DE10214711B4

DE10214711B4 - Fiber optic display

Info

Publication number: DE10214711B4
Application number: DE10214711A
Authority: DE
Inventors: Wladimir Dipl.-Phys. Tschekalinskij; Stephan Dr. Junger; Norbert Dr. Weber
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2010-06-17
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: DE10214711A1

Abstract

Faseroptische Anzeige mit mehreren mit einem ersten Faserende arrayförmig angeordneten ersten optischen Fasern (10) zur Bildung eines Anzeigefeldes, Lichtquellen (5, 6, 7) zur Einspeisung von Licht an einem zweiten, dem ersten gegenüber liegenden Faserende in die ersten Fasern (10) und einer Steuereinheit (1) zur Steuerung der Intensität der Lichtquellen (5, 6, 7), wobei jeder ersten Faser (10) ein separater optischer Multiplexer (9), zumindest drei unabhängig ansteuerbare separate Lichtquellen (5, 6, 7) unterschiedlicher Farbe zur Erzielung beliebiger Farbmischungen und eine eigene Steuereinheit (1) zugeordnet sind, und das zweite Faserende jeder ersten Faser (10) mit dem optischen Multiplexer (9) verbunden ist, dem Licht aus den separaten Lichtquellen (5, 6, 7) über zweite optische Fasern (8) zugeführt wird.A fiber optic display comprising a plurality of first optical fibers (10) arrayed to form a display panel, light sources (5, 6, 7) for inputting light to a second, opposite first fiber end into the first fibers (10) and a control unit (1) for controlling the intensity of the light sources (5, 6, 7), wherein each first fiber (10) has a separate optical multiplexer (9), at least three independently controllable separate light sources (5, 6, 7) of different color Achieving any color mixtures and a separate control unit (1) are assigned, and the second fiber end of each first fiber (10) is connected to the optical multiplexer (9), the light from the separate light sources (5, 6, 7) via second optical fibers (8) is supplied.

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application

Die vorliegende Erfindung betrifft eine faseroptische Anzeige mit mehreren mit einem ersten Faserende arrayförmig angeordneten ersten optischen Fasern zur Bildung eines Anzeigefeldes, Lichtquellen zur Einspeisung von Licht an einem zweiten, dem ersten gegenüber liegenden Faserende in die ersten Fasern und einer Steuereinheit zur Steuerung der Intensität der Lichtquellen, wobei jeder ersten Faser ein separater optischer Multiplexer und zumindest drei unabhängig ansteuerbare separate Lichtquellen unterschiedlicher Farbe zur Erzielung beliebiger Farbmischungen und eine eigene Steuereinheit zugeordnet sind, und das zweite Faserende jeder ersten Faser mit dem optischen Multiplexer verbunden ist, dem Licht aus den separaten Lichtquellen über zweite optische Fasern zugeführt wird.The The present invention relates to a multi-fiber optic display with a first fiber end arrayed first optical Fibers for forming a display panel, light sources for feeding of light at a second, opposite to the first fiber end in the first fibers and a control unit for controlling the intensity of the light sources, wherein each first fiber is a separate optical multiplexer and at least three independent controllable separate light sources of different colors to achieve assigned to any color mixtures and a separate control unit and the second fiber end of each first fiber with the optical fiber Multiplexer is connected to the light from the separate light sources via the second supplied optical fibers becomes.

Faseroptische Anzeigen lassen sich in vielen Bereichen einsetzen, in denen Informationen sowie unbewegte oder bewegte Bilder dargestellt werden sollen. Eine besondere Nachfrage besteht nach großflächigen Anzeigen, die beispielsweise für Werbung, in Form von Wandanzeigen bzw. Wandfernsehern oder als großflächige Informationsanzeigen für eine größere Personenzahl einsetzbar sind. Großflächige Anzeigen benötigen eine große Leuchtdichte und müssen derart ausgestaltet sein, dass die dargestellte Information noch aus einem großen Abstand oder unter einem großen Betrachtungswinkel erkennbar ist. Weiterhin sollten sich die Farben in der Darstellung auch bei wechselnden Betrachtungswinkeln nicht ändern. Für eine hohe Auflösung ist zusätzlich eine geringe Größe der Anzeigepixel erforderlich.Fiberoptic Ads can be used in many areas where information as well as still or moving pictures should be displayed. A special demand exists for large-scale ads, for example for advertisment, in the form of wall displays or wall television sets or as large-scale information displays for one larger number of people can be used. Large displays need a big Luminance and need be configured such that the information shown is still off a big one Distance or under a big one Viewing angle is recognizable. Furthermore, the colors should be not change in the display even with changing viewing angles. For a high resolution is additional a small size of the display pixels required.

Stand der TechnikState of the art

Derzeit werden unterschiedliche Konzepte zur Bereitstellung von großflächigen Anzeigen realisiert. So sind zum einen monochrome Anzeigen aus einfarbigen LEDs bekannt, zum anderen werden Farbanzeigen aus RGB-LED-Arrays gefertigt. RGB-LEDs sind Weißlicht-LEDs, in denen unterschiedliche Substrate bzw. Substratbereiche rotes (R), grünes (G) und blaues (B) Licht emittieren. Die einzelnen Substratbereiche sind unabhängig voneinander ansteuerbar, so dass durch Variation der Lichtintensität der einzelnen Bereiche mittels Farbmischung alle Farben realisiert werden können. In der Regel ist vor derartigen Weißlicht-LEDs eine Linse angeordnet, um das aus den verschiedenen Substratbereichen emittierte Licht zu bündeln.Currently will be different concepts for delivering large-scale ads realized. So are on the one hand monochrome displays of monochrome LEDs, on the other hand, color displays are made of RGB LED arrays. RGB LEDs are white light LEDs, in which different substrates or substrate areas are red (R), green (G) and blue (B) emit light. The individual substrate areas are independent controlled by each other, so that by varying the light intensity of the individual Areas can be realized by means of color mixing all colors. In usually a lens is arranged in front of such white light LEDs, around the light emitted from the different substrate areas to bundle.

Bei der Bildung großflächiger Anzeigen aus Weißlicht-LEDs ist das Ausgangslicht jedoch nicht zu 100% homogenisiert, so dass beispielsweise weisses Licht unter verschiedenen Betrachtungswinkeln mit unterschiedlichen Farben erscheint. Ursache hierfür ist der Abstand zwischen den einzelnen Substratbereichen in der LED, deren Strahlkegel durch die Kollimatorlinse in unterschiedliche Richtungen abgestrahlt werden. Diese Art der Anzeige weist daher bei großen Betrachtungsabständen und -winkeln erhebliche Nachteile auf.at the formation of large-scale ads from white light LEDs However, the output light is not 100% homogenized, so that For example, white light at different viewing angles appears with different colors. Cause of this is the Distance between the individual substrate areas in the LED, whose Beam cone through the collimator lens in different directions be radiated. This type of display therefore indicates at large viewing distances and angle considerable disadvantages.

Neben diesen reinen LED-Anzeigen sind faseroptische Anzeigen bekannt, bei denen ein erstes Faserende der Fasern arrayförmig angeordnet ist und über das gegenüberliegende zweite Ende Licht eingekoppelt wird. Die Einkopplung von Licht kann wiederum über LEDs erfolgen. Die Faserenden optischer Fasern weisen eine hervorragende Abstrahlcharakteristik auf, da es sich hierbei um nahezu punktförmige Lichtquellen handelt. Die einzelnen Faserenden lassen sich in sehr geringem Abstand zueinander anordnen, so dass mit dieser Technik Anzeigen mit einer hohen Auflösung bereitgestellt werden können.Next these pure LED displays are fiber optic displays known in which a first fiber end of the fibers is arrayed and over the opposing second end light is coupled. The coupling of light can turn over LEDs are made. The fiber ends of optical fibers are excellent Abstrahlcharakteristik, since this is almost point-like light sources is. The individual fiber ends can be at a very short distance to arrange with each other, so that with this technique ads with a high resolution can be provided.

Aus der WO 00/52385 A1 ist eine derartige faseroptische Anzeige bekannt, bei der das Licht mehrerer Weißlicht-LEDs in unterschiedliche Faserbündel eingekoppelt wird, deren Faserenden in geeigneter Weise in der Anzeige angeordnet sind. Durch unterschiedliche zeitabhängige Steuerung der Intensitäten der einzelnen Substratbereiche der Weißlicht-LEDs lässt sich die Farbe, die von unterschiedlichen Gruppen von Faserenden in der Anzeige erzeugt wird, mit der Zeit ändern. Auf diese Weise können bewegte Bilder, wie beispielsweise ein stilisiertes Feuerwerk, dargestellt werden. Aufgrund der bündelweisen Zuordnung der einzelnen LEDs lässt sich diese Anzeige jedoch nicht für die Darstellung beliebig wechselnder Informationen oder Bilder einsetzen. Ein weiteres Problem stellen die Verluste dar, die sich bei der Einkopplung des Lichtes einer Weißlicht-LED in eine Faser ergeben. Die Kopplungseffizienz der Einkopplung des Lichtes einer Weißlicht-LED in eine Faser ist aufgrund der relativ großen Leuchtfläche, die durch die Anzahl der Substratbereiche verursacht wird, nicht zufriedenstellend. Dies führt zu einer schlechten Lichtausbeute und somit zu einer relativ geringen Leuchtdichte am Faserende.From the WO 00/52385 A1 Such a fiber optic display is known in which the light of several white light LEDs is coupled into different fiber bundles whose fiber ends are arranged in a suitable manner in the display. By varying the time-dependent control of the intensities of the individual substrate regions of the white light LEDs, the color produced by different groups of fiber ends in the display can be changed over time. In this way, moving images, such as a stylized fireworks, can be displayed. Due to the bundle-wise assignment of the individual LEDs, however, this display can not be used for the display of any information or images that may change. Another problem is the losses resulting from the coupling of the light of a white light LED into a fiber. The coupling efficiency of coupling the light of a white light LED into a fiber is not satisfactory due to the relatively large luminous area caused by the number of substrate areas. This leads to a poor light yield and thus to a relatively low luminance at the fiber end.

Die DE 199 35 416 A1 offenbart eine faseroptische Anzeige mit mehreren mit einem ersten Faserende arrayförmig angeordneten ersten optischen Fasern zur Bildung eines Anzeigefeldes, Lichtquellen zur Einspeisung von Licht an einem zweiten, dem ersten gegenüber liegenden Faserende in die ersten Fasern und einer Steuereinheit zur Steuerung der Intensität der Lichtquellen. Jeder ersten Faser sind zumindest drei unabhängig ansteuerbare separate Lichtquellen unterschiedlicher Farbe zur Erzielung beliebiger Farbmischungen zugeordnet. Das zweite Faserende jeder ersten Faser ist mit einem optischen Mischer verbunden, dem Licht aus den separaten Lichtquellen über zweite optische Fasern zugeführt wird. Die Lichtquellen werden bei dieser Anzeige über Videosignale angesteuert. Aufgrund der Exemplarstreuung der einzelnen Anzeigekomponenten können allerdings bei dieser Anzeige Farbabweichungen von Pixel zu Pixel auftreten.The DE 199 35 416 A1 discloses a fiber optic display having a plurality of first fiber end arrayed first optical fibers to form a display panel, light sources for feeding tion of light at a second, the first opposite fiber end in the first fibers and a control unit for controlling the intensity of the light sources. Each first fiber is assigned at least three independently controllable separate light sources of different color to achieve any color mixtures. The second fiber end of each first fiber is connected to an optical mixer to which light from the separate light sources is supplied via second optical fibers. The light sources are controlled by video signals in this display. However, due to the copy dispersion of the individual display components, color deviations from pixel to pixel may occur in this display.

Die DE 31 48 421 A1 beschreibt eine Anzeige, mit der eine farbige Zeichendarstellung möglich ist. Bei der Anzeige dieser Druckschrift dienen ganze Faserbündel jeweils der Ausleuchtung eines Anzeigepixels, wobei jeweils nur die Farbe eines Teilbereiches der Anzeige verändert werden kann.The DE 31 48 421 A1 describes a display with which a colored character representation is possible. In the display of this document, whole fiber bundles each serve to illuminate a display pixel, wherein in each case only the color of a subarea of the display can be changed.

Die JP 62165606 A beschreibt eine Anordnung, bei der eine Vielzahl einzelner zu einem Faserbündel zusammengefasster Fasern auf der Anzeigeseite derart verteilt werden, dass sich die in unterschiedlichen Gruppen von Fasern eingekoppelten Farben rot, grün und blau für den Betrachter mischen. Bei dieser Druckschrift geht es somit nicht um eine faseroptische Anzeige zur Darstellung von Information, die dargestellte Lösung dient vielmehr lediglich zur Herstellung einer homogenen Beleuchtungsfläche.The JP 62165606 A describes an arrangement in which a plurality of individual fibers combined into a fiber bundle are distributed on the display side in such a way that the colors coupled in different groups of fibers mix red, green and blue for the observer. Thus, this document is not concerned with a fiber-optic display for displaying information, but the solution shown serves merely to produce a homogeneous illumination surface.

Die DE 199 05 599 A1 offenbart den Einsatz von LED's und Diodenlasern in den Farben rot, grün und blau für die farbige Darstellung auf Flachbildschirmen. Hierbei werden 4 Lichtpunkte unterschiedlicher Farbe nebeneinander auf dem Flachbildschirm erzeugt, die ein Bildelement repräsentieren. Jede Farbe wird getrennt moduliert und übertragen.The DE 199 05 599 A1 discloses the use of LEDs and diode lasers in the colors red, green and blue for the color representation on flat screens. Here, 4 light dots of different color are created next to each other on the flat screen, which represent a picture element. Each color is modulated and transmitted separately.

Die JP 09114399 A offenbart den Einsatz von Linsen an den Faserenden einer faseroptischen Anzeige, die die Divergenz der austretenden Strahlung erhöhen sollen.The JP 09114399 A discloses the use of lenses at the fiber ends of a fiber optic display to increase the divergence of the exiting radiation.

Die FR 2599878 A1 befasst sich mit einem im Boden verankerten Bildschirm und dessen Ansteuerung. In einem Ausführungsbeispiel ist eine faseroptische Anzeige beschrieben, bei der vier Fasern unterschiedlicher Farbe einen Kanal der faseroptischen Anzeige bilden. Jede Faser ist an einen Mikroprozessor angeschlossen, der die Faser entsprechend der Programmierung zum Leuchten mit unterschiedlicher Lichtintensität ansteuertThe FR 2599878 A1 deals with an anchored in the ground screen and its control. In one embodiment, a fiber optic display is described in which four different color fibers form one channel of the fiber optic display. Each fiber is connected to a microprocessor which controls the fiber according to the programming for illumination with different light intensity

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine optische Anzeige anzugeben, mit der sich beliebig wechselnde Informationen und/oder Bilder mit hoher Leuchtdichte darstellen lassen.outgoing from this prior art, the object of the present Invention is to provide a visual display with any arbitrary changing information and / or high-luminance images let represent.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit der faseroptischen Anzeige gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anzeige sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ausführungsbeispielen entnehmen. Anspruch 6 gibt ferner ein Anzeigeelement für den Einsatz in der faseroptischen Anzeige an.The Task is solved with the fiber optic display according to claim 1. advantageous Embodiments of the display are the subject of the dependent claims or can be understood from the following description and the embodiments remove. Claim 6 also provides a display element for use in the fiber optic display.

Die vorliegende faseroptische Anzeige setzt sich aus mehreren mit einem ersten Faserende arrayförmig angeordneten ersten optischen Fasern zur Bildung eines Anzeigefeldes, Lichtquellen zur Einspeisung von Licht an einem zweiten, dem ersten gegenüberliegenden Faserende in die ersten optischen Fasern und einer Steuereinheit zur Steuerung der Intensität der einzelnen Lichtquellen zusammen. Jeder ersten Faser sind ein separater optischer Multiplexer und zumindest drei unabhängig ansteuerbare separate Lichtquellen unterschiedlicher Farbe zur Erzielung beliebiger Farbmischungen zugeordnet. Das zweite Faserende jeder ersten Faser ist mit dem optischen Multiplexer verbunden, dem Licht aus den separaten Lichtquellen über zweite optische Fasern zugeführt wird. Die vorliegende faseroptische Anzeige zeichnet sich dadurch aus, dass jeder ersten Faser eine eigene Steuereinheit zugeordnet ist.The present fiber optic display consists of several with a first fiber end array-shaped arranged first optical fibers to form a display panel, Light sources for feeding light to a second, the first opposite Fiber end into the first optical fibers and a control unit to control the intensity the individual light sources together. Every first fiber is a separate one optical multiplexer and at least three independently controllable separate Light sources of different colors to achieve any color mixtures assigned. The second fiber end of each first fiber is with the optical multiplexer connected to the light from the separate light sources via the second supplied optical fibers becomes. The present fiber optic display is characterized from that every first fiber is assigned its own control unit is.

Im Gegensatz zu der bekannten faseroptischen Anzeige wird daher bei der vorliegenden Erfindung das Licht der Lichtquellen nicht direkt in die zweiten Faserenden der zur Anzeige führenden ersten Fasern eingekoppelt. Das Licht wird vielmehr zunächst über zweite optische Fasern einem optischen Multiplexer zugeführt, der die aus zumindest drei farbigen Lichtquellen unterschiedlicher Farbe zugeführten Lichtanteile zusammen in die jeweilige erste Faser einkoppelt. Bei der vorliegenden faseroptischen Anzeige werden somit auch keine Weißlicht-LEDs, sondern getrennte einfarbige Lichtquellen eingesetzt. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden hierbei einfarbige LEDs der Farben rot, grün und blau (RGB) eingesetzt.in the Contrary to the known fiber optic display is therefore at of the present invention, the light of the light sources not directly coupled into the second fiber ends of the first fiber leading to the display. The light is initially over second optical fibers are fed to an optical multiplexer, the which consists of at least three colored light sources of different colors supplied Light components coupled together in the respective first fiber. at the present fiber optic display are thus no White light LEDs, but used separate monochrome light sources. In a preferred Design here are monochrome LEDs of the colors red, green and blue (RGB) used.

Die vorliegende faseroptische Anzeige hat den Vorteil erhöhter Leuchtdichte, da sich die unterschiedlichen einfarbigen Lichtquellen mit deutlich höherer Kopplungseffizienz in die zweiten Fasern einkoppeln lassen, als die Weißlicht-LEDs in die ersten Fasern. Die zusätzlichen Verluste der Einkopplung des aus den zweiten Fasern zugeführten Lichtes über den optischen Multiplexer in die ersten Fasern sind demgegenüber gering. Dies macht sich gerade beim Einsatz von einfarbigen LEDs als Lichtquellen bemerkbar, da die Kopplungseffizienz einfarbiger LEDs in eine Faser um ein Vielfaches höher liegt als die Kopplungseffizienz beim Einsatz von Weißlicht-LEDs. Die Farben der unterschiedlichen Lichtquellen müssen dabei selbstverständlich so gewählt werden, dass sich durch die Veränderung der Intensitäten der einzelnen Lichtquellen beliebige Farben aus diesen zumindest drei Lichtquellen mischen lassen. Gerade die Verwendung einer roten, einer grünen und einer blauen Lichtquelle ist in diesem Zusammenhang von besonderem Vorteil, da für diese RGB-Farbmischung bereits die erforderlichen Daten für eine Ansteuerung zur Erzeugung beliebiger Farbmischungen zur Verfügung stehen.The present fiber optic display has the advantage of increased luminance, because the different monochrome light sources with clearly higher Couple coupling efficiency into the second fibers, as the white light LEDs into the first fibers. The additional Losses of the coupling of the light supplied from the second fibers over the In contrast, optical multiplexers in the first fibers are low. This is especially true when using monochrome LEDs as light sources noticeable, since the coupling efficiency of monochromatic LEDs into a fiber many times higher is the coupling efficiency when using white light LEDs. Of course, the colors of the different light sources have to be chosen that through the change the intensities the individual light sources arbitrary colors of these at least mix three light sources. Especially the use of a red, a green one and a blue light source is in this context of particular Advantage since for this RGB color mixing already the required data for a drive to produce any color mixtures are available.

Die vorliegende faseroptische Anzeige ermöglicht den Aufbau farbiger Großanzeigen, die auch aus großer Entfernung noch gut ablesbar sind. Mit einer entsprechend engen Anordnung der einzelnen Faserenden kann zudem eine sehr hohe räumliche Auflösung, d. h. eine hohe Pixeldichte, erreicht werden, die nur vom Durchmesser der verwendeten Fasern begrenzt ist. Gerade beim Einsatz jeweils einer roten, grünen und blauen Lichtquelle für die additive Farbmischung mit dem optischen Multiplexer können mehr als 16 Millionen Farben pro Bildpunkt eingestellt werden. Werden farbige LEDs als Lichtquellen verwendet, so ist die Kopplungseffizienz erheblich besser als die Effizienz bei der Kopplung von Weißlicht-LEDs. Die Leuchtdichte der einzelnen Bildpunkte ist damit sehr hoch, so dass die Anzeige aus großer Entfernung noch gut abgelesen werden kann. Die vorliegende faseroptische Anzeige kann zudem auch unter extremen Bedingungen, wie beispielsweise in Feuchträumen oder in explosionsgefährdeten Räumen verwendet werden, wenn die Ansteuerelektronik und die Lichtquellen durch Verwendung entsprechend langer erster Fasern aus diesen Bereichen weggeführt werden können.The present fiber optic display allows the construction of colored Large displays, which also made great Distance are still easy to read. With a correspondingly narrow Arrangement of the individual fiber ends can also be a very high spatial Resolution, d. H. a high pixel density, can be achieved only by the diameter the fibers used is limited. Especially when using each a red, green and blue light source for the additive color mixing with the optical multiplexer can do more be set as 16 million colors per pixel. Become used colored LEDs as light sources, so is the coupling efficiency significantly better than the efficiency of coupling white light LEDs. The luminance of the individual pixels is thus very high, so that the ad from big Distance can still be read well. The present fiber optic Display can also be used under extreme conditions, such as in wet rooms or in potentially explosive atmospheres clear used when the control electronics and the light sources by using correspondingly long first fibers from these areas carried away can be.

Bei der vorliegenden faseroptischen Anzeige ist für jede erste optische Faser ein separater optischer Multiplexer mit unabhängig ansteuerbaren separaten Lichtquellen vorgesehen. Jedes Anzeigeelement der faseroptischen Anzeige setzt sich somit aus einer ersten optischen Faser mit einem optischen Multiplexer sowie zumindest drei Lichtquellen zusammen, die über jeweils eine zweite optische Faser mit dem optischen Multiplexer verbunden sind und über eine eigene Steuerung angesteuert werden können. Auf diese Weise lassen sich beliebige wechselnde Informationen wie auch bewegte Bilder auf der Anzeige darstellen, da jeder Bildpunkt einzeln in der Farbe und Intensität veränderbar ist. Gerade für die Darstellung wechselnder alphanumerischer Zeichen sowie von Bildsequenzen bzw. ganzen Filmen ist die vorliegende faseroptische Anzeige daher hervorragend geeignet.at The present fiber optic display is for each first optical fiber a separate optical multiplexer with independently controllable separate Provided light sources. Each display element of the fiber optic Display thus consists of a first optical fiber with a optical multiplexer and at least three light sources together, the above in each case a second optical fiber is connected to the optical multiplexer are and about a separate control can be controlled. That way you can any changing information as well as moving pictures on the Display as each pixel is individually in the color and intensity variable is. Especially for the representation of changing alphanumeric characters as well as image sequences or whole films, the present fiber optic display is therefore excellent suitable.

Auch wenn in der bevorzugten Ausführungsform insbesondere farbige LEDs in den Farben rot, grün und blau eingesetzt werden, so lassen sich in der vorliegenden faseroptischen Anzeige selbstverständlich auch andere Lichtquellen wie beispielsweise VCSELs oder Laserdioden verwenden.Also when in the preferred embodiment in particular colored LEDs in the colors red, green and blue are used, Of course, this is also possible in the present fiber optic display use other light sources such as VCSELs or laser diodes.

In einer weiteren Ausbildung der vorliegenden faseroptischen Anzeige sind vor den ersten Faserenden Kollimatorlinsen zur Erzeugung der gewünschten Divergenz des austretenden Lichtes angeordnet. Bei der Anordnung von Kollimatorlinsen wird die Auflösung der faseroptischen Anzeige verringert, da die Abstände der einzelnen Bildpunkte aufgrund der Größe der Linsen nicht mehr beliebig klein gewählt werden können. Auf der anderen Seite lässt sich jedoch mit dem Einsatz geeigneter Kollimatorlinsen unterschiedlicher Brennweiten der jeweils optimale Divergenzwinkel für die gegebene Betrachtungsentfernung einstellen.In another embodiment of the present fiber optic display are before the first fiber ends Kollimatorlinsen for generating the desired Divergence of the exiting light arranged. In the arrangement of collimator lenses becomes the resolution of the fiber optic display decreases, as the distances the individual pixels due to the size of the lenses no longer arbitrary chosen small can be. On the other side lets However, with the use of suitable Kollimatorlinsen different Focal lengths of each optimal divergence angle for the given Set the viewing distance.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorliegende faseroptische Anzeige wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen.The present fiber optic display is described below with reference to a embodiment in conjunction with the drawings without limiting the general inventive idea briefly explained again. Show here.

1 ein Beispiel für die Realisierung eines einzelnen Anzeigeelementes der faseroptischen Anzeige; 1 an example of the realization of a single display element of the fiber optic display;

2 ein Beispiel für die Wirkung einer Kollimatorlinse vor dem Faserende; und 2 an example of the effect of a collimator lens in front of the fiber end; and

3 ein Beispiel für die Anordnung der Faserenden in der vorliegenden faseroptischen Anzeige; 3 an example of the arrangement of the fiber ends in the present fiber optic display;

4 schematisch ein Beispiel für einen optischen Multiplexer, wie er bei der vorliegenden faseroptischen Anzeige zum Einsatz kommen kann. 4 schematically an example of an optical multiplexer, as in the present Faseropti can be used.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

Im vorliegenden Beispiel wird auf eine 4×4-Anzeige eingegangen, die gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert wird. Bei der 4×4-Anzeige kommen insgesamt 16 Anzeigeelemente zum Einsatz, von denen in der 1 beispielhaft ein einzelnes näher erläutert wird. Die einzelnen Anzeigeelemente sind identisch ausgebildet.In the present example, a 4 × 4 display is realized, which is realized according to the present invention. In the 4 × 4 display come in total 16 Display elements are used, of which in the 1 an example will be explained in more detail by way of example. The individual display elements are identical.

1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines derartigen Anzeigeelementes. Dieses Anzeigeelement weist eine blaue 5, eine grüne 6, sowie eine rote Lichtquelle 7 auf, die in diesem Beispiel durch eine entsprechende LED realisiert werden. Eine Steuereinheit 1 steuert die Treiber 2, 3, 4 für die drei LEDs 5, 6 und 7. Die Lichtleistung dieser einzelnen LEDs kann über die Steuerung 1 stufenlos oder in kleinen Stufen verändert werden. Bei den dargestellten LEDs kann dies entweder analog oder digital erfolgen. Bei analoger Steuerung wird der Strom durch die jeweilige Lichtquelle analog verändert, um unterschiedliche Lichtemissions-Intensitäten zu erreichen. Bei einer Digitalsteuerung werden die LEDs mit Strompulsen beaufschlagt, wobei durch Veränderung des Puls-Pausenverhältnisses die Intensität der jeweiligen LED eingestellt werden kann. Als Ergebnis ergibt sich das gewünschte Intensitätsverhältnis zwischen rotem, grünem und blauem Licht, bei dem durch Farbmischung die gewünschte Farbe erzielt wird. Entsprechende Steuerungen 1 für eine Analog- oder Digitalsteuerung der LEDs sind dem Fachmann bekannt und bereits kommerziell erhältlich. 1 shows the basic structure of such a display element. This indicator has a blue one 5 , a green 6 , as well as a red light source 7 on, which are realized in this example by a corresponding LED. A control unit 1 controls the drivers 2 . 3 . 4 for the three LEDs 5 . 6 and 7 , The light output of these individual LEDs can be controlled by the controller 1 be changed continuously or in small steps. In the illustrated LEDs, this can be done either analog or digital. In analog control, the current through the respective light source is changed analogously to achieve different light emission intensities. In a digital control, the LEDs are supplied with current pulses, whereby the intensity of the respective LED can be adjusted by changing the pulse-pause ratio. The result is the desired intensity ratio between red, green and blue light, in which the desired color is achieved by color mixing. Corresponding controls 1 for an analog or digital control of the LEDs are known in the art and already commercially available.

Selbstverständlich lässt sich neben dem Einsatz einer separaten Steuerung 1 für jedes Anzeigeelement auch eine einzige Steuerung vorsehen, die die einzelnen Anzeigeelemente unabhängig voneinander ansteuern kann.Of course, in addition to the use of a separate controller 1 for each display element also provide a single control that can control the individual display elements independently.

Die von den einzelnen Lichtquellen 5, 6 und 7 emittierte farbige Strahlung wird jeweils in eine optische Faser 8 eingekoppelt und über diese optische Faser 8 einem optischen Multiplexer 9 zugeführt. Die Einkopplung der farbigen Strahlung der LEDs 5, 6 und 7 in die jeweilige optische Faser 8 lässt sich mit hoher Kopplungseffizienz realisieren, so dass nur geringe Strahlungsverluste auftreten. Der optische Multiplexer 9 koppelt die aus den optischen Fasern 8 eintretenden drei farbigen Lichtbündel (RGB) in die Faser 10 ein. In der Faser 10 durchmischen sich die RGB-Lichtbündel aufgrund vielfacher Reflexionen. Durch entsprechende Steuerung der drei Lichtquellen 5, 6, 7 in ihrer Intensität lassen sich beliebige additive Farbmischungen realisieren, so dass am Ausgang der Faser 10 ein ideal homogener Lichtpunkt in jeder gewünschten Farbe erzeugt werden kann. Aufgrund der geringen Kopplungsverluste weist dieser Lichtpunkt in der Größe des Faserdurchmessers eine relativ hohe Intensität auf.The of the individual light sources 5 . 6 and 7 emitted colored radiation is in each case into an optical fiber 8th coupled and over this optical fiber 8th an optical multiplexer 9 fed. The coupling of the colored radiation of the LEDs 5 . 6 and 7 into the respective optical fiber 8th can be realized with high coupling efficiency, so that only small radiation losses occur. The optical multiplexer 9 couples those from the optical fibers 8th entering three colored light beams (RGB) into the fiber 10 one. In the fiber 10 mix the RGB light bundles due to multiple reflections. By appropriate control of the three light sources 5 . 6 . 7 In their intensity, any additive color mixtures can be realized, so that at the output of the fiber 10 an ideal homogeneous point of light can be produced in any desired color. Due to the low coupling losses, this point of light has a relatively high intensity in the size of the fiber diameter.

Das Ende der Faser 10 ist in einer entsprechenden Anzeigefläche fixiert. Mit einer Linse 11 kann die Strahlung zusätzlich kollimiert werden, um ein aus der Faser 10 austretendes Strahlungsbündel 12 zu erzeugen, das neben der gewünschte Farbe und Helligkeit auch die geforderte Divergenz aufweist. 2 zeigt beispielhaft nochmals die Wirkung der Kollimatorlinse 11 auf das aus der Faser 10 austretende Strahlungsbündel 12.The end of the fiber 10 is fixed in a corresponding display area. With a lens 11 In addition, the radiation can be collimated to make one out of the fiber 10 emerging radiation beam 12 produce, in addition to the desired color and brightness and the required divergence. 2 shows by way of example again the effect of the collimator lens 11 on the fiber 10 emerging radiation beams 12 ,

Die faseroptische Anzeige besteht aus einem Faserarray, bei dem die Faserenden der Fasern 10 in einer Anzeigefläche angeordnet sind, wie dies beispielsweise in Draufsicht in der 3 erkennbar ist. In dieser Figur sind vor den Faserenden der Fasern 10 zusätzliche Kollimatorlinsen 11 zu erkennen, die die gewünschte Divergenz der austretenden Strahlungsbündel erzeugen. Der Abstand zwischen den Linsen 11 und die Faseranzahl definiert die optische Auflösung der Anzeige. Auch wenn in diesem Beispiel lediglich eine Anzeige mit 16 Anzeigeelementen dargestellt ist, so lassen sich aufgrund des identischen Aufbaus der einzelnen Anzeigeelemente auch Anzeigen mit beliebig größerer Anzahl an Fasern 10, d. h. Pixel- bzw. Bildpunktzahl, realisieren.The fiber optic display consists of a fiber array in which the fiber ends of the fibers 10 are arranged in a display surface, as for example in plan view in the 3 is recognizable. In this figure, before the fiber ends of the fibers 10 additional collimator lenses 11 to detect that produce the desired divergence of the exiting radiation beam. The distance between the lenses 11 and the fiber count defines the optical resolution of the display. Although only one display with 16 display elements is shown in this example, so can be due to the identical structure of the individual display elements and displays with any larger number of fibers 10 , ie pixel or pixel number, realize.

Eine noch höhere Auflösung lässt sich erreichen, wenn keine Kollimatorlinsen 11 eingesetzt werden. So können die Fasern 10 beispielsweise ohne Weiteres derart nebeneinander angeordnet werden, dass der Mittenabstand der Faserenden nur in etwa dem zweifachen Durchmesser der Fasern 10 entspricht. Ein sinnvoller Wert dieses Faserdurchmessers liegt in der Größenordnung von etwa 1 mm, so dass sich in diesem Fall ein Pixelpitch von nur etwa 2 mm ergibt.An even higher resolution can be achieved if no collimator lenses 11 be used. So can the fibers 10 For example, readily be arranged side by side, that the center distance of the fiber ends only about twice the diameter of the fibers 10 equivalent. A reasonable value of this fiber diameter is on the order of about 1 mm, so that in this case results in a pixel pitch of only about 2 mm.

4 zeigt schließlich ein Beispiel für einen optischen Multiplexer, wie er bei der vorliegenden faseroptischen Anzeige in jedem Anzeigeelement zum Einsatz kommen kann. Ein derartiger Multiplexer 9 kann beispielsweise in gleicher Weise wie ein so genannter Gabelkoppler aufgebaut sein, durch den die drei optischen Fasern 8 von den drei farbigen Lichtquellen 5, 6 und 7 direkt an die optische Faser 10 angekoppelt werden. Ein derartiger Aufbau ist in der 4 zu erkennen. Weitere Beispiele für optische Multplexer finden sich in A. Weinert, „Kunststofflichtwellenleiter: Grundlagen, Komponenten, Installation”, Hrsg.: Siemens AG, Publicis-MCD-Verlag 1998, S. 120–121. BEZUGSZEICHENLISTE 1 Steuereinheit 2 Treiber für blaue Lichtquelle 3 Treiber für grüne Lichtquelle 4 Treiber für rote Lichtquelle 5 Blaue Lichtquelle 6 Grüne Lichtquelle 7 Rote Lichtquelle 8 Zweite optische Faser 9 Optischer Multiplexer 10 Erste optische Faser 11 Kollimatorlinse 12 Austretendes Strahlungsbündel 4 Fig. 14 finally shows an example of an optical multiplexer as may be used in the present fiber optic display in each display element. Such a multiplexer 9 may for example be constructed in the same way as a so-called fork-type coupler, through which the three optical fibers 8th from the three colored light sources 5 . 6 and 7 directly to the optical fiber 10 be coupled. Such a structure is in the 4 to recognize. Further examples of optical multiplexers can be found in A. Weinert, "Plastic Fiber Optics: Basics, Components, Installation", eds .: Siemens AG, Publicis-MCD-Verlag 1998, pp. 120-121. LIST OF REFERENCE NUMBERS 1 control unit 2 Driver for blue light source 3 Driver for green light source 4 Driver for red light source 5 Blue light source 6 Green light source 7 Red light source 8th Second optical fiber 9 Optical multiplexer 10 First optical fiber 11 collimator lens 12 Emerging radiation beam

Claims

Fiber-optic display with a plurality of first optical fibers arrayed in a first fiber end (FIG. 10 ) for forming a display panel, light sources ( 5 . 6 . 7 for feeding light at a second, the first opposite fiber end into the first fibers ( 10 ) and a control unit ( 1 ) for controlling the intensity of the light sources ( 5 . 6 . 7 ), each first fiber ( 10 ) a separate optical multiplexer ( 9 ), at least three independently controllable separate light sources ( 5 . 6 . 7 ) of different color to achieve any color mixtures and a separate control unit ( 1 ) and the second fiber end of each first fiber ( 10 ) with the optical multiplexer ( 9 ), the light from the separate light sources ( 5 . 6 . 7 ) via second optical fibers ( 8th ) is supplied.

Fiber optic display according to claim 1, characterized in that the light sources of different color ( 5 . 6 . 7 ) are colored LEDs, VCSELs or laser diodes.

Fiber-optic display according to claim 1 or 2, characterized in that the light sources of different color ( 5 . 6 . 7 ) Are light sources for generating red, green and blue light as different colors.

Fiber-optic display according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the spacing of the fiber ends of the first optical fibers ( 10 ) in the display corresponds to about twice the fiber diameter.

Fiber-optic display according to one of claims 1 to 3, characterized in that in front of the fiber ends of the first optical fibers ( 10 ) Collimator lenses ( 11 ) are arranged.

Display element for a fiber optic display according to claim 1, consisting of a first optical fiber ( 10 ) equipped with a fiber end with an optical multiplexer ( 9 ), at least three light sources of different color ( 5 . 6 . 7 ) to obtain any color mixtures which in each case have a second optical fiber ( 8th ) for coupling its light into the first optical fiber with the optical multiplexer ( 9 ) and a control unit ( 1 ) for independently controlling the intensity of the three light sources ( 5 . 6 . 7 ).

Display element according to claim 6, characterized in that the light sources of different color ( 5 . 6 . 7 ) are colored LEDs.

Display element according to claim 6 or 7, characterized in that the light sources of different color ( 5 . 6 . 7 ) Light sources for the generation of red, green and blue light as different Colors are.