Способ формирования и отображения растра, светомеханический индикаторный элемент, способ управления светомеханическим индикаторным элементом, способ управления матрицей шаговых приводов, светомеханический растровый дисплей

Способ формирования и отображения растра, светомеханический индикаторный элемент, способ управления светомеханическим индикаторным элементом, способ управления матрицей шаговых приводов, светомеханический растровый дисплей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для представления данных многоцветного изображения побитового отображения на точечном матричном дисплейном экране.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство дисплея, использующее матрицу цветовых управляемых аддитивных или субтрактивных элементов с красконаполненными прозрачными сосудами и источниками внутренней подсветки (патент RU 2361285, МПК: G09G 3/22, опубликован 14.02.2006 г). Сосуды располагаются либо рядом друг с другом, либо друг за другом, чем определяется цветовая модель изображения. Несмотря на высокую эффективность данного способа формирования растровых изображений, его отличает очень высокая конструкционная и технологическая сложность, т.к. для отображения одного пиксела используется сразу три основных канала формирования информации о цветовом тоне и одного или двух дополнительных для формирования информации о насыщенности и яркости. И технологическая сложность, и вытекающая из нее стоимость препятствуют их широкому рыночному внедрению.

Также известны способ и устройство для представления данных многоцветного изображения побитового отображения на точечном матричном дисплейном экране, на котором размещены лампы трех основных цветов (патент RU 2249257, МПК: G09G 3/20, G09F 9/30 опубликован 24/03/2000), представляющие собой реализацию высокофункциональной растровой системы, способной отображать видео и графическую растровую информацию в высоком качестве. Данную систему отличают очень высокая стоимость и энергопотребление, зачастую не оправдывающие поставленных задач.

Из уровня техники известно устройство индикации в виде электродвигателя-бленкера для использования в цифровых часах бленкерного типа, содержащее магнитопровод с обмоткой управления и ротор в виде диаметрально намагниченного постоянного магнита, размещенного на одном валу с индикатором. Корпус выполнен в виде двух пластин, в которых установлены опоры вала, закрепленные колонками, одна из которых выполнена магнитопроводящей и служит средством фиксации ротора при обесточенной обмотке. Вал и витки обмотки управления размещены параллельно валу ротора, выполненного заодно с индикатором в виде вращающегося магнита с цилиндрической боковой поверхностью (патент РФ №2020607 С1, МПК: G09F 11/235, H02K 37/00, опубликован 30.09.1994 г.).

Из уровня техники известно также устройство, которое может быть использовано в системах визуализации выходных данных вычислительных устройств и отображения информации на стадионах, аэропортах, вокзалах и т.п.Указанное устройство является индикатором и содержит корпус, в котором выполнено смотровое окно, ось, информационный элемент в виде полого цилиндрического стакана, на внутренней поверхности которого размещен один из выступов ограничителя вращения, электропривод, состоящий из постоянного магнита в виде диска и электромагнита с сердечником и катушкой (патент РФ №2018976 С1, МПК: G09F 11/23, опубликован 30.08.1994).

Недостатком указанных аналогов является то, что они имеют только два устойчивых состояния индикаторного элемента (головки, цилиндра), отличаются высокой сложностью выполнения и стоимостью производства.

Известно также устройство индикации в виде электромеханического привода трехцветной индикаторной головки элемента растрового изображения, содержащего основание с гнездами для установки статора, ротора и выводов подключения, статор с магнитопроводом и обмоткой и ротор, расположенные аксиально и обеспечивающие поворот ротора на фиксированный угол, выводы для запайки в печатную плату и элементы крепления на печатную плату. Привод снабжен механизмом фиксации ротора, содержащим зубчатые и шлицевые элементы, расположенные под углом 120° на валу ротора и на корпусе основания, с профилем, обеспечивающим устойчивую фиксацию в одном из трех статичных положений, соответствующих одному из цветов элемента растрового изображения в отсутствие импульсного управляющего сигнала, при этом усилие фиксации задается весом ротора; ротор выполнен в виде прямой трехгранной призмы, ось вращения которой перпендикулярна граням основания и может быть вертикальной или горизонтальной, а вдоль боковых ребер имеются гнезда для установки ферромагнитных вставок, предназначенных для образования магнитной системы статор-ротор, одна из которых имеет отличающиеся от других магнитные свойства, что обеспечивает индивидуальность магнитных свойств системы статор-ротор для одного из статичных положений ротора; боковые грани призмы ротора имеют выпуклую или прямую поверхность, окрашены в заданные цвета и выполняют роль элемента цветопередачи растрового изображения (патент РФ №2446547, МПК: H02K 19/10, G09F 11/02, опубликован 27.07.2011).

Недостатками данного устройства являются одноуровневый характер индикации в силу неделимости положений призмы ротора для каждого из отображаемых цветов растра, однонаправленность вращения ротора, большое время полного обновления индикации, отсутствие механизма установки начального положения и большая вероятность ошибок при работе из-за наличия участка фиксации, соответствующего неопределенному состоянию системы, невозможность достижения достаточной плотности формируемых растров, особенно цветового, содержащего в три раза меньше цветовых компонентов, что определяет также и его значительную линейчатость и малую насыщенность, конструкционная невозможность выполнения внутренней подсветки растра.

Известен способ импульсного питания светодиодов с помощью устройств управления на основе схемотехнических решений различных производителей аналоговых компонентов, например, компании "ZETEX", использующий накопленный катушкой индуктивности ток в период времени, предшествующий работе светодиода. Описание одного из решений на основе микросхемы ZXSC300 опубликовано в материалах Официального сайта: http://www.diodes.com/products/catalog/detail.php?item-id=1733&popup=datasheet Недостатком данного способа является прямое включение светодиода непосредственно в цепь питания катушки и невозможность использования такого включения в системе матричного управления.

Известно устройство управления излучением светодиодной матрицы (патент RU 2435337, H05B 43/00, 27.11.2011) содержащее М ключей, управляющие входы которых подключены к выходам схемы управления, светодиодную матрицу из М на N светодиодов, образующих группы, состоящие из 1.i, k.i, N.i светодиодов, и имеет блок стабилизаторов тока высокой точности (стабилизатор тока, поддерживающий ток с точностью не хуже 1%), вход которого соединен с выходом схемы управления через шину данных для передачи информации, а выход его соединен с катодами светодиодов соответствующей группы светодиодов, при этом аноды каждой из групп светодиодов светодиодной матрицы соединены с соответствующими силовыми электродами М токовых ключей, при этом другие силовые электроды этих токовых ключей соединены с положительным полюсом источника питания, а катоды каждой из групп светодиодов светодиодной матрицы соединены между собой. В данном способе с использованием высокоточных стабилизаторов тока невозможно осуществить одновременное управление светомеханической матрицей, содержащей светодиоды и катушки индуктивности.

Известен способ однофазного управления шаговым двигателем, для снижения потерь энергии использующий двухимпульсную команду управления (патент SU 1690169 A1, H02P 8/00, 07.11.91). Недостатком такого способа является необходимость анализа величины тока для определения момента начала действия второго импульса, что при матричном управлении не представляется возможным. Кроме того, временной промежуток между импульсами оказывается малым для его эффективного использования в системе матричного управления.

Известно устройство для установки печатных плат, содержащее корпус с направляющими для плат, платы, основание и прижимную планку с элементами фиксации в виде отогнутых пружинящих лапок с консольной частью скругленной формы (патент РФ №2214699 С2, Н05К 5/03, 2001). Необходимая жесткость устройства при сочленении и фиксации несущих элементов конструкции обеспечивается дополнительно за счет перераспределения внешних нагрузок на печатные платы. Особенностью такого устройства является необходимость использования дополнительных элементов фиксации печатных плат.

Целью изобретения является создание устройства для динамического формирования и отображения растровых изображений, лишенного указанных недостатков.

Раскрытие изобретения

Технический результат, на достижение которого направлена заявленная группа изобретений, заключается в создании способа энергосберегающего формирования растров больших форматов, обеспечивающего изменение полного информационного состояния каждого пиксела растра с помощью единственного элемента, управляемого по единственному каналу. Так, пиксел по команде одного канала управления может изменять уровень, цвет, яркость и насыщенность, обеспечивая отображение любого из основных цветов и части вторичных цветов с дискретностью уровней, соответствующих разрядности выводимого растра. Это позволяет формировать черный, белый и первичные цветовые растры с плотностью активных элементов и с разрешением растра по четкости, соответствующим физическому шагу элементов, а вторичные цветовые и тоновые растры с плотностью активных элементов 80%, соответствующей максимально возможному суммарному числу задействованных активных элементов в передаче такого растра, и с разрешением по четкости 66%, соответствующем структуре их расположения.

Другой технический результат заключается в создании способа формирования растров, обеспечивающего более высокую равномерность отображения цветовых оттенков, уменьшение заметности строчной структуры и линейчатости тоновых и вторичных растров.

Другой технический результат заключается в создании способа формирования растров, обеспечивающего высокую визуальную плотность и однородность отображаемых растров, улучшенную диаграмму направленности наблюдения и усиление контрастности изображений.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического индикаторного элемента, способного обеспечить при использовании его в качестве пиксела растра отображение черного, белого и каждого из первичных аддитивных цветов, а также части их оттенков с дискретностью уровней, определяемой разрядностью элемента. Важным результатом является использование при этом единственного канала управления элементом.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического индикаторного элемента, обеспечивающего максимальную величину визуальной площади индикаторной зоны с помощью оптического корректора.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического индикаторного элемента, имеющего внешний ротор, что позволяет разместить статор внутри него и обеспечить сбалансированное действие на ротор, не препятствуя при этом отображению информации элементом и обеспечивая высокие энергетические характеристики привода. Также обеспечивается возможность реализации двунаправленного вращения ротора, уменьшающего среднее время смены состояний и обеспечивающее возможность возникновения ошибки только в пределах одного полного оборота и гарантируемый возврат в положение обнуления.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического индикаторного элемента, статор электропривода которого содержит единственную обмотку и единственный стержневой сердечник для каждой группы полюсов, что существенно удешевляет стоимость изделия при сохранении всех технических характеристик электропривода.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического индикаторного элемента, обладающего малым стартовым моментом благодаря компенсирующему вес ротора действию постоянного магнита статора, что сокращает временные и энергетические затраты на исполнение шага. Также действием магнита обеспечивается стабильность осевого усилия на ротор, соответственно, стартового осевого момента.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического индикаторного элемента, статор которого допускает установку внутреннего источника света, работающего от действия токов статора.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического индикаторного элемента с однофазным электроприводом и односторонним вращением, имеющего повышенную стабильность движения и обнуления в однофазном режиме, а в предельном случае допускающего использование одного на группу из четырех прилегающих элементов постоянного магнита статора, максимально снижающее стоимость изготовления конечного устройства.

Другой технический результат заключается в создании способа управления светомеханическим индикаторным элементом и светомеханической матрицей, при котором система матричного управления использует единые каналы и линии передачи сигналов команд управления как световой, так и механической матрицами, элементы которых соединены электрически поканально параллельно, что существенно упрощает исполнение конечного устройства и снижает его стоимость, в целом обеспечивая логическую обоснованность практической реализации проекта. Использование исключительно реактивной составляющей токов управления и отсутствие активных сопротивлений в цепях управления обуславливает высокий КПД системы.

Другой технический результат заключается в создании способа управления светомеханической матрицей, обеспечивающего уменьшение полного времени управления матрицей и использующего принцип уплотнения сигналов, основанный на прерывании импульса управления на время инерционного фазового перехода ротора элемента и заполнении образовавшегося временного промежутка сигналами команд других элементов.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического матричного дисплея, обеспечивающего высокую точность отображения растров, уменьшенное время ^нормирования растров и энергопотребление.

Другой технический результат заключается в создании светомеханического матричного дисплея, имеющего интегрированную структуру конструкционного и функционального исполнения, реализованную на сочетании блочно-модульного принципа исполнения с универсальностью выполняемых функциональными узлами задач.

Другой технический результат заключается в создании системы матричного управления светомеханическим дисплеем, обеспечивающую управление световой и механической матрицами по единым линиям и каналам управления в раздельном и смешанном временном режиме.

Для достижения указанных результатов предложен способ динамического формирования светомеханического растра, использующий механические индикаторные элементы с пятью последовательно расположенными цветовыми участками индикаторной поверхности, которые с помощью электропривода обращаются к стороне наблюдения либо одним целиком, либо частями двух прилегающих. Такие элементы обеспечивают возможность изменения полного информационного состояния цветового пиксела путем отображения каждым элементом любого из трех первичных аддитивных цветов используемой цветовой модели с уровнем яркости и насыщенности, определяемым разрядностью растра, и используют при этом один канал управления элементом. В зависимости от конструктивного вида каждым элементом возможно отображение соответствующих вторичных цветов, когда к стороне наблюдения обращены части двух прилегающих цветовых поверхностей.

Повышение равномерности отображения цветовых растров достигается путем формирования пиксельных групп из элементов, подразделяющихся на три вида и два подвида, комплементарных по направлению чередования участков относительно черного и направлению вращения относительно друг друга. Элементы одного вида располагают в группе по диагонали с периодом чередования два, а элементы по видам и подвидам располагают по вертикали с периодом три. Заданный порядок расположения однотипных элементов в группе и периодическое расположение самих групп обеспечивает наклонность вторичных и тоновых растров.

Для уменьшения заметности строчной структуры при отображении уменьшенных уровней черно-белого и первичных растров, вторичных и тоновых растров, элементы в прилегающих столбцах матрицы располагают попарно симметрично с противоположным чередованием цветовых участков и обеспечивают взаимопротивоположное направление их смены, что обеспечивает чередующееся относительно оси вращения расположение цветовых зон относительно оси поворота и неизменность границ строки.

Для увеличения визуальной плотности и равномерности восприятия растров, повышения контрастности, формирования требуемой диаграммы направленности светового потока растра и его наблюдения, используется корректирующая оптическая матрица отражающе-преломляющих элементов, имеющая аналогичную механической размерность и располагающуюся перед ней по своей главной оптической оси. В качестве преломляющих используются коллиматорные элементы, в качестве отражающих ступенчатые рефлекторы.

Для реализации способа формирования растров используются светомеханические электроприводные индикаторные элементы, имеющие индикаторную поверхность, выполненную прозрачно-отражающей и содержащую черный, белый и три цветовых аддитивных участка, число шагов привода и угловых положений элемента при этом кратно пяти в соответствии числу участков. Каждый элемент с помощью электропривода последовательно обращает в сторону наблюдения либо черную, либо белую, либо один из цветовых аддитивных участков, либо части двух сопряженных участков, используя при этом единственный канал управления электроприводом. От соотношения площадей обращенных к стороне наблюдения цветовых участков зависит либо яркость, либо насыщенность, либо цветовой тон пиксела, возможный диапазон соотношений определяется разрядностью элемента, в свою очередь определяемой числом шагов электропривода. Направление смены участков может быть как одно, так и двухсторонним. Последовательность отображения состояний и способность индикаторной поверхности отображать каждое состояние определяют достаточность единственного последовательного канала управления для смены состояний.

Для повышения визуальной площади индикаторной зоны элемента используется либо отражающий, либо преломляющий оптический корректор, либо оба вместе. Отражающий корректор устанавливается в промежутках между границами индикаторной зоны и конструкционными границами элемента, имеет ступенчатую поверхность, формирующую заданную диаграмму направленности отраженного потока. Преломляющий корректор устанавливается перед индикаторной зоной, визуально увеличивая ее площадь и формируя заданную диаграмму направленности. В качестве корректора используется цилиндрический коллиматор типа линз Френеля.

Для обеспечения высокой точности исполнения команд электромеханический привод элемента выполняется двунаправленным реверсивным с горизонтальным расположение оси, ротор которого выполнен внешним по отношению к статору и может совершать шаги реверсивно в любом из направлений и ровно в количестве, соответствующем полному обороту. С этой целью магнитную систему статора выполняют многофазной и размещают внутри ротора, а его вращение ограничивают простыми упорами в пределах одного оборота.

Благодаря внутреннему по отношению к ротору исполнению статор имеет предельно простое исполнение магнитопроводов полюсных групп в виде многозубцовых стержней с единственной фазной обмоткой для каждого. Это становится возможным благодаря тому, что ротор не имеет вала как такового, что позволяет магнитопроводам и обмоткам статора располагаться по оси привода, обеспечивая симметричное действие полюсов на магнитопровод ротора.

Для уменьшения влияния веса ротора на пусковой момент электропривода пассивный полюс статора, содержащий постоянный магнит, выполнен асимметричным и содержит один магнит, действие которого направлено против силы тяжести и компенсирует вес ротора, снижая стартовый момент трения. Кроме того, расположение магнита обеспечивает направление действия его силы на ротор в сторону основания и постоянство относительного осевого положения ротора, что благоприятно сказывается на стабильности параметров магнитных взаимодействий в системе статор-ротор привода, который отличает предельная простота конструкционного исполнения.

Благодаря внутреннему исполнению статор позволяет разместить на своем корпусе светоизлучающий диод для внутренней подсветки индикаторной зоны, а благодаря используемому способу управления обеспечивается возможность простого параллельного соединения светодиода и обмотки электропривода, при котором питание светодиода обеспечивается током самоиндукции обмотки. При этом корпус статора может быть выполнен из прозрачного материала и иметь оконный проем для лучшего распространения светового потока в сторону индикаторной зоны ротора.

Для упрощенного варианта однофазного исполнения светомеханического индикаторного элемента статор электропривода содержит дополнительный магнит фиксации, расположенный с внешней боковой поверхности магнитопровода ротора, его силовые линии направлены перпендикулярно к боковой поверхности магнитопровода ротора и их действие распространяется на четыре прилегающих элемента. При этом магнитопровод ротора содержит дополнительный внешний зубец фиксации, взаимодействующий с дополнительным магнитом фиксации своей боковой гранью, чем создается дополнительный удерживающий момент в одном положении ротора, соответствующем стартовому.

Для случая предельной упрощенности и удешевления конечного устройства светомеханический индикаторный элемент содержит дополнительный внешний ряд зубцов, предназначенный для взаимодействия с пассивным полюсом статора, магнит которого для этого располагается с внешней боковой стороны ротора, его магнитные силовые линии направлены перпендикулярно к боковой поверхности зубцов магнитопровода ротора и их действие распространяется на четыре прилегающих элемента. Для создания дополнительного удерживающего момента на боковой поверхности основания магнитопровода ротора выполнен дополнительный наружный выступ расчетной высоты, обеспечивающий большую величину потокосцепления с магнитом фиксации.

Для увеличения динамического диапазона передаваемых уровней и градаций яркости каждого пиксела растра используется световая матрица аналогичной размерности, располагающаяся за механической по линии наблюдения, каждый из элементов которой является управляемым и обеспечивает необходимый уровень светового излучения пиксела. При этом принципиальной особенностью способа управления светомеханическим индикаторным элементом, механической и световой матрицами является использование одних и тех же линий, каналов и блоков управления механическими и световыми элементами, имеющими параллельное электрическое соединение. В качестве механического элемента выступает электропривод, в качестве светового светоизлучающий диод. Раздельное управление процессами механического формирования и отображения растра и его световой модуляции по единым линиям обеспечивается благодаря наличию в системе управления адресно отключаемых демпфирующих диодов с меньшим порогом открывания, а также отличающейся чувствительностью световых и механических элементов к уровням управляющих воздействий, и осуществляется с помощью распределения воздействий во времени и их широтно-импульсной модуляции. Для управления используется только реактивная составляющая токов благодаря наличию в цепи управления такого элемента, как обмотка электропривода, способная накапливать и использовать реактивную энергию.

Для осуществления способа временного уплотнения сигналов используется расщепленный импульс управления приводом, обеспечивающий трехтактный режим исполнения фазового перехода ротора электропривода, при котором средний тактовый интервал между импульсами используется для передачи последующих команд управления, чем достигается высокая плотность распределения сигнала во времени. Первый импульс команды управления сообщает ротору необходимую кинетическую энергию, определяющую скорость исполнения фазового перехода, второй обеспечивает компенсацию избытка остаточной энергии после перехода и остановку ротора. При этом число передаваемых команд определяется отношением длительности интервала между импульсами к длительности первого импульса и составляет группу уплотнения, включение первого канала в текущей группе уплотнения обеспечивают задним фронтом второго импульса последнего канала в предыдущей группе, включение текущего канала в группе уплотнения обеспечивают задним фронтом первого импульса предыдущего включенного канала в группе.

Для осуществления предложенного способа формирования и отображения растровых изображений и управления процессами формирования предложено устройство - светомеханический матричный дисплей, содержащий массив светомеханических индикаторных элементов, расположенных и скоммутированных в порядке прямоугольной матрицы с заданным числом строк и столбцов, и использующее вышеописанные способы управления.

Основным конструкционным узлом светомеханического матричного дисплея является блок сдвоенных столбцов, содержащий токоведущее пластинчатое основание, располагающееся перпендикулярно главной плоскости дисплея. На основании размещаются корпуса и магнитопроводы статоров электромеханических приводов, коммутационные и вспомогательные элементы, источники света, большинство из которых подлежит автоматической установке на специализированном оборудовании. Элементы, принадлежащие соседним столбцам, располагаются симметрично относительно токоведущего основания, что автоматически обеспечивает выполнение условия взаимно противоположного чередования цветовых граней индикаторных зон, используя при этом однотипные корпуса индикаторных элементов и одинаковое направление относительного поворота. Факт сдваивания столбцов в блок обеспечивает их более плотное примыкание друг к другу, уменьшающее заметность вертикальной конструкционной структуры растра. Блоки устанавливаются в герметичный корпус плоскостью своего основания перпендикулярно основанию корпуса и одновременно служат ребрами жесткости, формируя заданную устойчивость конструкции растрового устройства к ветровым нагрузкам. Передняя стенка крышки корпуса выполняется из прозрачного материала с заданным коэффициентом преломления, на внутренней поверхности которой одновременно выполняются преломляющие элементы корректирующей оптической матрицы. Отражатели оптических корректоров светомеханических элементов объединены в блоки решетчатой конфигурации, представляющие корректирующую матрицу рефлекторного типа, которая выполняется цельнолитой или штампованной с нанесенными зеркальными поверхностями, крепится на передних гранях оснований блоков, одновременно выступая в роли конструкционного элемента жесткости и обеспечивая дополнительную конструкционную целостность групповой сборки блоков. Также блок отражателей содержит упоры для передней стенки крышки корпуса, передающие ветровые нагрузки на основания конструкционных блоков, обеспечивая жесткость сборки по нормали к поверхности.

Система матричного управления дисплеем содержит имеющиеся по одному на каждый канал столбца матрицы демпфирующие диоды, которые адресно подключаются через аналоговый мультиплексорный коммутатор к входу аналогового демультиплексорного коммутатора строк, переводя канал управления столбцом из режима световыми элементами матрицы в режим механических. Система управления содержит также схему задержки порога переключения демпфирующих диодов, обеспечивающую псевдопараллельную работу светового и механического элементов в смешанном режиме.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан принцип формирования механического растра с помощью матрицы электромеханических элементов.

На фиг.2 показан принцип формирования индикаторной зоны механическим элементом.

На фиг.3 показан принцип передачи светомеханическим элементом градаций уровня яркости пиксела.

На фиг.4 показан принцип отображения светомеханическим элементом вторичных цветов растра и управления цветовым тоном и яркостью.

На фиг.5 показан принцип формирования суммарного светового потока излучения индикаторной зоной.

На фиг.6 показана конфигурация цветовой группы элементов.

На фиг.7 показано расположение цветовой группы в матрице.

На фиг.8 показан принцип компенсации уменьшения эффективной толщины строки при отображении тоновых и вторичных растров.

На фиг.9 показан принцип улучшения визуального восприятия вторичных растров.

На фиг.10 показан результат действия полной матрицы оптического корректора.

На фиг.11 показан эскиз общего внешнего вида индикаторного элемента:

На фиг.12 показано действие рефлекторного корректора.

На фиг.13 показано действие преломляющего корректора.

На фиг.14 показаны электромагнитная и кинематическая схема двухфазного электропривода.

На фиг.15 показано положение внутреннего источника света и статора электропривода.

На фиг.16 показаны электромагнитная и кинематическая схема однофазного электропривода элемента с дополнительными внешними магнитом и зубцом фиксации.

На фиг.17 показаны электромагнитная и кинематическая схема однофазного электропривода элемента с дополнительными внешними рядом зубцов и внешним магнитом статора.

На фиг.18 показана схема формирования токов управления механическим и световым элементами.

На фиг.19 показан принцип использования двухимпульсной команды управления.

На фиг.20 представлена диаграмма распределения сигналов в группах уплотнения.

На фиг.21 показан эскиз общего компоновочного принципа конструкционного блока.

На фиг.22 показано расположение блоков в модуле и сопряжение двух прилегающих модулей.

На фиг.23 показан пример исполнения отражающей рефлекторной матрицы модуля.

На фиг.24 показано исполнение отдельного фрагмента преломляющей корректирующей матрицы.

На фиг.25 показана структурная схема системы управления матрицей светомеханических элементов.

Осуществление изобретения

Осуществление предложенного способа формирования растров, способа управления светомеханической матрицей, описание конструкции светомеханического элемента индикации и светомеханического дисплея на их основе демонстрируется фиг.1 - фиг.25.

Фиг.1 - фиг.10 сопровождается описание способа формирования и отображения светомеханического растра.

На Фиг.1 показана матрица 1 растра из (m+1)-строк и (n+1)-столбцов пикселов 2 в виде механических индикаторных элементов 3, подключенная к системе матричного управления n/m; каждый из элементов является активным и передает информацию о текущем значении цвета и яркости одного пиксела растра и в совокупности образуют полный растр. Элементы 3 содержат замкнутую индикаторную поверхность 4 с пятью цветовыми участками 6-1 - 6-5, каждый из которых может быть обращен к стороне наблюдения целиком или частью, представляя из себя в таком случае индикаторную зону 5, отображающую информацию о цвете и уровне яркости пиксела 2 растра.

Для передачи заданного спектрального диапазона отображаемых растров используется цветовая модель RGB, поэтому индикаторные участки элементов кроме черной и белой имеют окраску аддитивных первичных цветов: красного, зеленого и синего.

Таким образом, с помощью одного элемента и одного канала управления этим элементом обеспечивается изменение полного информационного состояния цветового пиксела и отображение каждым пикселом растра наряду с черно-белым любого из первичных аддитивных цветов и их вторичных комбинаций. Например, активируя канал матрицы с адресом n0m0, показанный на фиг.1 пунктирной линией, с его помощью осуществляется последовательное управление положением индикаторной поверхности 4 с заданной дискретностью и последовательный вывод информации о цвете пиксела №0-0 от белого к черному с переходами через основные цвета.

На фиг.2 показана видом сбоку индикаторная поверхность 4 элемента, имеющая пять цветовых участков 6 и обращенная к стороне наблюдения целиком одним из участков 6-1, имеющем в указанном примере белый цвет, формируя тем самым зону индикации 5 эффективной площадью индикации dS, меньшую физической наблюдаемой площади элемента 3, на которую падает внешний световой поток с1Фп, формирующий освещенность участка E=dФп/dS. Отраженный световой поток зоны индикации 5 определяется диффузным отражением от участка 6-1 потока dФп и равен dФo=ko*dФп=ko*E*dS, где ko - коэффициент отражения материала поверхности зоны индикации в спектральном диапазоне, определяемом материалом поверхности. В силу того, что эффективная площадь dS зоны индикации для пятисторонней поверхности 4 существенно меньше наблюдаемой площади элемента 3, имеющей неактивные участки 8, отраженный световой поток значительно ослабляется, что является препятствием для неискаженной передачи светлых участков растра и значительным сужением динамического диапазона яркости растра. Для компенсации данного негативного свойства пятисторонней индикаторной поверхности вводится внутренний источник 7 излучения с управляемой яркостью Вф излучения, а сама поверхность 4 выполнена отражающе-прозрачной. Световой поток излучения dФg зоны индикации 5 определяется диффузным поглощением участка 6-1 светового потока источника, пропорционален dФи≈kп*Bф*dS, где kn - коэффициент поглощения материала поверхности зоны индикации. Суммарный световой поток, испускаемый зоной индикации 5, равен dФ∑=dФo+dФи, и подвержен возможности как начальной установки его значения путем подбора коэффициентов отражения и поглощения поверхности dS, так и оперативного управления путем изменения внутренней яркости Вф источника 7. Величиной суммарного светового потока по отношению к его площади определяется общая яркость растра.

Для показанного положения индикаторной поверхности выводимый растр будет белый, для других положений, также соответствующих обращению к стороне наблюдения целиком одним из участков, цвет растра будет соответствовать цвету участка элемента. При положении индикаторной поверхности, соответствующем обращению к стороне наблюдения одновременно частями цветовых участков, будут формироваться две прилегающие цветовые зоны индикации с различными спектральными светимостями, определяющими результирующий цветовой тон и яркость пиксела.

Таким образом, с помощью одного элемента и одного последовательного канала управления этим элементом обеспечивается отображение каждым пикселом растра наряду с черно-белым любого из первичных аддитивных цветов, двух вторичных аддитивных цветов и их тонов.

На фиг.3 показано положение индикаторной поверхности 4, при котором к стороне наблюдения обращены ее черный и белый участки, что определяет белый цвет выводимого растра, но с меньшей яркостью, т.к. суммарный световой поток dФ∑=dФo+dФи=ko*E*dSБ+kп*Bф*dSБ определяется в основном площадью dSB белого участка поверхности и обеспечивает передачу градации яркости белого растра. За счет возможности управления яркостью Вф внутреннего источника обеспечивается больший диапазон передачи градаций яркости пиксела и растра в целом, особенно в условиях слабой внешней освещенности, когда величина падающего на элемент потока d0n мала. В случае, когда на месте белого участка будет цветовой, взаимное положение черного и цветового участков, или соотношение площадей этих участков, будет определять яркость пиксела и соответствующего цветового растра, если на месте черного будет цветовой, взаимное положение белого и цветового участков или соотношение площадей этих участков, будет определять насыщенность пиксела и соответствующего цветового растра.

Таким образом, с помощью одного элемента и одного п