JPS6194005A - 画像表示器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、広告その他の用途に用いる各種の表、示装置
等に使用される画像表示器に関する。

従来の技術 従来、表示装置としては、大型なものは看板や広告灯と
して、また小型のものは各種機器（′頁や液晶時計の表
示装置等、さらには光ファイバーを用いたイメージ・デ
ィスプレイ等として広く使用されている。しかし、これ
らの表示装置は−ｒ１☆に拡大機能を有していないため
、表示しようとする画像を実物大で用意しなければなら
なかった。また看板や広告灯では、静１１−画像しか提
（１することかできなかった。

これらの欠点を改善するために、被表示画像を電気的に
処理して電光管を点灯させる電光掲示板が開発され、広
く使用されている。また光ファイバーを用いたイメージ
・ディスプレイにおいては、光ファイバーの配列を変え
ずに画像出射面の光フアイバー密度を画像入射面の光フ
アイバー密度に比べて小さくすることにより、すなわち
大面積に光ファイバーを振り分けることにより拡大され
た画像を得ようとする試のがなされ、それらの一部は既
に実用化されている。しかしながら、これらの表示装置
においては、画像の拡大表示に伴ってディスプレイ面上
の画素間に表示されない領域が存在し、しかもこの表示
されない領域の面積が表示される領域の面積よりも大き
くなっている。従って、ディスプレイ面上に表示されて
いる画像を遠くから見る場合には像として見ることが可
能であるが、表示される領域が疎であるために比較的近
くから見る場合にはその像は非常に見にくいという問題
があった。

このような問題点を解決するために、本発明者等は、特
願昭５９−１３２３９６号において、複数の光学繊維の
一端面及び他端面によってそれぞれ構成された画像入射
面と画像出射面とを有する画像伝送体から成るイメージ
・ディスプレイにおいて、上記画像伝送体が上記画像出
射面に対して所定角度傾斜した状態で互いに平行に延び
る複数の光学繊維から成ると共に、上記光学繊維のそれ
ぞれの上記他端面が同一平面上に存在する状態にこれら
の他端面をこれらの光学繊維の中心軸に対して傾斜させ
ることによって上記画像出射面を構成したイメージ・デ
ィスプレイを提案した。また特願昭５９−１３４０２０
号においては、複数の光学繊維の一端面及び他端面によ
ってそれぞれ構成された画像入射面と画像出射面とを有
する画像伝送体を備えたイメージ・ディスプレイにおい
て、上記画像伝送体が上記画像出射面に対して所定角度
傾斜した状態で互いに平行に延びる複数の光学繊維から
成り、上記光学繊維の中心軸に対する上記他端面の角度
が上記所定角度よりも大きくなるように構成されると共
に、上記画像出躬面に光拡散板が設けられているイメー
ジ・ディスプレイを提案した。

これらのイメージ・ディスプレイによれば、従来に比べ
て奥行きが極めて小さく、また明るくしかも拡大機能を
有するイメージ・ディスプレイを提供することができた
。しかしながら、これらのイメージ・ディスプレイでは
、一方向にしか画像を拡大することができないので、画
像の入力の際には入力画像として特別なものを用意しな
ければならなかった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、上ｊＡ＜の問題にかんがみ、一方向にしか画
像を拡大することができないという上述のような欠点を
是正した画像表示器を提（Ｊｊすることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明に係る画像表示器は、互いに平行に延びる複数の
光学繊維から成ると共に、これらの複数の光学繊維の一
端面及び他端面によってそれぞれ構成された画像入射面
と画像出射面とを有し、上記画像出射面の面積が上記画
像入射面の面積よりも大きい複数の画像伝送体を具備し
、これらの複数の画像伝送体のそれぞれの上記画像出射
面と上記画像入射面とが順次互いに接続されている。

実施例 以下本発明に係る画像表示器の実施例につき図面を参照
しながら説明する。

まず本発明の第１実施例につき説明する。

第１図及び第２図に示すように、本発明の第１実施例に
よる画像表示器は、画像入射面１及び画像出射面２を有
する画像伝送体３と、画像入射面４及び画像出射面５を
有する画像伝送体６とから成り、上記画像伝送体３の画
像出射面２と−１−記画像伝送体６の画像入射面４　（
第６図参照）とが互いに接続されている。これらの画像
伝送体３，６は、それぞれ互いに平行に並へられた例え
ばプラスチック製で所定径を有する多数の光学繊維（光
ファイバー）８から成る光学繊維シート９　（第３図）
が多数積層された構造となっていて、全体としてはいず
れもくさび状の外形を有している。なお本実施例による
画像表示器においては、画像伝送体３の画像入１・１面
］がその画像入射面を構成し、画像伝送体６の画像出射
面５がその画像出射面を構成している。

上記画像伝送体３の画像出射面２ば、第４図に示すよう
に、光学繊維８の中心軸（繊維軸）に対して所定角度傾
斜しζいる一方の端面８ａから成り、また画像入射面１
は光学繊維８の、に記中心軸に対して上記端面８ａより
も大きい角度傾斜している他方の端面８ｂから成ってい
る。同様に上記画像伝送体６０画像出射面５も、第５図
に示すように、光学繊維８の中心軸に対して所定角度傾
斜している端面８ａから成り、また画像入射面４は光学
繊維８の上記中心軸に対して上記端面８ａよりも大きい
角度傾斜している端面８ｂから成っている。なお光学繊
維８の上記端面３ａ、３ｂは互いに垂直であり、従って
上記画像伝送体３，６の上記画像入射面１，４及び画像
出射面２．５もそれぞれ互いに垂直である。

次に上述のように構成された第１図に示す画像表示器の
動作につき説明する。

第２図及び第４図に示すように、光源１０から画像伝送
体３の画像入射面１に入射した入射光１１は、外部に光
が洩れることなくその内部で反射を繰り返しながら光学
繊維８内を全体として矢印入方向に進行し、画像出射面
２から出射された後、画像伝送体６の画像入射面４に入
射する。この画像入射面４に入射した入射光は第５図に
示すように上述と同様に光学繊維８内を進行し、最終的
に画像出射面５から出η・１される。

従って、画像伝送体３の１ｉｌＴｉ像入射面１に画像を
入射させた場合には、この入射画像を画像伝送体６の画
像出射面５において再生することができる。

すなわち、第１図及び第２図に示すように、画像伝送体
３の画像入射面１に例えばｒＡＪという画像を入射させ
た場合、この入射画像ｒＡＪを構成する光は、この画像
伝送体３を構成する各光学繊維８内を前述のように伝播
し、次いで画像出射面２から出射される。その際、この
画像出射面２においては、各光学繊維８に対応する画素
番Ｊ、第４図に示すように、光学繊維８の端面８ｂの面
積に対する端面８ａの面積の比ｐ。／ｐ＋倍だけＸ方向
に拡大される（第４図参照）。従って、画像出射面２か
ら出射する画像ｒＡＪは、画像入射面１に入射する画像
ｒＡＪに比べて、この画像入射面１の面積に対する画像
出射面２の面積の比し。／Ｌｌ　　（＝ｉｑ。／ρ１）
倍だけ横方向に拡大される。

次にこの横方向にＩ、。／Ｉ−１倍拡大された画像ｒＡ
Ｊを構成する光は画像伝送体６の画像入射而４に入射し
、次いでこの画像伝送体６を構成する光学繊維８内を前
述のように伝播した後、画像出射面５から出射される（
第５図参照）。その際、この画像出射面５においては、
各光学繊維８に対応する画素は、光学繊維８の端面８ｂ
の面積に対する端面８ａの面積の比ｌ。′／　ｌ−ｒ　
　’倍だけｙ方向に拡大されるため、画像出射面５から
出射する画像ｒＡＪは、画像入射面４に入射する画像ｒ
ＡＪに比べて、画像入射面４の面積に対する画像出射面
５の面積の比し。′／　Ｉ−１′（＝ｐ。′／β１　′
）倍だけ縦方向に拡大される（第６図参照）。

上述のことから明らかなように、画像伝送体６の画像出
射面５には、画像伝送体３の画像入射面１に入射する画
像ｒＡＪに比べて、横方向にり。／Ｌ、倍、縦方向にり
。′／Ｌｌ’倍だけそれぞれ拡大された画像ｒＡＪが表
示される。

このように、上述の第１実施例によれば、画像伝送体３
の画像出射面２と画像伝送体６の画像入射面４とを互い
に接続しているので、横方向にＬｏ／Ｌ＋倍、縦方向に
Ｌｏ　　’／　Ｉ−＋　　’倍だけそれぞれ拡大された
画像を画像伝送体６の画像出射面５上に表示することが
できる。しかも画像伝送体３．６の画像出射面２．５の
いずれにおいても光学繊維８が稠密に配置されているの
で、画像伝送体６の画像出射面５上に表示される画像は
極めて鮮明である。

また画像伝送体３．６をそれぞれ構成する光学繊維８の
端面８ａ、８ｂとこの光学繊維８の中心軸との角度をそ
れぞれ選択することにより、画像入射面１に入射する画
像に対する画像出射面２上に表示される画像の横方向の
拡大率■、。／■、１　と、画像入射面４に入射する画
像（画像出射面２から出射される画像）に対する画像出
射面５上に表示される画像の縦方向の拡大率り。’／ｒ
−＋′とをそれぞれ任意に選択することができる。さら
にこの第１実施例による画像表示器は薄型に構成されて
いるので、平板で奥行きの狭いフラット・ディスプレイ
としても利用することができる。またこの画像表示器は
、例えば薄型の各種電子機器の表示装置として適用した
場合に好ましいものである。

さらに、入射画像とし動的画像を用いれば、画像出射面
５上に拡大された動画の表示が可能であるので、アニメ
ーション、映画等への応用が可能である。

次に本発明の第２実施例につき説明する。

第７図に示すように、第２実施例による画像表示器は、
画像伝送体６の画像出射面５が光学繊維８の中心軸と垂
直な端面８ａ（第８図参照）により階段状に形成され、
さらにこの画像出射面５に透明板から成る光拡散板１２
が設けられているのが第１実施例による画像表示器とは
異なっている。

この光拡散板１２の一面には、第８図に示すように、光
学繊維８の中心軸に垂直でかつ画像出射面５に平行な方
向く紙面と垂直な方向）に延びかつ正三角形の断面形状
を有する突出部１２ａが互いに平行でかつ等間隔に多数
形成されている。

この第２実施例によれば、第１実施例と同様な利点に加
えて、次のような利点がある。すなわち、画像伝送体３
の画像入射面１に入射した画像を構成する光は、この画
像伝送体３を構成する光学熱維８内を前述と同様に伝播
し、次いで画像伝送体６を構成する各光学繊維８内を伝
播した後、この光学繊維８の端面８ａから出射される（
第８図参照）。この端面８ａからの出射光は、出射時に
おいては光学繊維８の中心軸方向に偏っているが、光拡
散板１２に入射した後、この光拡散板１２に設＆Ｊられ
ている突出部１２ａにより、画像出射面５と垂直な方向
に拡散される。すなわち、第８図に示すように、画像伝
送体６内を伝播して光学繊維８の端面８ａから出射した
光が光拡散板１２に入射すると、各突出部１２ａによる
プリズム効果及び反射効果によってそれぞれ光線Ｂ、Ｃ
を生ずる。この結果、出射光は画像出射面５に垂直な方
向に大きな光量分布をもつようになる。従って、出射光
を有効な視野に変換することができるので、明るい像を
得ることができるという利点がある。

さらに光学繊維８の端面８ａをこの光学繊維８の中心軸
と垂直にしたので、光学繊維８内を伝播した光が上記端
面８ａに入射するときの入射角が小さく、このため上記
端面８ａにより入射光が反躬されることが殆どない。従
って、光の伝送効率が極めて高いという利点がある。

以上本発明を実施例につき説明したが、本発明は上述の
第１及び第２実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく種々の変形が可能である。例えば
、上述の第１実施例においては画像出射面５の表面を平
坦としたが、必要に応じて表面を粗面化してもよい。こ
のようにすれば画像出射面５から出射される光をより良
く拡散させることができるので好ましい。また第１及び
第２実施例において光学繊維シート９の間に鏡面を有す
る物質を介在させたり、この光学繊維シート９の表面に
例えば真空蒸着法により金属膜を形成することにより鏡
面化してもよい。このようにすれば、導入光の反射効率
が向上するのでより多くの光量の伝送が可能となり、従
ってより明るい像を得ることができる。

また」二連の２つの実施例における画像伝送体３゜６の
画像入射面１，４と画像出射面２．５との間の角度、画
像入射面１，４と光学繊維８の中心軸との間の角度及び
画像出射面２，５と光学繊維８の中心軸との間の角度は
必要に応じて選択可能であるが、画像の伝送効率等の点
からそれぞれ７０’〜１１０”、３５°〜８７°及び３
°〜３５°の範囲内の角度とするのが好ましい。さらに
Ｉ、１゜Ｉ、。の値も必要に応して選択可能であるが、
１〈Ｌｏ／Ｌ＋　≦２０であるのが好ましく、５≦Ｉ、
。／Ｌｌ　≦１５であるのがより好ましい。同様に　Ｌ
＋　　′、Ｌｏ　　′の値も必要に応じて選択可能であ
るが、１＜Ｌｏ　　’／Ｌｌ　　′≦２０であるのが好
ましく、５≦■、。′／Ｌ＋　　’≦１５であるのがよ
り好ましい。

また光学繊維１の材質は上述の２つの実施例で用いたプ
ラスチックに限定されるものではな（、ガラス等の他の
種類の材質を用いてもよい。さらに光拡散板１２の材質
は、透光性であれば種々の材質を用いることができ、例
えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）　、ガラス等
を用いることができる。′なお光学繊維８の断面形状は
円形であっても多角形であってもよい。また光学繊維シ
ー１〜９ば、多数の光学繊維８が互いに平行に並べられ
たものを二層以上積層したものであってもよい。

さらに、画像伝送体３．６は、光学繊維シート８を互い
ムこ積層することによって構成するのではなく、互いに
平行に延びる複数の光学繊維８で直接構成したものであ
ってもよい。またこの光拡散板１２に設けた突出部１２
ａの断面形状及び間隔も必要に応じて変更可能であるが
、各突出部１２ａの断面形状はプリズム形であるのが好
ましい。なお突出部１２ａの間隔は、画像出射面５にお
ける光学繊維シート９のピッチと同程度もしくはそれ以
下であるのが好ましい。

また」二連の第２実施例においては、画像伝送体６の画
像出射面５にのみ光拡散板１２を設けたが、例えば画像
伝送体３の画像出射面２にも同様な光拡散板１２を設け
ることも可能である。さらに第１及び第２実施例におい
て画像伝送体３の画像出射面２を第８図に示す画像伝送
体６の画像出射面５と同様に階段状にすることも可能で
ある。

なお上述の２つの実施例においては、２個の画像伝送体
３，６を第１図または第７図に示すように接続した場合
につき説明したが、例えば第９図及び第１０図に示すよ
うに、画像伝送体３を構成する光学繊維８と画像伝送体
６を構成する光学繊維８とがｙｚ平面において直交する
ようにこれらの画像伝送体３，６を接続してもよい。こ
のようにすれば、第１０図に示すように、画像伝送体３
の画像入射面１に入射する画像が同一方向に２度拡大さ
れた画像を画像伝送体６の画像出射面５上に表示するこ
とが可能である。さらに、３個以上の画像伝送体から成
る画像表示器にも本発明を適用することが可能である。

次に上述の第１及び第２実施例による画像表示器の具体
例につき述べる。

月俸例１ 第１実施例において、光学繊維８として、コアがＰＭＭ
Ａ　（屈折率１．４９）　、クラッドがフッ素系の樹脂
（屈折率１．４０）から成るプラスチソクファイハーを
用いた。線径としては、５００μｍ１２５０μｍ、１２
５μｍの３種類を用いた。画像Ｂ 伝送体３の画像入射面１の形状が２５ｍｍ（１，＋）Ｘ
４００　ｍ＋ｎ、画像出射面２の形状が３００ｍｍ　（
Ｌｏ　）Ｘ　４．　ＯＱ　鶴となるように光学繊維シー
ト９を積層した。また同様に画像伝送体６の画像入射面
４の形状が２５都×３３顛（Ｌｌ’）、画像出射面５の
形状が２５關×４００龍（Ｌｏ　　′）となるように光
学繊維シート９を積層した。さらに画像出射面２，５は
、光学繊維シート９を所定枚数積層した後に光学繊維８
の中心軸に対して斜めに研磨することによって平面化し
た。なお光学繊維シート９を積層する際には光学繊維８
への影響がないエポキシ系の接着剤を用いた。また画像
出射面５における画素の大きさは３　＋＋ｗ　Ｘ　３　
ｍｍである。

この例では、１００Ｗのランプから成る光源１０により
画像伝送体３の画像入射面１に入射した画像は、まず画
像出射面２では横方向に１２倍拡大され、画像伝送体６
の画像出射面５ではこの画像がさらに縦方向に１２倍に
拡大され、その結果、画像出射面５においては縦横方向
にそれぞれ１２倍拡大された画像が表示された。この画
像出射面５上に得られた画像は解像度が高くて鮮明な画
像であった。

具体盟主 第２実施例において、画像伝送体３，６として具体例１
と同様なもの（但し画像伝送体６の画像出射面５は階段
状に形成されている）を用い、また光拡散板１２として
、ＰＭＭＡから成る透明シートの一面に断面形状が一辺
０．７＋＋ｍの正三角形である突出部１２ａが０．７龍
のピッチで互いに平行に形成されているものを押出成形
で作製して用いた。

この例では、具体例１と同様に、画像伝送体６の画像出
射面５には、画像伝送体３の画像入射面１に入射する画
像が縦横方向にそれぞれ１２侑拡大された画像が表示さ
れると共に、画像出射面５に垂直な方向の光量分布は、
光拡散板１２を画像出射面５に設けていない場合に比べ
て、相対強度で約３倍に増加した。従って、出射光を有
効な視野に変換することができ、明るい像が得られた。

発明の効果 本発明に係る画像表示器によれば、画像表示器の一端の
画像入射面に入射する画像を各画像伝送体によってこの
画像表示器の他端の画像出射面側に伝送することにより
、上記人別画像を上記画像出射面上に鮮明にしかも２方
向に拡大して表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の第１実施例による
画像表示器を示す斜視図及びその分解斜視図、第３図は
光学繊維シートの一部分を示す斜視図、第４図及び第５
図はそれぞれ第１図に示す画像表示器を構成する各画像
伝送体の画像入射面に入射する入射光が光学繊維内を伝
播した後に画像出射面から出射される様子を説明するた
めの断面図、第６図は第５図に示す画像伝送体の斜視図
、第７図は本発明の第２実施例による画像表示器を示す
斜視図、第８図は第７図に示す画像表示器を構成する画
像伝送体の画像入射面に入射する入射光が画像出射面に
伝送された後に光拡散板で拡散される様子を説明するた
めの第５図と同様な断面図、第９図及び第１０図はそれ
ぞれ本発明の変形例を示す斜視図及びその分解斜視図で
ある。 なお、図面に用いられた符号において、１　、４−−−
−−−−−−−・−〜−−−−−画像入射面２　、５−
−−−−−−−−・−・−画像出射面３　、６−−−−
−−−−−−−−−画像伝送体ｅ　−−−−−−−−−
−−−−−−・−光学繊維９−一−−−−−−−−−−
−−−−−−−−一光学繊維シート１２−−−−−−−
−−−・−−−−−−−−−−ｍ−光拡散板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに平行に延びる複数の光学繊維から成ると共に
   、これらの複数の光学繊維の一端面及び他端面によって
   それぞれ構成された画像入射面と画像出射面とを有し、
   上記画像出射面の面積が上記画像入射面の面積よりも大
   きい複数の画像伝送体を具備し、これらの複数の画像伝
   送体のそれぞれの上記画像出射面と上記画像入射面とが
   順次互いに接続されていることを特徴とする画像表示器
   。 ２、上記画像伝送体が互いに平行な複数の光学繊維から
   成る複数の光学繊維シートを互いに積層することによっ
   て構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の画像表示器。 ３、上記複数の画像伝送体のうちの少なくとも一つの画
   像伝送体の上記画像出射面が、この画像伝送体を構成す
   る上記光学繊維の互いに同一平面上に存在するそれぞれ
   の上記他端面から成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項及び第２項のいずれか一項に記載の画像表示器。 ４、上記複数の画像伝送体のうちの少なくとも一つの画
   像伝送体の上記画像出射面が、この画像伝送体を構成す
   る上記光学繊維の中心軸に対するその傾斜角度がこの画
   像伝送体の上記画像出射面に対する上記光学繊維の傾斜
   角度よりも大きい上記他端面から成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一項に記載の
   画像表示器。 ５、上記複数の画像伝送体のうちの少なくとも一つの画
   像伝送体の上記画像出射面に光拡散板が設けられている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいず
   れか一項に記載の画像表示器。 ６、上記光拡散板がその一面に互いに平行でかつ等間隔
   に配置された突出部が設けられた透明板から成ると共に
   、上記突出部の延びる方向が上記光学繊維の中心軸に垂
   直でかつ上記画像出射面に平行であることを特徴とする
   特許請求の範囲第５項に記載の画像表示器。 ７、上記複数の画像伝送体のうちの少なくとも一つの画
   像伝送体の上記画像出射面が粗面であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれか一項に記載
   の画像表示器。 ８、上記複数の光学繊維シートの間に光反射膜が設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項〜第７
   項のいずれか一項に記載の画像表示器。 ９、上記画像伝送体を２個有し、これらの画像伝送体の
   うちの一方の画像伝送体の上記画像出射面と他方の画像
   伝送体の上記画像入射面とが互いに接続され、上記一方
   の画像伝送体を構成する上記光学繊維の中心軸と、上記
   他方の画像伝送体を構成する上記光学繊維の中心軸とが
   直交することを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第８
   項のいずれか一項に記載の画像表示器。