CN201974584U

CN201974584U - 一种用光纤实现的立体显示器

Info

Publication number: CN201974584U
Application number: CN2011200584033U
Authority: CN
Inventors: 温晓东; 宁提纲; 李晶; 胡旭东; 周倩
Original assignee: Beijing Jiaotong University
Current assignee: Beijing Jiaotong University
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-03-08

Abstract

一种用光纤实现的立体显示器，涉及一种光纤实现的显示器。应用于高亮度，立体图像等的显示领域。克服了目前在高质量显示器成本高，分辨率低，亮度低，无法显示立体图像。该显示器激光器输出的光信号从第一多模光纤的一端输入；每一环形器与其相连接的单模光纤、多模光纤、光纤光栅构成一个像素点，N个这样的像素点首尾相接成线性结构，每个像素点输出一个波长的光信号。N为显示屏像素点的数量，N＝1000～3000000000的整数，排布成10～3000＊10～1000＊10～1000的立体阵列。激光器为输出N个波长的激光器，激光器输出的N个波长与第一至第N光纤光栅的中心波长一一对应。

Description

一种用光纤实现的立体显示器

技术领域

本实用新型涉及一种用光纤实现的立体显示器。特别应用于要求高亮度，立体图像等的显示领域。

背景技术

显示器的发明、发展对信息的传播产生了巨大而深远的影响，显示器的作用是将信息以像素点的形式显示出来，如LCD、CRT、LED等。纵观显示器的发展，从简单的数字显示到黑白位图以及如今的高清真彩位图显示，其应用领域也大为扩展，图像的表达能力也大大提升。

如今占据主流市场的显示器多为液晶和发光二极管，即LCD和LED。LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比CRT要好的多，但是价钱较贵。LED显示屏(LED panel)就是light emitting diode，发光二极管的英文缩写，简称LED。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，其大概的样子就是由很多个通常是红色的发光二极管组成，靠灯的亮灭来显示字符。用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。其混色效果不佳，视角不大，水平方向左右观看有色差。加工较复杂，抗静电要求高。实际像素分辨率做到10000点以上较难。近年来出现一种用POF塑料光纤为主材料制作的(室内外)大型显示屏面世。其工作原理是靠投影机(背投)到光纤的集束端，通过光纤的传导传到屏幕上去，效果看起来不错，有可能取代现在广为使用的LED屏幕。但其分辨率和亮度过度依赖投影机，且大面积显示分辨率很难提高，成本也很高。

而且无论是以上哪一种显示器都只是将图形以平面位图的形式显示出来，无法实现立体图形的显示。

目前的显示器技术存在的几个问题是：LCD的成本较高，且在高亮度方面表现不足；LED分辨率难以有较大提高；新出现在所谓光纤显示屏依赖投影机的分辨率和亮度难以有效提高显示效果；并且都不能实现立体图像的显示。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题克服目前在高质量显示屏成本高，分辨率低，亮度低，无法显示立体图像。

本实用新型解决其技术问题的技术方案：

一种用光纤实现的立体显示器，该显示器包括激光器、第一至第N多模光纤、第一至第N单模光纤、第一至第N光纤光栅、第一至第N环形器。

各部分之间的连接为：

激光器的输出端通过第一多模光纤与第一环形器的第一端连接，第一环形器的第三端与第一单模光纤连接，第一环形器的第二端通过第一光纤光栅和第二多模光纤与第二环形器的第一端连接。

第二环形器的第三端与第二单模光纤连接，第二环形器的第二端通过第二光纤光栅和第三多模光纤与第三环形器的第一端连接。

第三环形器的第三端与第三单模光纤连接，第三环形器的第二端通过第三光纤光栅……和第N多模光纤与第N环形器的第一端连接，第N环形器的第三端与第N单模光纤连接，第N环形器的第二端与第N光纤光栅连接。

N为显示屏像素点的数量，N＝1000～3000000000的整数，排布成10～3000*10～1000*10～1000的立体阵列。该立体阵列为三维长方体结构或是四棱台结构。由于光纤的透明性质，在光纤与光纤之间结合处存在缝隙的情况下，后方的光可以绕过前方光纤到达观察者，从而可以实现立体图形的显示。

激光器为输出N个波长的激光器，激光器输出的N个波长与第一至第N光纤光栅的中心波长一一对应。

本实用新型和已有技术相比所具有的有益效果：

整个显示器采用光纤作为主体显示结构，其成本大为缩减。由于采用了光纤作为光传输单元，尺寸可以做的很小，从而单位体积的分辨率大为提高；光纤显示器采用激光器作为信号光的光源，激光器的功率很大，可以将较大功率的光耦合入光纤，实现大功率输出，亮度得到保证。分辨率和亮度可以随着光纤、光栅、激光器的制造技术的提升得到提高。

附图说明

图1为像素点为N的单色用光纤实现的立体显示器。

图2为3000*1000*1000彩色用光纤实现的立体显示器。

图3为100*100*100单色用光纤实现的立体显示器。

图4为10*10*10单色用光纤实现的立体显示器。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施方式一

一种用光纤实现的立体显示器，如图1，该显示器包括激光器3、第一至第N多模光纤21、22、23...、2N、第一至第N单模光纤11、12、13、...、1N、第一至第N光纤光栅41、42、43、...、4N、第一至第N环形器51、52、53、...、5N。

各部分之间的连接为：

激光器3的输出端通过第一多模光纤21与第一环形器的第一端511连接，第一环形器的第三端513与第一单模光纤11连接，第一环形器的第二端512通过第一光纤光栅41和第二多模光纤22与第二环形器的第一端521连接。

第二环形器的第三端523与第二单模光纤12连接，第二环形器的第二端522通过第二光纤光栅42和第三多模光纤23与第三环形器的第一端531连接。

第三环形器的第三端533与第三单模光纤13连接，第三环形器的第二端532通过第三光纤光栅43……和第N多模光纤2N与第N环形器的第一端5N1连接，第N环形器的第三端5N3与第N单模光纤1N连接，第N环形器的第二端5N2与第N光纤光栅4N连接。

N为显示屏像素点的数量，N＝1000～3000000000的整数，排布成10～3000*10～1000*10～1000的立体阵列。

激光器3为输出N个波长的激光器，激光器3输出的N个波长与第一至第N光纤光栅41、42、43、...、4N的中心波长一一对应。

所述的第一至第N多模光纤21、22、23...、2N的包层外半径均为60～500微米，纤芯的半径均为5～300微米。

第一至第N单模光纤11、12、13、...、1N的包层外半径均为10～62.5微米，纤芯的半径均为1～4微米。

所述的激光器3的输出波长为390～770纳米；相邻波长间隔均为0.00000001～0.05纳米。

所述的第一至第N光纤光栅41、42、43、...、4N的带宽均为0.00000001～0.05纳米，中心波长为范围为390～770纳米。

实施方式二

一种用光纤实现的立体显示器，如图2，像素点的数量为3000000000，排布成3000*1000*1000的立体结构，该显示器包括激光器3、第一至第三十亿多模光纤21、22、23...、23000000000、第一至第三十亿单模光纤11、12、13、...、13000000000、第一至第三十亿光纤光栅41、42、43、...、43000000000、第一至第三十亿环形器51、52、53、...、53000000000。

各部分之间的连接为：

第三环形器的第三端533与第三单模光纤13连接，第三环形器的第二端532通过第三光纤光栅43……和第三十亿多模光纤23000000000与第三十亿环形器的第一端530000000001连接，第三十亿环形器的第三端530000000003与第三十亿单模光纤13000000000连接，第三十亿环形器的第二端530000000002与第三十亿光纤光栅43000000000连接。

激光器3为输出3000000000个波长的激光器，激光器3输出的3000000000个波长与第一至第三十亿光纤光栅41、42、43、...、43000000000的中心波长一一对应。

所述的第一至第三十亿多模光纤21、22、23...、23000000000的包层外半径均为500微米，纤芯的半径均为300微米。

第一至第三十亿单模光纤11、12、13、...、13000000000的包层外半径均为62.5微米，纤芯的半径均为4微米。

激光器3的光信号包括三个波段，蓝光波段波长470nm至479.99999999nm的十亿个波长，波长间隔为0.00000001nm，第一光纤光栅41的中心波长为470nm，而后的相隔两个环形器依次递增，增幅0.00000001nm；绿光波段波长520nm至529.99999999nm的十亿个波长，波长间隔为0.00000001nm，第二个光栅的中心波长为520nm，而后的相隔两个环形器依次递增，增幅0.00000001nm；红光波段波长700nm至709.9999999nm的十亿个波长，波长间隔为0.00000001nm，第三个光栅的中心波长为700nm，而后的相隔两个环形器依次递增，增幅0.00000001nm。

此实施方式中的3000000000个单模光纤相邻三个分别输出蓝、绿、红，通过控制信号激光源中各颜色光的功率可以使相邻的三个输出点产生出彩色光。输出点排列成3000*1000*1000的立体阵列，由于每三个相邻的输出点构成一个彩色输出点，实现1000*1000*1000的彩色显示。

所述的第一至第三十亿光纤光栅41、42、43、...、43000000000的带宽均为0.00000001纳米，中心波长与激光器3的信号波长一一对应。

实施方式三

一种用光纤实现的立体显示器，如图3，像素点的数量为1000000，排布成100*100*100的立体结构，该显示器包括激光器3、第一至第一百万多模光纤21、22、23...、21000000、第一至第一百万单模光纤11、12、13、...、11000000、第一至第一百万光纤光栅41、42、43、...、41000000、第一至第一百万环形器51、52、53、...、51000000。

各部分之间的连接为：

第三环形器的第三端533与第三单模光纤13连接，第三环形器的第二端532通过第三光纤光栅43……和第一百万多模光纤21000000与第一百万环形器的第一端510000001连接，第一百万环形器的第三端510000003与第一百万单模光纤11000000连接，第一百万环形器的第二端510000002与第一百万光纤光栅41000000连接。

激光器3为输出1000000个波长的激光器，激光器3输出的1000000个波长与第一至第一百万光纤光栅41、42、43、...、41000000的中心波长一一对应。

所述的第一至第一百万多模光纤21、22、23...、21000000的包层外半径均为200微米，纤芯的半径均为100微米。

第一至第一百万单模光纤11、12、13、...、11000000的包层外半径均为40微米，纤芯的半径均为2微米。

所述的激光器3的输出波长为390～399.99999纳米；相邻波长间隔均为0.00001纳米。

所述的第一至第一百万光纤光栅41、42、43、...、41000000的带宽均为0.00001纳米，中心波长与激光器3的信号波长一一对应。

实施方式四

一种用光纤实现的立体显示器，如图4，像素点的数量为1000，排布成10*10*10的立体结构，该显示器包括激光器3、第一至第一千多模光纤21、22、23...、21000、第一至第一千单模光纤11、12、13、...、11000、第一至第一千光纤光栅41、42、43、...、41000、第一至第一千环形器51、52、53、...、51000。

各部分之间的连接为：

第三环形器的第三端533与第三单模光纤13连接，第三环形器的第二端532通过第三光纤光栅43……和第一千多模光纤21000与第一千环形器的第一端510001连接，第一千环形器的第三端510003与第一千单模光纤11000连接，第一千环形器的第二端510002与第一千光纤光栅41000连接。

激光器3为输出1000个波长的激光器，激光器3输出的1000个波长与第一至第一千光纤光栅41、42、43、...、41000的中心波长一一对应。

所述的第一至第一千多模光纤21、22、23...、21000的包层外半径均为60微米，纤芯的半径均为5微米。

第一至第一千单模光纤11、12、13、...、11000的包层外半径均为10微米，纤芯的半径均为1微米。

所述的激光器3的输出波长为720.05～770纳米；相邻波长间隔均为0.05纳米。

所述的第一至第一千光纤光栅41、42、43、...、41000的带宽均为0.05纳米，中心波长与激光器3的信号波长一一对应。

Claims

1.一种用光纤实现的立体显示器，其特征在于：

该显示器包括激光器(3)、第一至第N多模光纤(21、22、23...、2N)、第一至第N单模光纤(11、12、13、...、1N)、第一至第N光纤光栅(41、42、43、...、4N)、第一至第N环形器(51、52、53、...、5N)；

各部分之间的连接为：

激光器(3)的输出端通过第一多模光纤(21)与第一环形器的第一端(511)连接，第一环形器的第三端(513)与第一单模光纤(11)连接，第一环形器的第二端(512)通过第一光纤光栅(41)和第二多模光纤(22)与第二环形器的第一端(521)连接；

第二环形器的第三端(523)与第二单模光纤(12)连接，第二环形器的第二端(522)通过第二光纤光栅(42)和第三多模光纤(23)与第三环形器的第一端(531)连接；

第三环形器的第三端(533)与第三单模光纤(13)连接，第三环形器的第二端(532)通过第三光纤光栅(43)……和第N多模光纤(2N)与第N环形器的第一端(5N1)连接，第N环形器的第三端(5N3)与第N单模光纤(1N)连接，第N环形器的第二端(5N2)与第N光纤光栅(4N)连接；

N为显示屏像素点的数量，N＝1000～3000000000的整数，排布成10～3000*10～1000*10～1000的立体阵列；

激光器(3)为输出N个波长的激光器，激光器(3)输出的N个波长与第一至第N光纤光栅(41、42、43、...、4N)的中心波长一一对应。

2.根据权利要求1所述的一种用光纤实现的立体显示器，其特征在于：

所述的第一至第N多模光纤(21、22、23...、2N)的包层外半径均为60～500微米，纤芯的半径均为5～300微米；

第一至第N单模光纤(11、12、13、...、1N)的包层外半径均为10～62.5微米，纤芯的半径均为1～4微米。

3.根据权利要求1所述的一种用光纤实现的立体显示器，其特征在于：

所述的激光器(3)的输出波长为390～770纳米；相邻波长间隔均为0.00000001～0.05纳米。

4.根据权利要求1所述的一种用光纤实现的立体显示器，其特征在于：所述的第一至第N光纤光栅(41、42、43、...、4N)的带宽均为0.00000001～0.05纳米，中心波长为范围为390～770纳米。