ЭКРАНИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ БЛОК Российский патент 2018 года по МПК G02B5/20 

Область техники

Данное изобретение относится к фильтрации электромагнитного излучения, в частности к экранирующему электромагнитное излучение блоку, выполненному для поглощения света, имеющего первую длину волны, и испускания света, имеющего вторую длину волны.

Предпосылки создания изобретения

Формирующие лазерный луч устройства серийно выпускаются в виде лазерных указок и других устройств, формирующих мощный фокусированный лазерный луч. Серийно выпускаемые лазерные указки общедоступны и используются для создания помех пилотам на критических этапах выполнения полета. Формируемый такими устройствами лазерный луч может быть направлен на воздушное судно и попасть в кабину пилота воздушного судна. Когда лазерный луч взаимодействует со стеклом кабины пилота, лазерный луч может создавать цветные отблески или блики на стекле и/или попасть в глаза пилоту, мешая ему видеть. К сожалению, количество подобных инцидентов с лазерными лучами в последние годы почти удвоилось.

Пилоты должны видеть не только то, что находится снаружи воздушного судна, они также должны без помех видеть все приборы. Когда лазер направлен на воздушное судно, то подобный инцидент отвлекает пилота от выполнения обязанностей по обеспечению безопасной доставки пассажиров в пункт назначения. Лазерные указки могут оказывать сильное воздействие на зрение пилота, в особенности во время таких критических этапов полета, как взлет и посадка. Лазерные удары также могут ухудшить зрение пилота. Например, если пилот ведет воздушное судно в ночное время, неожиданно попавший прямо в глаза яркий зеленый луч света может вызвать стойкую боль, судороги глазных мышц и появление пятен перед глазами пилота.

Хотя пилотам и дается указание отворачиваться от лазерного луча или зажмуриваться, чтобы избежать попадания в них лазерного луча, до того момента, как пилот отвернется или зажмурится, лазерный луч уже попадет в глаза пилота. Кроме того, отворачиваясь, пилот значительно ограничивает свои возможности по управлению воздушным судном.

Специальные солнцезащитные очки могут уменьшить воздействие лазерного луча на глаза пилота, однако эти приспособления также ограничивают способность пилота видеть приборы в кабине экипажа. Другие типы солнцезащитных очков препятствуют попаданию в глаза пилота света широкого диапазона длин волн, что может быть нежелательным ночью и в других условиях недостаточного освещения, они могут смещаться при неблагоприятных погодных условиях или турбулентности, что дополнительно отвлекает пилота. Кроме того, в случае регламентированного использования солнцезащитные очки могут быть дорогостоящими, могут создавать блики, на них может оседать пыль и отлагаться жировая пленка.

Тонированные окна обладают схожими недостатками, так как они препятствуют попаданию в глаза пилота света всех длин волн. Автоматически затемняющиеся очки или окна затемняются постепенно и могут не успевать блокировать лазерный луч до того, как произойдет ухудшение зрения пилота. Кроме того, для отдельных видов автоматически затемняющегося стекла требуется источник питания.

Существующие технологии предлагают различные виды стекла с нанесенными на него покрытиями для блокирования ослепительного света. Однако эти виды стекла ограничивают свет всех длин волн, в результате чего затемняются важнейшие пилотажные приборы и вид из кабины пилота.

Похожие проблемы испытывают водители автомобилей при ярком солнце или ярком свете фар встречного автомобиля.

В связи с этим специалисты продолжают исследования и разработки в области защиты оптических приборов, таких как человеческий глаз, от световых помех.

Сущность изобретения

В одном варианте осуществления изобретения описанный экранирующий электромагнитное излучение блок может содержать прозрачную подложку и расположенный относительно подложки прозрачный активный слой, причем активный слой выполнен для поглощения электромагнитного излучения, имеющего первую длину волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего вторую длину волны, причем вторая длина волны отлична от первой длины волны.

В другом варианте осуществления изобретения описанный экранирующий электромагнитное излучение блок может содержать прозрачную подложку и расположенный относительно подложки прозрачный активный слой, причем активный слой выполнен для поглощения электромагнитного излучения, имеющего первую длину волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего вторую длину волны, причем вторая длина волны отлична от первый длины волны, при этом активный слой содержит флуоресцентные молекулы, связанные с основным материалом, причем флуоресцентные молекулы способны поглощать электромагнитное излучение, имеющее первую длину волны, и испускать электромагнитное излучение, имеющее вторую длину волны, причем первая длина волны находится в видимой части электромагнитного спектра, а вторая длина волны находится в невидимой части электромагнитного спектра.

В другом варианте осуществления изобретения описанный экранирующий электромагнитное излучение блок может содержать активный слой, содержащий прозрачный основной материал и множество флуоресцентных молекул, связанных с основным материалом, причем флуоресцентные молекулы способны поглощать электромагнитное излучение, имеющее первую длину волны, и испускать электромагнитное излучение, имеющее вторую длину волны, причем вторая длина волны отлична от первой длины волны.

В еще одном варианте осуществления изобретения описан способ изготовления экранирующего электромагнитное излучение блока, выполненного для поглощения света, имеющего первую длину волны, и испускания света, имеющего вторую длину волны, причем способ может включать этапы: (1) конструирования флуоресцентной молекулы, имеющей характеристики возбуждения и эмиссии в ответ на электромагнитное излучение, имеющее предварительно заданную длину волны, (2) получения основного материала, способного вместить множество флуоресцентных молекул, (3) связывания множества флуоресцентных молекул с основным материалом для образования флуоресцентного состава, (4) образования прозрачного активного слоя из флуоресцентного состава, (5) изготовления прозрачной подложки и (6) нанесение активного слоя на подложный слой.

Кроме того, изобретение включает в себя варианты осуществления согласно следующим пунктам.

Пункт 1. Экранирующий блок, содержащий:

по существу прозрачный подложный слой, и

по существу прозрачный активный слой, расположенный относительно подложки,

причем активный слой выполнен для поглощения электромагнитного излучения, имеющего первую длину волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего вторую длину волны, причем вторая длина волны отлична от первой длины волны.

Пункт 2. Блок по п. 1, в котором активный слой содержит гибкую прозрачную пленку, нанесенную по меньшей мере на одну основную поверхность подложного слоя.

Пункт 3. Блок по п. 1, в котором активный слой содержит жесткую прозрачную панель, расположенную смежно по меньшей мере с одной основной поверхностью подложного слоя.

Пункт 4. Блок по п. 1, в котором активный слой содержит флуоресцентные молекулы.

Пункт 5. Блок по п. 4, в котором флуоресцентные молекулы распределены в основном материале.

Пункт 6. Блок по п. 4, в котором флуоресцентная молекула является молекулярным красителем.

Пункт 7. Блок по п. 1, в котором вторая длина волны больше, чем первая длина волны.

Пункт 8. Блок по п. 1, в котором первая длина волны находится в видимой части электромагнитного спектра, а вторая длина волны находится в невидимой части электромагнитного спектра.

Пункт 9. Блок по п. 1, кроме того, содержащий второй прозрачный подложный слой, причем активный слой расположен между подложным слоем и вторым подложным слоем.

Пункт 10. Блок по п. 1, кроме того, содержащий второй активный слой, расположенный смежно с активным слоем.

Пункт 11. Блок по п. 10, в котором второй активный слой содержит флуоресцентные молекулы.

Пункт 12. Блок по п. 1, содержащий несколько активных слоев, в котором каждый из нескольких активных слоев содержит особую флуоресцентную молекулу.

Пункт 13. Экранирующий блок, содержащий:

активный слой, содержащий:

прозрачный основной материал, и

флуоресцентную молекулу, распределенную в основном материале,

причем флуоресцентная молекула выполнена для поглощения электромагнитного излучения, имеющего первую длину волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего вторую длину волны, причем вторая длина волны отлична от первой длины волны.

Пункт 14. Экранирующий блок по п. 13, в котором первая длина волны находится в видимой части электромагнитного спектра, а вторая длина волны находится в невидимой части электромагнитного спектра.

Пункт 15. Блок по п. 13, кроме того, содержащий второй активный слой, расположенный смежно с активным слоем, причем второй активный слой выполнен для поглощения электромагнитного излучения, имеющего вторую длину волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего третью длину волны.

Пункт 16. Блок по п. 15, в котором первая длина волны находится в видимой части электромагнитного спектра, третья длина волны находится в невидимой части электромагнитного спектра, а вторая длина волны находится между видимой частью электромагнитного спектра и невидимой частью электромагнитного спектра.

Пункт 17. Блок по п. 13, в котором флуоресцентная молекула является молекулярным красителем.

Пункт 18. Блок по п. 13, кроме того, содержащий подложный слой, причем активный слой связан с подложным слоем.

Пункт 19. Блок по п. 13, в котором активный слой содержит твердую панель.

Пункт 20. Способ изготовления экранирующего блока, выполненного для поглощения света, имеющего первую длину волны, и испускания света, имеющего вторую длину волны, включающий в себя этапы:

обеспечение флуоресцентной молекулы, имеющей характеристики возбуждения и эмиссии в ответ на электромагнитное излучение, имеющее предварительно заданную длину волны,

обеспечение основного материала,

распределение флуоресцентной молекулы в основном материале для создания флуоресцентного состава,

образование из флуоресцентного состава активного слоя,

обеспечение подложки и

нанесение активного слоя на подложный слой.

Пункт 21. Воздушное судно, содержащее экранирующий блок по п. 1 или п. 13.

Другие варианты осуществления описанного экранирующего электромагнитное излучение блока станут очевидны из приведенного ниже подробного описания, прилагаемых чертежей и прилагаемой формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан поперечный разрез одного варианта осуществления описанного экранирующего электромагнитное излучение блока,

На фиг. 2 показан схематичный вид описанного экранирующего электромагнитное излучение блока, показанного на фиг. 1,

На фиг. 3 показан увеличенный вид экранирующего электромагнитное излучение блока, иллюстрирующий флуоресцентные молекулы,

На фиг. 4 показан поперечный разрез другого варианта осуществления экранирующего электромагнитное излучение блока,

На фиг. 5 показана диаграмма спектров флуоресцентного возбуждения и эмиссии варианта осуществления флуоресцентных молекул.

На фиг. 6 показана диаграмма спектров флуоресцентного возбуждения и эмиссии другого варианта осуществления флуоресцентных молекул.

На фиг. 7 показан поперечный разрез другого варианта осуществления описанного экранирующего электромагнитное излучение блока,

На фиг. 8 показан схематичный вид описанного экранирующего электромагнитное излучение блока, показанного на фиг. 7, и

На фиг. 9 показана диаграмма последовательности действий, иллюстрирующая вариант осуществления описанного способа изготовления экранирующего электромагнитное излучение блока, выполненного для поглощения света, имеющего первую длину волны, и испускания света, имеющего вторую длину волны.

Осуществление изобретения

Далее приводится подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие конкретные примеры осуществления изобретения. Другие примеры осуществления изобретения, включающие отличные структуры и действия, не выходят за пределы объема данного изобретения. Одинаковые номера позиций могут относиться к одному и тому же элементу или составной части на разных чертежах.

Согласно фиг. 1, один вариант осуществления описанного экранирующего блока, в целом обозначенного позицией 10, может содержать подложку 12 и активный слой 14, расположенный относительно подложки 12. Активный слой 14 может быть способен поглощать электромагнитное излучение (например, поглощенное электромагнитное излучение 16), имеющее первую длину 40 волны, и испускать электромагнитное излучение (например, испущенное электромагнитное излучение 18), имеющее вторую длину 42 волны. Вторая длина 42 волны испущенного электромагнитного излучения 18 может отличаться (например, быть больше или меньше) от первой длины 40 волны поглощенного электромагнитного излучения 16. Вследствие этого активный слой 14 может поглощать электромагнитное излучение 16 на конкретной частоте или в конкретном диапазоне частот и испускать электромагнитное излучение 18 на другой частоте или в другом диапазоне частот.

Подложка 12 может содержать любое прозрачное или по существу прозрачный основной материал. В одном варианте осуществления подложка 12 может быть панелью из жесткого материала. Например, подложка 12 может быть изготовлена из стекла, акрилового пластика, термопласта, поли(метилметакрилата) и аналогичных материалов. Конкретные не ограничивающие примеры подложки 12 могут включать Plexiglass® производства компании Arkema France, Lucite® производства компании Lucite International, Inc., Perspex® производства компании Imperial Chemical Industries Limited и Acrysteel® производства компании Aristech Acrylics, LLC. В другом варианте осуществления подложка 12 может быть листом тонкого гибкого материала. Например, подложка 12 может быть изготовлена из термопласта, такого как поливинилхлорид, полиэтилен и аналогичные материалы.

Как показано на фиг. 2, поглощенное электромагнитное излучение 16 может быть видимым светом, а первая длина 40 волны может находиться в видимой части спектра. Активный слой 14 может сдвигать длину волны видимого света в сторону невидимого спектра (например, второй длины 42 волны). Например, поступающий видимый свет (например, поглощенное электромагнитное излучение 16), имеющий длину волны в видимом спектре (например, первую длину 40 волны), может претерпеть сдвиг длины волны и может быть испущен в виде света (например, испущенного электромагнитного излучения 18), имеющего сдвинутую длину волны (например, вторую длину 42 волны) при прохождении через активный слой 14 и поглощении им.

Согласно фиг. 3 активный слой 14 может содержать флуоресцентный материал или состав, способный поглощать электромагнитное излучение (например, поглощенное электромагнитное излучение 16), имеющее длину волны в видимом спектре (например, первую длину 40 волны) (называемую в тексте видимым светом или поглощенным светом) и испускать электромагнитное излучение (например, испущенное электромагнитное излучение 18), имеющее длину волны в невидимом или едва видимом спектре (например, вторую длину 42 волны) (называемую в тексте невидимым светом или испущенным светом). Флуоресцентный материал может содержать флуоресцентные молекулы или частицы 24, имеющие заданные характеристики, подобранные для реакции на видимый свет или для поглощения видимого света и испускания невидимого света (например, инфракрасного света или ультрафиолетового света). Флуоресцентные молекулы 24 активного слоя 14 могут быть заключены в основном материале 26 для нанесения на подложку 12. В связи с этим активный слой 14 может быть реализован в виде прозрачного листа, содержащего в себе молекулу 24.

Поэтому в иллюстративных вариантах осуществления изобретения флуоресцентный материал (основной материал 26 и флуоресцентные молекулы 24) активного слоя 14 может быть любым материалом, способным испускать невидимый свет в ответ на получение видимого света. В активном слое 14 могут быть использованы различные виды флуоресцентного материала. Размер флуоресцентных частиц может быть очень мал, например, это могут быть наночастицы или молекулы с размерами от приблизительно 0,5 нм до приблизительно 500 нм. Флуоресцентные молекулы 24 могут представлять собой любой тип подходящей молекулярной композиции, включая неорганические молекулы, неорганический фосфор, органофосфат, органические молекулы, красители, наночастицы на основе полупроводников, металлорганические молекулы, органический хлорофилл или другие подходящие органические или неорганические вещества.

В общем, флуоресценция представляет собой молекулярное явление, в ходе которого материал поглощает видимый свет одного цвета (на первой длине волны) и почти мгновенно излучает (испускает) видимый свет другого цвета (на другой длине волны). Этот процесс известен как возбуждение и эмиссия. Большинство флуорохромов имеют точно определенные диапазоны возбуждения и эмиссии. Спектральное распределение испущенного света может мало зависеть от длины волны возбуждения. Флуоресцентные молекулы 24 активного слоя 14 могут быть настроены на поглощение света, находящегося в диапазоне длин волн видимого спектра, и излучение света, находящегося в диапазоне длин волн невидимого спектра, который невидим невооруженным глазом. Активный слой 14 может захватывать, сохранять и преобразовывать энергию электромагнитного излучения и испускать энергию либо посредством электрических соединителей, либо посредством непосредственной эмиссии электромагнитного излучения. После удаления электромагнитного излучения флуоресцентный материал активного слоя 14 может вернуться в невозбужденное состояние, в котором оно снова способно рассеивать энергию, не блокируя или не мешая оптическим приборам или зрению.

В одном конкретном варианте осуществления изобретения молекула 24 может быть органической молекулой, имеющей конструкцию или конфигурацию, чувствительную к различным диапазонам или участкам длин волн, аналогичной молекулярному красителю, такому как стириловый краситель. В общем случае стириловые красители представляют собой органические молекулы с флюоресцирующими свойствами. Их флюоресцирующие свойства могут зависеть от включения в среду углеводородного хвоста. Длина углеводородного хвоста может определять константу диссоциации включения. Например, короткие хвосты (например, 43С) имеют высокую константу диссоциации и движутся быстро, в то время как более длинные хвосты могут иметь более низкую константу диссоциации.

Например, стириловые красители, такие, как молекулы FM1-43 и FM4-64, производимые компанией Life Technologies, могут возбуждаться длинами волн, составляющими от приблизительно 430 нм до приблизительно 520 нм (например, синим/зеленым светом). В случае FM1-43 спектр испускания может быть сдвинут к максимальной длине волны, составляющей приблизительно 580 нм (например, желтому/оранжевому свету). В случае FM4-64 спектр испускания может быть сдвинут к максимальной длине волны, составляющей приблизительно 730 нм (например, дальнему красному свету).

FM1-43 является молекулой стирилпиридиния, более кратко называемой молекулой стирила или стириловым красителем. FM1-43 является амфифильной молекулой, содержащей как гидрофильную, так и гидрофобную область. FM1-43 содержит липофильный хвост, образованный 2 углеводородными цепями (например, СН3СН2СН2СН2…) и положительно заряженную аммониевую голову. Голова может быть пиридиниевой группой, она образована двумя ароматическими кольцами с мостиком двойной связи между ними, известными как флуорофорная часть молекулы красителя. Флуорофорная группа имеет возбуждение на приблизительно 500 нм и эмиссию света на приблизительно 625 нм. Липофильность хвоста может обеспечивать способность молекулярного красителя растворяться в жирах, маслах, липидах и неполярных растворителях, таких как гексан или толуол. Хвост молекулы - это то, что позволяет красителю проникать в среду, так как положительно заряженная голова не может проникнуть в среду. Причиной изменения длины волны является именно взаимодействие углеводородного хвоста.

В другом примере флуоресцентные молекулы 24 могут быть молекулами с перекрывающимися частотами [спектрами - здесь и далее прим. переводчика], обеспечивающими частотно резонансный перенос энергии [резонансный перенос энергии флуоресценции] (FRET). FRET представляет собой зависимое от расстояния взаимодействие между электронно-возбужденными состояниями двух молекул красителя, в которых возбуждение переносится от молекулы донора к молекуле акцептора без эмиссии фотона. Эффективность FRET обратно пропорциональна шестой степени межмолекулярного расстояния, что позволяет использовать его на расстояниях, сопоставимых с размерами биологических макромолекул.

Снова согласно фиг. 1 подложка 12 может содержать первую основную поверхность 20 и противоположную вторую основную поверхность 22. Для создания экранирующего блока 10 активный слой 14 может быть объединен или расположен смежно с по меньшей мере первой основной поверхностью 20 подложки 12.

Подложка 14 может содержать любое прозрачное или по существу прозрачный основной материал 26 (связующее или матрицу). Флуоресцентный материал или состав (например, флуоресцентные молекулы 24) могут быть добавлены, смешаны, связаны или иным образом соединены с основным материалом 26. Так, молекулы 24 могут быть заключены (например, залиты) в основном материале 26. Заключение в основной материал 26 может создать воздухонепроницаемую среду для флуоресцентных молекул 24, ограждающую молекулы 24 от атмосферы для предотвращения разрушения молекул 24. Например, основной материал 26 может быть термопластическим материалом, образующим твердое тело после отверждения. В качестве другого примера основной материал 26 может быть связующим или основой в жидкой форме, пристающим к поверхности подложки и засыхающим в виде твердой пленки.

В одном варианте осуществления активный слой 14 может быть гибким листом, выполненным для перекрывания или расположения смежно с подложкой 12. В другом варианте осуществления активный слой 14 может быть жестким листом, выполненным для перекрывания или расположения смежно с подложкой 12. В другом варианте осуществления активный слой 14 может быть тонкой твердой пленкой, выполненной для перекрывания или расположения смежно с подложным слоем 12. В еще одном варианте осуществления активный слой 14 может быть разжиженным материалом, выполненным для покрытия и адгезии к подложному слою 12 и высыхания в виде твердой пленки.

Подложный слой 12 и/или активный слой 14 могут быть дополнены другими подложками или покрытиями для обеспечения подкрашивания, защиты подложки, фильтрации света (например, фильтрации внешнего ультрафиолетового света) или других функций.

Другой вариант осуществления описанного экранирующего блока 10 может содержать один или более активных слоев 14 и не содержать подложного слоя 12. Активный слой 14 может содержать флуоресцентные молекулы 24, добавленные к основному материалу 26. Основной материал 26 может быть отвержден для образования долговечного твердого активного слоя 14. Например, флуоресцентные молекулы 24 могут быть смешаны с основным материалом 26, по существу, из прозрачного термопластичного или термоотверждающегося полимера. Также, в отдельных случаях применения, в качестве экранирующего блока 10 могут быть использованы только активный слой 14 или несколько активных слоев 14.

Согласно фиг. 4 другой вариант осуществления описанного экранирующего блока, в целом обозначенного позицией 10', может содержать первую подложку 12', вторую подложку 28 и активный слой 14', расположенный между первой подложкой 12' и второй подложкой 28. Например, экранирующий блок 10' может быть многослойным слоистым материалом. Активный слой 14' может быть загерметизирован между первой подложкой 12' и второй подложкой 28 для обеспечения дополнительной защиты молекул 26 (фиг. 2) от атмосферы. Понятно, что для создания экранирующего блока 10 можно объединить любое количество подложек и активных слоев.

На фиг. 5 показан пример спектров флуоресцентного поглощения (возбуждения) и эмиссии флуоресцентных молекул 24 активного слоя 14. Как наглядно показано, молекулы 24 могут поглощать свет (например, поглощенный свет), имеющий [одни] длины волн (например, первую длину волны 40) и могут испускать свет (например, испущенный свет), имеющий [другие] длины волн (например, вторую длину волны 42), большие, чем длины волн поглощенного света. Этот переход может рассматриваться как преобразование с повышением частоты, так как длина волны поглощенного света (например, поглощенного электромагнитного излучения 16) увеличивается при его прохождении через экранирующий блок 10 и испускании в виде излученного света (например, испущенного электромагнитного излучения 18).

Например, активный слой 14 может поглощать видимый свет, имеющий длины волн, составляющие от приблизительно 380 нм до приблизительно 750 нм и испускать невидимый свет, имеющий длину волны, большую, чем приблизительно 750 нм (например, инфракрасный свет).

На фиг. 6 показан другой пример спектров флуоресцентного поглощения (возбуждения) и эмиссии флуоресцентных молекул 24 активного слоя 14. Как наглядно показано, молекулы 24 могут поглощать свет (например, поглощенный свет), имеющий [одни] длины волн (например, первую длину волны 40) и могут излучать свет (например, эмитированный свет), имеющий [другие] длины волн (например, вторую длину волны 42), меньшие, чем длины волн поглощенного света. Этот переход может рассматриваться как преобразование с понижением частоты, так как длина волны поглощенного света (например, поглощенного электромагнитного излучения 16) уменьшается при его прохождении через экранирующий блок 10 и испускания в виде излученного света (например, испущенного электромагнитного излучения 18).

Например, активный слой 14 может поглощать видимый свет, имеющий длины волн от приблизительно 380 нанометров (нм) до приблизительно 750 нм и испускать невидимый свет, имеющий длину волны, меньшую, чем приблизительно 380 нм (например, ультрафиолетовый свет).

В связи с этим описанный экранирующий блок 10 может преобразовывать световую энергию, могущую препятствовать видимости, в световую энергию, не препятствующую видимости.

В конкретном случае активный слой 14 может быть лазерно-адаптивным флуоресцентным материалом, содержащим специально сконструированные флуоресцентные молекулы 24, реагирующие на видимый свет, имеющий длины волн, соответствующие частотам серийно выпускаемых лазерных указок. Когда флуоресцентные молекулы 24 реагируют на свет лазерного луча, молекулы поглощают свет из лазерного луча и испускают свет, не создающий помех для зрения.

В одном примере осуществления экранирующий блок 10 может быть окном кабины пилота воздушного судна, а активный слой 14 может поглощать свет лазерного луча (например, поглощенное электромагнитное излучение 16, имеющее первую длину 40 волны), направленного на окно кабины пилота, и испускать невидимый свет (например, испущенное электромагнитное излучение 18, имеющее первую [вторую] длину 42 волны) для того, чтобы позволить пилоту выполнять любые необходимые действия без ухудшения видимости.

Например, активный слой 14 может быть способен реагировать на зеленую лазерную указку поглощением видимого света, имеющего длину волны от приблизительно 495 нм до приблизительно 570 нм (например, зеленого света) и испусканием едва видимого или невидимого света, имеющего длину волны, большую, чем приблизительно 750 нм (например, инфракрасного света).

В качестве другого примера, активный слой 14 может быть способен реагировать на зеленую лазерную указку поглощением видимого света, имеющего длину волны от приблизительно 495 нм до приблизительно 570 нм и испусканием едва видимого или невидимого света, имеющего длину волны, меньшую, чем приблизительно 380 нм (например, ультрафиолетового света).

В качестве еще одного примера, активный слой 14 может быть способен реагировать на красную лазерную указку поглощением видимого света, имеющего длину волны от приблизительно 620 нм до приблизительно 750 нм (например, зеленого [красного] света) и испусканием едва видимого или невидимого света, имеющего длину волны, большую, чем приблизительно 750 нм.

Согласно фиг. 7 другой вариант осуществления описанного экранирующего блока, в целом обозначенного позицией 10'', может содержать подложку 12'' и несколько активных слоев (отдельно обозначенных позициями 14a, 14b, 14с, 14d). Несколько активных слоев 14а, 14b, 14с, 14d могут быть способны поглощать видимый свет (например, поглощенное электромагнитное излучение 16, имеющее первую длину 40 волны) и последовательно сдвигать длину волны к невидимому свету (например, испущенному электромагнитному излучению 18, имеющему первую [вторую] длину 42 волны).

Как показано на фиг. 8, экранирующий блок 10'' может быть многослойным слоистым материалом, содержащим подложку 12'', первый активный слой 14а, второй активный слой 14b, третий активный слой 14с и четвертый активный слой 14d. Каждый из активных слоев 14а, 14b, 14с, 14d может сдвигать длину волны (например, первую длину 40 волны) видимого света (например, поглощенное электромагнитное излучение 16) в сторону невидимой части спектра. Например, поступающий видимый свет, имеющий длину волны в видимой части спектра, может претерпеть первый сдвиг длины волны и может испускаться в виде света, имеющего первую сдвинутую длину 30 волны при прохождении через первый активный слой 14а и поглощении им. Свет, имеющий первую сдвинутую длину 30 волны, может претерпеть второй сдвиг длины волны и может испускаться в виде света, имеющего вторую сдвинутую длину 32 волны при прохождении через второй активный слой 14b и поглощении им. Свет, имеющий вторую сдвинутую длину 32 волны, может претерпеть третий сдвиг длины волны и может испускаться в виде света, имеющего третью сдвинутую длину 34 волны при прохождении через третий активный слой 14с и поглощении им. Свет, имеющий третью сдвинутую длину 34 волны, может претерпеть четвертый сдвиг длины волны и может испускаться в виде невидимого света (например, испущенного электромагнитного излучения 18), имеющего четвертую сдвинутую длину 36 волны (например, вторую длину 42 волны) при прохождении через четвертый активный слой 14d и поглощении им.

Как описано выше, каждый из активных слоев 14а, 14b, 14с, 14d может содержать флуоресцентные молекулы 24 (фиг. 2), сконфигурированные или настроенные реагировать на свет или возбуждаться светом, имеющим заданную длину волны или длины волн. Например, первый активный слой 14а может быть способен поглощать видимый свет, имеющий длины волн от приблизительно 495 нм до приблизительно 570 нм (например, зеленый свет) и испускать свет, имеющий первую сдвинутую длину 30 волны, составляющую приблизительно от 570 нм до приблизительно 590 нм (например, желтый свет). Второй активный слой 14b может быть способен поглощать свет, имеющий первую сдвинутую длину 30 волны, составляющую приблизительно от 570 нм до приблизительно 590 нм, и испускать свет, имеющий вторую сдвинутую длину 32 волны, составляющую приблизительно от 590 нм до приблизительно 620 нм (например, оранжевый свет). Третий активный слой 14с может быть способен поглощать свет, имеющий вторую сдвинутую длину 32 волны, составляющую приблизительно от 590 нм до приблизительно 620 нм, и испускать свет, имеющий третью сдвинутую длину 34 волны, составляющую приблизительно от 620 нм до приблизительно 750 нм (например, красный свет). Четвертый активный слой 14d может быть способен поглощать свет 36, имеющий третью сдвинутую длину 34 волны, составляющую приблизительно от 620 нм до приблизительно 750 нм, и испускать невидимый свет, имеющий четвертую сдвинутую длину 36 волны, большую, чем приблизительно 750 нм (например, инфракрасный свет).

Понятно, что каждый из нескольких сдвигов длины волны может быть преобразованием с повышением частоты (фиг. 4) для увеличения длины волны света в сторону спектра инфракрасного излучения, или преобразованием с понижением частоты (фиг. 5) для уменьшения длины волны света в сторону спектра ультрафиолетового излучения. Таким образом, количество активных слоев 14 может зависеть от направления сдвига и общей величины сдвига длины волны (количества сдвигов в длине волны), необходимого для преобразования видимого света в невидимый свет.

Экранирующий блок 10'' может образовывать часть или все целиком ветровое стекло транспортного средства, окно кабины пилота, окно здания, индикатор на лобовом стекле, очковое стекло и так далее. Описанный экранирующий блок 10" может быть особенно полезен при использовании в аэрокосмической области. Предполагается, что описанный экранирующий блок 10'' может быть использован в качестве любой по существу прозрачной поверхности, способной уменьшить или устранить созданные бликами визуальные помехи любым оптическим приборам, таким как, человеческий глаз, приборы визуальной индикации, оптические датчики и так далее. Совершенно ясно, что описанный экранирующий блок 10'' может быть одинаково полезен и в других, отличных от аэрокосмической, областях, например автомобильной промышленности, правоохранительных органах, управлении воздушным движением, вооруженных силах и/или строительстве. Активные слои 14а, 14b, 14с, 14d могут быть нанесены на подложку 12'' во время изготовления или предоставлены для модификации на существующей подложке 12''.

В одном примере осуществления экранирующий блок 10'' может содержать по меньшей мере одну подложку 12'' и по меньшей мере один активный слой 14а для создания жесткой прозрачной панели, образующей окно кабины пилота, индикатор на лобовом стекле, щиток шлема или очковые стекла.

В другом примере осуществления экранирующий блок 10'' может содержать по меньшей мере один активный слой 14а для образования гибкого, прозрачного листа нанесенного на внутреннюю поверхность окна кабины пилота, индикатора на лобовом стекле, щитка шлема или очковых стекол.

В еще одном примере осуществления экранирующий блок 10'' может быть жесткой прозрачной панелью, расположенной между пилотом и окном кабины экипажа или индикатором на лобовом стекле, через которые свет (например, свет лазерных лучей) может попасть в кабину пилота.

Понятно, что экранирующий блок 10'' может не блокировать видимый свет, используемый пилотом для того, чтобы видеть, как это делается солнцезащитными очками и тонированными стеклами. Кроме того, так как молекула 24 может всегда реагировать на поступающий свет в пределах определенной длины волны, временная задержка между попаданием света на экранирующий блок 10'' и реакцией молекул 24 (фиг. 3) активных слоев 14а, 14b, 14с, 14d на свет может отсутствовать.

Кроме того, для работы флуоресцирующих молекул 24 (фиг. 3) не требуется источник питания. В связи с этим экранирующий блок 10'' может преодолеть недостатки, связанные реагирующими на свет очками или электрически затемняемым стеклом.

Согласно фиг. 9, также описан способ, в целом обозначенный номером позиции 100, изготовления экранирующего блока, выполненного для поглощения света, имеющего первую длину волны, и испускания света, имеющего вторую длину волны, включающий в себя следующие этапы. Как показано в блоке 102, может быть подобрана (например, сконструирована) флуоресцентная молекула, имеющая определенные характеристики возбуждения и эмиссии в ответ на электромагнитное излучение, имеющее определенную длину волны или длины волн.

Как показано в блоке 104, может быть обеспечен основной материал или носитель для размещения множества флуоресцентных молекул.

Как показано в блоке 106, для образования флуоресцентного материала множество флуоресцентных молекул может быть объединено с основным материалом.

Как показано в блоке 108, из материала флуоресцентного состава может быть образован активный слой. Активный слой может быть прозрачным твердым материалом или прозрачной жидкостью.

Как показано в блоке 110, может быть обеспечена прозрачная подложка.

Как показано в блоке 112, активный слой может быть нанесен на подложный слой. Например, прозрачный твердый активный слой может быть расположен смежно с подложным слоем. В качестве другого примера, прозрачный жидкий активный слой может быть нанесен на подложный слой в виде покрытия или пленки.

Соответственно, описанный экранирующий блок может автоматически перенаправлять электромагнитное излучение от источника излучения (например, лазерного луча) посредством поглощения видимого света и испускания невидимого света, не создавая помех для зрения и предотвращая повреждение зрения. Таким образом, экранирующий блок может устранить необходимость в защитных очках, которые могут ограничивать зрительные возможности того, на кого они надеты. Например, при использовании в качестве окна кабины пилота или индикатора на лобовом стекле воздушного судна, описанный экранирующий блок может уменьшить или устранить эффект лазерно-индуцированных бликов на окне кабины пилота, вызванных светом лазерного луча, и защитить глаза экипажа во время критических этапов полета, таких как взлет и посадка, поисково-спасательные операции, видеонаблюдение для обеспечения внутренней безопасности в стране, боевые операции и так далее.

Кроме того, изобретение включает в себя варианты осуществления согласно следующим пунктам:

Пункт 1. Экранирующий блок, содержащий:

по существу прозрачный подложный слой и

по существу прозрачный активный слой, расположенный относительно подложки,

причем активный слой выполнен для поглощения электромагнитного излучения, имеющего первую длину волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего вторую длину волны, причем вторая длина волны отлична от первой длины волны.

Пункт 2. Блок по п. 1, в котором активный слой содержит гибкую прозрачную пленку, нанесенную по меньшей мере на одну основную поверхность подложного слоя.

Пункт 3. Блок по п. 1 или п. 2, в котором активный слой содержит жесткую прозрачную панель, расположенную смежно по меньшей мере с одной основной поверхностью подложного слоя.

Пункт 4. Блок по одному из предшествующих пп., в котором активный слой содержит флуоресцентные молекулы.

Пункт 5. Блок по п. 4, в котором флуоресцентные молекулы распределены в основном материале.

Пункт 6. Блок по п. 4 или п. 5, в котором флуоресцентная молекула является молекулярным красителем.

Пункт 7. Блок по одному из предшествующих пп., в котором вторая длина волны больше, чем первая длины волны.

Пункт 8. Блок по одному из предшествующих пп., в котором первая длина волны находится в видимой части электромагнитного спектра, а вторая длина волны находится в невидимой части электромагнитного спектра.

Пункт 9. Блок по одному из предшествующих пп., кроме того, содержащий второй прозрачный подложный слой, причем активный слой расположен между подложным слоем и вторым подложным слоем.

Пункт 10. Блок по одному из предшествующих пп., кроме того, содержащий второй активный слой, расположенный смежно с активным слоем.

Пункт 11. Блок по п. 10, в котором второй активный слой содержит флуоресцентные молекулы.

Пункт 12. Блок по одному из предшествующих пп., содержащий несколько активных слоев, в котором каждый из нескольких активных слоев содержит особую флуоресцентную молекулу.

Пункт 13. Экранирующий блок, содержащий: активный слой, содержащий:

прозрачный основной материал и

флуоресцентную молекулу, распределенную в основном материале,

причем флуоресцентная молекула выполнена для поглощения электромагнитного излучения, имеющего первую длину волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего вторую длину волны, причем вторая длина волны отлична от первой длины волны.

Пункт 14. Блок по п. 13, в котором первая длина волны находится в видимой части электромагнитного спектра, а вторая длина волны находится в невидимой части электромагнитного спектра.

Пункт 15. Блок по п. 13 или п. 14, кроме того, содержащий второй активный слой, расположенный смежно с активным слоем, причем второй активный слой выполнен для поглощения электромагнитного излучения, имеющего вторую длину волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего третью длину волны.

Пункт 16. Блок по п. 15, в котором первая длина волны находится в видимой части электромагнитного спектра, третья длина волны находится в невидимой части электромагнитного спектра, а вторая длина волны находится между видимой частью электромагнитного спектра и невидимой частью электромагнитного спектра.

Пункт 17. Блок по пп. 13-16, в котором флуоресцентная молекула является молекулярным красителем.

Пункт 18. Блок по пп. 13-17, кроме того, содержащий подложный слой, причем активный слой связан с подложкой.

Пункт 19. Блок по пп. 13-18, в котором активный слой содержит твердую панель.

Пункт 20. Способ изготовления экранирующего блока, выполненного для поглощения света, имеющего первую длину волны, и испускания света, имеющего вторую длину волны, включающий в себя этапы:

обеспечение флуоресцентной молекулы, имеющей характеристики возбуждения и эмиссии в ответ на электромагнитное излучение, имеющее предварительно заданную длину волны,

обеспечение основного материала,

распределение флуоресцентной молекулы в основном материале для создания флуоресцентного состава,

преобразование флуоресцентного состава в активный слой,

обеспечение подложки и

нанесение активного слоя на подложный слой.

Пункт 21. Воздушное судно, содержащее экранирующий блок по п. 1 или 13.

Несмотря на то что были показаны и описаны различные варианты осуществления описанного экранирующего блока, специалистам после прочтения этого описания могут быть очевидны другие варианты осуществления. Данная заявка включает такие варианты осуществления и ограничена только объемом формулы изобретения.

Изобретение относится к фильтрации электромагнитного излучения. Экранирующий блок содержит по существу прозрачный подложный слой и множество активных слоев. Указанные слои выполнены с возможностью поглощения электромагнитного излучения в видимой части электромагнитного спектра, последовательного сдвига через каждый из указанного множества активных слоев указанного электромагнитного излучения из указанной видимой части электромагнитного спектра к невидимой части электромагнитного спектра и испускания электромагнитного излучения в указанной невидимой части электромагнитного спектра. Изобретение обеспечивает последовательный сдвиг видимого света к невидимому. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Экранирующий блок (10), содержащий:

по существу прозрачный подложный слой (12) и

множество активных слоев (14а, 14b, 14с, 14d), расположенных относительно указанного подложного слоя (12),

причем указанное множество активных слоев (14а, 14b, 14с, 14d) выполнены с возможностью:

поглощения электромагнитного излучения (16) в видимой части электромагнитного спектра,

последовательного сдвига через каждый из указанного множества активных слоев (14а, 14b, 14с, 14d) указанного электромагнитного излучения из указанной видимой части электромагнитного спектра к невидимой части электромагнитного спектра и

испускания электромагнитного излучения (18) в указанной невидимой части электромагнитного спектра.

2. Блок (10) по п. 1, в котором по меньшей мере один из указанного множества активных слоев (14а, 14b, 14с, 14d) содержит гибкую прозрачную пленку, нанесенную на по меньшей мере одну основную поверхность указанного подложного слоя (12).

3. Блок (10) по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере один из указанного множества активных слоев (14а, 14b, 14с, 14d) содержит жесткую прозрачную панель, расположенную смежно с по меньшей мере одной основной поверхностью (20, 22) указанного подложного слоя (12).

4. Блок (10) по п. 1 или 2, в котором каждый из указанного множества активных слоев (14а, 14b, 14с, 14d) содержит флуоресцентные молекулы (24).

5. Блок (10) по п. 4, в котором флуоресцентные молекулы (24) распределены в основном материале (26).

6. Блок (10) по п. 4, в котором флуоресцентные молекулы (24) являются молекулярным красителем.

7. Блок (10) по п. 1 или 2, в котором длина волны испускаемого электромагнитного излучения, имеющего вторую длину (42) волны, больше, чем длина волны поглощаемого электромагнитного излучения, имеющего первую длину (40) волны.

8. Блок (10) по п. 1 или 2, также содержащий второй прозрачный подложный слой (28), причем по меньшей мере один из указанного множества активных слоев (14а, 14b, 14с, 14d) расположен между указанным подложным слоем (12) и указанным вторым подложным слоем (28).

9. Блок (10) по п. 1 или 2, в котором каждый активный слой из указанного множества активных слоев (14а, 14b, 14с, 14d) содержит специфичную для слоя флуоресцентную молекулу.

10. Экранирующий блок, содержащий:

первый активный слой (14а), выполненный с возможностью поглощения электромагнитного излучения (16), имеющего первую длину (40) волны, и испускания электромагнитного излучения (18), имеющего вторую длину (42) волны, причем вторая длина (42) волны отлична от первой длины (40) волны, и

второй активный слой (14b), расположенный смежно с указанным первым активным слоем (14а) и выполненный с возможностью поглощения указанного электромагнитного излучения (18), имеющего вторую длину (42) волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего третью длину (34) волны, причем указанная третья длина волны отлична от указанной второй длины волны.

11. Блок по п. 10, в котором по меньшей мере один из таких слоев, как указанный первый активный слой (14а) и указанный второй активный слой (14b), содержит:

прозрачный основной материал (26) и

флуоресцентную молекулу, распределенную в основном материале (26).

12. Блок по п. 10, в котором указанная первая длина (40) волны находится в видимой части электромагнитного спектра, а указанная третья длина (34) волны находится в невидимой части электромагнитного спектра.

13. Блок по п. 10, в котором указанная первая длина (40) волны находится в видимой части электромагнитного спектра, указанная третья длина (34) волны находится в невидимой части электромагнитного спектра, а указанная вторая длина (42) волны находится между указанной видимой частью электромагнитного спектра и указанной невидимой частью электромагнитного спектра.

14. Блок по п. 11, в котором указанная флуоресцентная молекула является молекулярным красителем.

15. Блок по п. 10, также содержащий подложный слой (12), причем указанный первый активный слой (14) связан с указанным подложным слоем (12).

16. Блок по п. 10, в котором по меньшей мере один из таких слоев, как указанный первый активный слой (14а) и указанный второй активный слой (14b), содержит твердую панель.

17. Способ изготовления экранирующего блока (10), включающий в себя:

обеспечение флуоресцентной молекулы, имеющей характеристики возбуждения и эмиссии в ответ на электромагнитное излучение, имеющее заданную длину волны,

обеспечение основного материала (26),

распределение флуоресцентной молекулы в указанном основном материале (26) для создания флуоресцентного состава,

образование из указанного флуоресцентного состава первого активного слоя (14а), выполненного с возможностью поглощения электромагнитного излучения (16), имеющего первую длину (40) волны, и испускания электромагнитного излучения (18), имеющего вторую длину (42) волны, причем указанная вторая длина (42) волны отлична от указанной первой длины (40) волны,

обеспечение подложного слоя (12),

нанесение указанного первого активного слоя (14а) на указанный подложный слой (12) и

обеспечение второго активного слоя (14b), расположенного смежно с указанным первым активным слоем (14а) и выполненного с возможностью поглощения указанного электромагнитного излучения (18), имеющего вторую длину (42) волны, и испускания электромагнитного излучения, имеющего третью длину (34) волны, причем указанная третья длина волны отлична от указанной второй длины волны.

18. Воздушное судно, содержащее экранирующий блок (10) по одному из пп. 1-16.