ЭКРАН Российский патент 2012 года по МПК G02F1/00 H01J1/54 

Изобретение относится к области эргономики, а именно к конструкциям оптических экранов, в т.ч. дисплеев, проекционных экранов, других носителей динамического и статического изображения, а также технических экранов, предназначенных для защиты человека и/или технических устройств от вредного воздействия.

Общеизвестны средства отображения графической (статической и/или динамической) информации, содержащие поверхность, на которой формируется статическое, переменное или динамическое изображение - оптические экраны. Общеизвестны также защитные экраны и экраны, устанавливаемые между наблюдателем и поверхностью, на которой сформировано изображение: прозрачные или полупрозрачные, бесцветные или цветные, глянцевые или матовые, защищающие от физического воздействия и/или от пыли, просветляющие, противобликовые и т.п.

Их недостатком является возникновение бликов, мешающих наблюдателю. Например, на выпуклых экранах электронно-лучевых дисплеев видны, за счет частичного отражения от их поверхностей, паразитные изображения всех объектов, находящихся перед ними, а яркие объекты дают изображения, воспринимаемые как блики.

Примерами технических экранов могут быть стекла автомобилей, фонари кабин летательных и плавательных средств, защитные прозрачные экраны витрин, окон, дисплеев, приборных щитков, иллюминаторов и т.д., а также непрозрачные экраны. Блики с их поверхностей также мешают наблюдателю и/или утомляют его.

Для ослабления бликов применяют разные однослойные и многослойные покрытия, пленки, в т.ч. съемные (например, U.S. Pat. No. 3616098, 7764580, 4172613, 4746162, 4759581, 4873120, 5165462), и дополнительные экраны (например, U.S. Pat. No. 2076397, 4246613, 4548472) с использованием дифракционных, поляризационных и других оптических эффектов. Недостатком этих мер является необходимость введения дополнительных слоев, которые привносят и свои недостатки (например, противобликовый дополнительный экран перед монитором уменьшает яркость изображения, понижает удобство пользования и т.д.).

Целью предлагаемого изобретения является ослабление бликов от экрана.

Указанная цель достигается тем, что видимые наблюдателю поверхности экрана - как носители информации, так и вспомогательные, - все или часть их, выполнены вогнутыми с радиусом кривизны R в пределах от 2L до 2d (2L<R<2d), где L - расстояние от экрана до наблюдателя, а d - расстояние от экрана до ближайшего из предметов, видимые наблюдателю блики от которых на экране требуется ослабить.

Радиус кривизны поверхности разных элементов экрана, а также у разных областей в пределах одного элемента может отличаться в указанных выше пределах.

Изобретение основано на удалении из поля зрения наблюдателя, например пилота, изображений всех ярких (бликующих) предметов или размытия этих изображений для наблюдателя.

Вогнутые поверхности элементов экрана формируют паразитные изображения объектов так, как сферические зеркала с фокусным расстоянием F=R/2, в т.ч. ярких объектов, ответственных за появление бликов. При этом за экраном формируются мнимые паразитные изображения объектов, расположенных на расстоянии меньше фокусного от него. Действительные паразитные изображения остальных объектов, т.е. расположенных на расстояниях больше фокусного, формируются на расстояниях больше фокусного от экрана. Поэтому наблюдатель, находящийся на расстоянии меньше фокусного от экрана, видит резкими только мнимые (расположенные за экраном) паразитные изображения объектов, находящихся на расстоянии меньше фокусного от экрана, т.е. объектов, расположенных между ним самим и экраном, но в этом промежутке ярких предметов обычно не располагают, т.к. они могут слепить наблюдателя сильнее всяких бликов. Действительные же изображения более удаленных объектов формируются за спиной наблюдателя и не видны ему или смазаны из-за нерезкости, что исключает блики или ослабляет их.

Если ближайший яркий объект, блик от которого требуется исключить или ослабить, находится на расстоянии d>L, то радиус кривизны отражающих вогнутых поверхностей элементов экрана должен быть меньше чем 2d. При этом данный объект оказывается за фокусом отражающей поверхности и видимого наблюдателю резкого изображения не создает.

Другим положительным качеством предлагаемого вогнутого экрана является то, что мнимое паразитное изображение объекта, находящегося на расстоянии меньше фокусного, расположено на большем расстоянии от оптической оси, чем сам объект, т.е. может оказаться на периферии поля зрения наблюдателя или вне его поля зрения.

Вариантом изобретения является предложенный экран, все поверхности которого гладкие (глянцевые), а не матовые. Вариант выделен, т.к. используемые иногда в экранах с разными целями матовые поверхности могут искажать форму поверхности так, что микронеровности больше длины световой волны будут нарушать требования к сферичности поверхности, а это может привести к появлению бликов, хоть и более слабых.

Примером конкретного исполнения может служить жидкокристаллический дисплей со сферической вогнутой формой для кабины пилота. Одинаковый радиус кривизны имеют все слои экрана: светопровод, задний поляризатор, задняя стенка, слой тонкопленочных транзисторов, жидкокристаллический слой, слой светофильтров, передняя стенка, передний поляризатор, просветляющая пленка, защитное стекло с просветляющим покрытием и трибослоем. Экран имеет размеры 320×230 мм. Экрану придана сферическая вогнутая форма, и радиус кривизны составляет 1,2 м. (Вариантом является экран, у которого сферическую форму имеет только защитное стекло с его покрытиями - при этом яркость бликов в несколько раз меньше, чем при плоском защитном стекле.) При расстоянии от глаз пилота до экрана, равном 0,5 м, пилот не видит или видит значительно ослабленными блики от солнца и облаков, а также от элементов кабины. Светящиеся и бликующие детали панели управления или других элементов кабины или костюма пилота находятся далеко от оптической оси образованного экраном вогнутого сферического зеркала, а их мнимые изображения - еще дальше от оптической оси, поэтому блики оказываются вне поля зрения пилота, т.е. ему не видны и не мешают. Способ придания экрану вогнутой сферической формы составляет ноу-хау заявителя.

Другим примером конкретного исполнения является остекление кабины вертолета (тандемный вариант), при котором стекла в каждом окне имеют вогнутую (по отношению к пилоту) форму с радиусом кривизны R=2,0 м. При такой форме стекол ослабляются блики от солнца и облаков, т.к. их изображения не видны или нерезки, а также блики от сигнально-информационных приборов, т.к. их мнимые изображения расположены далеко от оптической оси сферических стекол, т.е. вне поля зрения пилота. Нужную форму стеклам придают молированием.

Изобретение относится к области эргономики, а именно к конструкциям оптических экранов. Предложенный экран, оптический и/или технический, с вогнутой формой радиусом кривизны, выполнен таким образом, что его одна или несколько видимых наблюдателю поверхностей имеют вогнутую форму с радиусом кривизны R, более чем вдвое превышающим расстояние от экрана L до наблюдателя и не превышающим двойного расстояния до ближайшего источника, блик от которого требуется исключить. Техническим результатом изобретения является снижение или ослабление бликов от экрана, видимых наблюдателю. 1 з.п. ф-лы.

1. Экран, у которого одна, несколько или все видимые наблюдателю поверхности имеют вогнутую форму с радиусом кривизны R в пределах от 2L до 2d (2L<R<2d), где L - расстояние от экрана до наблюдателя, a d - расстояние от экрана до ближайшего из предметов, видимые наблюдателю блики от которых на экране требуется исключить или ослабить.

2. Экран по п.1, отличающийся тем, что отражающая поверхность или отражающие поверхности экрана выполнены глянцевой.