颜色增强针屏的制作方法
专利名称：颜色增强针屏的制作方法
技术领域：
本文所叙述的发明称为颜色增强针屏(pin screen)，它提供了多用途娱乐装置。它通过由多根针相对于支持多孔板选择地移位而产生可变的视觉图形，来用作有美感的生动图像的产生器或显示器。所述的针是来自光源的单根的光管。针屏在美学上对所有年岁的人群都有吸引力，还为儿童和成年人都提供了令人愉快的可参预的娱乐活动。
背景技术：
在美国专利号4,536,980(1985年8月27日公布)和5,654,989(1987年4月7日公布)中叙述了其中使用金属针的、本发明人研制的较早版本的针屏。金属针是不透明的和较重的。
发明内容
在在本发明的一说明性的实施例中实现本发明时，一种用于提供施加于其的物体的三维图像的针屏具有至少一块垂直取向的板，该板含有间距紧密的许多孔。许多具有比孔大的头部的重量轻的聚合物针通过在所述孔内摩擦接合被水平设置并保持在它们的所选位置。该针形成来自在一端处的光源的光的至相对端的光管。针所形成的光管可通过改变头部的聚合物材料形状的性质和针的直径以及针表面的任何镀层来改变颜色、亮度和尺寸。如果针的头部的顶表面具有凹入表面并色覆有金属材料，该端部将光反射成一点。如果针头的上表面被制成为凸形并包覆有反射材料，它将扩散来自光源的光。该板的厚度小于重量轻的聚合物针的长度，露出通过该板延伸的针的端部和本体的一些部分。当针的露出的端部与用于产生物体的三维图像的该物体接触时，针适于在所述板内选择地轴向移位。将物体压在着针上，从而仅移位与物体接触的那些针，并且将那些接触的针移位到与该物体的深度或形状同等大小的深度或程度，以从移位的那些针的相对端形成物体的复制的形状。设置大体平行于多孔板的垂直定向的透明的罩板，以在该板在那个方向倾斜时防止针头部朝下地完全从该板落出。在多孔板和罩板之间的间距小于针的长度。
在较佳实施例中，不是采用一块厚板，而是采用带有对齐的水平孔的两块分开的、薄平行板，在两块板之间的间距足以保持针的轴向对齐和运动。如果使用一块板，它必须较厚以将针保持在轴向已移位的位置，以致在移位时针将保持平行，以便提供物体的准确的三维图像。在任一实施例中，针的长度比在板或诸板和透明罩板的诸面向外的表面之间的间距长。
在又一较佳实施例中，一第三、垂直取向的多孔板相对于至少一块其它板可滑动地安装，以移动对齐的孔相对于第一和第二块板成为不对齐状态，从将针锁定在适当位置，保留上述外形。这实施例较佳地设置有第三块板的锁定机构，以在搬运针屏期间保留上述外形。
另一实施例具有
图1和2所示的非头部端，在轴向位于垂直取向的板或诸板内时例如通过加热、胶合或溶解塑料的材料使该端部稍许加大，形成一团块。针的加大的端部比垂直取向的板中的面对所述加大的端部的对齐孔大，防止如果垂直板如图1和2所示顺时针倾斜时针从垂直板掉落。
附图简述图1是示出本发明的一实施例的侧剖视图，其中针屏具有两块垂直的多孔板，并且由一物体使诸针水平移位。
图2是类似于图1的垂直针屏的侧剖视图，只是这实施例仅包括单块垂直取向的多孔板。
图3示出了图1所示的实施例，其中附加了一块透明板，用于限制针的水平移位的程度并保持针。
图4示出了图2所示的实施例，其中附加了一块透明板，用于限制针的水平移位的程度和保持针。
图5是图3所示的针屏的立体图，它示出了由针的选择水平位移所产生的三维图像。
图6是示出本发明的又一实施例的侧剖视图，其中针屏设置有锁定板。
图7是沿着图6的线7-7截取的锁定机构的局部剖视图。
具体实施例方式
在附图的图3、4和5中示出了按照本发明的产生三维图像的针屏的实施例。
如从图1可以看到的那样，可垂直取向的壳体100包括两块平行的、分开的垂直多孔板102和104。两垂直板102和104中的每一块都具有穿通其的水平对齐的许多孔106，且一板中的孔与另一板中的孔轴向对齐。两板由标号101整体表示的螺栓101a和垫圈101b隔开一预定的距离。如图1所示，垫圈101b是围线螺栓101a的杆的管子。许多塑料针108的杆部被接纳和插入通过形成在两平行的、垂直板102和104内的相应的对齐开孔或孔106。各针108具有形状可以凸形和圆形的头部109。针头部109也可以使用其它几何结构。可以修改头部109的侧视图和平面图形状，以改变针的视触效果。针108可以设置多个组成部分，例如在头部109上的不透明的、位于中央的圆核心或点或许多点，或者多色的塑料材料。将各针108插入通过第一板102内的一开孔，并且该针延伸到达并插入通过第二板104内的水平对齐的孔。两块垂直板102和104之间的距离小于针108的长度，但是足以保持针108轴向对齐和无弯曲的滑动。
为防止针108无意地从垂直板102移位，通过加热、胶合或软化或熔化针材料的某些材料来加大针108与针头109相对的端部，以形成比针延伸通过的孔大的放大部分111。放大部分111可以呈现为多种形状，例如按需的平的、弯曲的凸形、凹形。
针屏壳体100包括平行于板102和104的垂直透明罩板107，其与板104的面对表面分开，且如图所示在板104右侧。在所述透明罩板107和多孔板102的各自的面对表面之间的距离必须小于针的长度。如图3和4所示，当水平移位的针108的头部109抵靠着透明罩107时，针108的相对端没有短于多孔板102而终止，这样就防止使用者推动针完全脱离多孔板。较佳地，针108的长度足以使与头部相对的针的端部稍许延伸超过板102的外表面或与该外表面平齐。透明罩107可以是薄玻璃或塑料板，该板能够由从多孔板104延伸的螺栓101a和垫圈101b支持在垂直位置。
在本发明的这些实施例中，如图所示，通过向左、逆时针方向倾斜壳体100，由重力使移位的针返回到初始位置(其中针头抵靠着多孔板104的右侧)。同样，在图1实施例中，通过从一在多孔板104右侧的位置仔细地实际向左推动针头，可以使移位的针返回到初始位置。
图2和4的实施例大体分别与图1和3的实施例相同，只有一个不同之处。不是如图1和3实施例中那样设有两块较薄的平行的、分开的多孔垂直板102和104，图2和4实施例包括单块厚的多孔垂直板110。单板110的厚度必须小于针的长度，并大约等于图1和3的实施例的板102和104的分开的距离。诸针通过与单块板110的摩擦接合而在单块板110内保持轴向对齐，该板相对于针杆的长度(例如3英寸)有足够的厚度(例如1/2英寸)，以防止针的转动并保持针的水平取向。除了本文所指出的之外，图2和4垂直针屏实施例的操作和板与图1和3的相同。因此，对于相应的板使用相应的标号。图2所示实施例的针端被放大，如标号111所示，类似于图1所示的情况。
图5是图3的垂直屏的实施例的立体图。图5示出了从图1-4的任一实施例的右侧观察到的针的头部端的三维外形。图2示出了产生一面孔的准确图形的方式。通过抵靠从图3所示的针屏的向左侧延伸的针的端部压印所要再现的图像所产生的针头的水平移位，形成手的三维图像。移位的针的头部端所产生的手的这三维图像将被保持，直至将针的位置恢复到在板中的它们的初始未移位的位置或者不同于图5所示的位置。
各针108由重量轻的半透明的材料、有利地重量轻的半透明聚合物材料、例如尼龙、聚苯乙烯、聚丙烯构成。针重量轻降低了针108的成本和重量。半透明材料合乎要求地传播光线通过针，并且当光通过针传播时针头、针杆和针端会发光。按这方式，当光通过针108的透明材料传播时，针头和针端表现为发光点。类似地，针杆表现为发光杆，较佳地在它们的整个长度上发光。
因为针108的重量轻，当它们移位时通常保持在适当位置，而不是在该装置的任何稍许移动时滑出位置。并且，由于对于每根移位的针的质量较小，从而比金属针移位时的冲击力小，因此针材料的重量轻提供了安全的特点。在儿童或使用者的面孔使用针屏100时这特别重要。
在较佳的可替换选用的实施例中，各针的材料使从针发出的光具有荧光性或磷光性。这可以通过在针108的材料中包含荧光或磷光材料来实现。暴露于紫外光下，针在黑暗中发荧光或辉光。在在又一可替换选用的实施例中，针可以是透明的，以致可以穿过它们看见头部的形状。此外，通过在不同的设计或图像中使用不同颜色的针，能够提供其它变化。
如果针由半透明的或透明的材料制成时，针头的外周边较针头的中心部分更加半透明或透明，从而当光通过针传播时，对针头产生环形的视觉效果。如果针头设置有位于中央的圆点或核心，针头的中心较针头的其余部分将提供不同的视触效果。如果该点或核心是不透明的，它将提供在中央带有一点的针头。按这方式，可以提供对针头产生三种亮度的颜色的针头。可以提供多个颜色亮度和/或多种颜色的其它组合。
针可以有不同的颜色或相同颜色的不同色调，以提供彩色的纹理。各针的不同部分可以类似地具有不同颜色或相同颜色的不同色调，以提供彩色的纹理。如以上所述，头部在几何形状方面可以变化和可以混合，以对所形成图像提供不同的外观。
如在图6中可以看到的那样，在针屏的可替换选用的实施例中，另一平行的、垂直取向的多孔板120设置在板102和104之间，并与它们平行。这锁定板120内的许多孔与板102和104内的许多孔在设置和排列上相对应。有利地，这锁定板对板104呈滑动关系，如图6所示。在这实施例中，螺栓和垫圈件101通过其延伸的这锁定板120的孔122是狭槽形的，垫圈件的面对部分具有较小的直径，从而垫圈件保持锁定板120相对于第一和第二板102和104为可滑动关系。通过相对于板104滑动锁定板120，板120中的孔变成不与板104的孔对齐，针108被夹住和防止相对于板102、104和120轴向移动。
可以通过多种结构、例如锁定销130或凸轮(未示出)锁定该板120、不与板102和104对齐。各锁定销130包括锥形或楔形杆132，该锥形表面是在板120的运动方向，如图7所示。锁定销130具有在杆132的大端上的一第一头部134和在杆132的小端上的一第二头部136。各板102、104和120设置有狭槽140。板102和104内的狭槽142和144分别被构造成对应于杆132的相应的面对的锥形表面。板120内的狭槽146设置有边缘148，该边缘相对于杆132的纵向控制轴线向内偏置，以便于当将销130向前推动进入与狭槽142和144成安置关系时，边缘148骑靠锥形杆132，并相对于锁定销130对板120起凸轮作用且使板120滑动成不与板102和104对齐。这使针108锁定在它们各自的位置中并保存在针屏中产生的图像。这锁定允许带有其再现的图像外形的针屏移动，例如从一位置运送至另一位置，而不失去该图像外形。针屏在锁定时可以被操纵和改变取向，而不失去该图像外形。
如果需要，当针杆完全从板102伸出、以提供针屏在它水平取向时置于其上的腿部时，可以延伸三个或多个延伸的螺栓和垫圈件101，以超过被暴露的针杆的长度。
如图1所示，将针108插入通过平行的板，以致各自的针头109最靠近多孔板104，同时针108的相对端最靠近多孔板102。针屏的使用者可以通过抵靠延伸穿过板102的左侧的针端推压具有三维外形的一物体，以朝图1的右方水平移位针和针头，从而有选择地移位针。例如，使用者可以使他的面孔压在板102的左侧上的针端，造成针对应于面孔的三维外形朝右方移位。当从板104的右方观察时，诸水平移位的针头再现了移位针的物体的三维外形，在以上例子中，物体是利用者的面孔。通过在针的本体或杆部和多孔板之间的摩擦接合，针被保持在板102和104内的相应孔中的它们的移位位置中。两垂直板之间的距离充分地大，以保证水平移位的针108不会转动和不会显著向下倾斜到相对于两垂直的多孔板的水平线之下，而是将保持水平取向。
较佳地，针将是约3英寸长，两板分开的距小于针的长度。较佳地，板102和104将分开约1/2英寸，但不超过2 1/2英寸，以允许针的水平移位范围至少为1/2英寸。板可以由22号钢或酚醛塑料或其它硬塑料形成。针杆的直径可以是约0.076英寸，板中孔的中心的中心到中心的距离为约0.160英寸。孔的直径稍大于针杆的直径。针头充分地大，防止头部通过孔，较佳地约1/2英寸。针的端部例如在111处将是平的、弄圆的或放大的，以防止移位离开板102或110。为了安全考虑，与针头109相对的针端是不尖锐的，以防止伤害或损坏被压靠于它们的物体。在垂直针屏的较佳实际例中，在各多孔板中的孔106的间距是中心到中心约0.160英寸。可以将板中的孔形成为交错的行图形，其中隔行对齐。
虽然已示出和叙述了本发明的某些特征，对于本领域的那些熟练人员会做出其它较好的修改和变化。因此，应该理解所附权利要求书用来覆盖落在本发明原理内的所有这些修改和变化。
权利要求
1.一种用于提供物体的三维外形的三维图像的可垂直取向的针屏，所述图像具有增强色彩的视觉内容，该针屏包括a.多根针，各所述针由包括透光的聚合物材料或有色彩的聚合物材料或者透光的有色彩的聚合物材料的聚合物材料构成，以提供增强的视觉内容，各所述针具有针杆，在所述针杆的一端上有针头和在所述针杆的另一端上有针端；b.带有穿过其的许多孔的可垂直取向的板，所述孔成相互分开的且平行的关系，并在所述板处于垂直取向时水平地设置；c.各所述针被设置在所述许多孔的一相应孔内，且它的头部可邻靠所述板的一公共表面，并且它的杆的长度足以允许针杆的所述针端部分突出超出所述孔，所述针头具有比它的相应孔的直径大的最大横向尺寸，以防止所述针通过所述孔，各所述孔形成供设置在其中的所述针滑动平移的通道；d.各所述孔具有足够的长度，用以在所述可垂直取向的板被垂直定向时将所述针保持在基本水平方位；e.所述可垂直取向的板适合于在所述可垂直取向的板被垂直定向时允许至少某些所述许多针相对所述可垂直取向的板有选择地水平移位；f.所述许多针的所述针头可响应于将具有三维外形的物体压在凸伸超出所述垂直可取向的板的所述针端上而产生水平移位，并致使移位的针头产生这物体的三维外形图像；g.通过倾斜所述针屏且使针端部分向下取向，由重力使所述针可返回到它们的初始位置，在初始位置中针头邻靠着所述可垂直取向的板。
2.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于所述可垂直取向板包括第一和第二分开的、平行的、互连的可垂直取向的多孔板，这两块板适合于接纳和保持插入所述两块板内的许多孔的许多针；在所述板被垂直取向时在所述相应板中的所述相应的孔水平对齐，以致插入穿过各块所述板内的所述对齐孔的针将水平地定向；在各块所述板内的所述孔排列成行；所述行的所述孔与隔行中的所述孔相互对齐；所述孔比所述针的杆部稍大；将所述杆部插入穿过在所述第一和第二板内的对齐孔，同时所述头部邻靠着所述第一板；所述第一和第二板相互分开的距离比插入穿过所述板中的所述孔的所述针杆的长度短，以在所述针头邻靠着所述多孔板时使针杆的端部能突出超出所述第二多孔板，所述板的所述间距足以在所述板垂直定向时将插入穿过所述相应板内的所述对齐孔的所述针保持在基本水平方位，所述板适于在所述板垂直定向时使所述针相对于所述板能有选择地水平移位。
3.如权利要求2所要求的针屏，其特征在于所述可垂直取向的板包括一透明的罩板，该罩板安装在与第一和第二多孔板平行且与所述第一多孔板分开的平面内，所述第一多孔板设置在所述透明罩板和所述第二多孔板之间，在所述透明板和所述第一多孔板之间的距离小于插入穿过所述多孔板的所述针的长度，用于限制所述针在所述孔内的移位并防止针头部朝下地掉落出所述第一多孔板。
4.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是发荧光的。
5.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是荧光色的。
6.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是发磷光的。
7.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是磷光色的。
8.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针通过整个针透光。
9.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针发光。
10.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针的各针头在通过所述针透光时发光。
11.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针的所述针端在通过所述针透光时发光。
12.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针的所述针杆在通过所述针透光时发光。
13.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是半透明的。
14.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是透明的。
15.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于所述针屏还包括与所述可垂直取向的板为平行关系的垂直定向的、多孔的锁定板，所述锁定板内的孔在设置和排列上对应于所述可垂直取向的板内的孔，所述锁定板可相对于所述可垂直取向的板滑动到一位置，在该位置所述锁定板内的孔不与所述可垂直取向的板内的孔对齐。
16.如权利要求15所要求的针屏，其特征在于所述针屏还包括用于将所述锁定板锁定成相对于所述可垂直取向的板不对齐的至少一锁定销。
17.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于所述针端是加大成比它置于其中的它的相应孔的直径大。
全文摘要
一种颜色增强的、重量轻的针屏(100)，它具有许多聚合物针(108)，各针在一端具有头部(109)并可滑动放置在至少一可垂直取向的板(102，104)内的相应孔(106)中。该聚合物材料可以被处理以实现多种视觉效果，例如发磷光、黑光设计和多种颜色。并且，头部(109)的形状可设计成依据它的形状，即凸形、凹形、菱斜方形、平的和附加的反射复层，来提供各种各样的光显示效果。
文档编号G09F13/00GK1665433SQ02829546
公开日2005年9月7日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年7月31日
发明者沃德·弗莱明 申请人:沃德·弗莱明
技术领域：
本文所叙述的发明称为颜色增强针屏(pin screen)，它提供了多用途娱乐装置。它通过由多根针相对于支持多孔板选择地移位而产生可变的视觉图形，来用作有美感的生动图像的产生器或显示器。所述的针是来自光源的单根的光管。针屏在美学上对所有年岁的人群都有吸引力，还为儿童和成年人都提供了令人愉快的可参预的娱乐活动。
背景技术：
在美国专利号4,536,980(1985年8月27日公布)和5,654,989(1987年4月7日公布)中叙述了其中使用金属针的、本发明人研制的较早版本的针屏。金属针是不透明的和较重的。
发明内容
在在本发明的一说明性的实施例中实现本发明时，一种用于提供施加于其的物体的三维图像的针屏具有至少一块垂直取向的板，该板含有间距紧密的许多孔。许多具有比孔大的头部的重量轻的聚合物针通过在所述孔内摩擦接合被水平设置并保持在它们的所选位置。该针形成来自在一端处的光源的光的至相对端的光管。针所形成的光管可通过改变头部的聚合物材料形状的性质和针的直径以及针表面的任何镀层来改变颜色、亮度和尺寸。如果针的头部的顶表面具有凹入表面并色覆有金属材料，该端部将光反射成一点。如果针头的上表面被制成为凸形并包覆有反射材料，它将扩散来自光源的光。该板的厚度小于重量轻的聚合物针的长度，露出通过该板延伸的针的端部和本体的一些部分。当针的露出的端部与用于产生物体的三维图像的该物体接触时，针适于在所述板内选择地轴向移位。将物体压在着针上，从而仅移位与物体接触的那些针，并且将那些接触的针移位到与该物体的深度或形状同等大小的深度或程度，以从移位的那些针的相对端形成物体的复制的形状。设置大体平行于多孔板的垂直定向的透明的罩板，以在该板在那个方向倾斜时防止针头部朝下地完全从该板落出。在多孔板和罩板之间的间距小于针的长度。
在较佳实施例中，不是采用一块厚板，而是采用带有对齐的水平孔的两块分开的、薄平行板，在两块板之间的间距足以保持针的轴向对齐和运动。如果使用一块板，它必须较厚以将针保持在轴向已移位的位置，以致在移位时针将保持平行，以便提供物体的准确的三维图像。在任一实施例中，针的长度比在板或诸板和透明罩板的诸面向外的表面之间的间距长。
在又一较佳实施例中，一第三、垂直取向的多孔板相对于至少一块其它板可滑动地安装，以移动对齐的孔相对于第一和第二块板成为不对齐状态，从将针锁定在适当位置，保留上述外形。这实施例较佳地设置有第三块板的锁定机构，以在搬运针屏期间保留上述外形。
另一实施例具有
图1和2所示的非头部端，在轴向位于垂直取向的板或诸板内时例如通过加热、胶合或溶解塑料的材料使该端部稍许加大，形成一团块。针的加大的端部比垂直取向的板中的面对所述加大的端部的对齐孔大，防止如果垂直板如图1和2所示顺时针倾斜时针从垂直板掉落。
附图简述图1是示出本发明的一实施例的侧剖视图，其中针屏具有两块垂直的多孔板，并且由一物体使诸针水平移位。
图2是类似于图1的垂直针屏的侧剖视图，只是这实施例仅包括单块垂直取向的多孔板。
图3示出了图1所示的实施例，其中附加了一块透明板，用于限制针的水平移位的程度并保持针。
图4示出了图2所示的实施例，其中附加了一块透明板，用于限制针的水平移位的程度和保持针。
图5是图3所示的针屏的立体图，它示出了由针的选择水平位移所产生的三维图像。
图6是示出本发明的又一实施例的侧剖视图，其中针屏设置有锁定板。
图7是沿着图6的线7-7截取的锁定机构的局部剖视图。
具体实施例方式
在附图的图3、4和5中示出了按照本发明的产生三维图像的针屏的实施例。
如从图1可以看到的那样，可垂直取向的壳体100包括两块平行的、分开的垂直多孔板102和104。两垂直板102和104中的每一块都具有穿通其的水平对齐的许多孔106，且一板中的孔与另一板中的孔轴向对齐。两板由标号101整体表示的螺栓101a和垫圈101b隔开一预定的距离。如图1所示，垫圈101b是围线螺栓101a的杆的管子。许多塑料针108的杆部被接纳和插入通过形成在两平行的、垂直板102和104内的相应的对齐开孔或孔106。各针108具有形状可以凸形和圆形的头部109。针头部109也可以使用其它几何结构。可以修改头部109的侧视图和平面图形状，以改变针的视触效果。针108可以设置多个组成部分，例如在头部109上的不透明的、位于中央的圆核心或点或许多点，或者多色的塑料材料。将各针108插入通过第一板102内的一开孔，并且该针延伸到达并插入通过第二板104内的水平对齐的孔。两块垂直板102和104之间的距离小于针108的长度，但是足以保持针108轴向对齐和无弯曲的滑动。
为防止针108无意地从垂直板102移位，通过加热、胶合或软化或熔化针材料的某些材料来加大针108与针头109相对的端部，以形成比针延伸通过的孔大的放大部分111。放大部分111可以呈现为多种形状，例如按需的平的、弯曲的凸形、凹形。
针屏壳体100包括平行于板102和104的垂直透明罩板107，其与板104的面对表面分开，且如图所示在板104右侧。在所述透明罩板107和多孔板102的各自的面对表面之间的距离必须小于针的长度。如图3和4所示，当水平移位的针108的头部109抵靠着透明罩107时，针108的相对端没有短于多孔板102而终止，这样就防止使用者推动针完全脱离多孔板。较佳地，针108的长度足以使与头部相对的针的端部稍许延伸超过板102的外表面或与该外表面平齐。透明罩107可以是薄玻璃或塑料板，该板能够由从多孔板104延伸的螺栓101a和垫圈101b支持在垂直位置。
在本发明的这些实施例中，如图所示，通过向左、逆时针方向倾斜壳体100，由重力使移位的针返回到初始位置(其中针头抵靠着多孔板104的右侧)。同样，在图1实施例中，通过从一在多孔板104右侧的位置仔细地实际向左推动针头，可以使移位的针返回到初始位置。
图2和4的实施例大体分别与图1和3的实施例相同，只有一个不同之处。不是如图1和3实施例中那样设有两块较薄的平行的、分开的多孔垂直板102和104，图2和4实施例包括单块厚的多孔垂直板110。单板110的厚度必须小于针的长度，并大约等于图1和3的实施例的板102和104的分开的距离。诸针通过与单块板110的摩擦接合而在单块板110内保持轴向对齐，该板相对于针杆的长度(例如3英寸)有足够的厚度(例如1/2英寸)，以防止针的转动并保持针的水平取向。除了本文所指出的之外，图2和4垂直针屏实施例的操作和板与图1和3的相同。因此，对于相应的板使用相应的标号。图2所示实施例的针端被放大，如标号111所示，类似于图1所示的情况。
图5是图3的垂直屏的实施例的立体图。图5示出了从图1-4的任一实施例的右侧观察到的针的头部端的三维外形。图2示出了产生一面孔的准确图形的方式。通过抵靠从图3所示的针屏的向左侧延伸的针的端部压印所要再现的图像所产生的针头的水平移位，形成手的三维图像。移位的针的头部端所产生的手的这三维图像将被保持，直至将针的位置恢复到在板中的它们的初始未移位的位置或者不同于图5所示的位置。
各针108由重量轻的半透明的材料、有利地重量轻的半透明聚合物材料、例如尼龙、聚苯乙烯、聚丙烯构成。针重量轻降低了针108的成本和重量。半透明材料合乎要求地传播光线通过针，并且当光通过针传播时针头、针杆和针端会发光。按这方式，当光通过针108的透明材料传播时，针头和针端表现为发光点。类似地，针杆表现为发光杆，较佳地在它们的整个长度上发光。
因为针108的重量轻，当它们移位时通常保持在适当位置，而不是在该装置的任何稍许移动时滑出位置。并且，由于对于每根移位的针的质量较小，从而比金属针移位时的冲击力小，因此针材料的重量轻提供了安全的特点。在儿童或使用者的面孔使用针屏100时这特别重要。
在较佳的可替换选用的实施例中，各针的材料使从针发出的光具有荧光性或磷光性。这可以通过在针108的材料中包含荧光或磷光材料来实现。暴露于紫外光下，针在黑暗中发荧光或辉光。在在又一可替换选用的实施例中，针可以是透明的，以致可以穿过它们看见头部的形状。此外，通过在不同的设计或图像中使用不同颜色的针，能够提供其它变化。
如果针由半透明的或透明的材料制成时，针头的外周边较针头的中心部分更加半透明或透明，从而当光通过针传播时，对针头产生环形的视觉效果。如果针头设置有位于中央的圆点或核心，针头的中心较针头的其余部分将提供不同的视触效果。如果该点或核心是不透明的，它将提供在中央带有一点的针头。按这方式，可以提供对针头产生三种亮度的颜色的针头。可以提供多个颜色亮度和/或多种颜色的其它组合。
针可以有不同的颜色或相同颜色的不同色调，以提供彩色的纹理。各针的不同部分可以类似地具有不同颜色或相同颜色的不同色调，以提供彩色的纹理。如以上所述，头部在几何形状方面可以变化和可以混合，以对所形成图像提供不同的外观。
如在图6中可以看到的那样，在针屏的可替换选用的实施例中，另一平行的、垂直取向的多孔板120设置在板102和104之间，并与它们平行。这锁定板120内的许多孔与板102和104内的许多孔在设置和排列上相对应。有利地，这锁定板对板104呈滑动关系，如图6所示。在这实施例中，螺栓和垫圈件101通过其延伸的这锁定板120的孔122是狭槽形的，垫圈件的面对部分具有较小的直径，从而垫圈件保持锁定板120相对于第一和第二板102和104为可滑动关系。通过相对于板104滑动锁定板120，板120中的孔变成不与板104的孔对齐，针108被夹住和防止相对于板102、104和120轴向移动。
可以通过多种结构、例如锁定销130或凸轮(未示出)锁定该板120、不与板102和104对齐。各锁定销130包括锥形或楔形杆132，该锥形表面是在板120的运动方向，如图7所示。锁定销130具有在杆132的大端上的一第一头部134和在杆132的小端上的一第二头部136。各板102、104和120设置有狭槽140。板102和104内的狭槽142和144分别被构造成对应于杆132的相应的面对的锥形表面。板120内的狭槽146设置有边缘148，该边缘相对于杆132的纵向控制轴线向内偏置，以便于当将销130向前推动进入与狭槽142和144成安置关系时，边缘148骑靠锥形杆132，并相对于锁定销130对板120起凸轮作用且使板120滑动成不与板102和104对齐。这使针108锁定在它们各自的位置中并保存在针屏中产生的图像。这锁定允许带有其再现的图像外形的针屏移动，例如从一位置运送至另一位置，而不失去该图像外形。针屏在锁定时可以被操纵和改变取向，而不失去该图像外形。
如果需要，当针杆完全从板102伸出、以提供针屏在它水平取向时置于其上的腿部时，可以延伸三个或多个延伸的螺栓和垫圈件101，以超过被暴露的针杆的长度。
如图1所示，将针108插入通过平行的板，以致各自的针头109最靠近多孔板104，同时针108的相对端最靠近多孔板102。针屏的使用者可以通过抵靠延伸穿过板102的左侧的针端推压具有三维外形的一物体，以朝图1的右方水平移位针和针头，从而有选择地移位针。例如，使用者可以使他的面孔压在板102的左侧上的针端，造成针对应于面孔的三维外形朝右方移位。当从板104的右方观察时，诸水平移位的针头再现了移位针的物体的三维外形，在以上例子中，物体是利用者的面孔。通过在针的本体或杆部和多孔板之间的摩擦接合，针被保持在板102和104内的相应孔中的它们的移位位置中。两垂直板之间的距离充分地大，以保证水平移位的针108不会转动和不会显著向下倾斜到相对于两垂直的多孔板的水平线之下，而是将保持水平取向。
较佳地，针将是约3英寸长，两板分开的距小于针的长度。较佳地，板102和104将分开约1/2英寸，但不超过2 1/2英寸，以允许针的水平移位范围至少为1/2英寸。板可以由22号钢或酚醛塑料或其它硬塑料形成。针杆的直径可以是约0.076英寸，板中孔的中心的中心到中心的距离为约0.160英寸。孔的直径稍大于针杆的直径。针头充分地大，防止头部通过孔，较佳地约1/2英寸。针的端部例如在111处将是平的、弄圆的或放大的，以防止移位离开板102或110。为了安全考虑，与针头109相对的针端是不尖锐的，以防止伤害或损坏被压靠于它们的物体。在垂直针屏的较佳实际例中，在各多孔板中的孔106的间距是中心到中心约0.160英寸。可以将板中的孔形成为交错的行图形，其中隔行对齐。
虽然已示出和叙述了本发明的某些特征，对于本领域的那些熟练人员会做出其它较好的修改和变化。因此，应该理解所附权利要求书用来覆盖落在本发明原理内的所有这些修改和变化。
权利要求
1.一种用于提供物体的三维外形的三维图像的可垂直取向的针屏，所述图像具有增强色彩的视觉内容，该针屏包括a.多根针，各所述针由包括透光的聚合物材料或有色彩的聚合物材料或者透光的有色彩的聚合物材料的聚合物材料构成，以提供增强的视觉内容，各所述针具有针杆，在所述针杆的一端上有针头和在所述针杆的另一端上有针端；b.带有穿过其的许多孔的可垂直取向的板，所述孔成相互分开的且平行的关系，并在所述板处于垂直取向时水平地设置；c.各所述针被设置在所述许多孔的一相应孔内，且它的头部可邻靠所述板的一公共表面，并且它的杆的长度足以允许针杆的所述针端部分突出超出所述孔，所述针头具有比它的相应孔的直径大的最大横向尺寸，以防止所述针通过所述孔，各所述孔形成供设置在其中的所述针滑动平移的通道；d.各所述孔具有足够的长度，用以在所述可垂直取向的板被垂直定向时将所述针保持在基本水平方位；e.所述可垂直取向的板适合于在所述可垂直取向的板被垂直定向时允许至少某些所述许多针相对所述可垂直取向的板有选择地水平移位；f.所述许多针的所述针头可响应于将具有三维外形的物体压在凸伸超出所述垂直可取向的板的所述针端上而产生水平移位，并致使移位的针头产生这物体的三维外形图像；g.通过倾斜所述针屏且使针端部分向下取向，由重力使所述针可返回到它们的初始位置，在初始位置中针头邻靠着所述可垂直取向的板。
2.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于所述可垂直取向板包括第一和第二分开的、平行的、互连的可垂直取向的多孔板，这两块板适合于接纳和保持插入所述两块板内的许多孔的许多针；在所述板被垂直取向时在所述相应板中的所述相应的孔水平对齐，以致插入穿过各块所述板内的所述对齐孔的针将水平地定向；在各块所述板内的所述孔排列成行；所述行的所述孔与隔行中的所述孔相互对齐；所述孔比所述针的杆部稍大；将所述杆部插入穿过在所述第一和第二板内的对齐孔，同时所述头部邻靠着所述第一板；所述第一和第二板相互分开的距离比插入穿过所述板中的所述孔的所述针杆的长度短，以在所述针头邻靠着所述多孔板时使针杆的端部能突出超出所述第二多孔板，所述板的所述间距足以在所述板垂直定向时将插入穿过所述相应板内的所述对齐孔的所述针保持在基本水平方位，所述板适于在所述板垂直定向时使所述针相对于所述板能有选择地水平移位。
3.如权利要求2所要求的针屏，其特征在于所述可垂直取向的板包括一透明的罩板，该罩板安装在与第一和第二多孔板平行且与所述第一多孔板分开的平面内，所述第一多孔板设置在所述透明罩板和所述第二多孔板之间，在所述透明板和所述第一多孔板之间的距离小于插入穿过所述多孔板的所述针的长度，用于限制所述针在所述孔内的移位并防止针头部朝下地掉落出所述第一多孔板。
4.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是发荧光的。
5.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是荧光色的。
6.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是发磷光的。
7.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是磷光色的。
8.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针通过整个针透光。
9.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针发光。
10.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针的各针头在通过所述针透光时发光。
11.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针的所述针端在通过所述针透光时发光。
12.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针的所述针杆在通过所述针透光时发光。
13.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是半透明的。
14.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于各所述针是透明的。
15.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于所述针屏还包括与所述可垂直取向的板为平行关系的垂直定向的、多孔的锁定板，所述锁定板内的孔在设置和排列上对应于所述可垂直取向的板内的孔，所述锁定板可相对于所述可垂直取向的板滑动到一位置，在该位置所述锁定板内的孔不与所述可垂直取向的板内的孔对齐。
16.如权利要求15所要求的针屏，其特征在于所述针屏还包括用于将所述锁定板锁定成相对于所述可垂直取向的板不对齐的至少一锁定销。
17.如权利要求1所要求的针屏，其特征在于所述针端是加大成比它置于其中的它的相应孔的直径大。
全文摘要
一种颜色增强的、重量轻的针屏(100)，它具有许多聚合物针(108)，各针在一端具有头部(109)并可滑动放置在至少一可垂直取向的板(102，104)内的相应孔(106)中。该聚合物材料可以被处理以实现多种视觉效果，例如发磷光、黑光设计和多种颜色。并且，头部(109)的形状可设计成依据它的形状，即凸形、凹形、菱斜方形、平的和附加的反射复层，来提供各种各样的光显示效果。
文档编号G09F13/00GK1665433SQ02829546
公开日2005年9月7日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年7月31日
发明者沃德·弗莱明 申请人:沃德·弗莱明
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