Фильтр оптический перфорационный

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатели Желтов Георгий Иванович,Ковшель Николай Михайлович(57) 1. Фильтр оптический перфорационный, включающий непрозрачный экран с расположенными по горизонтальным линиям прозрачными участками, отличающийся тем, что непрозрачные промежутки между прозрачными участками выполнены с угловыми размерами постоянными или последовательно увеличивающимися по направлению от зрительной оси к периферии экрана. 2. Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что прозрачные участки выполнены с угловыми размерами постоянными или последовательно увеличивающимися по направлению от зрительной оси к периферии экрана. 3. Фильтр по п. 1 или 2, отличающийся тем, что размеры прозрачных участков лежат в пределах 1,2-4 мм, а расстояния между прозрачными участками по горизонтальным линиям и расстояние между горизонтальными линиями - в пределах 2,5-6 мм. 4. Фильтр по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что непрозрачный экран содержит по крайней мере одну дополнительную группу прозрачных участков, отличающихся от основной группы размерами или размерами и расстояниями между ними. 5. Фильтр по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что прозрачные участки выполнены в виде отверстий, а непрозрачный экран размещен непосредственно на поверхности очковой линзы. 6. Фильтр по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что экран выполнен из токопроводящего материала. Изобретение относится к средствам защиты глаз от чрезмерных световых нагрузок, а также от нагрузок,связанных с длительным напряжением аккомодации. Известно устройство 1, содержащее непрозрачную маску с системой дискретных круговых прозрачных участков диаметром от 0,5 до 1,2 мм расположение прозрачных участков таково, что их суммарная апертура возрастает на тех участках маски, которые соответствуют большему расстоянию от глаз до маски и большему угловому расстоянию от линии зрения прямо вперед. Недостатки известного устройства следующие. 1. Увеличение коэффициента ослабления и/или снижение четкости зрительного восприятия при угловом отклонении линии зрения от направления прямо вперед. В известном устройстве (так же как практически во всех известных конструкциях светозащитных очков) расстояние от зрачка глаза до экрана зависит от направления линии зрения. Это расстояние наименьшее в случае, когда взгляд направлен прямо вперед (при использовании обычных очков указанное направление совпадает с оптической осью системы глаз - очковая линза). При отклонении линии зрения от указанного направления расстояние от роговицы глаза до экрана увеличивается, что, очевидно, соответствует уменьшению видимого углового размера прозрачного участка. Кроме того, дополнительное уменьшение видимого размера прозрачного участка обусловлено в последнем случае неперпендикулярностью поверхности экрана линии зрения (прозрачный участок виден под некоторым углом). Оба указанных фактора приводят к существенному росту коэффициента ослабления. В известном устройстве указанный недостаток частично компенсируется увеличением суммарной апертуры за счет увеличения количества прозрачных участков на единице площади экрана (уменьшения расстояний между прозрачными участками). Эта мера позволяет несколько повысить яркость воспринимаемого изображения, однако при этом снижается качество восприятия в связи с наложением изображений, формируемых на сетчатке соседними прозрачными участками. Появление эффекта наложения изображений и связанного с ним видимого размытия контуров наблюдаемых объектов обусловлено существенным уменьшением (по сравнению с центральной областью экрана) видимого углового расстояния между прозрачными участками. 2. Высокий коэффициент ослабления оптического излучения, ограничивающий сферу применения устройства. При использовании устройства линия зрения проходит через центр кругового прозрачного участка. Поэтому упомянутый коэффициент ослабления примерно равен отношению площади прозрачного участка к площади зрачка глаза в отсутствии экрана при тех же условиях освещенности. Например, при нормальной яркости экранов телевизора или монитора компьютера диаметр зрачка глаза наблюдателя (оператора) составляет 3,5-4 мм. В этом случае коэффициент ослабления или, иными словами, уменьшение яркости воспринимаемого изображения колеблется от примерно 10 до 50 крат. Очевидно, использование известного устройства для защиты глаз в указанных и подобных условиях неудобно и нецелесообразно. Задачей изобретения является создание оптического перфорационного фильтра со стабильным, независящим или слабо зависящим от направления линии зрения коэффициентом ослабления видимого света и повышенной четкостью изображения в расширенном диапазоне яркостей фона. Для решения указанной задачи в предлагаемой конструкции оптического фильтра, включающего непрозрачный экран с расположенными по горизонтальным линиям прозрачными участками, непрозрачные промежутки между прозрачными участками или размеры прозрачных участков и непрозрачные промежутки между ними выполнены с угловыми размерами, постоянными или последовательно увеличивающимися по направлению от зрительной оси к периферии непрозрачного экрана. При этом размеры прозрачных участков лежат в пределах 1,2-4 мм, а расстояния между отверстиями по линиям и расстояние между линиями - в пределах 2,5-6 мм. Непрозрачный экран может содержать две или более группы прозрачных участков, отличающихся размерами или размерами и расстояниями между ними. Прозрачные участки могут быть выполнены в виде отверстий, а непрозрачный экран размещен непосредственно на внутренней или наружной поверхности очковых линз. Для дополнительной защиты глаз от электромагнитных излучений радио- и СВЧ-диапазонов экран может быть выполнен из токопроводящего материала. На фиг. 1 показана схема фильтра оптического перфорационного (далее по тексту - ФОП),на фиг. 2 - схема, поясняющая закономерности размещения отверстий в непрозрачном экране,на фиг. 3 - пример размещения экрана ФОП в очковой оправе,на фиг. 4 - пример реализации ФОП с двумя группами отверстий, отличающихся как размерами прозрачных участков, так и расстояниями между ними. 4097 1 Фильтр оптический перфорационный (ФОП) включает непрозрачный экран 1 в виде поверхности, имеющей в общем случае различные радиусы кривизныв двух взаимно перпендикулярных плоскостях (горизонтальная и вертикальная на фиг. 1). Частными случаями являются цилиндрическая и плоская поверхности,здесь один или оба упомянутых радиуса кривизны считаются бесконечно большими. Возможны комбинации,например, плоской и цилиндрической поверхностей и другие. В непрозрачном экране по горизонтальным линиям расположены прозрачные участки, например круглые отверстия 2 фиксированного или переменного диаметра, не выходящего за пределы от 1,2 до 4 мм. Расстояние между отверстиями 2 по линиям (далее по тексту - шаг по горизонтали) так же как и расстояние между линиями (далее по тексту - шаг по вертикали) находятся в пределах от 2,5 до 6 мм. Последовательности отверстий 2, принадлежащие соседним горизонтальным линиям, сдвинуты друг относительно друга примерно на полшага по горизонтали, что формирует общий порядок расположения отверстий, близкий к шахматному. Для практического использования комбинация двух симметричных относительно вертикали ФОП могут быть установлены перед глазами как самостоятельное приспособление, аналогично известному устройству,либо, чаще, могут быть вставлены в очковую оправу самостоятельно или совместно с очковыми линзами(фиг. 3). При этом оси центральных отверстий ФОП - 4 (фиг. 1, 2) расположены на линии зрения прямо вперед, что в случае использования ФОП совместно с очковыми линзами соответствует центрированию по оптическим осям очковых линз. Расстояния между отверстиями или как диаметры отверстий, так и расстояния между ними удовлетворяют условию постоянства или последовательного увеличения их видимого углового размера по направлению от зрительной оси к периферии экрана, что соответствует движению глаз, сопровождаемому отклонением линии зрения от направления прямо вперед на угол(фиг. 2.). Это условие выполняется, если величиналюбого из трех рассматриваемых отрезков - шаг по горизонтали или шаг по вертикали, или диаметр отверстия, середина которого находится на угловом расстоянииот направления 4 - прямо вперед, определяется следующими формулами Здесь 1, 2, 3 и т.д. - номер шага по горизонтали или по вертикали или номер отверстия, отсчитанный от оси центрального отверстия (точка 3, фиг. 1, 2) , и- величина -го отрезка на поверхности фильтра и его проекция на направление, перпендикулярное линии зрения 0 - расстояние от центра вращения глазного яблока 5 до поверхности ФОП при 0 (определяется конструкцией оправы очков или иного приспособления для удержания фильтров перед глазами и составляет обычно 25-35 мм) 0 - размер соответствующего отрезка при 0 (шаг по горизонтали или по вертикали или диаметр отверстия, которые выбираются в указанных выше пределах из условий применения ФОП - освещенность, объекты наблюдения и т.д.)- радиус кривизны ФОП- видимый угловой размер отрезка. Величиныипредставляют промежуточные параметры при вычислениях. Знак равенства соответствует условию постоянствапри любых направлениях линии зрения в пределах ФОП (при любых значениях ). Знаксоответствует варианту конструкции ФОП с последовательным увеличением видимых угловых размеров прозрачных участков и расстояний между ними. Искомые величины отрезков рассчитываются по приведенной формуле методом последовательных приближений поочередно для 1,2 и т.д. Условие постоянства или последовательного увеличения видимых угловых размеров прозрачных участков и расстояний между ними по мере увеличения угламожет быть задано в математической форме, отличной от приведенной выше. Вариантами конструкции заявляемого устройства являются ФОП, имеющий две или более группы отверстий различного, но фиксированного в пределах группы диаметра. Пример такой конструкции приведен на фиг. 4. Вариантом конструкции непрозрачного экрана с отверстиями является лакокрасочное, пленочное, в том числе вакуумное или иное покрытие, наносимое на внутренние или наружные поверхности очковых линз. Вариантом конструкции непрозрачного экрана с отверстиями является экран, изготовленный из токопроводящего материала. 3 4097 1 Устройство работает следующим образом. Круглые отверстия в непрозрачном экране представляют для фокусирующей оптической системы глаза вынесенные вперед диафрагмы малого диаметра. Как известно из оптики, такая диафрагма одновременно с ослаблением светового потока способствует повышению глубины резкости (для глаза это соответствует увеличению интервала дальности, в пределах которого сохраняется четкое видение объектов при неизменной аккомодации), повышению четкости изображения за счет снижения сферических аберраций, увеличению видимого контраста благодаря уменьшению фона на сетчатке, формируемого за счет рассеяния бокового излучения на элементах анатомической структуры глаза. Эти качества позволяют существенно уменьшить напряжение аккомодации при чтении, работе с монитором компьютера и при других видах деятельности,связанных с повышенными нагрузками на органы зрения. Независимость наблюдаемых угловых размеров прозрачных участков и расстояний между ними от направления взгляда обеспечивает заявляемому устройству стабильную реализацию указанных достоинств во всем поле зрения, определяемом апертурой очков. Размытое изображение экрана на сетчатке глаза представляет чередование освещенных и затемненных участков, формирующих пространственную структуру, по характеру близкую к сотовой. При строгом выполнении условия постоянства видимых угловых размеров прозрачных участков и расстояний между ними такая структура является строго периодической. Это не всегда желательно, поскольку в этом случае изображение экрана на поверхности сетчатки остается неизменным при любых направлениях линии зрения. Нарушения этой периодичности, такие как последовательное увеличение угловых расстояний между отверстиями по мере увеличения угла между линией зрения и направлением прямо вперед, а также создание групп отверстий различного, но фиксированного в пределах группы диаметра, способствуют перераспределению световой нагрузки на различные участки сетчатки при движении глаз. На фиг. 4 приведен пример реализации ФОП, ориентированного на пользователя персональным компьютером. Верхняя группа отверстий обеспечивает снижение напряжения аккомодации при работе с экраном монитора. Нижняя группа (здесь диаметр отверстий увеличен) предназначена для работы с клавиатурой, где условия менее жесткие и яркость объекта наблюдения меньше. Работа с использованием двух указанных групп отверстий обеспечивает чередование освещения и затемнения одних и тех же участков сетчатки глаз (напряжение - отдых), тем самым повышается работоспособность рецепторного аппарата. Сочетание ФОП с очковой линзой расширяет диапазон использования заявляемого устройства. Такая конструкция может быть использована людьми, страдающими нарушениями рефракции как при дальнозоркости, так и при близорукости. Использование токопроводящих материалов для экрана ФОП дополнительно обеспечивает защиту глаз от электромагнитных излучений в широком диапазоне частот вплоть до сотен мегагерц. Источники информации 1.4248803, 1981. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.