CZ20032215A3

CZ20032215A3 - Zařízení pro zobrazování dat

Info

Publication number: CZ20032215A3
Application number: CZ20032215A
Authority: CZ
Inventors: Vladimir Nikolayevich Burtsev; Valery Nikolayevich Burtsev; Oleksandr Petrovich Stetsenko
Original assignee: Wytec Holding B. V.
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2004-01-14
Also published as: IL157549A0; WO2002066893A1; CA2439226C; CA2439226A1; HUP0303250A3; HUP0303250A2; SK10502003A3; PL362569A1; HU225998B1; JP2004526192A; IL157549A; HRP20030664A2; EP1373793A1; US20040114344A1; BG108099A; RU2001125705A; PL202535B1; US7246932B2

Description

/

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení na zobrazování dat obsahující prvek usměrňování světla z průsvitného materiálu tvořený minimálně dvěma leštěnými povrchy orientovaných směrem k sobě, z nichž alespoň jeden obsahuje alespoň jednu rytinu znaku vytvářející rozptýlený odraz světla, a světelný zdroj umístěný poblíž prvku usměrňování světla a osvětlujícím uvedený znak.

Dosavadní stav techniky ¹ Tento vynález patří do třídy osvětlovacích zařízení a také do třídy reklamních a *1 informačních technologií. Zařízení je možno využít v architektuře jako interiérové osvětlení s funkcí dekorativního osvětlení. Princip fungování zařízení je založen na dobře známých zákonech geometrické optiky. Patří k nim:

1) Zákon o vedení světelného paprsku průsvitným médiem s indexem lomu ni > 1,0, které je v kontaktu s jiným médiem s indexem lomu Π2, kdy m > n₂, například vzduch (n₂= 1,0);

2) Zákon o rozptylu světelných paprsků lokálními deformacemi leštěných povrchů.

Díky podmínce m > n₂ a díky leštěnému povrchu odrážejícímu světlo se světelné paprsky z usměrňovacího prvku neztrácejí, pokud je splněna podmínka nepřekročení limitu pro úhel úplného vnitřního odrazu (N. S. Kapaný: Optika vláken, Principy a aplikace. Academie Press N.Y. 1967)

Co je na vynálezu pozoruhodné je nová oblast aplikace lišící se od obvyklého reklamního a informačního použití díky dokonalejšímu využití potenciálu vlastností usměrňování světla, které mají průsvitné materiály.

’ V reklamních a informačních technologiích se hojně využívá informačních tabulí, kterým se říká „Akrylová světla“ a které vyrábí řada reklamních společností. Všeobecné známá „Acryllights“ se vyrábějí podle jednotného návrhu zařízení, které se skládá z prvku usměrňování světla z průsvitného materiálu obsahujícího rovné leštěné povrchy ve formě destičky usměrňující paprsek světla (destičky obdélníkového tvaru), přičemž jeden z povrchů je opatřen skupinou vyrytých znaků osvětlovaných ze strany přes leštěný povrch ze světelného zdroje. Zásadním nedostatkem známého zařízení jsou vady struktury diktované tradičním přístupem i

k informační tabuli, která je považována za rovinu. Takový přístup se dostává do zjevného konfliktu se zákony vedení světelného paprsku. Tyto zákony vybavují prvek usměrňování světla „svobodou vybrat si jakýkoliv jiný tvar než přímočarý“, pokud je splněna podmínka n-ι > n₂ a podmínka úplného vnitřního odrazu. Další nedostatek zařízení známých v tomto oboru je spojen s využíváním osvětlujících světelných zdrojů v „Akrylových světlech“, především ve formě zářivek, které jsou velikostí přizpůsobeny rozměrům destičky usměrňující světlo. Průměry zářivkových světelných zdrojů jsou větší než tloušťka prvku usměrňujícího světlo, a proto účinnost osvětlení znaků způsobujících rozptýlený odraz světla je nízká. Současně rozměry světelných zdrojů brání využití některých usměrňovačů světla v jedné jednotce.

Cílem vynálezu je představit zařízení pro zobrazování dat s posílenými zobrazovacími možnostmi oproti zařízením na zobrazování dat, která jsou v tomto oboru známa.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky odstraňuje do značné míry zařízení na zobrazování dat podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje: minimálně jeden přídavný usměrňovači prvek z opticky průsvitného materiálu s minimálně dvěma leštěnými povrchy obrácenými směrem k sobě, aby minimálně jeden z těchto povrchů obsahoval alespoň jednu gravuru tvořící znak rozptylující světlo a minimálně jeden přídavný světelný zdroj uspořádaný tak, aby osvětloval tento znak, přičemž tyto usměrňovači prvky musí být umístěny ve vzájemné vzdálenosti přesahující vlnovou délku červeného světla a jednotlivé světelné zdroje musí být navzájem opticky izolovány. Pro uvedené zařízení jsou zásadní jeho charakteristické rysy, ke kterým především patří zavedení dalších prvků usměrňování světla kompatibilních se stávajícím usměrňovačem s (vzduchovými) mezerami mezi sebou, v kombinaci s využitím světelných zdrojů - nejlépe bodových, jako jsou diody (LED) a lasery - ve skupinách tvořících izolované zdroje světla podle počtu usměrňovačů světla. Prvek podobnosti dvou a více usměrňovačů světla obecně vyžaduje použití zakřivených tvarů v jednom modelu. Přítomnost vzduchové mezery mezi usměrňovači světla zaručuje zrcadlový odraz světelných paprsků od leštěných povrchů (N. S. Kapaný: Optika vláken, Principy a aplikace. Academie Press N.Y. 1967). Společně se zakřivenými a přímočarými prvky zajišťují bodové světelné zdroje vysoce účinné osvětlení a umožňují sledování zakřiveného obrysu jakéhokoliv počtu světlo usměrňujících prvků v jedné jednotce. Izolace světla vycházejícího ze skupin bodových světlených zdrojů umožňuje osvětlit každý usměrňovači prvek samostatně. Použití uvedeného zařízení pro demonstrační a informační účely umožňuje využití výhody spočívající v rozšíření aplikačních možností zařízení, zvýšení informační kapacity, snížení spotřeby energie a zvýšení bezporuchovosti provozu zařízení díky uvedenému zdokonalení. Existuje příčinný vztah mezi výhodami vynálezu a charakteristickými rysy tohoto zařízení, kterými jsou zavedení dalších prvků usměrňování světla, které jsou kompatibilní, čímž se zvyšuje informační kapacita zařízení díky zařazení dalších znaků způsobujících rozptýlený odraz světla povrchy, na které světlo dopadá.

Jak bylo již zmíněno, každý světelný zdroj se skládá z většího počtu bodových zdrojů. Drobné bodové zdroje světla používané pro osvětlení znaků soužících k rozptýlenému odrazu světla umožňují zvýšit účinnost pohlcení světelných paprsků usměrňovači světla. Díky jejich velikosti lze menší množství bodových zdrojů umístit na malý prostor, což umožňuje naprogramovat více vzorců jejich rozsvěcování¹ a zhasínání pomocí elektronicky naprogramované řídící jednotky, kterou je zařízení vybaveno. Charakteristické prvky popisovaného zařízení jsou nutné a dostatečné pro zajištění výhod vynálezu. Uvedené prvky jsou plně patentově chráněny.

Usměrňovače světla z bodového zdroje jsou zakřivené, s poloměrem zakřivení nepřekračujícím tloušťku usměrňovacího prvku. Toto je další rys určující strukturní možnosti rozšíření úhlu záření bodových světelných zdrojů. Tento prvek je určen ke zvýšení účinnosti osvětlování prvku usměrňujícího světlo při použití vysoce intenzivních zdrojů úzkého světelného paprsku. Omezení poloměru zakřivení je strukturní parametr. Všechny usměrňovači prvky zařízení jsou zakřivené. To je další rys určující podobnost usměrňovačů, které mohou být umístěny do jedné usměrňovači jednotky.

Vynález obsahuje elektronicky programovatelnou jednotku elektricky připojenou k uvedeným bodovým světelným zdrojům, které řídí. Výhodou elektrického naprogramování je to, že data mohou být zobrazována různými způsoby. Tak například lze data zobrazovat dynamicky, a/nebo trojrozměrně střídavým zapínáním a vypínáním určitých světelných zdrojů v určitých okamžicích.

Dalším prvkem vynálezu je skutečnost, že bodové zdroje světla v podobě pevných polovodičových světelných diod (LED) jsou uspořádány do skupin podle počtu prvků usměrňujících světlo. Nespornou výhodou bodových světlených zdrojů,

diod, kromě jejich malých rozměrů, je jejich vysoká intenzita záření, různá světelná spektra a vysoká spolehlivost.

Světlo vycházející z alespoň jednoho světelného zdroje uvedeného výše je v zásadě vedeno větším počtem optických světelných vláken do příslušného usměrňovače. Zvláštní variantou je rotující (barevný) světelný filtr, který lze umístit mezi světelný zdroj a usměrňující optická vlákna. Světlo vedené k usměrňovači může být považováno za násobek jednotlivých bodových světelných zdrojů. Tato charakteristika specifikuje základní rys přítomnosti bodových světelných zdrojů, který umožňuje řešit problémy zvyšování intenzity osvětlení znaků rozptylujících světlo, neboť změnu spektrálního složení záření lze ovlivnit prostřednictvím výše zmíněných pohyblivých světelných filtrů uspořádaných do kolorgramu. Většina světelných diod navržených pro osvětlení se vyznačuje vysokou intenzitou záření a jejich úhel směru paprsku není větší než 45° .U takových světelných diod, jaké vyrábí společnost Hewlett Packard (Elektronické součásti Hewlett Packard. Kapesní katalog. 1999. str.

3-7), může nastat problém s redistribucí světelného záření ve prospěch zrcadlových komponent. Tento problém je řešen tím, že povrch usměrňovačích prvků na boku bodových světelných zdrojů je zkosen v úhlu 90° +/- A, kde A je parametr úhlu vybraný z intervalu hodnot 0° </= A </= U/2, kde U je úhel směrového diagramu bodových světelných zdrojů.

Díky tomuto odklonění většina axiálních paprsků bodového zdroje (světelné diody) dopadá na leštěnou stranu usměrňovacího prvku v úhlu rovnajícímu se nebo menšímu než je úhel Uc úplného vnitřního odrazu na rozhraní optického media s gradientem lomového indexu. Podle teorie geometrické optiky (N. S. Kapaný. Optika vláken. Principy a aplikace. Academie Press, NY 1967) limitní úhel paprsku úplného vnitřního odrazu k ose usměrňovače světla je definován jako

Uc = aresin 1 -n1 2/n2 2

Kde Uc je kritický úhel úplného vnitřního odrazu

N₂ je index lomu opticky průsvitného materiálu usměrňovače světla

Ni je index lomu média, které je v kontaktu s usměrňovačem světla, pro vzduch je to m = i,o.

Nejlépe další světelný zdroj, a ještě lépe alespoň jeden bodový světelný zdroj, jsou určeny k osvětlení čelní strany u zařízení vybaveného dalším světelným zdrojem pro osvětlení čelní části znaků rozptylujících světlo. Tyto rysy jsou používány tehdy, • · • · « * · · · a

• · * · kdy je potřeba buď trvale nebo podle programu vydělit jeden z několika znaků pomocí světla, například logotyp obchodní značky.

Kromě výše uvedených rysů mohou vlastnosti usměrňování světla, kterými se vyznačují optické materiály, zajistit osvětlení ze dvou nebo více stran. To však může být doprovázeno nežádoucími optickými efekty přídavné kombinace světelných toků, neboli některé znaky z osvětlovacího programu by mohly být doprovázeny efektem dynamicky proměnné výšky. Aby mohl tento problém být vyřešen, je třeba zavést prvky zajišťující světelnou izolaci osvětlených zón znaků rozptylujících světlo. Proto je alespoň jeden usměrňovači prvek na boku znaku rozptylujícího světlo vybaven drážkami umístěnými v podstatě napříč toku světelného paprsku vycházejícího z (bodových) světelných zdrojů. Drážky poskytují „stín“ po zapnutí příslušné skupiny světelných diod, čímž zastiňují zónu znaků rozptylujících světlo.

Nárůst počtu aplikací uvedeného zařízení požaduje netradiční přístup ke tvarům usměrňovačích prvků samotných. Proto vynález zahrnuje alespoň jeden usměrňovači prvek ve tvaru polygonálního hranolu. To umožňuje vytvořit zařízení ve formě uměleckého díla kombinující ho zobrazovací a osvětlovací funkci. Zvláštní varianta zařízení obsahuje usměrňovači prvek ve formě soustavy trigonálních hranolů rotujících synchronně kolem geometrické osy vztahující se k (bodovým) světelným zdrojům. Tato geometrie zvyšuje objem informací zobrazovaných médiem minimálně třikrát umístěním informací na tři povrchy tvořené dvěma nebo více rotujícími hranoly. Uvedené typické prvky umožňují vytvořit osvětlovací zařízení ve formě „prismatronů“.

Strana usměrňovače naproti straně, kde je usměrňovač opatřen gravurou, je vybavena leštěným povrchem umožňujícím zrcadlový odraz. Na podkladových částech těchto povrchů vznikají rozptýlené odrazy. Aby se takové rozptýlené odrazy dostaly do zmiňovaného zařízení, jsou znaky většinou vybaveny podkladovou vrstvou na opačné straně proti straně, kde je usměrňovač vybaven zrcadlovým povrchem. Kombinace podkladových vrstev a zrcadlových povrchů slouží k dosažení uniformity vystavení podkladových vrstev usměrňovače světlu. K dosažení jednotného osvětlení barevných diapozitivů bílým světlem je jeden z povrchů jednoho z usměrňovačů plně podložen podkladovou vrstvou. Usměrňovač je nejlépe vybaven průsvitným filmem na povrchu proti podkladové vrstvě, a to tak, že tento průsvitný film je umístěn mezi nejméně dvěma usměrňovači. Tento usměrňovač může být také • · ··· ·

vybaven další skupinou světelných diod, které vysílají další bílé světlo, například LED diody typů HLMP-CW15 nebo HLMP-CW30 vyrobené firmou Hewlett Packard.

Vynález obsahuje usměrňovači prvky s laminovaným povrchem umístěné s mezerami mezi sebou a proti sobě. Zařízení je vybaveno dalšími odnímatelnými usměrňovači z opticky průsvitného materiálu ve formě rovnoběžnostěnů s leštěnými stranami , kde jsou umístěny znaky rozptylující světlo. Tyto rovnoběžnostěny jsou instalovány v mezerách mezi usměrňovači, takže jsou v optickém kontaktu s destičkami usměrňovače. Kombinace výše uvedených typických prvků stačí k realizaci nových podob reklamních informací založených na rychlém sledu zobrazovaných informací. Ktomu stačí mít příslušnou sadu vyměnitelných prvků s vyrytými znaky. Jestliže každý opticky průsvitný rovnoběžnostěn má čtyři roviny pro umístění informací, výše uvedené vlastnosti zvyšují informační kapacitu zařízení faktorem 2 nebo 4.

Ve středu alespoň jednoho usměrňovacího prvku jsou otvory s cylindrickými leštěnými vnitřními povrchy, které jsou opticky spojeny s další soustavou světelných diod.

V poslední verzi vynálezu elektronicky programovatelná jednotka zapojuje bodové světelné zdroje sekvenčně. Takovým způsobem řízení osvětlení lze data zobrazit dynamicky a prostorově.

Přehled obrázků na výkresech

Zařízení bude dále přiblíženo pomocí výkresů, na kterých obr.1 představuje čelní pohled na zařízení podle prvního provedení podle vynálezu, obr.2 představuje pohled z boku na zařízení z obr.1, obr. 3 znázorňuje pohled z boku na jinou variantu zařízení podle vynálezu, obr.4 představuje čelní pohled na zařízení podle druhého provedení podle vynálezu, obr.5 představuje pohled v částečném řezu na zařízení z obr.4, obr. 6 znázorňuje pohled zhora na tutéž variantu zařízení podle vynálezu, obr.7 představuje čelní pohled na zařízení podle třetího provedení podle vynálezu, obr.8 představuje pohled zboku na zařízení z obr.7, obr. 9 znázorňuje pohled zboku na jinou variantu zařízení podle vynálezu, obr. 10 představuje průřez destičkou usměrňovače se světelnými diodami, obr.11 znázorňuje jiné provedení destičky, obr. 12 představuje další provedení destičky, obr. 13 představuje první návrh představovaného zařízení se třemi světlo usměrňujícími prvky, obr. 14 představuje druhý návrh představovaného zařízení se třemi světlo usměrňujícími prvky, obr. 15 je ·· * ^f · · • · • ·· · • · • · pohled zboku na zařízení z obr. 14, obr. 16 představuje třetí návrh představovaného zařízení se třemi světlo usměrňujícími prvky, obr. 17 představuje čtvrtý návrh představovaného zařízení se třemi světlo usměrňujícími prvky, obr. 18 je pohled zboku na zařízení z obr. 17, obr. 19 představuje čtvrtý návrh představovaného zařízení se třemi světlo usměrňujícími prvky, obr. 20 je pohled zboku na zařízení zobr.19, obr. 21 představuje návrh představovaného zařízení s vodiči světla z optického vlákna, obr. 22 je pohled shora na zařízení z obr.21, obr. 23 představuje další návrh představovaného zařízení s vodiči světla z optického vlákna, obr. 24 představuje čelní pohled na zařízení podle jiného provedení podle vynálezu, což je verze destičky usměrňovače se světelnou izolací (stíněním), obr.26 čelní pohled na zařízení kdy je použita forma usměrňovacího prvku s dynamickým osvětlováním znaků rozptylujících světlo - efekt pohybu, obr.27 je pohled z boku na toto provedení, obr. 28 představuje návrh zařízení na zobrazování dat s přídavným osvětlením čelní strany znaků rozptylujících světlo, obr.29 je jinou variantou, obr. 30 představuje návrh představovaného zařízení ve formě zařízení na zobrazování dat se znaky rozptylujícími světlo s podkladem a s kombinovanými znaky, obr. 31 je pohled z boku na zařízení z obr.30, obr.32 je perspektivní pohled na jinou variantu, obr.33 je pohled z boku na řešení z obr.32, obr.34 je perspektivní pohled na jinou variantu, obr.35 je pohled z boku na řešení z obr.34, , obr.36 je verzí zařízení na zobrazování dat pro prosvětlování diapozitivů, obr.37 je verzí usměrňovacího prvku ve tvaru polygonálního hranolu, obr.38 je návrhem zařízení v podobě soustavy hranolů, obr.39 je perspektivní pohled na zařízení na zobrazování dat v podobě dekorativního osvětlovacího tělesa, obr.40 je pohled z boku na řešení z obr.39, obr. 41 je pohled na jiné provedení, obr.42 je detailem...., obr.43 je dalším detailem..., obr. 44 je perspektivní pohled s částečným řezem destičkou usměrňovače o proměnné tloušťce vyrytých znaků rozptylujících světlo, obr.45 je pohled z boku, obr. 46 je pohled v částečném řezu na návrh zařízení na zobrazování dat v podobě hodin, obr. 47 je pohled z boku, obr. 48 je návrh zařízení na zobrazování dat s odnímatelnými usměrňovacími prvky, obr.49 je jiné provedení, obr.50 je pohled na návrh zařízení na zobrazování dat s osvětlením zevnitř a obr.51 je částečným detailem středu.

• · · ·

9 9 ··» • · · ** ··

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je návrh zařízení na zobrazování dat tvořeného minimálně dvěma prvky usměrňujícími světlo 1, 2 s leštěnými povrchy. Jako optický materiál lze použít akrylové „organické“ sklo. Na jedné nebo obou širších stranách usměrňovacího prvku Ijsou vyryty znaky rozptylující světlo, což jsou znaky, písmena nebo obrázky 3, které společně tvoří jednotku informace, tj. logotyp nebo obchodní značku. Široký leštěný povrch usměrňovacího prvku 2 je také vybaven znaky rozptylujícími světlo, které jsou umístěny v zóně 4. Z hlediska struktury je zařízení na obr. 1 a 2 vybaveno destičkami usměrňujícími světlo 1, 2 obdélníkového tvaru a bodovými zářiči umístěnými na jejich užších leštěných stranách sloužícími k osvětlování znaků 3. Zóna 4 je přitom vybavena znaky na destičkách 1 nebo 2, Jak je vidět z obrázků 1 a 2, bodové světelné zářiče jsou vybaveny elektrickým napájením, které se zapíná a vypíná podle přednastaveného elektronického programu. Jako bodové světelné zdroje může zařízení využít pevné polovodičové diody uspořádané ve skupinách 5, 6. Elektronicky programovatelná jednotka 7 řídí činnost skupin světlených diod 5 nebo

6. Mezi skupinami světlených diod 5 a 6 je umístěna optická izolační destička 9. V mezeře 8 (I > 0,6 mikrometrů) mezi usměrňovacími prvky 1 a 2 je vzduch s indexem lomu ni = 1. Prvky 5, 6, 7 a 8 jsou umístěny v ochranném pouzdře 10. Při výrobě zařízení na zobrazování dat nastává občas problém s redistribucí světla vysílaného světelnými diodami 5 a 6 na posílení zrcadlového odrazu. V této situaci usměrňovače světa 1 a 2, které jsou v optickém kontaktu s diodami 5 a 6, mohou být nakloněny v úhlu, jak ukazuje obr. 3.

Vlastnosti usměrňování světla opticky průsvitných materiálů umožňují vyrobit zakřivené usměrňovači prvky, jak ukazuje obr. 4 a 5. V tomto návrhu mají výše zmíněné prvky 1 a 2 podobu dvou koaxiálních válců vložených do sebe a do pouzdra 10. Znaky 3 a 4 jsou na povrchu válců usměrňovačích prvků 1 a 2. Základny válcovitých prvků 1 a 2 jsou osvětleny světelnými diodami 5 a 6 řízenými elektronicky programovatelnou jednotkou 7, jak ukazuje obr. 6. Mezi oběma usměrňovacími prvky 1 a 2 je vzduchová mezera 9 (I > 0,6 mikrometrů).

Obr. 7 až 9 ukazují podobu zařízení na zobrazování dat s prvky 1,2 usměrňujícími světlo v podobě destiček, jejichž čelní strana nemá obdélníkový tvar (obr. 7). U tohoto návrhu je obecně problém redistribuce světelného toku z diod 5 a 6 řešen vytvořením zakřiveného obrysu užšího povrchu prvků 1 a 2 (obr. 8 a 9), s poloměrem zakřivení R menším než tloušťka příslušných prvků.

·* ·· ·· ···· • · · · · « _e • · · · * > · • · ··· · · 4 _e * . · · * * · · . · · '· ϊ * · · . · · * • ·»·· · ₉ ·~· :

V tomto případě zakřivený povrch plní funkci cylindrických difúzních čoček zvětšujících úhel U směrového diagramu světelných diod 5 a 6 a posilujících zrcadlový odraz záření vysílaného diodami. To je obzvláště důležité v případech, kdy jsou využívány vysoce intenzivní světelné diody se směrovým diagramem s úhlem U 20 - 45 stupňů.

Vezměme průřezy destičkami usměrňovače 1 na obr. 10 až 12. Světelný paprsek H z diody 5 se několikrát zrcadlově odráží od leštěného povrchu destičky 1 To se děje díky přítomnosti gradientu lomového faktoru na rozhraní dvou optických médií s různými faktory lomu světla ni>n₂. Pokud by neexistovala žádná deformace leštěných povrchů destičky 1, pak by světlený paprsek 11 po několika zrcadlových odrazech vyšel ven protější stranou. Pokud je povrch destičky opatřen vyrytým znakem 3, je princip zrcadlového odrazu paprsku 11 v tomto místě porušen a paprsek 12 je rozptylován vyrytými částmi znaku 3. Na obr. 10 až 12 jsou tyto paprsky označeny tlustou šipkou. Části leštěného povrchu mohou také být považovány za součást deformací leštěných povrchů prvku 1 rozptylujících světlo.

Obr. 13 ukazuje strukturu zařízení na zobrazování dat tvořeného třemi usměrňovacími prvky 1,2 a 13, z nichž dva mají podobu optických čoček s plochými konvexními povrchy (prvek 2 a 13), a jeden (prvek 1) ploché povrchy na straně k prvkům 2 a 13 matné. Jak je patrno z obr. 14, znaky rozptylující světlo 3, 4 a 14 jsou tvořeny povrchy všech usměrňovačích prvků 1, 2 i 13 a společně vytvářejí jednotnou informační kompozici. Usměrňovači prvek 1 se znaky 3 na obr. 15 a 16 může být tvořen dvěma destičkami (například 1 a V) se vzduchovou mezerou 9 mezi sebou. Prvek 1 (1*) má rovný povrch otočený matnou stranou ke dvěma řadám světelných diod 5, které jsou elektricky propojeny s programovatelnou řídící jednotkou 7. Další usměrňovači „čočka“ 13 má zónu obsahující znaky 14 s rovným povrchem 15 a je opatřena opálovým konvexním povrchem J6 a rovným povrchem (v úhlu) matnou stranou otočeným k soustavě světelných diod 17. Světelné diody 17 jsou ovládány z dalšího zdroje napájení 18. Usměrňovači prvek 2 (obr. 19-20) má konvexní povrch 19 a rovný povrch 20 zakřivený v úhlu a matnou stranou obrácený k soustavě světelných diod 6. Světelné diody jsou napájen elektřinou z jednotky 6 podle elektronického programu ovládajícího jejich zapínání a vypínání. Jako celek má zařízení na zobrazování dat (obr. 13 a 14) dvě funkce: funkci zobrazení informací a dekorativní osvětlovací funkci.

'·· ·· • · · • ·' · · • ‘ · ··· • ···· ··’·· ^:

Aby světelné zdroje osvětlovaly prvky usměrňující světlo, lze v zařízení také využít dalších bodových světelných zdrojů. Proto zařízení na obr. 21 až 23 obsahuje soustavu usměrňovačích prvků 21 ze světelných vodičů, jako je například skleněné vlákno nebo plastikové vlákno. Na jedné straně jsou konce usměrňovačích prvků 21 matné, a to směrem k povrchu světlo usměrňující destičky 1 obsahující znaky 3 rozptylující a odrážející světlo, zatímco na druhé straně se sbírají do kabelu 22. jehož konec je upevněn v těsné blízkosti rotujícího barevného disku s naprogramovanou rotací 23 s nezávislým osvětlovačem 24. Rotující barevný disk 23 je tvořen soustavou světelných filtrů (25, obr. 22). Výhody tohoto osvětlení zahrnují vysoký specifický osvětlovací výkon a malou velikost, která umožňuje sestavit výstupní konce 21 do tří řad (obr. 23).

Usměrňovači vlastnost prvků usměrňujících světlo 1, 2 a 13 skrývá značný potenciál pro navrhování rozmanitých zařízení. Tak například osvětlování znaků rozptylujících světlo z jedné nebo více stran vytváří potřebu izolace různých Částí zobrazované informace. Při řešení tohoto problému lze využít možnosti odděleného osvětlení alespoň dvou různých zón s informacemi. Obr. 24 a 25 ukazuje návrh usměrňovacího prvku 1 se zobrazovanými znaky rozptylujícími světlo na jednom z rovných povrchů. Dvě řady světelných diod 5 jsou umístěny na horním a spodním okraji a osvětlují levou a pravou zónu informací (viz obr. 24).

Aby obě výše uvedené informační zóny byly izolovány, je zařízení vybaveno dvěma zářezy 26,25 a 27,26 o hloubce nepřesahující polovinu tloušťky destičky 1. Výše uvedené zářezy 26 a 27 oddělují informační „zaoblenou“ zónu od zóny „obchodní značky“, aby bylo zajištěno oddělené osvětlení obou zón. Obr. 26 a 27 ukazují strukturu zařízení na zobrazování dat s dynamickým osvětlováním. Toto zařízení obsahuje obdélníkovou destičku 1 se dvěma informačními zónami se zobrazovanými znaky 28 - statickou zónu se znaky 3 a dynamickou zónu. Obě zóny jsou odděleny izolačními zářezy 26 a 27. Zařízení je vybaveno soustavou světelných diod 29 a jednotkou 30, pomocí níž se realizuje naprogramované elektronické řízení vypínání světlených diod. Když jsou světelné diody zapínány postupně, také sled znaků 28 je osvětlován postupně, což vytváří efekt pohybu.

Zařízení také umožňuje použití dalších zdrojů osvětlení, které mohou přímo osvětlovat kterýkoliv znak nebo symbol zepředu. Obr. 30 ukazuje takové zařízení. Toto zařízení je vybaveno matricí světelných diod 31 instalovanou na desce 32 umístěné před obchodní značkou 3. Elektronicky programovatelná jednotka řízení ···· napájení elektřinou 33 obsahuje různé režimy čelního osvětlení znaků těmito diodami.

Zajímavý by mohl být návrh zařízení na obr. 30 a 31. Obsahuje světlo usměrňující destičky 1 a 2 v podobě disků, přičemž disk 1 je vybaven fasetou 34 představující reflexní povrch odrážející světelné záření z diod 5. Faseta 34 a zadní strana disku 1 jsou pokryty zrcadlovou vrstvou 35. Druhý povrch disku 1 je vybaven znaky 37 vytvořenými vyleštěním části povrchu 36 v podobě antireflexních leštěných symbolů, tvořících například obchodní značku. Disk 2 ve vztahu k disku 1 plní prioritně ochrannou funkci, ale v některých případech může být také vybaven samostatným osvětlením. Oba disky společně se soustavou světelných diod 5 jsou uloženy v ochranném pouzdře 38. Takové zařízení může být použito například jako dekorativní skleněná deska stolu.

Princip světelné vodivosti kombinovaný s rozptýleným odrazem je vhodný pro osvětlovací zařízení nesoucí reklamní informace. Obr. 33 až 35 ukazují dva návrhy takových zařízení, z nichž jedno má podobu disku (obr. 32 - 33) a druhé tvar obdélníku (obr. 34 - 35), s kombinací zón se znaky 3 s vlastností rozptýleného odrazu, které jsou buď vyryté nebo se jedná o znaky leštěné 37. Znaky 3 jsou tvořeny částečně leštěných povrchem prvku 1 obklopeným leštěným povrchem 36 obsahujícím zónu 37 antireflexních leštěných znaků.

Díky zrcadlové vrstvě 38-37 je opálový povrch 36 sestaven v podobě pozadí osvětlených prvků sloužící pro zobrazení příslušných znaků v zóně 37 na hranici leštěných úseků. Světelné diody 5 instalované na zešikmené fasetě 34 osvětlují zrcadlovou vrstvu 35 a opálové pozadí 36 spolu se znaky rozptylujícími a odrážejícími světlo 3. Světelné diody rozsvěcuje a zhasíná elektronicky programovatelná jednotka 7.

Zařízení na zobrazování dat na obr. 36 je vyrobeno v podobě dvou usměrňovačích destiček 1 a 2 sestavených do jedné jednotky. Znaky 3 rozptylující světlo jsou vytvořeny na povrchu prvku J. Do mezery mezi prvky 1 a 2 je umístěn průsvitný film 39. Povrch 36 destičky 2 je celý opatřen podkladem, ostatní povrchy jsou leštěné. Pro osvětlení destičky 2 a filmu 39 se využívá světlených diod 40 vyzařujících bílé světlo. Intenzita záření diod 40 je regulována elektronicky programovatelnou jednotkou 41.

Zařízení na zobrazování dat na obr. 37 se skládá ze dvou světlo usměrňujících prvků 1 a 2, jednoho ve tvaru polygonálního hranolu, například • ··· 9 9 šestistěnu. Prvek 2 má tvar zakřiveného prismatického prvku s opálovým povrchem

36. Matné povrchy prvků 1 a 2 jsou leštěné. Jeden nebo oba tyto povrchy mohou obsahovat znaky 3, které, osvětleny diodami 31 zepředu, jsou promítány na opálový povrch 36. Zbylé znaky umístěné v zónách 2 jsou vyryté a při osvětlení diodami 5 rozptylují dopadající světlo. Všechny prvky jsou uloženy v pouzdře JO.

Obr. 38 ukazuje vývoj koncepce polygonálního hranolu jako prvku usměrňujícího světlo. V zařízení v podobě „prismatronu“ jsou světlo usměrňující hranoly uvnitř duté a v průřezu tvoří rovnostranný trojúhelník. Hranoly, dva nebo více, jsou tvořeny světlo usměrňujícími obdélníkovými destičkami J, 2 a 13. které obsahují skupiny znaků 3 na všech stranách hranolů. Ve vztahu ke svým geometrickým osám 42 jsou hranoly umístěny tak, aby mohly synchronně rotovat pod úhlem 120 stupňů. Rotaci způsobují kinematické spoje 43. Podle počtu rotujících hranolů J, 2, 13 jsou skupiny světlených diod 5 umístěny v krabicích 40, které také obsahují zdroj napájení, motory pohánějící rotující hranoly a další vybavení nutné pro činnost „prismatronu“. Celé pole informací je tvořeno sjednoceným zobrazením znaků 3 umístěných na třech stranách hranolů, kterého se docílí spojením zobrazení do jedné roviny po ukončení rotace.

Obr. 39 až 43 ukazují základní návrh zařízení na zobrazování dat v podobě drobného dekorativního osvětlovacího tělesa. Toto těleso se skládá ze dvou světlo usměrňujících prvků J a 2 tvořících jeden celek. Jedna skupina znaků 3 je umístěna na povrchu destičky J (obr. 39, 40) a druhá 4 na povrchu destičky 2 (obr. 41). Souřadnice Χϊ a X₂ základen znaků 3 a 4 se musí shodovat. Povrchy usměrňovacího prvku 2 jsou také vybaveny dvěma izolačními zářezy 26 a 27. Prvek J je osvětlen skupinou světelných diod 5 umístěných v kulovitých výklencích 45 s poloměrem R1, které rozšiřují úhel U směrového diagramu záření výše zmíněných světelných diod 5. Usměrňovači prvek 2 je osvětlen skupinou světelných diod 6 a jejich rozhraní s prvkem 2 je zakřivené za účelem redistribuce světelného záření. Povrch 36 prvku J je opálový, zatímco povrch 38 je opatřen zrcadlovou reflexní vrstvou. Skupina světlených diod 29 je matnou stranou otočena k prvku 2 a ze strany osvětluje znak 4 (obr. 41), zatímco světelná izolace, zářezy 26 a 27, představují překážku směšování světelných paprsků vysílaných ze světelný diod 6 a 29.

Aby byl vyřešen problém zajištění jednotného vystavení světlu pro znaky rozptylující světlo umístěné na velkých usměrňovačích prvcích, jsou znaky 3 na obr. 44 a 45 sestaveny z rytých linií různé tloušťky 46. Degradaci osvětlení znaků 3,46 ,·· , • · ·· mají především na svědomí ztráty vznikající několikanásobným zrcadlovým odrazem. V důsledku toho linie 46 o různé tloušťce h zvětšují oblast vystavení světlu a tak zajišťují jednotné osvětlení celého znaku 3 po celé délce I.

Obr. 46 a 47 ukazuje návrh zařízení na zobrazování dat v podobě hodin. Toto zařízení se skládá ze světlo usměrňujících disků 1, 2, 13 a 47 osvětlených každý svou skupinou světlených diod 5, 6, 21, a 29. Zde jsou povrchy disků 1,2, 13 a 47 pokryty znaky 3 (analogie hodin, na které je den rozdělen), znaky 4 (analogie minut), pohyblivými znaky 28 (analogie sekund) a znaky 46 (analogie první a druhé poloviny dne, nebo obchodního znaku firmy). Disky 1, 2 a 13 jsou opatřeny fasetami umístěnými do kruhu, které jsou osvětlovány diodami 5, 6 a 29. Zrcadlová vrstva 38 pokrývá povrch světlo usměrňujícího disku 1. Všechny prvky zařízení jsou uloženy v pouzdře 10.

Obr. 48 a 49 ukazují zařízení na zobrazování dat v podobě průsvitné drážky vyložené světlo usměrňujícími destičkami 1 a 2 a dvěma postranními členy 47. Uvnitř drážky jsou usměrňovači prvky 46 ve tvaru rovnoběžnostěnů. Za drážkou jsou prvky 1, 2 a 47 matnou stranou orientovány k diodám a vše je uloženo v pouzdře 10. Všechny světlo usměrňující rovnoběžnostěny 13 jsou odnímatelné a umožňují periodickou výměnu informací. Seshora je zařízení vybaveno ochranným odnímatelným krytem 49.

Zařízení na zobrazování dat s centrálním osvětlením ukazuje obr. 50 až 51. Usměrňující prvky 1 a 2 obsahující znaky rozptylující světlo 3 a 4 jsou opatřeny dvěma koaxiálními otvory 50-51 uprostřed. Skupina světelných diod 52 je umístěna v otvorech 50 a 51. Otvory jsou na obou stranách zakryty víčky 53, 54.

Prvky jako usměrňovače nových tvarů jiných než obdélníkových, použitelnost těchto prvků v daných zařízeních a využívání bodových světelných zdrojů zajišťují vývoj zařízení na zobrazování dat s možností dynamického zobrazování.

·· 9 ···

2W3- 22 <5

Claims

·'» »· ···· • · · · PATENTOVÉ NÁROKY

1/31

FIG. 1

SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

WO 02/066893

4· • · » • ··· • · • · ρ£λ/ΝϊΛ?/00117

1. Zařízení na zobrazování dat obsahující usměrňovači prvek (1,2, 13) z opticky průsvitného materiálu s minimálně dvěma leštěnými povrchy obrácenými směrem k sobě, přičemž minimálně jeden z těchto povrchů obsahuje alespoň jednu gravuru tvořící znak způsobující rozptýlený odraz světla (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) a světelný zdroj (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) uspořádaný tak, aby osvětloval tento znak (3,-4, 12, 14, 15, 28, 37, 46, vyznačující se tím, že zařízení dále obsahuje: minimálně jeden přídavný usměrňovači prvek (1, 2, 13) z opticky průsvitného materiálu s minimálně dvěma leštěnými povrchy obrácenými směrem k sobě, aby minimálně jeden z těchto povrchů obsahoval alespoň jednu gravuru tvořící znak rozptylující světlo (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) a minimálně jeden přídavný světelný zdroj (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) uspořádaný tak, aby osvětloval tento znak (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46), přičemž tyto usměrňovači prvky (1, 2, 13) musí být umístěny ve vzájemné vzdálenosti přesahující vlnovou délku červeného světla a jednotlivé světelné zdroje (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) musí být navzájem opticky izolovány.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že každý světelný zdroj (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) je tvořen několika bodovými světelnými zdroji (5, 6, 17, 24,29,31,40,52).

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že obsahuje elektronicky programovatelnou jednotku (7, 8, 30, 41) elektricky propojenou se zdroji světla (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) a řídící jejich činnost.

4. Zařízení podle nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím, že usměrňovači prvky (1, 2, 13) po stranách světelných zdrojů (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) jsou zakřivené s poloměrem zakřivení nepřesahujícím tloušťku usměrňovacího prvku (1, 2, 13).

5. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že světlo usměrňující prvky (1, 2, 13) jsou zakřivené.

• .: .··..··. .·%···:

* Ζ.Ζ· · Z Z *·.Σ · Z Z ·.

15 ·♦·· ^: ’··· ·.’ ·..··..·

6. Zařízení podle nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že bodové světelné zdroje (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) mají podobu pevných polovodičových světelných diod uspořádaných do skupin podle spekter záření.

7. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že světlo vycházející alespoň z jednoho zdroje (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) je vedeno vícečetným optickým vláknem (22) k příslušnému usměrňovacímu prvku (1, 2, 13).

8. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že má povrch usměrňovačích prvků (1, 2, 13) na boku bodových světelných zdrojů (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) zkoseným v úhlu = 90 stupňů, který se nerovná A, kde A je parametr úhlu vybraný z hodnot 0 stupňů </= A </= U/2, kde U je úhel směrového diagramu záření bodových světelných zdrojů (5, 6, 17, 24, 29, 31,40, 52).

9. Zařízení jednoho z nároků 1 - 8, vyznačující se tím, že je vybaveno dalším světelným zdrojem (31) pro čelní osvětlení znaků rozptylujících světlo (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46).

10. Zařízení podle jednoho z nároků 1 - 9, vyznačující se tím, že alespoň jeden usměrňovači prvek (1, 2, 13) na boku znaků rozptylujících světlo (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) je vybaven drážkami (26, 27) umístěnými v zásadě napříč dráhy světelného paprsku vysílaného bodovými světelnými zdroji (5, 6, 17, 24, 29,31,40,52).

11. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň jeden usměrňovači prvek (1, 2, 13) je tvořen polygonálním hranolem.

12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že usměrňovači prvek (1,2, 13) je tvořen soustavou trigonálních hranolů rotujících kolem geometrické osy (42) ve vztahu ke světelným zdrojům (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52).

·· ·* ♦ • · « • · • ·

16 ”·*

13. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že strana usměrňovacího prvku (1, 2, 13) naproti straně jiného usměrňovacího prvku (1, 2, 13) je opatřena gravurou (3, 4, 12, 14, 15, 28, 37, 46) a zrcadlovým reflexním povrchem (35).

14. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že jeden z povrchů jednoho z usměrňovačích prvků (1, 2, 13) je celý opatřen podkladem a povrch proti němu je opatřen průsvitným filmem (39) , který je umístěn alespoň mezi dvěma usměrňujícími prvky (1, 2,13).

15. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je vybaveno usměrňovacími prvky (1, 2, 13) deskovitého tvaru s mezerou mezi destičkami (8) umístěnými proti sobě a dalšími vyměnitelnými usměrňovacími prvky (1, 2, 1.3) z průsvitného materiálu v podobě rovnoběžnostěnů s leštěnými fasetami (34) se znaky rozptylujícími světlo (3, 4, 12, 14, 15, 28, '·>

37, 46) na jejich povrchu, které jsou umístěny v uvedené mezeře (8) a v optickém kontaktu s usměrňovacími prvky (1,2, 13).

16. Zařízení podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že má otvory (50, 51) ve středu alespoň jednoho usměrňovacího prvku (1, 2, 13) s leštěnými cylindrickými povrchy, které jsou opticky spojeny se skupinou světelných diod (52) vysílajících bílé světlo.

17. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že elektronicky programovatelná jednotka (7, 18, 30, 41) zapíná bodové světelné zdroje (5, 6, 17, 24, 29, 31, 40, 52) sekvenčně.

WO 02/066893 »· · ·· ·· • · · · · · • · · · · · · • ···· · · · ·«

...2oc>2> -2.245

·..* PťiT/N^QŽ/OOl 17

2/31