Изображение, висящее в воздухе: Heliodisplay
Устройство Heliodisplay
Речь пойдет о несколько экзотическом устройстве, называется оно Heliodisplay.
Дело было в далеком 2007 году. Для одного проекта потребовалась какая нибудь штука, «которой-ни-у-кого-нет».
Из названия «гелиодисплей» следует, что эта штука предназначена для визуализации, т. е. в определенном смысле является дисплеем.
Так оно и есть, это дисплей. Суть работы очень простая. Изображение (видео сигнал VGA) проецируется на экран.
Что для этого требуется? Ничего особенного, проектор и экран. Что такое проектор — знают все, объяснять не нужно. И он (проектор) имеется, так сказать, в своем чистом первозданном виде. Требований особых нет, только покомпактнее и, желательно, чтобы не очень сильно грелся.
Сложности с вторым компонентом, экраном. Задумка изобретателя — и разработчика состояла в том, чтобы изображение висело в воздухе само по себе без всякого экрана. Поэтому использование традиционного экрана исключалось. После некоторых изысканий в качестве среды для проецирования был выбран водяной туман. Вот тут и начался процесс разработки и конструирования.
Перед разработчиком была задача получить достаточно однородную плоскую матовую поверхность относительно небольшой толщины, а с другой — сделать возможной длительную работу системы в обычном помещении без опасности увеличения влажности.
В результате состав системы получился вот такой:
- Общий металлический корпус.
Внутри:
- Проектор (обычный, компактный)
- Выдвижное зеркало
- Емкость для воды (есть еще внешняя дополнительная емкость чтобы увеличить время непрерывной работы до 8 часов).
- Ультразвуковая камера, где образуется мелкодисперсный холодный «сухой» водяной туман.
- Система трубок, шлангов, вентиляторов, насосов для регулирования подачи воды в ультразвуковую камеру и образования ламинарного потока, т. е. самого «туманного экрана».
- И, соответственно, система управления (плата с электроникой).
Назначение проектора с выдвижным зеркалом понятно, иначе проектор с экраном в одном корпусе не расположить.
Самое главное — это получение и поддержание «туманного экрана».
Тут есть определенные сложности. Не должно быть заметного увеличения влажности в помещении и требуется оптимизация расхода и использования воды, так как, какой бы мелкий не был водяной туман, все равно в системе будет образовываться конденсат.
Получается, в качестве механизма для получения водяного тумана используется, по сути, обычный ультразвуковой увлажнитель.
На фото ультразвуковая камера помечена красной стрелкой. Там есть окошко, через которое можно наблюдать работу ультразвуковой системы. Это довольно занятно. Оранжевой стрелкой помечены трубки, через которые подается и удаляется вода.
Именно так, в нерабочем состоянии в ультразвуковой камере воды нет. При включении сначала при помощи насоса (маленький шестеренчатый насос) наполняется камера, включается она только после этого. При работе туда периодически подкачивается вода (датчики уровня включают и выключают насос).
При выключении системы отключается питание камеры и другой насос удаляет оставшуюся там воду обратно в емкость для воды.
Черз толстую серую трубу (на фото) полученный водяной туман подается в систему. Давление в камере создается нагнетающим вентилятором, его видно на фото.
Далее водяной туман двумя потоками (через 2 гибких черных шланга, видно на фото) с двух сторон попадает в толстую прозрачную трубу.
На фото этот узел снят с системы и расположен вверх ногами. Тонкие голубоватые трубки на самом деле располагаются снизу и служат для удаления конденсата. Для этого есть специальный насос. Таким образом удалось несколько уменьшить увеличение влажности и оптимизировать потребление воды.
Верхняя часть этой трубы имеет продольный вырез, который вставлен прямоугольный кусок из поликарбоната так, что через каналы с прямоугольным сечением из трубы наружу выходит поток водяного тумана из ультразвуковой камеры.
По бокам, ниже края поликарбонатного «формирователя потока тумана» под углом расположено 2 ряда вентиляторов. Они создают 2 параллельных потока воздуха, между которыми, как в сендвиче и помещается слой водяного тумана.
Чтобы придать нужную форму всей этой структуре над вентиляторами (до края поликарбоната) установлена алюминиевая ячеистая структур(2 ряда).
Высота этой алюминиевой конструкции 8-10 см (сейчас уже не помню). Сверху на это укладывают еще одну такую же алюминиевую конструкцию, уже во всю ширину.
Получается, что поток водяного тумана подхватывается с двух сторон уже сформированными «плоскими» воздушными потоками, и получившийся «сендвич» проходит через еще одну алюминиевую ячеистую структуру. Таким образом и формируется «туманный экран». Размер рабочей зоны (и изображения) можно получить примерно до 40' в диагонали.
Ограничения такой технологии очевидны.
Это использование только в контролируемых условиях: отсутствие ветра, неяркое освещение, а лучше затемнение. Относительно невысокое разрешение изображения, неравномерность получаемого изображения. Визуально похоже на развевающийся на ветру флаг.
Кроме того, вся эта конструкция шумит. Для тихой комнаты точно не годится.
Избавиться от неравномерности плотности такого «экрана» практически невозможно, можно только немного эту неравномерность уменьшить. Для этого определенные каналы в поликарбонатной структуре просто заклеиваются липкой лентой. Примерно вот так.
Еще один вариант «апгрейда» - это поставить более мощный нагнетающий вентилятор в ультразвуковую камеру. Тут, правда, есть ограничение по размеру. Часть верхней крышки, как раз над этим вентилятором, скошенная, поэтому по высоте запас очень маленький и место есть только для чуть более мощного вентилятора.
Но оба «лайфхака» были опробаваны, разультат был, правда более скромный, чем я ожидал.
На сайте изготовителя область применения системы довольно широкая, от просмотра кино до использования в качестве телесуфлера. Но, на самом деле, это больше подходит для разного рода шоу в закрытых помещениях для демонстрации логотипа.
Тогда стоимость этого агрегата была около 15 тыс долл. Сейчас и сайта этого даже нет.
Из фотографий видно, что это не продукт массового производства, а скорее, кустарное, штучное изделие. Ручная работа, так сказать.
Не знаю, сколько таких устройств попало в нашу страну, подозреваю, что очень немного.
Сама же технология существует и сейчас, финская компания Fog Screen продает такие установки, их используют на разных развлекательных мероприятиях.
Принцип работы тот же, но сама установка довольно большая, рабочая область создается под установкой. Это позволяет делать что то типа занавеса, а в сочетании с интерактивностью можно получить интересные развлекательные эффекты.