ПЛОСКИЙ ЭКРАН Российский патент 1997 года по МПК H01J31/22 

Изобретение относится к области телевизионной техники, в частности к конструкции плоских экранов, предназначенных для воспроизведения цветных и черно-белых изображений с иллюзией объемности.

Широко известное применение стереоэкранов предполагает воспроизведение изображений только с достижением объемности в одной плоскости, т.е. в режиме "квадро", что в значительной мере повысило бы качество изображения и иллюзию объемности.

Известно устройство для воспроизведения стереоскопического телевизионного изображения, содержащее однолучевой кинескоп, поляроидную пластину, светофильтр, выполненный в виде ячейки жидкого кристалла, которая представляет две плоские прозрачные пластины, между которыми заключено жидкокристаллическое вещество с перестраиваемой молекулярной структурой. При этом на внутреннюю поверхность одной из пластин нанесено сплошное прозрачное покрытие, а на поверхность другой прозрачное проводящее покрытие в виде горизонтальных полос с зазором [1]
Это устройство излишне сложно, не предусматривает настройки интервала глубины четкого восприятия объемности изображения, отсутствует возможность иллюзии объемности изображения без специальных очков и исключена возможность создания квадроизображения.

Известна конструкция стереоэкрана в электронно-лучевой трубке для воспроизведения стереоскопических изображений, представляющая теневую маску, инициирующий изображение слой, состоящий из люминофорных полос плоского экрана, простирающихся в вертикальном направлении и составленных из повторяющихся пятен люминофоров трех цветов свечения, а с лицевой стороны перед экраном расположен цилиндрический линзовый растр, линзы которого простираются в вертикальном направлении параллельно полосам люминофора, при этом плоскость люминофорного экрана совпадает с фокальной плоскостью линзового растра [2]
Эта конструкция стереоэкрана не предусматривает настройки интервала глубины восприятия объемности изображения и возможности создания квадроизображения. Возможно функционирование только с электронно-лучевой трубкой, имеющей большие габариты.

Наиболее близким к заявляемому является экранный узел кинескопа, содержащий штриховой люминофорный экран, расположенный на внутренней поверхности фронтального участка оболочки кинескопа, и оптическую систему разделения изображения стереопары, представляющую вертикально расположенные плоскопараллельные пластины, толщина которых соответствует ширине штриха люминофорного экрана, а боковые грани пластин, прилегающие друг к другу, имеют отражающие непрозрачные поверхности [3]
Известный экранный узел не предусматривает настройки интервала глубины четкого восприятия объемности изображения, исключена возможность воспроизведения изображения в режиме "квадро", при использовании необходима габаритная электронно-лучевая трубка.

Целью изобретения является повышение качества изображения до режима "квадро", обеспечение настройки и изменения интервала глубины четкого восприятия объемности изображения. Поставленная цель достигается тем, что в плоском экране, содержащем корпус, многослойную пластину, инициирующую изображение, дополнительный прозрачный слой с рельефной поверхностью, при этом последняя выполнена в виде сферических растровых линз, а с тыльной стороны экрана расположен механизм прогиба экрана в виде герметичной с возможностью заполнения жидкостью камеры с поршневым штоком в форме винта.

От известного решения плоский экран отличается тем, что рельефная поверхность выполнена в виде сферических растровых линз, что с тыльной стороны экрана расположен механизм прогиба экрана, выполненный в виде герметичной с возможностью заполнения жидкостью камеры с поршневым штоком в форме винта.

Таким образом, заявленное решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими известными решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен разрез экрана; на фиг. 2 увеличенное сечение элемента рельефа поверхности; на фиг. 3 схема изменения глубины четкого восприятия объемности изображения в горизонтальной плоскости; на фиг. 4 7 другие примеры возможных выполнений экрана.

Плоский экран содержит корпус 1, многослойную пластину 2, дополнительный прозрачный слой 3 с растровыми сферическими линзами 4, герметичную емкость 5, заполненную жидкостью 6, поршневой шток 7.

Плоский экран функционирует следующим образом.

Закрепленная в корпусе 1 многослойная пластина 2 инициирует элементы изображения в виде двух стереопар горизонтальной и вертикальной с образованием элемента квадроизображения.

Световые сигналы обеих стереопар взаимно параллельно проходят сквозь прозрачный слой 3, а на растровых сферических линзах 4 с радиусом кривизны R, изменяют направления так, что на расстоянии от экрана в фокальной плоскости Ф создают возможность наблюдения квадроизображения в зоне точек Л и П, соответствующих левому и правому глазу наблюдателя.

При необходимости создания качественного объемного изображения на большом расстоянии в фокальной плоскости Ф₁ прозрачный слой 3 совместно с многослойной пластиной 2 прогибаются наружу экрана механизмом прогиба за счет ввинчивания поршневого винта 7 в герметичную емкость 5, воздействующего на объем жидкости 6 с созданием прогибающего усилия по всей площади многослойной пластины и прозрачного слоя. При этом внешняя поверхность последнего растягивается с изменением радиуса кривизны линз до значения R₁ с увеличением фокусного расстояния и переносом возможности качественного наблюдения объемного изображения в зону точек Л₁ и П₁.

Возможно обратное приближение фокальной плоскости наблюдения к плоскости экрана при вывинчивании поршневого винта 7.

Механизмы прогиба экрана могут быть выполнены различным образом с учетом следующего.

Для достижения цели изобретения достаточно изгибать дополнительный прозрачный слой 3 с изменением радиуса кривизны сферических линз 4 за счет растяжения внешней поверхности последних. При этом изменяется расстояние, с которого можно качественно видеть объемное изображение. Т.е. расширяются функциональные возможности экрана за счет возможности регулировки. Это и является основным в заявке на изобретение.

Механизм прогиба экрана приведен в первом пункте как обобщенный признак, т. к. простейших механизмов для выполнения этой функции достаточно много и все они функционально отвечают поставленной цели.

Ниже представлены отдельные возможные варианты механизмов прогиба (фиг. 4 7).

На корпусе 1 с тыльной стороны устанавливается крестовая струбцина 8 с нажимным болтом 9, опирающимся на тыльную сторону корпуса экрана через крестовую подкладку 10 переменного сечения. При закручивании болта 9 весь корпус экрана будет прогибаться и внешняя поверхность растровых сферических линз растягиваться (фиг. 4).

Следует отметить, что величина прогиба, достаточная для достижения цели, чрезвычайно мала и находится в пределах упругих деформаций экрана, что позволяет не нарушать герметичность, прочность или существенно первичную геометрию экрана.

Необходимые угловые изменения в оптике экрана измеряются даже не градусами, а минутами. А если смотреть на экран с расстояния больше 1-1,5 метра секундами в единицах плоского угла.

На фиг. 5 представлен другой вариант изобретения. В корпусе 1 размещен герметичный ввод трубки 11 с вентилем 12 и источником повышенного давления, например, резиновой грушей 13. Сжатие груши создает избыточное давление, что в свою очередь изгибает дополнительный прозрачный слой с растровыми сферическими линзами. После этого вентиль 12 перекрывается. Следует добавить, что если убрать жидкость, а все действия производить только за счет сжатия газа
эффект будет тот же. Только объем газа потребуется значительно больший за счет возможности сжатия последнего. Поэтому авторами выбрана для заполнения жидкость.

На фиг. 6 корпус 1 изгибается крестовой струбциной 11 с помощью резьбовых шпилек 14. Стяжка струбцин приводит к поперечному сокращению задней стенки экрана, а наличие в задней стенке ослабляющих проточек 15 вынуждает изгибаться заднюю стенку в одну сторону. Жидкость или газовая среда, заполняющая корпус (в этом случае герметичный без ввода), служит для выравнивания давления на эластичную стенку.

На фиг. 7 в герметичном корпусе 1 размещен источник нагрева, например спираль 16 в герметичной коробке 17 с эластичной стенкой 18. При нагреве газ, окружающий спираль, расширяется, эластичная стенка прогибается наружу, в корпусе экрана создается избыточное давление, прогибающее экран и растягивающее дополнительный прозрачный слой. Как подвариант вместо герметичной коробки может быть тело из материала с большим линейным расширением, снабженное ТЭНом. Такая конструкция также работоспособна.

Можно было бы продолжить перечень механизмов для растягивания внешней поверхности дополнительного прозрачного слоя, включая биметаллические или магнитные, но все они, включая приведенные в примерах, имеют особенность - располагаться с тыльной стороны экрана.

При этом многослойная пластина, инициирующая изображение, может быть выполнена на основе различных дисплеев:
на холодных катодах (многослойная пластина);
на жидких кристаллах ( -"- );
электролюминесцентная панель ( -"- ).

Все эти экраны пластинчатого многослойного типа. Это общее родовое понятие охватывает все функциональные особенности и конструктивные признаки экранов.

На базе предложенного плоского экрана могут создаваться дисплеи с высоким качеством квадроизображений и возможностью регулировки и настройки интервала глубины четкого восприятия объемности изображения за счет механизма прогиба экрана, что проще, дешевле и надежней известных устройств. Конструкция позволяет повысить удобство использования.

Использование: изобретение относится к области телевизионной техники, в частности к конструкциям плоских экранов, предназначенных для воспроизведения квадроизображений. Сущность изобретения: плоский экран содержит корпус, многослойную пластину, инициирующую изображение, дополнительный прозрачный слой с рельефом в виде сферических растровых линз, механизм прогиба экрана в виде герметичной камеры с возможностью заполнения жидкостью и поршневого штока в виде винта. Достигаемый технический результат: плоский экран обладает высоким качеством квадроизображений, простым надежным механизмом регулировки интервала глубины четкого восприятия объемности изображения, повышенными компактностью и удобством пользования. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Плоский экран, содержащий корпус, многослойную пластину, инициирующую изображение, дополнительный прозрачный слой с рельефной поверхностью, отличающийся тем, что рельефная поверхость выполнена в виде сферических растровых линз, а с тыльной стороны экрана расположен механизм прогиба экрана. 2. Экран по п. 1, отличающийся тем, что механизм прогиба выполнен в виде герметичной камеры с поршневым штоком. 3. Экран по п. 2, отличающийся тем, что герметичная камера выполнена с возможностью заполнения жидкостью. 4. Экран по п. 2, отличающийся тем, что поршневой шток выполнен в форме винта.