DE2751058A1

DE2751058A1 - Optische anzeigeeinrichtung und verfahren zur herstellung einer optischen anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2751058A1
Application number: DE19772751058
Authority: DE
Inventors: William E Glenn
Original assignee: NEW YORK INSTITUTE; New York Institute of Technology
Current assignee: NEW YORK INSTITUTE; New York Institute of Technology
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1977-11-15
Publication date: 1978-06-01
Also published as: GB1589638A; CA1074280A; US4116739A; JPS53101444A; NL7713061A; JPS6143681B2; DE2751058C2

Description

DIPL. PHYS. F. ENDLICH _D 0034 unterpfaffenhofen -j^ November 1977 S/gs

PATENTANWALT ,

PHONE f. ENDLICH, POSTFACH D■Θ034 UNTERPFAFFENHOFEN

TE.EGRAMMADRESSE: _{pATENDUCH MÜNCHE}N CABLE ADDRESS i

TFLEX: 521730

Meine Akte: N-4341

New York Institute of Technology Old Westbury, N.Y., USA

Optische Anzeigeeinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer optischen Anzeigeeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine optische Anzeigeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Anzeigeeinrichtung.

Faseroptiksysteme und -einrichtungen zur Bildübertragung, Anzeige und Verstärkung sind bereits in mannigfaltiger Art bekannt. Diese Systeme oder Einrichtungen verwenden eine Vielzahl von Fasern oder länglichen Leitern aus einem eine optische Übertragung ermöglichenden Material, die auf dem Prinzip der totalen Innenreflexion arbeiten. Licht, welches von einer Stelle zu einer anderen Stelle übertragen werden soll, tritt an dem einen Ende in den optischen Leiter oder in die Faser

809822/0658

275 Iüb8

ein, wird in dem Inneren des Leiters oder der Faser auch Über sehr enge Biegungen hinweg «it einem vernünftig hohen Wirkungsgrad reflektiert, so daß der meiste Anteil des Lichtes am Ausgangende der Faser wieder verfugbar ist. Bekanntlich kann eine Bildverstärkung oder Bildvergrößerung dadurch erreicht werden, daß die Enden mehrerer Fasern oder Fäden an einer Stelle sehr dicht nebeneinander gebündelt werden, um eine Bild-Eingangsebene festzulegen; die anderen Enden werden in einer zur ersten Ebene Abstand einhaltenden zweiten Ebene in Abstand zueinander angeordnet, wobei die zweite Bezugsebene als Bildaustrittsebene bezeichnet wird. Auf diese Weise kann ein Bild um einen Betrag "gespreizt" oder vergrößert werden, der von dem Verhältnis zwischen den Faserabständen in der Eingangsebene und den Faserabständen in der Ausgangsebene abhängt. Derartige optische Einrichtungen sind in den US-PS'en 3 043 910, 3 402 000, 3 853 658 und 3 909 109 beschrieben. Diese bekannten Einrichtungen können zwischen den Faserenden in der Ausgangsebene mit einem lichtabsorbierenden Material versehen werden, wodurch der Kontrast verbessert wird. Diese Einrichtungen arbeiten im wesentlichen fehlerfrei und haben unbegrenzte Lebensdauer; jedoch tendieren diese Einrichtungen dazu, relativ sperrig zu werden, da im allgemeinen ein beachtlicher Platz erforderlich ist, damit die optischen Fasern sich in einer mechanisch annehmbaren Weise ausbreiten bzw. spreizen können. Die Herstellungskosten von Faseroptik-Vergrößerungsfeldern bzw. Vergrößerungsplatten sind jedoch in der Praxis ein die tatsächliche Anwendung einschränkender Faktor, Da insbesondere eine Vielzahl von Fasern verwendet wird, ist es wichtig, daß die Herstellungstech-

«09822/0659

27 5 1 U b

niken eine relativ große Wiederholbarkeit und Genauigkeit aufweisen und das Material nicht zerstören. Außerdem sollte das Herstellungsverfahren im Idealfall keine außergewöhnlich große Zahl von Herstellungsschritten haben und solche Techniken sollten vermieden werden, welche die Behandlung einzelner Fasern beinhalten. Es hat sich herausgestellt, daß solche Herstellungstechniken erforderlich sind, um die erwünschten Geometrien zu erreichen, die dazu tendieren, einen großen Aufwand mit sich zu bringen, bzw. zu hohen Kosten führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Anzeigeeinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen optischen Einrichtung zu schaffen, welche die vorstehend angegebenen Nachteile und Schwierigkeiten vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur optischen Anzeige und/oder Bildvergrößerung und schafft insbesondere eine Faseroptik-Anzeigeeinrichtung, die eine Lichteingangsfläche aufweist, welche durch ein Ende einer Vielzahl von optischen Leiterelementen, z.B. Fasern festgelegt ist. Die in dieser Flächen liegenden Enden der optischen Leiter sind in relativ kleinen Abstand zueinander einhaltenden Reihen und Spalten vorgesehen. Eine Lichtausgangsfläche steht im wesentlichen senkrecht zur Lichteingangsfläche und wird durch die anderen Enden der Fasern oder Fäden festgelegt, die in einer relativ weit entfernten Anordnung in Form von Reihen und Spal-

809822/065«

2751Ü58

ten vorgesehen sind. Jede Spalte bzw. vertikale Reihe von Fasern erstreckt sich von der Eingangsfläche Über eine Länge nach hinten, die von der Position der betreffenden vertikalen Reihe in der Gesamtzahl der vertikalen Reihen abhängt. Jede Faser einer vertikalen Reihe ist an ihrem Punkt mit größter Länge in eine Richtung umgebogen, die im wesentlichen parallel zur Eingangsfläche liegt. Die Fasern jeder vertikalen Reihe haben gegenüber jeder solchen Faser einer vertikalen Reihe unterschiedliche Länge, die an einer in Querrichtung liegenden Position endet, was von der Ordnung der horizontalen Reihe in der vertikalen Reihe abhängt, so daß die anderen Enden der Fasern der vertikalen Reihen der Eingangsfläche vertikale Reihen in der Ausgangsfläche bestimmen, die gegenüber den vertikalen Reihen der Eingangsfläche unter einem Winkel liegen, der kleiner als ein rechter Winkel ist. Die Erfindung schafft somit eine kompakte, keilförmige Anzeigeeinrichtung oder Wiedergabeeinrichtung, in deren Ausgangsfläche die obere Reihe sich in einer relativen Höhe befindet, die im wesentlichen der relativen Höhe der oberen Reihe der Anordnung in der Eingangsfläche entspricht, wobei in der Ausgangsfläche eine untere Reihe sich in einer relativen Höhe befindet, die im wesentlichen der relativen Höhe der unteren Reihe in der Eingangsflächenanordnung entspricht.

Bei einer abgewandelten AusfUhrungsform sind die Enden der optischen Leiter oder Fasern in der Ausgangsfläche im wesentlichen senkrecht zur Licht-ausgangsfläche gebogen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Anzeigeoder Wiedergabeeinrichtungen weist eine vertretbar kleine

809822/0658

2 7 5 1 O b

Zahl von Verfahrensschritten und eine entsprechende, zulässige Behandlung der einzelnen Fasern auf. Mehrere, im wesentlichen parallel und relativ eng zueinander angeordnete optisch leitende Elemente, beispielsweise Fasern werden um ein Abstandselement herumgelegt. Wenigstens ein zusätzliches Abstandselement wird dann Über den vorher umgelegten bzw. umgebogenen Fasern angeordnet und die Fasern werden Über dieses zusätzliche Abstandselement oder mehrere solche Abstandselemente in spiralförmiger Art herumgelegt. Die Anordnung des zusätzlichen Abstandselementes über den vorher umgelegten Fasern und das Zurückbiegen der Fasern Über das zusätzliche Abstandselement wird dann beliebig häufig wiederholt. Die sich ergebende spiralförmig gewickelte Anordnung wird dann im wesentlichen entlang der Ebene des ersten Abstandselements abgetrennt, wobei durch die winkelförmige Trennung ein Paar von keilförmigen Anzeigeeinrichtungen gebildet wird. Bei einem bevorzugten Herstellungsbeispiel wird bei der Anordnung des oder der zusätzlichen Abstandselemente über den vorher umgelegten Fasern ein Paar von Abstandselementen auf einander gegenüberliegenden Seiten der vorher umgelegten Fasern angeordnet. Die Trennung der spiralförmig gewickelten Konstruktion im wesentlichen entlang der Ebene des ersten Abstandselenientes führt zu zwei in wesentlichen gleichen Abschnitten, die infolge einer winkelförmigen Trennung zu vier keilförmigen Anzeigeeinrichtungen führen. Vorzugsweise werden die gegenseitigen Ausrichtungen von Abschnitten jeder solcher Faser, die über ein Abstandselement gelegt ist, während oder nach dem Schritt des Herumlegens um das Abstandselement verschoben. Dies führt dazu, daß die Enden der Fasern in der Lichtausgangsfläche im wesentlichen senkrecht zur Lichtausgangsfläche stehen.

809822/0658

Die Erfindung schafft eine optische Anzeige- oder Wiedergabeeinrichtung, insbesondere eine Faseroptik-Vergr&ßerungsplatte. Die Ausgangsfläche und die Eingangsfldche stehen vorzugsweise in einem rechtwinkligen Verhältnis zueinander und werden jeweils durch Enden der Fasern festgelegt. Jode vertikale Reih· von Fasern erstreckt sich in der Einrichtung Über eine Länge nach hinten von der Eingangsfläche weg, wobei diese Länge von der Position der vertikalen Reihe hinsichtlich der Gesamtzahl der vertikalen Reihen abhängt. Jede Faser einer vertikalen Reihe biegt sich an der Stelle größter Länge seitwärts in einerRichtung, die im wesentlichen parallel zur Eingangsfläche liegt. Eine spiralförmig gewickelte Konstruktion wird erfindungsgemäß im wesentlichen entlang der Ebene des ersten Abstandselementes geschnitten bzw. getrennt, wodurch ein Paar von keilförmigen Anzeigeeinrichtungen hergestellt wird.

Im folgenden werden bevorzugte AusfUhrungsformen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen beschrieben,. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht einer Anzeigeeinrichtung, Fig. 2 eine Schnittansicht entlang den Pfeilen 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einiger Fasern der in Fig. 1 gezeigten Anzeigeeinrichtung zur Erläuterung des Aufbau· der Fasern,

Fig. 4A bis 4E Darstellungen zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens, und

809822/0658

Fig. 5A bis 5C Darstellungen zur Erläuterung eines weiteren Herstellungsverfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Anzeige- oder Wiedergabeeinrichtung. Die Anzeigeeinrichtung, die in Fig. 1 rait IO bezeichnet ist, weist eine Licht-Eingangsfläche 20 auf, die jeweils durch Enden 31 mehrerer länglicher, optischer Lichtleiter 30, beispielsweise in Form von Fasern, festgelegt ist. Die Enden 31 sind unter Einhaltung eines relativ kleinen Abstandes in vertikalen und horizontalen Reihen angeordnet. Die Eingangsfläche 20 ist im wesentlichen eben, kann jedoch auch gegenüber der dargestellten, ebenen Ausbildung in bestimmtem Umfang abgeändert werden, um an die Form derjenigen Einrichtung angepaßt zu werden, von der ein Bild übertragen werden soll. Eine Licht-Ausgangsflüche 40 steht im wesentlichen senkrecht zur Eingangsfläche 20 und wird durch die anderen Enden 41 der Fasern 30 festgelegt. Die Faserenden 41 sind nach Fig. in einer aus horizontalen und vertikalen Reihen bestehenden Anordnung vorgesehen, wobei die Faserenden 41 Abstand zueinander einhalten und in bestimmter Entfernung zu den Faserenden 31 liegen. Die Fasern der Anzeigeeinrichtung oder Sichtanzeigeeinrichtung 10 sind in einem Trägermaterial 50 eingebettet, welches nachstehend noch näher erläutert wird. Die in den Figuren gestrichelt eingezeichneten Linien zeigen die Wege der Fasern und die gepunktet eingezeichneten Linien verdeutlichen, daß weitere Reihen solcher Fasern vorgesehen sind, die jedoch wegen des besseren Verständnisses nicht dargestellt sind.

809822/0658

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird die in Fig. 1 gezeigte linke vertikale Reihe der Fasern, die sich in der Eingangsfläche 20 befindet, als vertikale Reihe 1 der Eingangsfläche bezeichnet. Jeder optische Leiter, bzw. jede Faser dieser vertikalen Reihe erstreckt sich Über eine Länge nach hinten, die durch die hinterste Kante der Ausgangsfläche 40 (Fig. 3) in etwa bestimmt ist; der Ausdruck "Länge" ist auf die Eingang sflache 20 bezogen. Die anderen Enden der Fasern der vertikalen Reihe 1, die in der Ausgangsfläche 40 liegen, ergeben in der Ausgangsfläche 40 eine (vertikale) Reihe, die mit 1' in Fig. 1 angedeutet ist.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entsprechend den Pfeilen 2-2 in Fig. 1, wobei die Fasern der vertikalen Reihe 1 etwa an ihrem am weitesten hinten gelegenen Punkt dargestellt sind und es ist ersichtlich, daß sich jede Faser seitlich an einem Punkt umbiegt, welcher der größten Länge gegenüber der Fläche 20 entspricht, so daß jede Faser in eine Richtung umgebogen ist, die im wesentlichen parallel zur Eingangsfläche 20 liegt. Die anderen Enden dieser Fasern bilden die Reihe 1' in der Ausgangsfläche 40. Die Reihe Γ, die der vertikalen Reihe 1 entspricht, liegt ersichtlicherweise dann ebenfalls in vertikaler Richtung, wenn die Darstellung nach Fig. 1 etwa um 90° im Uhrzeigersinn gedreht wird.

Die nächste vertikale Reihe von Fasern in der Eingangsfläche, die als vertikale Reihe 2 bezeichnet ist, verläuft Über eine gegenüber der vertikalen Reihe 1 etwas kleinere Länge nach hinten; jede Faser der vertikalen Reihe 2 ist dann seitlich

Ö09t22/0658

27 510

an dem Punkt der größten Länge in eine Richtung umgebogen, die ebenfalls im wesentlichen parallel zur Eingangsfläche liegt. Jede vertikale Reihe von Fasern erstreckt sich infolgedessen von der Eingangsfläche 20 über eine Länge nach hinten, wobei diese Länge von der Position der betreffenden vertikalen Spalte in der Anordnung der Spalten abhängt. Z.B. verläuft die Spalte 1 über einen größeren Detrag nach hinten, die Spalte 2 über einen etwas kleineren Betrag, usw. und die letzte vertikale Spalte, die mit η bezeichnet ist, erstreckt sich über die kleinste Länge von der Fläche 20 nach hinten.

Jede Faser jeder vertikalen Reihe biegt sich an der Stelle der größten Länge gegenüber der Flüche 20 in eine Richtung, die im wesentlichen parallel zur Eingangsfläche 20 liegt. Die Fasern jeder vertikalen Reihe haben daher gegenüber den Fasern der anderen vertikalen Reihe unterschiedliche Länge und jede Faser jeder vertikalen Reihe endet an einer diagonal gegenüberliegenden Position, welche abhängig ist von der Reihenfolge in der horizontalen Reihe, so daß die anderen Enden bzw. durch letztere gebildeten Flächen der Fasern der vertikalen Reihen entsprechende vertikale Reihen in der Ausgangsfläche festlegen, die unter einem Winkel, der kleiner als 90 ist, gegenüber der Ebene der vertikalen Reihen in der Eingangsfläche liegen, wodurch eine keilförmige Platte hervorgerufen wird. Dies bedeutet, daß die durch die vertikalen Reihen 1* bis n¹ definierte Fläche 40 unter einem Winkel, der kleiner ist als 90 , gegenüber den Ebenen geneigt ist, die durch die vertikalen Reihen 1 oder 2 usw. definiert sind. Fig. 2 läßt erkennen, daß die obere Faser der vertikalen Reihe 1 an einer Position

809822/0658

-W- 27510b8

no

endet, die in Querrichtung zur Reihe 1 kleineren Abstand hat, als die nach unten nächstfolgende Faser der gleichen vertikalen Reihe 1; dies bedeutet, daß die Länge der Fasern entsprechend Fig. 2 in der in Fig. 2 gezeigten Richtung von oben nach unten zunimmt. Die Länge der Fasern in Querrichtung ist in Fig. 2 rait Q, angedeutet und für die oberste Faser der vertikalen Reihe 1 eingetragen. Abhängig von der Reihenfolge der Fasern in der vertikalen Reihe variiert somit die Querlänge Q. und die Höhe der Ausgangsfläche 40 ändert sich gleichmässig, was zu einer kompakten, keilförmigen Anzeigeplatte fuhrt.

Die Fig. 4A bis 4E zeigen die einzelnen Verfahrensschritte bei der Herstellung der in Verbindung mit Fig. 1 erläuterten Anzeigeeinrichtung. Zur Herstellung der Anzeigeeinrichtung 10 wird eine Vielzahl von optischen Leiterelementen, beispielsweise optischen Fasern oder Fäden verwendet, die parallel zueinander liegen und in kleinem Abstand zueinander angeordnet sind. Da dies· Fäden mit fester bzw. großer Länge verwendet werden, ist es vorteilhaft, ein Band 101 zu verwenden, wie dies beispielsweise in Fig. 4A gezeigt ist und welches eine Vielzahl von in gleichmäßigen Abstand zueinander und parallel zueinander liegenden Fasern 30 enthält, die von einem Trägerelement 102 gehalten werden. Dieses Band 101 kann entweder auf eine Spule aufgespult sein oder in anderer Form verfUgbar sein, infolgedessen feste Längen diese« Bandes leicht abgespult oder abgewickelt werden können.

Das Band 101 alt den optisch leitenden Fasern ist um ein relativ flaches Abstandseleaent 110 gewickelt, wie aus Fig. 48

809822/0659

275 1 Üb8

hervorgeht. Diese und die folgenden Wickelschritte werden dadurch erreicht, daß das Abstandselement 110 in Drehung versetzt wird und als sich drehende Platte dient, die um eine Achse Z gedreht wird. Die Wickelschritte können andererseits auch dadurch ausgeführt werden, daß die das Band tragende Einheit, beispielsweise eine Spule, auf welche das Band aufgewickelt ist, spiralförmig um das Abstandselement 110 bewegt wird. Nachdem das Band einmal um das Abstandselement 110 herumgelegt ist, wird ein geeignetes Verkapselungs- oder Bindematerial, beispielsweise Kunststoff oder Kunstharz, auf und zwischen die Fasern 30 verbracht. Weitere, relativ flache Abstandselemente werden dann über den vorher gewickelten Fasern angeordnet; entsprechend Fig. 4C wird beispielsweise ein Abstandselement 111 auf eine freiliegende Fläche des Bandes 101 aufgesetzt und ein Abstandselement 112 auf die andere freiliegende Fläche des Bandes 101. Dann werden die Fasern wieder Über die weiteren Abstandselemente, d.h. zuerst Über das Abstandselement 112 und dann Über das Abstandselement 111 gelegt, indem beispielsweise eine weitere Drehung der Platte 110 ausgeführt wird. Die Hinzufügung weiterer Abstandselemente und die darauf folgende spiralförmige Aufwicklung werden dann in beliebiger Zahl wiederholt, um den in Fig. 4D gezeigten Aufbau zu erreichen, die eine Seitenansicht wiedergibt. Daraufhin wird die in Fig. 4D gezeigte Anordnung entlang der durch das erste Abstandselement 110 festgelegten Ebene getrennt, die durch Pfeile 4E-4E in Fig. 4D gezeigt ist. Auf diese Weise werden zwei zueinander identische Abschnitte erhalten, von denen einer in Fig. 4E gezeigt ist. Die Platte oder das Abstandselement 110 ist wiederverwend-

809822/0658

-J*z 2751Q58

bar und wird vorzugsweise während der Trennung bzw. des Schnittes durch den Aufbau nach Fig. 4D entfernt, so daß eine in Fig. 4E gezeigte Aussparung 105 erhalten wird. In diesem Fall kann vor dem weiteren Umwickeln entsprechend Fig. 4B ein Paar von Abstandselementen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Abstandselementes 110 angeordnet und an den zuerst gewickelten Fasern befestigt werden; diese Abstandselemente bilden dann das Material an der Wand der Aussparung 105 der beiden Abschnitte der getrennten Konstruktion. Jeder Abschnitt, der sich aufgrund einer Trennung der in Fig. 4D gezeigten Konstruktion ergibt und der in Fig. 4E gezeigt ist, wird dann unter einem Winkel entlang der Schnittebene getrennt, die in Fig. 4E durch die Pfeile 1-1 gezeigt ist. Die Trennung, die durch die gebrochenen Linien in Fig. 3 angedeutet ist, ergibt dann ein Paar von keilförmigen Anzeigeeinrichtungen entsprechend Fig. 1.

Der Abstand zwischen den Faserenden in der Ausgangsfläche 40

ist durch S (in horizontaler Richtung) und S (in vertikaler χ y

Richtung) in Fig. 1 eingetragen. Der Abstand S ist durch die Dicke der Abstandselemente zuzUglich der Dicke der Fasern festgelegt. Der Abstand S ergibt sich aus der folgenden Gleichung:

M-W
y N '

wobei W die Breite des Bandes 101, M der Vergrößerungsfaktor, M*W die Länge des Abstandselementes und N die Zahl der Fasern des Bandes bedeuten. Der Vergrößerungsfaktor M, d.h. das Verhältnis zwischen der Lange des Abstandselementes und der Breite

809822/0658

no

des Bandes, wird so gewählt, daß der jeweils gewünschte Vergrößerungsfaktor erhalten wird. Bei einer AusfUhrungsform der Erfindung wird für die Abstandselemente schwarzes Papier mit einer Dicke M·(Dicke des Bandes) verwendet, so daß eine Vergrößerung M in der Richtung S erreicht wird. Die Verwendung eines schwarzen Popiermaterials zwischen den Fasern des Bandes und für das Abstandsmaterial erleichtert das Erkennen eines vergrößerten Bildes in einer relativ hellen Umgebung, da die Faserenden in der Ausgangsfläche von einer größeren, lichtabsorbierenden und nicht reflektierenden Fläche umgeben sind, welche die Helligkeit oder Beleuchtung der Umgebung daran hindert, den Betrachter des angezeigten oder dargestellten Bildes zu erreichen. V/ährend der Herstellung kann ein geeignetes Bindemittel zwischen den umgewickelten Schichten vorgesehen werden und dann durch Erwärmung vor der Trennung des hergestellten Aufbaus ausgehärtet werden. Nach den Trennungsvorgängen kann jede sich daraus ergebende Anzeigeeinrichtung durch geeignetes Polieren, Lackieren o. dgl. fertiggestellt werden.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß die Enden der Fasern an der Ausgangsfläche nicht in senkrechtem Winkel zur Ausgangsfläche selbst stehen. Wenn die Fasern sehr kleine Durchmesser haben, wird das von ihnen austretende Licht relativ isotrop, d.h. in etwa in allen Richtungen gleichmäßig verteilt bzw. gestreut. Wenn jedoch relativ große Fasern, d.h. Fasern mit großen Durchmesser verwendet werden, kann es erwünscht sein, die Enden der Fasern so auszurichten, daß sie im wesentlichen senkrecht zur Ausgangsfläche stehen. Eine Möglichkeit, dieses

809822/0658

zu erreichen, besteht in der Verwendung von Abstandselemente η _# die einen in Diagonalrichtung liegenden Spalt enthalten, wie dies in Fig. SA gezeigt ist. Dieser Spalt entspricht der Lage der Trennungsebene 1-1 in Fig. 4E. Wenn das Band 101 Über das Abstandseleeent gewickelt ist, werden zwei Segmente 120A, 120B des Abstandselements geringfügig entlang der in Diagonalrichtung'liegenden Bezugsebene verschoben, wie dies durch die Pfeile 125 und 126 in Fig. 5B gezeigt ist. Die Grüße der Verschiebung Muß ausreichen, um die Fasern in dem Spalt so auszurichten, daß sie senkrecht zu einer durch die Mitte des Spaltes verlaufenden Ebene stehen. Wenn dies ausgeführt ist, wird der Spalt mit einen geeigneten Material, beispielsweise Kunstharz, ausgefüllt, und dieses Material wird ausgehärtet. Mach der Trennung dieses Aufbaus, beispielsweise entlang der Linien 1'-1' in Fig. 5B wird eine Anzeigeeinrichtung erhalten, wie sie in Fig. 5C dargestellt ist und die sich gegenüber der Au sflÄi rungs form nach Fig. 2 unterscheidet; die Faserenden in der Ausgangsfläche stehen dabei senkrecht zur Ausgangsfläche. Eine Möglichkeit, die in den Fig. 5A bis 5C dargestellte Technik auszufuhren, besteht darin, getrennte Platten anstelle einer einzigen Platte oder eines einzigen Abstandselementes 110 nach Fig. 4B zu verwenden· IHe Abstandselemente werden dann entsprechend Fig. SA stapelfttrmig über den gespaltenen bzw. getrennten Abstandselementen während des Aufwicklungsschrittes angeordnet und an diesen Abstandselementen durch geeignete Mittel befestigt. Nach Beendigung des Herstellungsvorganges werden dann die.Platten in der in Fig. 5B gezeigten Weise verschoben, wodurch alle Segmente der Abstandselemente eben-

809822/0658

falls verschoben werden. Die Einführung von Füllmaterial und die nachfolgende Trennung kann dann in der vorstehend erläuterten Weise ausgeführt werden.

Vorzugsweise werden die Abstandselemente stapeiförmig an beiden Seiten des ersten Abstandselementes während des Wicklungsvorganges angeordnet bzw. aufgelegt, um auf diese Weise vier Anzeigeeinrichtungen zu erhalten; wenn jedoch die Abstandselemente nur auf einer Seite stapeiförmig angeordnet bzw. aufgesetzt werden, lassen sich aus jeder derartigen Konstruktion zwei Anzeigeeinrichtungen erhalten. Die Trennvorgänge können andererseits auch zum Teil während der Wicklung ausgeführt werden.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die dort dargestellte Anzeigeeinrichtung eine Spiegelbild-Umkehr des Eingangsbildes ausführt; es können jedoch geeignete Mittel eingesetzt werden, um diese Umkehrung auszuschließen. Anstelle der Aufwicklung von teilweise oder vollständig befestigten Bändern können auch einzelne Fasern schichtweise aufgewickelt werden.

R09822/nG5P

Claims

Ήec

hCj^n/cJJ, Itf-yp na

DIPL-PHYS. F. ENDLICH 6 ■ aoa« unterpfaffenhofen Π. November 1977 S/g

PATENTANWALT

TELEFON MÜNCHEN 84 3β 3β

PHONB

F ENDLICH, POSTFACH D - BO34 U NTE R PFAFFEN HOFEN

TELEGRAMMADRESSE: _{pATENDUCH MÜNCHEN} CABLE ADDRESS!

TELEX: B2173O

Meine Akte: N-4341

New York Institute of Technology Old Westbury, N. Y., USA

PatentonsprOche

ptische Anzeigeeinrichtung mit einer Licht-Eingangsflache/ die durch die Enden von Fasern festgelegt wird, wobei die Faserenden der Eingangsflache in kleinem Abstand zueinander sowie in horizontalen und vertikalen Reihen angeordnet sind, mit einer Licht-Ausgangsflache, die durch die anderen Enden der Fasern festgelegt ist, wobei die die Ausgangsflache festlegenden Faserenden vergleichsweise großen Abstand zueinander einhalten und in horizontalen und vertikalen Reihen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsfläche (40) im wesentlichen senkrecht zur Eingangsflache (20) liegt, daß sich jede Faser (30) von der Eingangsflache (20) Über einen ersten Langenabschnitt nach hinten erstreckt und Ober einen zweiten Langenabschnitt im wesent-

•0M21/O8I·

27b1üb8

lichen parallel zur Eingangsfläche seitlich umgebogen ist und daß die in der Ausgangsfläche liegenden Faser-Flächenelemente der vertikalen Reihen der Ausgangsfläche gegenüber Ebenen, die durch die vertikalen Reihen der Eingangsfläche festgelegt sind, unter einem Winkel geneigt sind, der kleiner als 90° ist.
2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Längenabschnitt aller Fasern einer vertikalen Keihe der Eingangsfläche gleich groß ist, während die Fasern einer horizontalen Reihe in der Eingangsfläche unterschiedliche erste Längenabschnitte haben.
3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der in einer horizontalen Reihe der Eingangsfläche (20) liegenden Fasern abhängig von der Position in der Reihe unterschiedlich ist.
4. Anzeigeeinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede in einer vertikalen Reihe der Eingangsfläche liegende Faser an einen Punkt seitlich abgebogen ist, der ihrer größten Länge von der Eingangsfläche ausgehend entspricht.
5. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste, horizontale Reihe von Fasern in der Eingangsfläche (20) der obersten, horizontalen Reihe von Fasern in der Ausgangsfläche entspricht und daß die Fasern einer unteren, horizontqlen Reihe der

809822/0658

27510b8

Eingangs fläche in vorbestiminter Höhe einer unteren, horizontalen Faser-Keihe in vorbestiminter Höhe in der Ausgangsfläche entspricht.
6. Anzeigeeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsfläche ^40; keilförmig abgeschrägt ist.
7. Anzeigeeinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Faserenden in der Ausgangsfläche (4Oj gebildeten Austrittsflächen schräg zum Verlauf der Fasern im zweiten Längenabschnitt liegen«
8. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsflächen der Fasern in der Ausgangsfläche (40) senkrecht zur betreffenden Faser liegt.
9. Anzeigeeinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserenden in der Ausgangsfläche (4Ό) in ein Material (50) mit relativ niedrigem Reflexionsfaktor eingebettet sind.
10. Anzeigeeinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Abstandselemente aufweist.

809822/0650
11. Verfahren zur herstellung einer Anzeigeeinrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fasern in einer im wesentlichen parallelen Anordnung um ein Abstandselement gewickelt werden, daß wenigstens ein zusätzliches Abstandselement über den vorher gewickelten Fasern angeordnet wird und daß die Fasern über das weitere Abstandselement in spiralförmiger Art gewickelt werden, daß der spiralförmig gewickelte Aufbau entlang der Ebene des ersten Abstandselementes getrennt bzw. geschnitten wird und daß anschließend das daraus resultierende Teil entlang einer unter einem Winkel stehenden Ebene getrennt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Trenrung des spiralförmig gewickelten Aufbaus weitere Abstandselemente aufgesetzt und die Fasern um die aufgesetzten Abstandselemente gewickelt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß während des Wickelvorganges die gegenseitige Ausrichtung der Abschnitte der Fasern gegeneinander verschoben werden, welche ein Abstandselement überdecken.
14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Ausrichtung von Abschnitten der Fasern, die ein Abstandselement Überdecken, nach dem Wickelvorgang gegeneinander verschoben werden.

809822/0658
15. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufwickeln der Fasern eine drehfähige Platte des ersten Abstandselements in Drehung versetzt wird.
16. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Diagonalrichtung getrennte Abstandselemente eingesetzt werden und daß die getrennten Abschnitte der Abstandselemente zur Verschiebung der gegenseitigen Ausrichtung der Fasern verschoben werden.
17. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von vier Anzeigeeinrichtungen Fasern in im wesentlichen flacher Anordnung um ein flaches Abstandselement gewickelt werden und daß anschließend ein zusätzliches Paar von relativ flachen Abstandseleinenten auf einander gegenüberliegenden Seiten zu den vorher gewickelten Fasern angeordnet und anschließend von den Fasern in spiralförmiger Weise umwickelt werden.

809822/0B59