RU2165113C1 - Способ коррекции изображения матричного наборного экрана и матричный наборный экран для реализации способа - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области информационной техники и может быть использовано при построении экранов коллективного пользования, формируемых из дискретных модулей. Заявленный способ заключается в том, что посредством матричной системы модулей световодов осуществляют формирование и пространственное смещение микрофрагментов изображения с возможностью образования сплошного информационного поля на проекционной поверхности. Одновременно осуществляют маштабирование микрофрагментов изображения посредством изменения межцентрового расстояния между смежными микрофрагментами изображения. Для этого используют модули световодов с индивидуальным для каждой ячейки индикации световодом, входную апертуру которой совмещают с выходной апертурой соответствующей этому световоду ячейки индикации. Матричный наборный экран для реализации способа содержит, по меньшей мере, две индикаторные панели, каждая из которых включает матрицу ячеек индикации, сформированных в зоне проекционных поверхностей, а также матричную систему модулей световодов. Входная апертура каждого световода выполнена идентичной по форме и размеру с выходной апертурой соответствующей ему ячейки индикации и совмещена с выходной апертурой этой ячейки индикации. Технический результат - расширение функциональных возможностей и области использования за счет повышения качества отображения информации при неограниченном увеличении площади сплошного информационного экрана - достигается за счет уменьшения светопотерь. Кроме того, повышается технологичность изготовления и сборки экрана за счет унификации и взаимозаменяемости модулей. 2 с. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Изобретение относится к области информационной техники и может быть, преимущественно, использовано при построении крупногабаритных матричных экранов (экранов коллективного пользования), формируемых из набора дискретных модулей, в качестве которых могут применяться как миниатюрные, так и достаточно крупные индикаторы изображения. Например, электронно-лучевые трубки, жидкокристаллические или плазменные (газоразрядные) индикаторные панели и т. д.

В настоящее время активно ведется поиск технологий создания плоских индикаторных панелей с широким информационным полем отображения информации. К наиболее перспективному направлению следует отнести создание и использование цветных плазменных панелей в качестве дискретных модулей, на базе которых формируется матричный наборный экран (экран коллективного пользования) с необходимыми габаритными параметрами.

Дисплейные устройства на основе плазменных индикаторных панелей обладают такими важными преимуществами, как широкий угол обзора, достаточно высокие яркость и контрастность формируемого изображения, качественное отображение на проекционной поверхности экрана быстро изменяющихся изображений, плоская проекционная поверхность экрана (исключающая геометрическое искажение отдельных фрагментов инициируемого изображения), низкие значения управляющих напряжений (порядка 200 В), отсутствие вредных излучений, а в случае матричных наборных экранов (экранов коллективного пользования) - возможность наращивания площади информационного поля до десятков квадратных метров.

Однако при использовании модульного (блочного) принципа построения экранов коллективного пользования возникает проблема устранения зон (возникающих на стыках панелей), которые нарушают целостность визуального восприятия формируемого изображения. То есть отсутствует возможность формирования сплошного информационного поля по всей площади матричного наборного экрана без использования дополнительных средств коррекции изображения. Иными словами, на стыках дисплейных блоков (индикаторных панелей) в зоне швов герметизации имеет место потеря шага между смежными фрагментами полного изображения, которые (фрагменты) инициируются соответствующими ячейками индикации. Таким образом, формируемое на экране полное изображение состоит из отдельных фрагментов, которые разделены информационными пробелами (зазорами).

Известен способ коррекции изображения матричного наборного экрана, согласно которому осуществляют оптическое масштабирование фрагментов полного изображения, инициируемых переферийными (т.е. сопряженными со швами герметизации) ячейками индикации плазменных индикаторных панелей, что позволяет формировать на проекционной поверхности матричного наборного экрана сплошное информационное поле без разрывов полного изображения в зоне стыковки упомянутых панелей (т.е. в зоне швов герметизации).

Для реализации вышеупомянутого способа используется наборный матричный экран, сформированный посредством плазменных индикаторных панелей, в которых лицевая обкладочная пластина выполнена с большими габаритными размерами по отношению к тыльной обкладочной пластине и пространственно ориентирована относительно последней таким образом, что по периметру боковой поверхности индикаторной панели образован уступ, в зоне которого расположен (с возможностью визуального сокрытия) шов герметизации (RU, N 2098881 или N 2125318, кл. H 01 J 17/49, 1997 г. и 1999 г., соответственно).

К недостаткам известных способа коррекции изображения и матричного наборного экрана для промышленной реализации упомянутого способа необходимо отнести следующее.

Оптическое масштабирование только тех фрагментов полного изображения, которые расположены исключительно в зоне швов герметизации (т.е. фрагментов изображения инициируемых переферийными ячейками индикации индикаторных панелей) ведет к изменению (увеличению) шага между отдельными фрагментами полного изображения в зоне стыковки индикаторных панелей по отношению к шагу соответствующих фрагментов изображения в центральной части упомянутых панелей. А это ухудшает качество воспроизводимого полного изображения при его визуальном восприятии. Кроме того, конструкция индикаторных панелей, используемых в рассматриваемом экране коллективного пользования для реализации вышеупомянутого способа коррекции изображения, нетехнологична.

Известен также способ коррекции изображения матричного наборного экрана, согласно которому оптическими средствами осуществляют масштабирование инициируемых индикаторными панелями макрофрагментов полного изображения экрана с коэффициентом увеличения, обеспечивающим перекрытие соответствующими макрофрагментами зон сопряжения индикаторных панелей с образованием сплошного информационного поля на проекционной поверхности экрана.

Данный известный способ коррекции изображения реализуется посредством матричного наборного экрана, который содержит, по меньшей мере, две индикаторные панели, каждая их которых включает матрицу ячеек индикации (пикселей), сформированных в зоне проекционной поверхности экрана, а также оптическое средство линейного масштабирования (увеличения) инициируемых индикаторными панелями макрофрагментов полного изображения. Упомянутое средство выполнено в виде объектива, сформированного посредством, по меньшей мере, одной линзы Френеля, и размещено над ячейками индикации со стороны проекционной поверхности экрана с возможностью коррекции изображения на проекционной поверхности экрана в зонах стыковки индикаторных панелей (RU, N 2106713, кл. Н 01 J 17/49, 1998 г.).

К недостаткам данных известных способа коррекции изображения и матричного наборного экрана для промышленной реализации упомянутого способа необходимо отнести следующее.

При расположении линзового растра перед матричным наборным экраном происходит увеличение масштаба не только отдельных фрагментов полного изображения, но и зазоров между упомянутыми фрагментами. Поэтому переналожение фрагментов изображений от соседних элементов (структур) линзового растра создает эффект визуального исчезновения зазоров (темных полос в зоне стыковки индикаторных панелей) лишь для очень малых углов наблюдения (обзора). В более широком диапазоне углов наблюдения (например от 90^o и выше), который является принципиально важным параметром для экранов коллективного пользования, рассматриваемые известные от уровня техники способ и устройство для его реализации не способны обеспечить решение поставленной задачи.

Наиболее близким по отношению к заявленным объектам изобретения является способ коррекции изображения матричного наборного экрана, согласно которому на проекционной поверхности экрана, посредством матричной системы модулей (жгутов) волоконных световодов, осуществляют формирование и пространственное смещение инициируемых ячейками индикации (пикселями) индикаторных панелей микрофрагментов полного изображения с возможностью образования сплошного информационного поля на упомянутой проекционной поверхности экрана (т.е., на поверхности, сформированной в плоскости выходных апертур световодов). Матричный наборный экран для реализации данного известного из уровня техники способа содержит, по меньшей мере, две индикаторные панели, каждая из которых включает матрицу ячеек индикации (пикселей), сформированных в зоне проекционной поверхности экрана, а также матричную систему пространственно деформированных (изогнутых в пространстве под заданными углами) модулей (жгутов) волоконных световодов, размещенную со стороны проекционной поверхности индикаторных панелей (US, N 5465315, кл. G 02 B 6/08, 1995 г.).

К основным недостаткам данных, известных из уровня техники, способа коррекции изображения и устройства для его реализации необходимо отнести значительные светопотери в процессе осуществления коррекции изображения. Объясняется это следующим.

Как известно, волоконные световоды состоят из световедущих жил (сердечников) и светоотражающих оболочек, причем площадь поперечного сечения светоотражающей оболочки (не предназначенная для оптической передачи информации) составляет значительную долю от общей площади поперечного сечения волоконного световода. Кроме того, цилиндрическая форма волоконных световодов не позволяет осуществить их плотную упаковку (без зазоров) в модулях (жгутах). В результате полезная (т.е. используемая для передачи информации) площадь поперечного сечения световедущих жил составляет примерно половину общей площади поперечного сечения модулей (жгутов) световодов или, соответственно, половину площади выходной апертуры отдельной индикаторной панели, на которой установлен данный модуль (жгут) волоконных световодов. Следовательно, примерно половина энергии светового потока (генерируемого ячейками индикации /пикселами/ индикаторных панелей) в рассматриваемых известных технических решениях теряется в процессе осуществления коррекции изображения, что в значительной мере ухудшает его качество (в частности, яркость и контрастность). Иными словами, на проекционной поверхности экрана невозможно обеспечить строго попикселное отображение исходного изображения.

Другим существенным недостатком рассматриваемых известных технических решений является то, что общая площадь формируемой выходными апертурами модулей световодов проекционной поверхности матричного наборного экрана лимитируется конструктивными особенностями световодов в модулях (жгутах) световодов, а именно - углом изгиба световодов. Объясняется это тем, что качественное отображение (передача) информации отдельным волоконным световодом лимитируется в рассматриваемых известных технических решениях предельным углом изгиба этого световода. При этом, согласно известной конструкции оптического средства коррекции изображения, углы изгиба световодов в каждом, отдельно взятом, модуле (жгуте) увеличиваются по мере удаления этого модуля (жгута) матричной системы от центра экрана к его периферии, что не может продолжаться беспредельно без потери качества изображения на переферийных участках матричного наборного экрана.

Кроме того, согласно рассматриваемой конструкции оптического средства коррекции изображения, каждый модуль (жгут) волоконных световодов матричной системы должен быть выполнен с индивидуальными для данного модуля (жгута) углами изгиба световодов, величина которых (углом изгиба) определяется в строгой зависимости от места положения данного модуля (жгута) световодов в наборном экране. Следовательно, каждый модуль (жгут) волоконных световодов должен изготавливаться по индивидуальной технологии, что нетехнологично как с точки зрения массового производства этих модулей (жгутов), так и с точки зрения сборки непосредственно матричных систем из этих модулей для матричных наборных экранов (поскольку потребуется селективная сборка, ввиду полного отсутствия взаимозаменяемости упомянутых модулей волоконных световодов).

В основу заявленного изобретения была положена задача создания такого способа коррекции изображения матричного наборного экрана, а также матричного наборного экрана для реализации этого способа, посредством которых обеспечивалось бы расширение функциональных возможностей и области использования за счет повышения качества отображения информации при неограниченном увеличении площади сплошного информационного поля экрана путем уменьшения светопотерь в процессе коррекции, а также повышение технологичности изготовления и сборки экрана при упрощении его конструкции посредством обеспечения унификации и взаимозаменяемости модулей в оптическом средстве коррекции изображения (матричной системе модулей световодов) упомянутого экрана.

Поставленная задача в отношении объекта изобретения "способ" решается посредством того, что в способе коррекции изображения матричного наборного экрана, согласно которому на проекционной поверхности экрана, посредством матричной системы модулей световодов, осуществляют формирование и пространственное смещение инициируемых ячейками индикации индикаторных панелей микрофрагментов изображения с возможностью образования сплошного информационного поля на упомянутой поверхности экрана, согласно изобретению, одновременно с формированием и пространственным смещением микрофрагментов изображения осуществляют масштабирование инициируемых индикаторными панелями микрофрагментов изображения посредством изменения межцентрового расстояния между смежными микрофрагментами этого изображения, при этом используют модули световодов с индивидуальным для каждой ячейки индикации индикаторной панели световодом, входную апертуру которого совмещают с выходной апертурой, соответствующей этому световоду ячейки индикации.

Целесообразно смещение упомянутых микрофрагментов изображения осуществлять в направлении от центра соответствующей индикаторной панели в сторону ее переферии, при этом межцентровые расстояния между формируемыми на проекционной поверхности экрана микрофрагментами изображения необходимо увеличивать.

В последнем случае оптимально смещение микрофрагментов изображения осуществлять симметрично относительно центра соответствующей индикаторной панели, а величину ΔT увеличения межцентрового расстояния между формируемыми на проекционной поверхности экрана смежными микрофрагментами изображения определять по следующей зависимости:
ΔT = HT/L,
где H - ширина зазора между смежными индикаторными панелями;
T - размер ячейки индикации индикаторной панели в направлении масштабирования (по вертикали или по горизонтали);
L - размер индикаторной панели в направлении масштабирования (по вертикали или по горизонтали, соответственно).

Поставленная задача в отношении объекта изобретения "устройство" осуществляется посредством того, что в матричном наборном экране, содержащем, по меньшей мере, две индикаторные панели, каждая из которых включает матрицу ячеек индикации, сформированных в зоне проекционной поверхности экрана, а также матричную систему модулей световодов, размещенную со стороны проекционных поверхностей индикаторных панелей, согласно изобретению, входная апертура каждого световода упомянутых модулей выполнена идентичной по форме и размеру с выходной апертурой, соответствующей этому световоду ячейки индикации индикаторной панели и совмещена с упомянутой апертурой этой ячейки индикации, при этом модули световодов сформированы так, что в каждом модуле величина межцентрового расстояния между смежными световодами в плоскости их выходных апертур отлична от величины межцентрового расстояния между соответствующими этим световодам ячейками индикации индикаторной панели.

Целесообразно в каждом упомянутом модуле центры световодов в плоскости их выходных апертур смещать относительно центров, соответствующих этим световодам, ячеек индикации в направлении от центра соответствующей индикаторной панели в сторону ее переферии, при этом величина межцентрового расстояния между смежными световодами в плоскости их выходных апертур должна быть увеличена.

Для предыдущего случая оптимально упомянутые центры световодов смещать симметрично относительно центра соответствующей индикаторной панели, а величину ΔT увеличения межцентрового расстояния между смежными световодами в плоскости их выходных апертур определять по следующей зависимости
ΔT = HT/L,
где H - ширина зазора между индикаторными панелями;
T - размер ячейки индикации индикаторной панели в направлении увеличения упомянутого межцентрового расстояния (по вертикали или по горизонтали);
L - размер индикаторной панели в направлении увеличения упомянутого межцентрового расстояния (по вертикали или по горизонтали, соответственно).

Для ряда конкретных условий эксплуатации допустимо формирующее проекционную поверхность каждой индикаторной панели средство выполнять в виде двух параллельно расположенных оптически прозрачных тонких пластин, матричную систему модулей световодов располагать в зазоре между упомянутыми пластинами, при этом наружные поверхности пластин, размещенных со стороны выходных апертур световодов, функционально будут являться проекционной поверхностью экрана.

Возможно матричную систему модулей световодов размещать над формирующими проекционную поверхность индикаторных панелей средствами, при этом экран может быть снабжен дополнительным оптически прозрачным средством формирования его (экрана) проекционной поверхности, которое размещено со стороны выходных апертур световодов упомянутой матричной системы.

С целью дальнейшего повышения качества полного изображения (при толщине формирующих проекционную поверхность индикаторных панелей средств превышающей геометрические размеры отдельной ячейки индикации в плоскости упомянутой проекционной поверхности) оптимально в зоне входной апертуры каждого световода упомянутой матричной системы модулей формировать замкнутый по контуру светопоглощающий участок.

Кроме того, с целью повышения качества изображения (в частности, повышения контрастности) целесообразно световоды выполнять полыми, все полости матричной системы модулей световодов заполнять затвердевающим диэлектрическим оптически прозрачным материалом, а между взаимообращенными поверхностями упомянутой матричной системы и средств формирующих проекционную поверхность индикаторных панелей формировать иммерсионный слой.

Допустимо каждый световод матричной системы модулей световодов выполнять с постоянной по длине площадью поперечного сечения, при этом между смежными световодами в каждом модуле должны быть установлены спейсеры.

Возможно также каждый световод матричной системы модулей световодов выполнять с переменной по длине площадью поперечного сечения.

Таким образом, благодаря раскрытой выше совокупности существенных признаков, заявленное изобретение свободно от отмеченных ранее недостатков объектов, выбранных в качестве прототипов.

А именно, светопотери в заявленном изобретении сведены до минимума за счет того, что:
- форма, размер и пространственное положение световодов в модулях упомянутой матричной системы заявленного изобретения полностью совпадает с формой, размерами и положением соответствующих этим световодам ячеек индикации (информационных пикселей) индикаторных панелей;
- светоотражающая оболочка каждого световода в заявленном изобретении - это тонкая пленка толщиной менее 1 мкм (т.е. соизмерима с шириной перегородок между ячейками индикации /информационными пикселами/ индикаторных панелей) из хорошо отражающего видимый свет металла, например, серебра или алюминия; то есть, отношение полезной площади поперечного сечения каждого световода к его полной площади поперечного сечения отличается от единицы лишь в шестом-седьмом порядке (знаке).

Кроме того, все средства передачи и коррекции изображения (модули световодов) в заявленном изобретении конструктивно просты (не требуется пространственная деформация световодов) и идентичны между собой, ввиду того, что их конструкция не связана с определенным местоположением на матричном наборном экране.

Таким образом конструктивные особенности матричной системы модулей световодов в заявленном изобретении не накладывают каких-либо ограничений (с физической точки зрения) на габаритные параметры матричного наборного экрана в целом.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому результату) отличительных признаков в патентуемых объектах, которые изложены в формуле изобретения.

Следовательно, изобретение соответствует требованию охраноспособности "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию критерия охраноспособности "изобретательский уровень" заявителем был проведен дополнительный поиск известных из уровня техники решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от выявленного прототипа признаками изобретения, результаты которого показали что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как не выявлены технические решения, в которых поставленная заявителем задача решалась бы посредством идентичных или эквивалентных заявленным объектам изобретения методов и средств (охарактеризованных отличительными признаками формулы изобретения).

Следовательно, изобретение соответствует требованию охраноспособности "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение иллюстрируется графическими материалами.

На фиг. 1 изображен общий вид (в плане) матричного наборного экрана (матричная система модулей световодов условно не показано);
на фиг. 2 показан общий вид (в плане) отдельной индикаторной панели с условным изображением матрицы ячеек индикации (соответствующий этой панели модуль световодов матричной системы световодов условно не показан);
на фиг. 3 - выноска I на фиг. 1 (соответствующий участок матричной системы модулей световодов условно не показан);
на фиг. 4 и 5 - сечения А-А и Б-Б, соответственно, на фиг. 3 (вариант выполнения индикаторных панелей и расположения матричной системы модулей световодов согласно п. 6 формулы изобретения);
на фиг. 6 и 7 - сечения А-А и Б-Б; соответственно, на фиг. 3 (вариант выполнения индикаторных панелей и расположения матричной системы световодов согласно п. 7 формулы изобретения);
на фиг. 8 показан отдельный световод (вариант исполнения согласно п. 11 формулы изобретения), из которых формируется каждый модуль матричной системы световодов (аксонометрия);
на фиг. 9 - сечение В-В на фиг. 11 (вариант конструктивного исполнения матричного наборного экрана согласно п. 10 формулы изобретения);
на фиг. 10 показан отдельный световод (один из вариантов исполнения для конструкции матричного наборного экрана на фиг. 9, аксонометрия);
на фиг. 11 - выноска I на фиг. 1 (при установленной на экран матричной системы модулей световодов.

Общие физические принципы реализации способа коррекции изображения матричного наборного экрана, согласно изобретения, заключается в следующем
Для коррекции изображения матричного наборного экрана 1 на его проекционной поверхности 4 (посредством матричной системы модулей 7 световодов 8) осуществляют формирование и пространственное смещение инициируемых индикаторными ячейками 3 (информационными пикселами) индикаторных панелей 2 микрофрагментов полного изображения с возможностью образования сплошного информационного поля на проекционной поверхности 4 экрана 1. Одновременно с формированием и пространственным смещением (на проекционной поверхности 4 экрана 1) упомянутых микрофрагментов полного изображения осуществляют масштабирование инициируемых индикаторными панелями 2 макрофрагментов этого же изображения посредством изменения межцентрового расстояния (или шага T₁, что эквивалентно) между смежными микрофрагментами этого изображения (по отношению к межцентровому расстоянию /или шагу T₀, что эквивалентно/ между смежными ячейками индикации 3 индикаторных панелей). При этом в вышеупомянутой матричной системе используют модули 7 световодов 8 с индивидуальным для каждой ячейки 3 индикации индикаторной панели 2 световодом 8, входную апертуру 10 которого совмещают с выходной апертурой, соответствующей этому световоду 8 ячейки 3 индикации.

В результате упомянутых процессов пространственного смещения упомянутых микрофрагментов изображения и масштабирования макрофрагментов этого же изображения обеспечивается перекрытия соответствующими (переферийными) макрофрагментами индикаторных панелей 2 зон 9 сопряжения (стыковки) индикаторных панелей 2 (например, зон 9 расположения швов 12 герметизации в случае использования в качестве индикаторных панелей 2 вакуумно-плазменных панелей).

Совершенно очевидно, что масштабирование макрофрагментов полного изображения можно осуществлять как в сторону увеличения этих макрофрагментов, так и в сторону их уменьшения, в зависимости от конкретных потребностей пользователя и условий эксплуатации матричного наборного экрана 1.

С точки зрения оптимизации конструкции, а также технологии изготовления, сборки и функциональных возможностей заявленного экрана 1 целесообразно:
- смещение упомянутых микрофрагментов изображения осуществлять в направлении от центра соответствующей индикаторной панели 2 в сторону ее переферии (с соблюдением условий симметричности соответствующих микрофрагментов относительно упомянутого центра), при этом межцентровые расстояния (или шаг T₁) между формируемыми на проекционной поверхности 4 экрана 1 смежными микрофрагментами изображения необходимо изменять в сторону увеличения;
- величина ΔT увеличения межцентрового расстояния (или шага T₁) между формируемыми на проекционной поверхности 4 экрана 1 смежными микрофрагментами изображения определять по следующей зависимости
ΔT = HT/L,
где H - ширина зазора между индикаторными панелями;
T - размер ячейки индикации индикаторной панели в направлении масштабирования (по вертикали или по горизонтали);
L - размер индикаторной панели в направлении масштабирования (по вертикали или по горизонтали, соответственно).

При соблюдении вышеперечисленных условий осуществления патентуемого способа коррекции изображения;
- во-первых, полностью исключается потеря шага между смежными микрофрагментами полного изображения на проекционной поверхности 4 экрана 1 (в том числе и в зонах 9 стыковки индикаторных панелей 2), что в значительной мере повышает качество изображения и улучшает условия его восприятия пользователями;
- во-вторых, обеспечивается возможность использования в матричной системе модулей световодов унифицированных (конструктивно идентичных и, соответственно, взаимозаменяемых) модулей 7 световодов 8.

Более подробно физические принципы реализации рассматриваемого способа коррекции изображения изложены в разделе описание работы матричного наборного экрана для реализации упомянутого способа.

Матричный наборный экран 1 (для реализации патентуемого способа коррекции изображения) содержит, по меньшей мере, две индикаторные панели 2 (например, вакуумно-плазменные), каждая из которых выполнена в виде матрицы ячеек 3 индикации (пикселей), сформированных (как правило, с постоянным шагом T₀) в зоне проекционной поверхности 4 экрана 1 (например, между взаимообращенными поверхностями обкладочных пластин 5 и 6 для частного случая выполнения индикаторных панелей 2 в виде плазменных панелей). Кроме того, экран 1 содержит матричную систему модулей 7 световодов 8, которая размещена над ячейками 3 индикации со стороны проекционных поверхностей индикаторных панелей 2 экрана 1 (например, для вышеупомянутого частного случая выполнения индикаторных панелей 2 - в зоне лицевых светопроницаемых обкладочных пластин 5 индикаторных панелей 2) с возможностью коррекции полного изображения на проекционной поверхности 4 экрана 1 в зонах 9 стыковки индикаторных панелей 2. Входная апертура 10 каждого световода 8 в модулях 7 упомянутой матричной системы выполнена идентичной по форме и размеру с выходной апертурой, соответствующей этому световоду 8 ячейки 3 индикации (информационного пиксела) индикаторной панели 2, и совмещена с упомянутой выходной апертурой этой ячейки 3 индикации (т.е. контуры упомянутых апертур 10 световодов 8 и соответствующих им ячеек 3 индикации после сборки экрана 1 геометрически совпадают). Модули 7 световодов 8 сформированы таким образом, что в каждом модуле величина межцентрового расстояния между смежными световодами 8 в плоскости их выходных апертур 11 отлична от величины межцентрового расстояния между соответствующими этим световодам 8 ячейками 3 индикации индикаторных панелей 2. Именно за счет отличия в величинах упомянутых межцентровых расстояний обеспечивается масштабирование на проекционной поверхности 4 экрана 1 макрофрагментов изображения, инициируемых индикаторными панелями 2. Геометрическую форму светодовов 8 и указанные величины межцентровых расстояний между смежными световодами 8 в матричной системе модулей 7 световодов 8 выбирают и рассчитывают из условия обеспечения возможности образования на проекционной поверхности 4 экрана 1 сплошного информационного поля, преимущественно, с постоянным шагом T₁ между смежными микрофрагментами формируемого изображения, в том числе в зонах 9 стыковки индикаторных панелей 2 (т.е. в зонах расположения швов 12 герметизации). Некоторые возможные варианты конструктивного выполнения световодов 8 показаны на фиг. 8 и 10. Совершенно очевидно, что при формировании модулей 7 матричной системы из световодов 8, выполненных согласно конструктивного исполнения на фиг. 8, вышеупомянутая величина изменения (в данном случае - увеличения) межцентрового расстояния (или шага T₁, что эквивалентно) обеспечивается за счет соответствующей пространственной конфигурации каждого отдельного световода 8. То есть, световоды 8 выполнены с переменной по длине площадью поперечного сечения. А при формировании модулей 7 матричной системы из световодов 8, выполненных согласно конструктивного исполнения на фиг. 10 - упомянутая величина изменения межцентрового расстояния (или шага T₁) обеспечивается посредством зазоров между смежными световодами 8, которые (зазоры) создаются, например, посредством размещенных между световодами 8 спейсеров 13 (т. е. распорных элементов).

В оптимальном варианте конструктивного исполнения матричного наборного экрана 1 в каждом упомянутом модуле 7 центры световодов 8 в плоскости их выходных апертур 11 целесообразно смещать относительно центров соответствующих этим световодам 8 ячеек 3 индикации в направлении от центра соответствующей индикаторной панели 2 в сторону ее переферии, при этом величина межцентрового расстояния между смежными световодами 8 в плоскости их выходных апертур 11 должна быть увеличена. Кроме того, при вышеупомянутом исполнении оптимально упомянутые центры световодов 8 смещать симметрично относительно центра соответствующей индикаторной панели 2, а величину ΔT увеличения межцентрового расстояния между смежными световодами 8 в плоскости их выходных апертур 11 определять по следующей зависимости
ΔT = HT/L,
где H - ширина зазора между индикаторными панелями 2;
T - размер ячейки 3 индикации индикаторной панели 2 в направлении увеличения упомянутого межцентрового расстояния (по вертикали или по горизонтали);
L - размер индикаторной панели 2 в направлении увеличения упомянутого межцентрового расстояния (по вертикали или по горизонтали, соответственно).

Согласно одного из вариантов конструктивного выполнения матричного наборного экрана 1, формирующее проекционную поверхность 4 экрана 1 средство (например, для вышеупомянутого частного варианта исполнения индикаторных панелей 2 в виде плазменных панелей/, лицевая обкладочная пластина 5 на фиг. 4 и 5) каждой индикаторной панели 2 может быть выполнено в виде двух параллельно расположенных оптически прозрачных тонких пластин 14 и 15. В этом случае матричную систему модулей 7 световодов 8 располагают в зазоре между упомянутыми пластинами 14 и 15, а наружные поверхности оптически прозрачных элементов 14 (размещенных со стороны выходной апертуры 11 световодов 8) функционально будут являться проекционной поверхностью 4 экрана 1. Данное конструктивное выполнение целесообразно использовать в тех случаях, когда условия эксплуатации матричного экрана 1 требуют использования индикаторных панелей 2 с толстыми лицевыми обкладочными пластинами 5.

Согласно другого конструктивного варианта выполнения матричного наборного экрана 1 (фиг. 6 и 7) матричная система модулей 7 световодов 8 размещена над формирующими проекционную поверхность индикаторных панелей 7 средствами (например, над лицевыми обкладочными пластинами 5 индикаторных панелей 2). При этом экран 1 допустимо снабжать дополнительным оптически прозрачным средством 16 для формирования его (экрана 1) проекционной поверхности 4, которое размещено со стороны выходных апертур 11 световодов 8 упомянутой матричной модулей 7 световодов 8. Данное конструктивное выполнение матричного экрана 1 позволяет использовать для его формирования, например, стандартные индикаторные панели с наружным переферийным швом 12 герметизации.

Для дальнейшего повышения качества формируемого на проекционной поверхности 4 экрана 1 изображения (преимущественно, в тех случаях, когда толщина формирующих проекционную поверхность индикаторных панелей средств /например, обкладочных пластин 5 на фиг. 6 и 7/ превышает геометрические размеры отдельной ячейки 3 индикации в плоскости упомянутой поверхности) оптимально, чтобы в зоне входной апертуры 10 каждого световода 8 был сформирован замкнутый по контуру светопоглощающий участок 17. Данный светопоглощающий участок 17 предотвращает возможность проникновения оптического излучения от смежных ячеек 3 индикации в область внутренних отражающих поверхностей, не соответствующих этим ячейкам 3 световодов 8. В результате этого исключается частичное наложение микрофрагментов изображения (инициируемых смежными ячейками 3 индикации) один на другой на проекционной поверхности 4 экрана 1, что в значительной степени повышает качество (разрешающую способность) формируемого на экране 1 полного изображения и, соответственно, улучшает его визуальное восприятие пользователями.

Кроме того, световоды 8 в модулях 7 целесообразно выполнять полыми, все полости сформированной из указанных световодов 9 матричной системы модулей 7 световодов 8 заполнять затвердевающим диэлектрическим оптически прозрачным материалом, а между взаимообращенными поверхностями упомянутой матричной системы модулей 7 световодов и средствами (формирующими проекционную поверхность индикаторных панелей 2, например, обкладочными пластинами 5, см. фиг. 9) формировать иммерсионный слой, создавая таким образом оптическую иммерсионную систему, достоинства и физические принципы практической реализации которой широко известны из уровня техники (см. Большой энциклопедический словарь. "Физика" под ред. А.М. Прохорова, изд. 4-е, Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", М. , 1998 г., стр. 216 "Иммерсионная система"), в связи с чем подробно не раскрываются в материалах настоящей заявки.

На фиг. 9 графических материалов зона 19 расположения упомянутого иммерсионного слоя условно показана пунктирной линией.

Принцип работы патентуемого матричного наборного экрана поясняется на примере экрана, сформированного на основе дискретных цветных плазменных (газоразрядных) индикаторных панелей. Данная индикаторная панель 2 включает расположенные с зазором лицевую и тыльную стеклянные обкладочные пластины 5 и 6, соответственно, с размещенными в зазоре между ними электродными структурами (в графических материалах условно не показанными), образующими матрицу ячеек 3 индикации (информационных пикселей). Каждая ячейка 3 индикации состоит из трех микроразрядных ячеек (в графических материалах условно не показанных), генерирующих ультрафиолетовое излучение. При этом каждая из трех микроразрядных ячеек (образующих информационный пиксел) содержит, соответственно, один из трех фотолюминофоров, излучающих под действием ультрафиолетового излучения красный, зеленый и синий цвета. При подаче на электроды импульсов напряжения в соответствующих ячейках 3 индикации зажигается разряд, инициирующий свечение триады фотолюминофоров и, соответственно, отображение заданной информации на проекционной поверхности индикаторной панели 2 (поскольку разряд происходит только в тех ячейках 3 индикации строки матрицы, которые были предварительно адресованы в цикле адресации). Далее излучение, генерируемое каждой ячейкой 3 индикации, преобразуется матричной системой модулей 7 световодов 8 (посредством многократного переотражения) таким образом, что размеры полного изображения (визуально воспринимаемого пользователем) масштабируются (например, увеличиваются) пропорционально заданному коэффициенту масштабирования этого изображения, который (при оптимальном варианте конструктивного исполнения матричной системы модулей 7) является константой для упомянутой матричной системы и расчитывается по следующей зависимости
k = 1 + H/L,
где k - коэффициент масштабирования изображения посредством матричной системы модулей 7 световодов 8;
H - ширина зазора между смежными индикаторными панелями 2;
L - размер индикаторной панели 2 в направлении масштабирования (по вертикали или по горизонтали).

Очевидно, что при коэффициенте масштабирования матричной системы модулей 7 световодов 8, рассчитанном по данной зависимости, зоны 9 стыковки дискретных индикаторных панелей 2 будут полностью оптически перекрыты увеличенным (полным) проекционным изображением. Следовательно, сетка темных полос (образованных швами 2 герметизации в зоне 9 стыков индикаторных панелей 2) будет оптически скрыта от визуального восприятия пользователем.

Очевидно также, что для обеспечения постоянства коэффициента масштабирования матричной системы модулей 7 световодов 8 по всему информационному полю (проекционной поверхности 4) экрана 1, необходимо обеспечить постоянство величины ΔT изменения межцентрового расстояния (или величины изменения шага T₁, что эквивалентно) между смежными световодами 8 модулей 7 в плоскости их выходных апертур 11, которая (величина ΔT рассчитывается (например, для вариантов конструктивного выполнения экрана 1 на фиг. 4 - 7, фиг. 9), исходя из следующей вышеупомянутой зависимости
ΔT = HT/L,
где H - ширина зазора между смежными индикаторными панелями 2;
T - размер ячейки 3 индикации индикаторной панели 2 в направлении увеличения межцентрового расстояния (по вертикали или по горизонтали), т.е. в направлении масштабирования;
L - размер индикаторной панели 2 в направлении увеличения межцентрового расстояния (по вертикали или по горизонтали, соответственно), т.е. направлении масштабирования.

Здесь целесообразно также отметить, что в случае использования для построения наборного матричного экрана 1 именно цветных плазменных индикаторных панелей 2 в области световодов 8 (в процессе многократного переотражения излучения, генерируемого микроразрядными ячейками информационных пикселей), происходит смешение цветовой гаммы излучения триады фотолюминофоров (размещенных в микроразрядных ячейках, образующих пиксел), что в значительной степени повышает насыщенность цветовой гаммы полного изображения, формируемого на проекционной поверхности 4 экрана 1.

Кроме того, целесообразно отметить, что толщина стенок световодов 8 соизмерима с толщиной перегородок между ячейками 3 индикации в плазменной разрядной панели. Поэтому образованная в зоне выходных апертур 11 матричной системы модулей 7 световодов 8 матричная решетка визуально не воспринимается пользователем при выведении полного изображения на проекционную поверхность 4 экрана 1.

Экспериментальная проверка возможности осуществления предлагаемого способа коррекции изображения была осуществлена на базе стандартного экрана коллективного пользования сформированного из набора дискретных цветных плазменных индикаторных панелей. Матричная система модулей 7 световодов 8 была сформирована из пересекающихся металлических (алюминиевых) полос толщиной 1 мкм с зеркальными (отражающими) поверхностями и расположена над лицевыми обкладочными пластинами плазменных панелей.

Результаты эксперимента показали, что визуальное восприятие пользователем зон 9 стыковки дискретных индикаторных панелей 2 отсутствовало, при этом угол обзора формируемого на информационном поле экрана изображения соответствовал углу обзора, обеспечиваемому используемыми при эксперименте индикаторными панелями 2.

Таким образом патентуемые технические решения могут быть успешно использованы как в матричных дисплеях, так и экранах коллективного пользования больших размеров, сформированных на основе дискретных источников света или иных дискретных элементов инициации (формирования) фрагментов полного изображения, которые (при построении экрана) могут быть размещены один относительно другого с существенными зазорами, нарушающими целостность восприятия полного изображения пользователями. В настоящее время экраны коллективного пользования находят широкое применение в качестве рекламных табло, а также медицинских, банковских, промышленных и прочих системах отображения информации.

Возможность промышленной реализации предлагаемых технических решений с достижением усматриваемого заявителем технического результата подтверждается данными проведенных экспериментальных исследований. Следовательно, заявленные технические решения соответствуют критерию патентоспособности "промышленная применимость".

Использование заявленных технических решений в матричных наборных экранах позволяет создавать средства отображения информации коллективного пользования большой информативной емкости со сплошным информационным полем (полем изображения), характеризующимся высокой разрешающей способностью и большим (не менее 100-120^o) углом обзора.

Claims (15)

1. Способ коррекции изображения матричного наборного экрана, согласно которому на проекционной поверхности экрана посредством матричной системы модулей световодов осуществляют формирование и пространственное смещение инициируемых ячейками индикации индикаторных панелей микрофрагментов изображения с возможностью образования сплошного информационного поля на упомянутой поверхности экрана, отличающийся тем, что одновременно с формированием и пространственным смещением микрофрагментов изображения осуществляют масштабирование инициируемых индикаторными панелями макрофрагментов изображения посредством изменения межцентрового расстояния между смежными микрофрагментами этого изображения, при этом используют модули световодов с индивидуальным для каждой ячейки индикации индикаторной панели световодом, входную апертуру которого совмещают с выходной апертурой соответствующей этому световоду ячейки индикации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что смещение упомянутых микрофрагментов изображения осуществляют в направлении от центра соответствующей индикаторной панели в сторону ее периферии, при этом межцентровые расстояния между формируемыми на проекционной поверхности экрана смежными микрофрагментами изображения увеличивают.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что смещение микрофрагментов изображения осуществляют симметрично относительно центра соответствующей индикаторной панели.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что величину ΔT увеличения межцентрового расстояния между формируемыми на проекционной поверхности экрана смежными микрофрагментами изображения определяют по следующей зависимости
ΔT = HT/L,
где Н - ширина зазора между индикаторными панелями;
Т - размер ячейки индикации индикаторной панели в направлении масштабирования (по вертикали или по горизонтали);
L - размер индикаторной панели в направлении масштабирования (по вертикали или по горизонтали соответственно).

5. Матричный наборный экран, содержащий, по меньшей мере, две индикаторные панели, каждая из которых включает матрицу ячеек индикации, сформированных в зоне проекционной поверхности экрана, а также матричную систему модулей световодов, размещенную со стороны проекционных поверхностей индикаторных панелей, отличающийся тем, что входная апертура каждого световода упомянутых модулей выполнена идентичной по форме и размеру с выходной апертурой соответствующей этому световоду ячейки индикации индикаторной панели и совмещена с упомянутой апертурой этой ячейки индикации, при этом модули световодов сформированы так, что в каждом модуле величина межцентрового расстояния между смежными световодами в плоскости их выходных апертур отлична от величины межцентрового расстояния между соответствующими этим световодам ячейками индикации индикаторной панели.

6. Матричный наборный экран по п.5, отличающийся тем, что в каждом упомянутом модуле центры световодов в плоскости их выходных апертур смещены относительно центров соответствующих этим световодам ячеек индикации в направлении от центра соответствующей индикаторной панели в сторону ее периферии, при этом величина межцентрового расстояния между смежными световодами в плоскости их выходных апертур увеличена.

7. Матричный наборный экран по п.6, отличающийся тем, что упомянутые центры световодов смещены симметрично относительно центра соответствующей индикаторной панели.

8. Матричный наборный экран по п.7, отличающийся тем, что величину ΔT увеличения межцентрового расстояния между смежными световодами в плоскости их выходных апертур определяют по следующей зависимости
ΔT = HT/L,
где Н - ширина зазора между индикаторными панелями;
Т - размер ячейки индикации индикаторной панели в направлении увеличения упомянутого межцентрового расстояния (по вертикали или по горизонтали);
L - размер индикаторной панели в направлении увеличения упомянутого межцентрового расстояния (по вертикали или по горизонтали соответственно).

9. Матричный наборный экран по п.5, отличающийся тем, что формирующее проекционную поверхность каждой индикаторной панели средство выполнено в виде двух параллельно расположенных оптически прозрачных тонких пластин, матричная система модулей световодов расположена в зазоре между упомянутыми пластинами, при этом наружные поверхности пластин, размещенных со стороны выходных апертур световодов, функционально являются проекционной поверхностью экрана.

10. Матричный наборный экран по п.5, отличающийся тем, что матричная система модулей световодов расположена над формирующими проекционную поверхность индикаторных панелей средствами, при этом экран снабжен дополнительным оптически прозрачным средством формирования его проекционной поверхности, которое размещено со стороны выходных апертур световодов упомянутой матричной системы.

11. Матричный наборный экран по п.5, отличающийся тем, что толщина формирующих проекционную поверхность индикаторных панелей средств превышает геометрические размеры отдельной ячейки индикации в плоскости упомянутой проекционной поверхности, при этом в зоне входной апертуры каждого световода упомянутой матричной системы модулей сформирован замкнутый по контуру светопоглощающий участок.

12. Матричный наборный экран по любому из пп.5 - 11, отличающийся тем, что световоды выполнены полыми, а все полости матричной системы модулей световодов заполнены затвердевающим диэлектрическим оптически прозрачным материалом.

13. Матричный наборный экран по п.12, отличающийся тем, что между взаимообращенными поверхностями упомянутой матричной системы световодов и средств, формирующих проекционную поверхность индикаторных панелей, сформирован иммерсионный слой.

14. Матричный наборный экран по любому из пп.5 - 13, отличающийся тем, что каждый световод матричной системы модулей выполнен с постоянной по длине площадью поперечного сечения, а между смежными световодами в каждом модуле установлены спейсеры.

15. Матричный наборный экран по любому из пп.5 - 13, отличающийся тем, что каждый световод матричной системы модулей выполнен с переменной по длине площадью поперечного сечения.

Images