Проблемная научно-исследовательская лаборатория молекулярной акустики

Лаборатория разрабатывает технологию получения объемных изображений повышенной четкости

Изобретение (объемный дисплей) относится к средствам визуализации и может быть использовано для воспроизведения трехмерного изображения объектов.

Сущность изобретения заключается в том, что с помощью термоэлектрических элементов, размещенных в насыщенном растворе жидкого кристалла в изотропной жидкости, регистра памяти, содержащего информацию о координатах элементов трехмерного изображения,  генератора импульсов тока  и коммутаторов последовательно охлаждают капли жидкого кристалла в насыщенном растворе, находящиеся в окрестности определенных термоэлектрических элементов, координаты которых соответствуют координатам трехмерного изображения.   Элементы трехмерного изображения формируются в виде облака капель жидкого кристалла в нематической фазе, видимого в рассеянном свете. Цветовые оттенки устанавливаются подбором глубины импульсного охлаждения. Технический результат: повышение точности воспроизведения трехмерного изображения.

Объемный дисплей работает следующим образом.

В исходном состоянии (в отсутствие отображаемых элементов изображения) емкость 2, микронеоднородный материал – насыщенный раствор жидкого кристалла 3 и размещенные в емкости 2 термоэлектрические элементы 13 с проводниками 14, 15 незначительно рассеивают проходящее через емкость световое излучение от источника 1.

Величина рассеяния света в исходном состоянии может быть минимизирована выбором интервала между соседними термоэлектрическими элементами 13 значительно больше, чем собственные размеры термоэлементов и выбором изотропной жидкости и жидкого кристалла (в изотропной фазе) с близкими коэффициентами преломления для светового излучения от источника 1. В исходном состоянии насыщенный раствор жидкого кристалла в изотропной жидкости содержит взвесь мельчайших капель жидкого кристалла, размеры которых зависят от температуры. С помощью блока 4 регулирования температуры в емкости 2 устанавливают и поддерживают температуру, при которой капли жидкого кристалла находятся в изотропном состоянии, а их размеры много меньше длины волны оптического излучения. Элемент объемного изображения формируется при прохождении импульса тока через заданный термоэлектрический элемент в виде облачка, состоящего из капель жидкого кристалла. Импульс тока приводит к кратковременному охлаждению одной из поверхностей термоэлектрического элемента. Вблизи охлажденной поверхности капли жидкого кристалла охлаждаются, переходят в нематическую фазу и увеличиваются в размерах. При достижении капелями размеров, соизмеримых с длиной волны, падающего на них света элемент объемного изображения становится видимым в рассеянных лучах при наблюдении через боковые поверхности емкости 2. По завершении импульса тока через определенное время происходит обратный процесс нагревания и уменьшения размеров капель жидкого кристалла в окрестности рассматриваемого термоэлектрического элемента и переход капель в исходное изотропное состояние с малым рассеянием света. Выделение тепла на противоположной поверхности термоэлектрического элемента компенсируется блоком 4 регулирования температуры в емкости 2. Изменение цвета рассеянного от элемента объемного изображения излучения от голубого до красного оттенка достигается за счет выбора длительности охлаждения, например путем подачи одного, двух и т.д. импульсов тока на определенный термоэлектрический элемент. С ростом капель, при их охлаждении, в рассеянном излучении формируются цветовые оттенки от голубого до красного. Более подробно, в соответствие с рисунком, по сигналам генератора 5 импульсов запускается источник 7 тока и трехканальный регистр 6 памяти устанавливает в двоичном коде: на первом выходе адрес одного из блоков сканирования (соответствующего координате Z), на втором и третьем выходах – адреса проводников 14 и 15, соответствующих координатам X и Y.. Через термоэлектрический элемент 13, установленный в точке пересечения проводников 14 и 15 проходит импульс тока.

Температура на одной из его поверхностей уменьшается, что приводит к формированию вблизи указанной поверхности элемента трехмерного изображения виде облачка капель жидкого кристалла в нематической фазе, видимого в рассеянном свете. Повторением описанной процедуры заданное в регистре 6 памяти число раз достигается рост капель жидкого кристалла до размеров, обеспечивающих требуемый цветовой оттенок элемента трехмерного изображения. Аналогично последовательно формируются другие элементы трехмерного изображения.

Использование изобретения обеспечивает преимущества, заключающиеся в повышении точности воспроизведения трехмерного изображения. Положительный эффект достигается за счет жесткой привязки координат формируемых элементов изображения к известным координатам термоэлектрических элементов в предлагаемом устройстве.