JPS6143681B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に繊維光学表示装置パネルのような
映像を倍増して表示する光学表示装置及びその製
造方法に関するものである。

繊維光学映像移送、表示及び倍増装置は種々の
形式のものが既知である。これ等装置は内部全反
射の原理により作動する光学伝導材料からなる極
めて多数の細長いフイラメント又はストランドを
採用している。一方の位置から他の位置に移送す
べき光はフイラメントの一端に入り、非常に鋭い
彎曲部があるにも拘らず、著るしく高い効率で内
部反射し、フイラメントの出口端で大部分の光が
得られる。

１つの位置比較的密接して極めて多数の光学繊
維を束にし映像入力面を形成すると共に光学繊維
の他端間を離間して映像出力面を形成することに
よつて映像の倍率が得られることは既知である。
このようにして入力面での繊維の離間距離と出力
面での繊維の離間距離との比によつて定まる量だ
け映像を拡大することができる。この形式の装置
は例えば米国特許第3043910号、第3402000号、第
3853658号及び第3909109号に示されている。この
一般型式の装置はコントラストを強める目的で出
力平面の繊維端間に光吸収材料を設けることがで
きる。これ等の装置は本質的に故障がなく、寿命
が尽きない利点がある。しかし比較的複雑であ
る。これは光学フイラメント又は繊維を機械的に
許される方法で拡開するためには相当な空間が必
要なためである。また繊維光学拡大パネルの製造
コストは実用上の制約を受ける。特に、極めて多
数の繊維を採用するから、製造技術は再現性があ
り、正確で材料の無駄がないことが重要である。
また製造工程は理想的には不当に多くの工程を含
まないものでなければならず、個々の繊維の操作
を含む技術は理想的には避けるべきである。しか
し、最も望ましい幾何学的形状を得るためには高
価な製造技術が必要であることがわかつた。

本発明は光学表示装置又は光学繊維拡大パネル
及びその製造方法に関するものである。本発明表
示装置は多数の細長い光学キヤリヤストランド例
えば繊維光学ストランドのおのおのの一端を比較
的密接して縦横に配置することによつて構成した
入力面を具える。光出力面を光入力面にほぼ垂直
にし、比較的離間して縦横に配置したストランド
の他端によつて光出力面を構成する。縦列の順序
の縦の位置に応じた深さまでストランドの各縦列
を入力面から後方に延長する。１個の縦列の各ス
トランドを最も深い点で入力面にほぼ平行な方向
に側方に彎曲する。各縦列のストランドを異なる
長さにし、縦列における順序のその横列に応じた
横位置まで１個の縦列の各ストランドを達せし
め、入力面の縦列に対し直角より小さい角度の出
力面の縦列を入力面の縦列のストランドの他端に
よつて構成する。この結果、コンパクトな楔状の
表示装置を得ることができ、出力面の縦横の列の
頂部の横列は入力面の頂部の横列の相対高さにほ
ぼ相当する相対高さにあるようにし、また出力面
の縦横の列の底部の横列は入力面の縦横の列の底
部の横列の相対高さにほぼ相当する相対高さにあ
るようにする。

本発明装置の好適な実施例では光学キヤリヤス
トランドの限定した他端を彎曲して光出力面にほ
ぼ直角にする。

本発明方法の一実施例によれば、多数の工程に
より、不当に極めて多い工程を要することなく、
個々の繊維を不当に操作することなく上述の表示
装置を製造することができる。光学ストランドの
ような複数個のほぼ平行な比較的密接した光導伝
性の細長いストランドをスペーサ素子の周りに巻
く。次に少なくとも１個の付加的スペーサ素子を
予め巻いたストランドの上に配置し、この少なく
とも１個の付加的スペーサ素子の上に複数個のス
トランドを螺施状に再び巻く。この予め巻いたス
トランドの上に付加的素子を配置してこの付加的
素子の上にストランドを再び巻く操作を希望する
回数繰返す。次にこのでき上つた螺施状に巻いた
構造を最初のスペーサ素子の平面にほぼ沿つて切
断し、この切断操作により生じた部分を斜に切断
して１対の楔状表示パネルを形成する。本発明の
好適な実施例では予め巻いたストランドの上に少
なくとも１個の付加的スペーサ素子を位置させる
工程に、予め巻いたストランドの反対側に１対の
スペーサ素子を位置させる工程を設ける。この実
施例では、最初のスペーサ素子の平面にほぼ沿つ
て螺旋状に巻いた構造を切断することによつて２
個のほぼ同一の部分を生ずる。これ等部分を斜に
切断した時、４個の楔状表示パネルを生ずる。本
発明方法の好適な実施例では巻く工程中又は巻く
工程後スペーサ素子上の各ストランドの部分の相
対方向をずらす工程を有する。この結果パネルの
光出力面のストランドの端部を光出力面のほぼ直
角にすることができる。

図面につき本発明を説明する。

第１図に本発明の実施例による光学表示装置を
示す。繊維光学ストランドのような多数の細長い
光学キヤリヤストランド３０のおのおの端部３１
によつて構成した光入力面２０をこの光学表示装
置１０に設ける。この端部３１は縦横の列に比較
的密接離間して配置する。この実施例では、光入
力面２０をほぼ平坦にする。しかし、この表面は
平面形状から若干変化させてもよい。映像を移す
装置の形状に合致するようにする。光入力面２０
にほぼ直角な光出力面４０を光学キヤリヤストラ
ンド３０の他端４１によつて構成する。この他端
４１は比較的遠く離した縦横の列に配置する。こ
の表示装置１０の繊維光学ストランドを支持材料
５０に配置する。この支持材料の性質については
次に説明する。図面中、破線はストランドの通路
を示し、点線は簡明のため図示を省略したストラ
ンドの列を示す。

第１図の実施例を一層良く理解するため、光入
力面２０のストランドの最も左側の縦列を考え、
この列を入力面の縦列１と称する。ストランドの
この縦列の各ストランドを後方に或る深さ（ここ
に深さとは光入力面２０に対して言う）まで延在
する。この深さは光出力面４０の最後端縁によつ
てほぼ構成される。縦列１のストランドの他端は
光出力面４０の列に縦列１′を構成する。第２図
は縦列１のストランドのその最後延長端の付近を
示し、各ストランドはその最も深い点に於て、入
力面２０にほぼ平行な方向に側方に彎曲してい
る。これ等ストランドの他端は出力面の縦列１′
を構成する。（この列を入力面の縦列に対する関
係上、出力面の縦列と称する。第１図に於て縦列
としてこの列を見るためには縦列１′が右になる
ようこの第１図を側方に回転すればよい。） 入力面のストランドの次の縦例２は縦列１が延
在する深さよりも僅かに浅く後方に延長し、前と
同様、これ等各ストランドは最も深い点に於て、
入力面にほぼ平行な方向に側方に彎曲している。
従つて各列のストランドは入力面２０から列の順
序によつて定まる列の位置に応じた深さまで後方
に延在する。即ち縦列１は最も多い量だけ後方に
延在し、縦列２は次に多い量だけ後方に延在し、
最後の縦列ｎは最も少ない量だけ後方に延在す
る。

上述したところから明らかなように、各ストラ
ンドの縦列はその最も深い点で入力面にほぼ平行
な方向に側方に彎曲する。この彎曲してからのス
トランドの長さは第１図で見て各縦列のストラン
ドの中で上にあるストランド程長さを短かくす
る。即ち、各縦列ストランドは長さが異なり、各
縦列の上からの順序に応じた横方向の位置で終
る。このようにして、各縦列のストランドの他端
４１は出力面の縦列をそれぞれ構成する。出力面
の縦列は入力面の縦列に対し直角より小さい角度
をなし、楔状パネルを形成する。これを例えば第
２図に示し、第２図では縦列１の頂部のストラン
ドは頂部から２番目のストランドよりも横方向に
短かい距離で終つており、この頂部から２番目の
ストランドは３番目のストランドよりも横方向に
短かい距離で終つている。従つて縦列の横の順序
によつて定まる横位置で縦列の各ストランドは終
つており、光出力面の高さ（表面）は均一に変化
し（傾斜）し、コンパクトな楔状表示パネルを形
成する。

第４Ａ〜４Ｅ図は第１図につき説明した表示装
置を製造する本発明方法の実施例の工程を示す。
本発明方法によれば、平行な形状の繊維光学スト
ランドのような複数個の比較的密接離間した光透
過性の細長いストランドを利用する。実質的に長
い多数のこれ等ストランドを採用するから、第４
Ａ図に示すような「リボン」１０１を準備するの
が便利である。このリボンはキヤリヤ１０２に支
持され等間隔に平行な関係にある多数のストラン
ド３０から成る。このリボンをスプールに巻いて
これから利用し得るようにしてもよいしその他の
任意の形状に準備してもよく、必要なリボンの長
さを容易に取出せるようにする。

第４Ｂ図に示すように、繊維光学ストランドの
リボン１０１を比較的平坦なスペーサ素子１１０
の周りに巻く。第４図の実施例では、この操作は
スペーサ素子１１０を回転することによつて行な
うが、このスペーサ素子１１０は軸線Ｚの周りの
回転プラテンとして作用する。しかし、スペーサ
素子の周りに螺旋状に配置したリボンスプールの
ようにリボンの供給源を動かすことによつてこの
巻く操作を行なつてもよい。リボンをスペーサ素
子１１０の周りに巻き終つた後、プラスチツク又
はレジンのような結合剤又は適当な外装をストラ
ンド３０上及びストランド間に配置する。次にこ
の予め巻いたストランドの上に付加的の比較的平
坦なスペーサ素子を位置させる。即ちリボン１０
１の一露出表面上にこのスペーサ素子１１１を位
置させ、リボン１０１の他の露出表面上にスペー
サ素子１１２を位置させる。次にプラテン１１０
を付加的に回転することによつてこれ等付加的ス
ペーサ素子の上にストランドを巻く（第４０図参
照）。付加的スペーサ素子を加える工程と、次の
螺旋形に巻く工程とを必要な回数繰返し、第４Ｄ
図に側面図で示す構造が得られるようにする。次
に第４Ｄ図に矢４Ｅ−４Ｅにて示すように第１ス
ペーサ素子１１０の平面に沿つてこの構造を切断
する。このようにして２個の同一の部分が得られ
る。その１個を第４Ｅ図に示す。この実施例で
は、プラテン１１０を再使用することができ、第
４Ｄ図の構造を切断前又は切断中、このプラテン
１１０を除去し、第４Ｅ図に１０５にて示す溝が
生ずるようにする。この場合、第４Ｂ図の付加的
巻付けを行なう以前に、１対のスペーサをプラテ
ン１１０の両側に位置させ第１巻付ストランドに
結合させてもよい。これ等スペーサは切断した構
造の２個の部分のおのおの溝１０５の壁の上の材
料から成る。第４Ｅ図に示すように第４Ｄ図の構
造の切断により生ずる各部を次に第４Ｅ図の矢１
−１によつて示す断面に沿つて斜めに切断する。
第３図に破線にて示した切断作用により第１図に
最初に示したように１対の楔状表示パネルを生ず
る。

第１図に示すように光出力面のストランド端面
の距離をＳ_x，Ｓ_yにて示す。この距離Ｓ_xはスペ
ーサ素子の厚さと繊維の太さとの和によつて定ま
る。距離Ｓ_yはＳ_y＝Ｍ・Ｗ／Ｎから決定される。ここ に、Ｗはストランドのリボンの幅、Ｍは倍率、
Ｍ・Ｗはスペーサ素子の長さ、Ｎはリボン中のス
トランドの数である。倍率Ｍ即ちスペーサ素子の
長さとリボンの幅との間の比を適切に選択し希望
する倍率が得られるようにする。本発明の一実施
例ではリボンの厚さのＭ倍の厚さを有する黒い紙
をスペーサ素子として採用し、Ｓ_y方向の倍率Ｍ
が得られるようにする。スペーサ材料として、ま
たリボン内のストランド間に黒い材料を使用する
ことによつて比較的周囲が明るい場合でも増倍像
を容易に見ることができる。これはストランドの
出力端を大きな光吸収無反射区域で包囲するから
で、これにより周囲の明りが表示された映像の視
野に到達するのをさまたげる。製造中適当な巻い
た層の間に適切な接着剤を採用して、この構造を
切断する以前に加熱して硬化即ちキユアするよう
にする。切断作業後、適当なみがき、つや出し等
により各出来上つた表示パネルを仕上げる。

第２図に示すように、出力面の繊維光学ストラ
ンドの端部は出力面に対し直角でない。もしスト
ランドの直径が非常に小さいと、そこから出る光
は比較的等方性に分散する。しかし比較的大きな
ストランドを使用すると、出力面にほぼ直角にな
るようにストランドの端部を指向させるのが望ま
しい。このようにする１つの方法は第５Ａ図に示
すように斜め指向する間隙を有するスペーサ素子
を利用することである。この間隙は第４Ｅ図の切
断平面１−１の位置に対応する。リボン１０１を
スペーサ素子の上に巻いてしまうと、１２０Ａ，
１２０Ｂで示したスペーサ素子の２個のセグメン
トは第５Ｂ図に矢１２５，１２６にて示すように
斜めに指向する基準線に沿つて僅かにずれる。間
隙の中心を通る平面に直角に間隙内のストランド
を指向させるためこのずれの量は重要である。こ
のようにした後、エポキシ樹脂のような適当な材
料でこの間隙を充填し、キユアする。第５Ｂ図の
線１′−１′に沿つてこの構造を切断した結果を
（第２図と対称して）第５Ｃ図に示す。第５図の
技術を利用する便利な方法は第４Ｂ図の単一プラ
テン１１０の代りに１対の分割プラテンを用いる
ことである。巻付工程中に、第５Ａ図に示すよう
なスペーサセグメントを分割プラテン上に堆積
し、適当な手段で取付ける。終りに、プラテンを
第５Ｂ図のようにずらし、すべてのスペーサ素子
セグメントをずらす。次に上述したように充填材
料を導入し、切断する工程を行なう。

本発明の特定の実施例を説明したが、本発明は
種々の変更を加えることができる。例えば、巻付
工程中両側にスペーサ素子を堆積するのが好適で
ありこのようにして最終的に４個の表示パネルが
得られる。１側のみにスペーサ素子を堆積するこ
とによつて各構造毎に２個の表示パネルが得られ
る。また巻付工程中、切断作業を部分的に行なう
こともできる。第１図の表示装置は入力映像の線
対称反転像を導入し、適当な手段を採用してこれ
を補正することもできる。また最後に、一部又は
全部取付けたリボンを巻く代りに、単一のストラ
ンドを層状に巻くこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の斜視図、第２
図は第１図の２−２線上の断面図、第３図は第１
図の実施例のストランドの若干を示し、第４Ａ〜
４Ｅ図は本発明装置を製造する方法を示し、第５
Ａ〜５Ｃ図は本発明装置の実施例の装置を製造す
る方法を説明する図である。 １……光入力面の最左側の縦例、１′……光出
力面の縦列、２……光入力面の２番目の縦列、１
０……光学表示装置、２０……光入力面、３１…
…光学キヤリヤストランド、３１……端部、４０
……光出力面、４１……他端、５０……支持材
料、１０１……リボン、１０２……キヤリヤ、１
０５……溝、１１０，１１１，１１２……スペー
サ素子、１２０Ａ，１２０Ｂ……スペーサ素子の
セグメント。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の細長い光学キヤリヤストランドの比較
   的密接して縦横の列に配置したそれぞれの端部に
   よつて構成した光入力面と、比較的離間して縦横
   の列に配置した前記光学キヤリヤストランドの他
   端によつて構成され前記光入力面に対しほぼ直角
   な光出力面とを具え、前記ストランドの各縦列を
   縦列の順序による縦列の位置に応じた深さまで前
   記入力面から後方に延在し、前記縦列の各ストラ
   ンドを前記入力面にほぼ平行な方向に最も深い深
   さの点で側方に彎曲し、前記縦列の側方に彎曲し
   た各ストランドをこの縦列に並んでいる順序に従
   つて次第に長く延長することにより各前記縦列の
   ストランドを異なる長さにして前記入力面の前記
   縦列の前記ストランドの前記他端によつて前記入
   力面の前記縦列に対し直角より小さい角度の出力
   面の縦列を構成することを特徴とする光学表示装
   置。 ２ 前記出力面の縦横の列の頂部の横列を前記入
   力面の縦横の列の頂部の横列にほぼ対応する相対
   高さにし、前記出力面の縦横の列の底部の横列を
   前記入力面の縦横の列の底部の横列の相対高さに
   ほぼ対応する相対高さにして前記表示装置を楔状
   にした特許請求の範囲１に記載の装置。 ３ 前記他端を彎曲して前記光出力面にほぼ直角
   にした特許請求の範囲１に記載の装置。 ４ 前記他端を前記光出力面にほぼ直角にした特
   許請求の範囲２に記載の装置。 ５ 前記他端を比較的反射性の低い材料内に配置
   した特許請求の範囲１に記載の装置。 ６ スペーサ素子の周りにほぼ平行な形状に複数
   個の光透過性の細長いストランドを巻付け(a)、次
   にこの予め巻付けたストランドの上に少なくとも
   １個の付加的スペーサ素子を置きこの上に螺施状
   に前記複数個のストランドを再巻付けし(b)、この
   (b)の工程を希望する回数だけ繰返し(c)、次にこの
   最初のスペーサ素子の平面にほぼ沿つてこの螺施
   形に巻いた構造を切断し(d)、次にこのでき上つた
   構造の部分を斜に切断して１対の楔状表示装置を
   形成する(e)ことを特徴とする光学表示装置を製造
   方法。 ７ 比較的平坦なスペーサ素子の周りにほぼ平行
   な形状に複数個の光透過性の細長いストランドを
   巻付け(a)、次にこの予め巻付けたストランドの両
   側に付加的対をなす比較的平坦なスペーサ素子を
   置きこの上に前記複数個のストランドを再巻付け
   してストランドによる螺施形を形成し(b)、この(b)
   の工程を希望する回数だけ繰返し(c)、次に最初の
   スペーサ素子の平面にほぼ沿つてこの螺施形に巻
   いた構造を切断し(d)、次にこのでき上つた構造の
   部分のおのおのを斜に切断してこの構造の２個の
   部分のおのおのから１対の楔状表示装置を形成す
   る(e)ことを特徴とする光学表示装置の製造方法。