NO159899B - Skjerm for bildefremvisning og/eller -opptak. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en skjerm for bildefremvisning (display) og/eller -opptak, omfattende en matrise dannet av et horisontalt , henholdsvis et vertikalt element-sett innrettet til å adresseres for utvelgning av punkter som skal fremvise,

eventuelt oppta lys, idet et av element-settene utgjør lukker-organer for lys.

Skjermer for bildefremvisning anvendes idag i mange forskjellige produker, f.eks. fjernsynsapparater, oscilloskoper, dataterminaler, medisinske og andre instrumenter, instrumentpa-neler i biler, fly og andre kjøretøyer, samt videomonitorer. Som det vil fremgå av det følgende vedrører oppfinnelsen en skjerm som både kan brukes til fremvisning og til opptak av bilder.

Dette åpner for nye anvendelser utover dem som er nevnt ovenfor, eksempelvis toveis dataterminaler som både kan vise et bilde og ta opp et bilde (avfotografere) såsom tegninger, etc, toveis fjernsyn, osv.

Forskjellige kjente teknikker har vært utnyttet for bildefremvisning, og de vanligste er basert på katodestrålerør,

flytende krystaller (LCD), gassplasma-teknikk, vakuumfluori-

serende elementer og lysemitterende dioder.

Denne oppfinnelse baserer seg på hovedkomponenter som i og

for seg i prinsippet er tidligere kjent, nemlig lysledere såsom optiske fibre og lukker-organer for eksempel basert på flytende krystaller. Den kjente teknikk som også tildels benytter seg av slike komponenter kan ansees representert ved U.S.-patent 3.700.802 og U.S.-patent 3.838.908. Det første av disse beskriver optiske fibre som det kan avledes lys fra for påvirk-

ning av lysfølsomme elementer som igjen aktiverer flytende-krystall-celler. Disse avgir så lys utad for billed-dannelse.

Også det annet U.S.-patent ovenfor tar sikte på å danne bilder

ved adressering av punkter i en matrise hvor det. inngår lysledere ("waiveguides") som innbefatter flytende krystaller. Det dreier seg imidlertid i disse tilfeller om temmelig kompliserte og kostbare strukturer som vanskelig lar seg realisere i praksis. Tildels kan det også være grunn til å tvile på om den tilsiktede virkning overhodet er oppnåelig i praksis.

De mer velkjente og tradisjonelle former for bildeskjermer

har forøvrig en rekke ulemper og mangler. Katodestrålerør

innebærer blant annet høy vekt, stort plassbehov, høy driftspen-ning og stort effektforbruk. LCD-bildeskjermer arbeider lang-somt, er ømtålige og er vanskelig å avlese under mange forhold. Gassplasma-skjermer er forholdsvis kostbare og trenger høy spenning samt har begrenset bildeskarphet. Tilsvarende ulemper har også vakuumfluoriserende elementer. Bildeskjermer basert på lysemitterende dioder er ikke fremstilt i større målestokk og vil antageligvis ikke bli det på grunn av vanskeligheter av elektro-nisk og effektmessig art.

Internasjonal patentsøknad WO 84/04601 viser et fremvis-ningspanel basert på optiske fibre og elektroder som inngår i organer for avledning av lys ut av de optiske fibre. Disse organer består av LCD-elementer som påvirker lystransmisjonen eller -brytningen i fibrene når elementene påtrykkes et elektrisk felt ved hjelp av elektrodene. Dermed kan lys bringes til å tre ut av fibrene i valgte punkter.

En annen internasjonal patentsøknad WO 84/04641 omhandler et panel som skal kunne avgi et bilde og dessuten oppta et bilde, men er ikke basert på optiske fibre for dette formål. Også dette tidligere forslag er basert hovedsakelig på LCD-teknikk og er i det vesentlige rettet mot en påvirkning av lysgjennomgangen tvers igjennom (normalt på) panelets plan.

På bakgrunn av den kjente teknikk har foreliggende oppfinnelse nye og særegne trekk som nærmere angitt i patentkravene.

Den angitte grunnleggende løsning ifølge oppfinnelsen innebærer en rekke fordeler sammenlignet med de forskjellige kjente og foreslåtte systemer, blant annet raskere operasjon, en enklere og mer robust konstruksjon, samt god lysstyrke og dette i kombinasjon med evnen til både å kunne avgi og oppta bilder.

Forskjellige utførelsesformer av skjermer ifølge oppfinnelsen samt ytterligere spesielle trekk ved denne skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningene, hvor: FIG.l skjematisk viser en lysleder med en form for

lysavledningsorganer,

FIG.2 viser en lysleder med en annen form for lysavledende

organer,

FIG.3 viser lyslederen på FIG.l anvendt for bildeopptak, FIG.4 viser en lysleder med rektangulært tverrsnitt, FIG.5A viser skjematisk og forenklet en matrise bestående av et vertikalt, henholdsvis horisontalt element-sett med tilhørende komponenter, som et eksempel på en skjermutførelse ifølge oppfinnelsen,

FIG.5B viser et snitt efter linjen B-B på FIG.5A,

FIG.5C viser et snitt efter linjen C-C på FIG.5A.

Det hovedprinsipp som oppfinnelsen bygger på, er vist på

FIG.l. Temmelig skjematisk er det der inntegnet en lysleder eller optisk fiber 1 ved hvis ene ende det er plassert en lyssender 3, mens en lysmottager 4 er plassert ved den andre enden av lyslederen 1. Lyslederen 1 er forsynt med organer 5 som tjener til å avlede lys på tvers i forhold til lyslederens lengderetning. På FIG.l er det således vist en rekke lysstråler som sendes inn gjennom enden av lyslederen fra lyssenderen 3 og som under sin gang gjennom lyslederen vil treffe organene 5 og bli avledet på tvers som antydet ved 6 på figuren. Disse avledningsorganer 5 kan ha form av små innskjæringer eller hakk i overflaten av lyslederen 1, fortrinnsvis liggende på tvers av dennes lengderetning. Dermed vil det dannes små reflekterende flater som bevirker avledning av lys på tvers av lysledereen og ut av denne. Det vil innsees at vinkelen på de reflekterende flater som dannes av hakkene 5, må avpasses med sikte på å få en ønsket retning av de avledede lysstråler 6, vanligvis mest mulig vinkelrett ut fra lyslederens lengderetning.

Det prinsipp som er illustrert på FIG.l, omfatter avledningsorganer i form av fordypninger, f.eks. innskjæringer eller hakk tildannet i overflaten av lyslederen 1, men avledningsorganer kan også tilveiebringes på annen måte. FIG.2 viser en spesiell form for lysleder 11 hvor det inne i denne er innleiret krystaller, f.eks. 12, 13 og 14, som har reflekterende flater med tilsvarende virkning som hakkene 5 på FIG.l. Lys som fra lyssenderen 3 sendes inn gjennom enden av lyslederen 11, vil dermed bli avledet på tvers ut av denne som antydet ved 16, 17 og 18 på FIG.2. FIG. 1 og 2 viser lysledere med avledningsorganer anvendt til avgivelse av lys på tvers av lyslederne, dvs. for presentasjon av et bilde for brukeren eller betrakteren. FIG.3 viser opptak av et bilde eller motiv ved hjelp av et arrangement i prinsippet som på FIG.l. Lysstråler 26, 27 og 28 som faller inn på tvers av lyslederen 1 på FIG.3, vil treffe avledningsorganer som vist ved 22, 23 og 24 og blir av de reflekterende flater på disse, dirigert i lengderetningen av lyslederen 1 mot venstre på figuren, slik at det innfallende lys i de forskjellige punkter langs lyslederen, blir ført samlet til lysmottageren 4 for deteksjon eller registrering. Ved hensiktsmessig styring og signalbehandling slik det skal forklares mer utførlig nedenfor, vil det dermed kunne registreres signaler som representerer det bilde eller motiv som faller inn på et arrangement av slike lysledere.

De beskrevne innskjæringer eller hakk i de optiske fibre som utgjør lyslederne, kan f.eks. ganske enkelt tildannes ved hjelp av en passende kniv med tilstrekkelig fin styring og innstilling, som føres tvers over fiberen. Denne kutting kan eventuelt skje maskinelt. Ved forskyvning av fiberen i sin lengderetning med avpassede trinn, blir hakkene tildannet med ønsket riktig avstand, avhengig av tettheten av bildepunkter for bildefremvisn-ingen, eventuelt -opptaket. En annen måte å fremstille hakkene på, er ved hjelp av varme, dvs. innsmelting av hakkene eller fordypningene. Også slipning kan brukes til fremstilling av hakkene.

Den utførelse av lysledere eller optiske fibre som er lagt til grunn for FIG.2, kan fremstilles ved at det i den smeltemasse som fibrene produseres fra ved ekstrudering, innblandes reflekterende elementer, særlig krystaller, som danner de reflekterende flater. For å gi slike krystaller en riktig orientering under fremstillingen, kan det påtrykkes et kraftig magnetfelt. Krystallene kan dannes av jernforbindelser eller andre kjemiske forbindelser som har magnetiske egenskaper.

Lyssenderen 3 på FIG. 1, 2 og 3 kan være en lysemitterende diode eller eventuelt flere slike dioder dersom det ønskes presentert farvebilder. Lysmottageren 4 kan på sin side være en lysfølsom diode, eventuelt flere dersom farveopptak skal skje.

Et antall lysledere eller optiske fibre med avledningsorganer som omtalt ovenfor, må arrangeres i en matrise for å danne fremvisningsflaten på en skjerm e.l., henholdsvis opptaks-flaten når det dreier seg om å motta et bilde som representerer

et motiv.

Mens optiske fibre vanligvis har et rundt tverrsnitt, hvilket er fullt brukbart i forbindelse med denne oppfinnelse, er det funnet at spesielle utformninger av lyslederen eller fiberen kan være fordelaktig. Således viser FIG.4 et forstørret tverrsnitt av en lysleder med rektangulær tverrsnittsform. Tverrsnittet på FIG.4 er forholdsvis flattrykket med lange sidekanter 32 og to korte sidekanter 31A og 31B. For å unngå lekkasje av lys ut ved hjørnene i tverrsnittet kan disse eventuelt være noe avrundet. I overflaten av lyslederen på kanten 31A er det antydet innskjæringer eller hakk 34 svarende f.eks.' til hakkene 5 på FIG.l. Med en slik lysleder vil det være forholdsvis enkelt og billig å sammenstille et antall lysledere ved ganske enkelt å legge disse på hverandre med anlegg mellom sideflatene 32 og kortsiden 31A med hakkene 34 vendende i samme retning. Ikke bare blir det praktisk bekvemt å stable slike lysledere på hverandre for dannelse av en komplett matrise, men selve fremstillingen av enkeltfibrene blir også rasjonell, idet disse lysledere kan skjæres eller stanses ut av et større plateformet emne. FIG.5A, 5B og 5C viser sterkt forenklet og i forstørret målestokk en matrise eller skjerm for bildefremvisning og/eller -opptak til illustrasjon av vesentlige trekk ved denne oppfinnelse. Matrisen omfatter et horisontalt forløpende element-sett bestående av optiske lysledere eller fibre IA, IB, 1C og ID. Et vertikalt forløpende element-sett utgjør lukker-organer 33A, 33B, 3 3C, 3 3D og 3 3E, som fortrinnsvis kan være segmenter inneholdende flytende krystaller. Ved passende påtrykning av elektriske felter som i og for seg kjent, kan de flytende krystaller bringes til å bli lys-absorberende, dvs. at de kan virke som lukker-organer .

Bildepunkter fremkommer i krysningene mellom de to element-sett, idet et bildepunkt 49A er antydet øverst til venstre og et annet bildepunkt 49Z nederst til høyre på FIG.5A. På denne figur er det også antydet at bredden av et lukker-element (element 3 3A) kan være f.eks. 0,1 mm. Denne dimensjon antyder tettheten av bildepunkter i en slik matrise.

Lyslederne 1A-D er vist i tverrsnitt på FIG.5B, hvorav det fremgår at lysledertverrsnittet er i prinsippet sirkulært, men har innskjæringer eller hakk 2A-2D for a bevirke den tidligere omtalte avledning av lys på tvers. FIG.5C viser mer spesielt et snitt gjennom lyslederen 1C på FIG.5A og hakk 2C langs denne.

Til høyre på FIG. 5A er det vist lyssendere 40A-40D for hver sin av lyslederne IA-ID, mens det ved den motsatte ende av disse lysledere er anordnet tilhørende lysmottagere 39A, 39B, 39C og 39D.

Ytterligere en viktig del av matrisen på FIG.5A-C er en perforert plate 49 (se FIG.5A og 5B) som har et hull for hvert bildepunkt. Som det spesielt fremgår av FIG.5C ligger det et lukker-element eller -segment 33A-E foran hver vertikal rekke av bildepunkter eller hull i platen 49. Platen 49 kan eventuelt utgjøre en bakplate eller en elektrode for å sette spenning over de flytende krystaller i lukker-segmentene 33A-E.

FIG.5B og 5C illustrerer følgende eksempler på strålegang i arrangementet: For presentasjon av et bilde er det på FIG.5C vist at lyssenderen 40C avgir lysstråler inn i fiberen 1C, hvor en stråle 35 reflekteres fra ett av hakkene 2C og går ut gjennom et hull i platen 49 og videre gjennom lukker-elementet foran dette, idet lukker-elementet forutsettes åpnet for lysgjennomgang. Derimot vil den sideveis avledede stråle 36 fra fiberen 1C gjennom tilhørende hull i platen 49 treffe et sperret lukker-segment 33D slik at dette bildepunkt blir mørkt. Nabo-elementet 33E er derimot ikke aktivert slik at en lysstråle kan passere gjennom dette og dermed blir synlig utad.

Ved omvendt bruk av matrisen, dvs. til bildeopptak eller - mottagning utenfra, vil lysstrålene falle inn som vist f.eks. ved strålene 37 og 38. Lysstrålen 37 utenfra vil gå gjennom en åpen lukker og avledes ved hjelp av et avledningsorgan på lyslederen 1C mot venstre på FIG.5C og føres dermed til lysmottageren 39C. Strålen 38 forutsettes derimot å treffe en sperret lukker og vil derfor ikke bli detektert i det tidspunkt som er representert ved situasjonen på FIG. 5C.

I den følgende nærmere beskrivelse av virkemåten av et arrangement som på FIG.5A til C, tenker man seg at bildeinfor-masjon er lagret ved hjelp av mer eller mindre konvensjonell elektronikk på digital basis, vanligvis ved hjelp av halvleder-hukommelser, med styring av matrisen i en viss takt med pulser-ende tidsintervaller. Helt tilsvarende kan slike fortløpende tidsintervaller benyttes ved opptak ("avfotografering") av et bilde eller motiv. Da den nødvendige digitale elektronikk for lagring, styring, etc. i det vesentlige bygger på konvensjonell teknologi, skal elektronikken ikke beskrives i detalj her.

For dannelse (avgivelse/sending) av et bilde sendes lys fra lyssenderen 40A inn i den optiske lysleder IA i et første tidsintervall. Lukker-segmentene 33A, 33C og 33D er vist aktivert på FIG.5A slik at de sperrer for lyset. Det vil da bli avgitt lys utad gjennom segmentene 3 3B og 33E, som antydet med skravering i de tilsvarende bildepunkter (krysninger) på FIG.5A. I neste tidsintervall påtrykkes lyslederen IB lys fra senderen 40B og lukker-segmentene aktiveres på annen måte enn i det første tidsintervall, nemlig nå med segmentene 33B, 33C og 33E åpne for lysgjennomgang. I dette tidsintervall er segmentene 33A og 33D sperret.

Slik fortsetter påtrykningen av lys i rekkefølge på samtlige lysledere ellere optiske fibre i matrisen, med tilsvarende styring av lukker-organene 33A-33E for frembringelse av det ønskede bilde.

Ved opptak av bilde utenfra vil virkemåten være så å si den motsatte, idet alle lysmottagere 39A-D er aktive i alle tidsintervaller, mens et av lukker-organene 33A-E åpnes i hvert tidsintervall for å slippe gjennom lys. Informasjon om bildet eller motivet som det gjøres opptak av, kan således innsamles ved å måle intensiteten av det innfallende lys i bildepunktene, ved hjelp av lysmottagerne 39A-D. Ved denne arbeidsmåte vil hullene i platen 49 sørge for en fokusering eller egentlig en separasjon av de forskjellige innfallende lysstråler.

Det er klart at skjermen eller matrisen på FIG.5A som har et totalt antall på 20 adresserbare bilde-elementer eller -punkter, er sterkt forenklet i forhold til en skjerm for praktisk bruk, hvor det vil inngå et meget høyere antall adresserbare bildepunkter. Dette muliggjøres ikke bare i og med de spesielle trekk ifølge oppfinnelsen, men også uten videre med tilgjengelige ytre komponenter og digital elektronikk som velkjent for fagfolk.

Selv om det ovenfor ikke er uttrykkelig nevnt, er det klart at fremvisningsskjermen ifølge oppfinnelsen kan være innrettet

for presenteasjon av levende bilder.

LITTERATURHENVISNINGER:

1. OPTICAL FIBER COMMUNICATIONS av Gerd Keiser, McGraw-Hill,

U.S.A.

2. OPTOELECTRONICS DESIGNER<*>S CATALOG 1985, Hewlett Packard. 3. Artikkelen „MULTIPLEXED LIQUID CRYSTAL MATRIX DISPLAYS" av J. Duchene, Displays, Januar 1986.

Claims (7)

1. Skjerm for bildefremvisning og/eller -opptak, omfattende en matrise dannet av et horisontalt (1A-D), henholdsvis et vertikalt (33A-E) element-sett innrettet til å adresseres for utvelgning av punkter som skal fremvise, eventuelt oppta lys, idet et av element-settene består av optiske lysledere (1A-D) innrettet til å motta (39A-D), eventuelt avgi (40A-D) lys ved sine ender som ligger utenfor selve matrisen, og er forsynt med organer (2A-D) plassert ved de nevnte punkter for avledning av lys ut av, eventuelt inn i lyslederne (1A-D) idet dette lys ved adressering av de to element-sett (1A-D,33A-E) direkte danner det bilde som fremvises, eventuelt direkte representerer det bilde som opptas, karakterisert ved at lysavledningsorganene omfatter faste elementer (5, 12, 13, 14, 22, 23, 24, 2A-D, 34) med reflekterende flater på eller i lyslederne for avledning av lys ut av, respektive inn i disse, og at det andre av elementsettene utgjør lukker-organer (33A-E) for lys.

2. Skjerm ifølge krav 1,karakterisert ved at de nevnte organer for avledning av lys omfatter fordypninger (2A-D, 5, 22-24) tildannet i overflaten av lyslederne (1A-D, 1).

3. Skjerm ifølge krav 1, karakterisert ved at de nevnte organer for avledning av lys omfatter reflekterende elementer (12-14) anordnet inne i lyslederne (11).

4. Skjerm ifølge krav 3, karakterisert ved at de reflekterende elementer består av særskilt tilveiebragte krystaller (12-14).

5. Skjerm ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at lyslederne har et hovedsakelig rektangulært tverrsnitt (31A, 31B, 32).

6. Skjerm ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at det foran lysledersettet i matrisen er anordnet en maske (49) forsynt med en åpning for hvert av de nevnte punkter.

7. Skjerm ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at lukker-organene (52) er innrettet til under mottagning å åpnes i rekkefølge i hvert sitt tidsintervall, med samtidig separat registrering av mottatt lys i alle lysledere (51) i hvert tidsintervall.