченных окружающих средах выполнено для отображения многочисленного ряда неподвижных изображений таким способом, чтобы каждый ряд казался анимационным для зрителей, находящихся в движении относительно устройства. Специалистам будет ясно, что настоящее изобретение можно осуществить по-другому, чем в описанных вариантах осуществления, которые представлены с целью иллюстрации, а не ограничения, и настоящее изобретение ограничено только формулой изобретения.