DE1942257C3

DE1942257C3 - Bildmusteranzeigegerät

Info

Publication number: DE1942257C3
Application number: DE19691942257
Authority: DE
Inventors: Ken Itami Hyogo Koizumi (Japan)
Original assignee: Nippon Selfoc Kk Tokio
Current assignee: Nippon Selfoc Kk Tokio
Priority date: 1968-08-21
Filing date: 1969-08-20
Publication date: 1979-01-11
Also published as: NL6912708A; DE1942257B2; NL163641B; DE1942257A1; GB1268011A; NL163641C; FR2016089A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildmusteranzeigegerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Erleichterung des Informationsaustausches zwischen einer Bedienungsperson und Geräten sind bereits verschiedenartige Bildmusteranzeigegeräte entwickelt worden. Damit soll den Anforderungen der sich schnell ausbreitenden Informationsverarbeitungssysteme und elektronischen Rechenmaschinen genügt werden. Diese Bildmusteranzeigegeräte kann man in optische und mechanische Geräte einteilen. Sämtliche Geräte sind jedoch sehr umfangreich, kompliziert und erfordern hohe Kosten.

Ein Bildmusteranzeigegerät nach »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Bd. 10. Nr. 2, Juli 1967, Seiten 135 bis 136 verwendet zur Übertragung des Bildes einer Mustermaske auf den Bildschirm jeweils ein optisches Faserbündel, das keine abbildenden Eigenschaften hat. Vielmehr kommt eine Bildübertragung dadurch zustande, daß die einzelnen optischen Fasern des Bündels auseinandergeführt sind und jeweils einen Bildpunkt auf dem Bildschirm erzeugen. Rine derartige Anordnung ist sowohl herstellungsmäßig als auch hinsichtlich der Abbildungseigenschaften außerordentlich nachteilig. Bei einer Mehrzahl von Mustermasken, etwa zur Übertragung aller Symbole des Alphabets, dürfte es aus praktischen Gründen kaum möglich sein, die Einzelfasern der vielen Faserbündel auseinanderzuführen.

Aus »ELECTRONIC ENGINEERING«, März 1961, Seiten 164 bis 170 ist eine matrixartige Anordnung von Lumineszenzelementen bekannt, die einzeln durch elektrische Signale angesteuert aufleuchten. Eine Abbildungsanordnung für diese Lumineszenzelemente auf Bildmasken oder auf einem Bildschirm ist dort nicht beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung eines Bildmusteranzeigegerätes der genannten Art, daß die einzelnen Mustermasken unabhängig voneinander und ohne gegenseitige Störung oder Beeinflussung auf den Bildschirm übertragen werden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung sieht für jede einzelne Mustermaske nur eine einzige optische Faser mit abbildenden Eigenschaften vor, die ein Bild der jeweiligen Mustermaske auf dem Bildschirm erzeugen kann. Damit ist die Anordnung übersichtlich und vergleichsweise einfach herzustellen. Auch ist ein Austausch einzelner Fasern oder einzelner Mustermasken möglich, ohne daß Manipulationen am Bildschirm erforderlich wären.

Die Mustermaske trägt entweder Ziffern oder Buchstaben und befindet sich auf einer Stirnfläche des Faserbündels, nämlich der Lichteintrittsfläche. Die jeweiligen Bildmuster können unmittelbar auf einen Bildschirm übertragen werden. Die Ansteuerung der Lumineszenzelemente erfolgt mit Lampen bzw. Lumineszenzdioden, die jeweils ein einzelnes Vorlagemuster anleuchten. Die Auswahl dieser Lumineszenzelemente kann in an sich bekannter Weise mit Hilfe elektrischer Informationssignale erfolgen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, weiche darstellt

F i g. 1 eine Erläuterung der Bildübertragung in einer Glasfaser nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die Erfindung läßt sich aufgrund der Entwicklung neuartiger Glasfasern verwirklichen, die für eine Bildübertragung brauchbare Eigenschaften haben. Solche Glasfasern besitzen einen sich fortschreitend ändernden Brechungsindex gegen das Zentrum hin und werden durch Tauchen einer Glasfaser in eine Salzschmelze gewonnen, wobei die Kationen der Abwandlungsoxyde innerhalb der Glasfasern ausgetauscht werden.

Ein Gas mit einem Verlauf des Brechungsindex nach einer parabolischen Verteilung vom Zentrum nach außen wirkt als Linse und ist als sog. Gaslinse bekannt. Eine Glasfaser kann ebenso als Linse wirken, wenn eine gleichbleibende Verteilung des Brechungsindex innerhalb einer Querschniitsfläche im wesentlichen nach der Beziehung

n= Od(I - ar¹)

vorhanden ist, mil no als Brechungsindex im Zentrum, /; als Brechungsindex in einem radialen Abstand r und a als einer positiven Konstanten. Glasfasern mit solchen Eigenschaften stehen bereit.

Fig. I zeigt ein optisches System unter Benutzung einer solchen optischen Paser. Eine Glasfaser 1 besitzt eine Querschnittsverteilung des Brechungsindex der beschriebenen Art. Jeder Lichtstrahl breitet sich im Innern der Faser I längs einer Sinuskurve mit der Wellenlänge

aus. Nach F i g, 1 breitet das Licht eines Gegenstandes 2

innerhalb der Faser 1 längs Sinuskurven aus und ergibt ein Bild 3 in einem Bildabstand außerhalb der Glasfaser 1, Das Bild 1 kann auch in der Austrittsfläche 4 der Glasfaser 1 erzeugt werden, indem man die Faserlänge t und den Gegenstandsabstand L entsprechend festlegt. Dadurch kann man eine Verkleinerung des Bildes 3 gegenüber dem Gegenstand 2 einstellen.

Theoretisch ergibt sich ein Bild des Gegenstandes 2 in der Austrittsfläche 4 der Faser I₁ indem man die Länge t der Faser 1 in eir.em Bereich

{2b-\)ta<t<2btü

wählt (mit b als einer positiven ganzen Zahl und fo als π einer Viertelswellenlänge Ijtlijla der Lichtbahn im Innern der Faser 1) und indem man den Abstand L zwischen dem Gegenstand 2 und der Faser 1 folgendermaßen wählt:

2(1

— iun (12« /)

Eine Ausführungsform des Bildmusteranzeigegerätes nach der Erfindung ist in F i g. 2 dargestellt Danach ist ein Glasfaserbündel vorgesehen, wo jede Glasfaser einen Durchmesser von etwa 50 μ—2000 μ sowie eine Querschnittsverteilung des Brechungsindex nach der Gleichung

η = n₀ (1 - ar²)

hat. mit n₀ als Brechungsindex im Zentrum, π als Brechungsindex in einem radialen Abstand r vom Zentrum und a als einer positiven Konstanten.

Eine Mustermaske 6 ist auf eine Stirnfläche der Fasern des Faserbündels 5 aufgesetzt. Hinter der Mustermaske 6 befinden sich Lumineszenzelemente 7, bspw. Lumineszenzdioden, die jeweils einer der Fasern zugeordnet sind. Die Lumineszenzelemente 7 sind an eine elektrische Schaltung 8 angeschlossen und werden jeweils einzeln entsprechend der zugeführten Information beleuchtet. Ein Bildschirm 9 nimmt das jeweilige Bildmuster auf. Die Länge des Faserbündels 5 und der Abstand zwischen dem Faserbündel 5 und dem Bildschirm 9 werden so eingestellt, daß das durch die Mustermaske gelangle Licht mit der Bildinformation durch die jeweilige Faser übertragen und dann unter einer gewünschten Vergrößerung auf dem Bildschirm 9 abgebildet wird.

Wenn ein elektrisches Signal der elektronischen Schaltung 8 einem Lumineszenzelement 7 zugeführt wird und dasselbe erleuchtet, durchsetzt das erzeugte Lichtbündel die Mu-itermaske 6 und die betreffende Faser des Glasfaserbündels 5, die dem genannten Lumineszenzelement 7 zugeordnet ist. Nach Übertragung des Lichtbündels in der betreffenden Glasfaser und Abbildung auf den Bildschirm 9 erhält man dort ein Bild 10 der Vorlage.

Die Maske 6 kann durch Auftragen eines lichtemp* findlichen Stoffes auf der Endfläche des Glasfaserbündel 5 auf der den Lumincszenzelemenlen 7 zugewandten Seite aufgezogen und befestigt werden. Es werden dann alle Fasern mit Ausnahme einer gegen einen Lichleinfall abgeschirmt und eine Vorlage auf dem Bildschirm erzeugt. Diese Vorlage wird dann in die bereitstehende Faser eingegeben und ein Bild auf dem lichtempfindlichen Stoff erzeugt, wodurch dieses Bild auf den Stoff übertragen wird. Durch Wiederholung dieser Arbeitsweise wird auf den lichtempfindlicher Stoff eines jeden, je einer Faser zugeordneten Maskenausschnitts ein Bildmuster übertragen. Dann werden die lichtempfindlichen Ausschnitte mit einer Entwicklerflüssigkeit gespült, wodurch man leicht und genau die Mustermaske 6 auf den Fasern herstellen kann.

Der Erfindungsgedanke ist selbstverständlich nicht auf Einzelheiten der Ausführungsform der Fig.2 eingeschränkt Es kann auch eine Linse zwischen dem Faserbündel und dem Bildschirm angeordnet sein; eine Bündelung der Fasern ist ebenfalls nicht unbedingt erforderlich. Schließlich kann die Maske in einem bestimmten Abstand von den Fasern aufgestellt sein. Unter Fasern ist im Rahmen der Erfindung ein Aufbau mit vergleichsweise kleinen Querschnittsabmessungen, bspw. mit einem kreisförmigen Querschnitt, mit einem Durchmesset von weniger als einigen Millimetern, zu verstehen. Es ist nicht erforderlich, da! "Ae Länge dieses Aufbaus größer als die Querschnittsabmei..ung ist Eine Faser in diesem Sinne umfaßt also auch einen stabförmigen, säulenförmigen und scheibenförmigen Aufbau. Die Querschnittsform des Aufbaus kann kreisförrr-:g, vieleckig oder anders sein.

Das Bildmusteranzeigegerät nach der Erfindung besitzt jedenfalls eine Mehrzahl von Glasfasern zwischen einer Mustermaske und einem Bildschirm, wobei jede Faser die angegebene Verteilung des Brechungsindex aufweist Ein solches Gerät nach der Erfindung kann folglich preiswert ohne großen Herstellungsaufwand und in einer kompakten Bauweise hergestellt werden. Eine nutzbringende Anzeige von Bildmustern ist durch die Vielzahl der Fasern sichergestellt. Das Gerät nach der Erfindung kann auch als einfacher Drucker benutzt werden, indem man einen lichtempfindlichen Stoff für den Bildschirm benutzt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Einzelheiten erläutert. Glasfasern jeweils mit einem Durchmesser von 1.0 mm und einer Zusammensetzung von 20 Gewichts-% TI₂O. 12 Gewichts-% Na₂O. 20 Gewichts % PbO und 48 Gewichts-% SiO₂ werden 22 Stunden lang in ein Kaliumnitratbad mit einem Gehalt von 0,2 Gewichts % Thalliumnitrat bei einer Temperatur von 500⁰C getaucht. Diese Glasfasern haben im Zentrum einen Brechungsindex n„- 1,60, einen Oberflächenbrechungsindex von 1,55 und eine Verteilung des Brechungsindex im wesentlichen nach der Gleichung

π - n_n (1 - ar^!)

mit a= 12,5 cm ■'.

S^;ebt.n solcher Glasfasern werden gebündelt, beide Stirnflächen des Bündels werden senkrecht zur Längsachse ebengeschlifftn. so daß man eine optische Faserplatte mit einer Länge von 3.27 mm erhält. Ein lichtempfindliches Harz wird auf eine Stirnfläche der Faserplatte aufgebracht. Bildmuster der Ziffern »1« .. »7« werden in einem Abstand von 20,0 mm vor der optischen Faserplatte aufgestellt. Eine Oberfläche einer jeden Faser, die mit einem lichtempfindlichen Harz beschichtet war, wird von je einem Zifferbild belichtet. Darauf wird die belichtete und mit dem lichtempfindlichen Ha^rz beschichtete Fläche behandelt, so daß man eine Musterffiaske in inniger Berührung mit der Austrittsfläche der Faserplatte erhält. Lumineszenzelemente werden in Stellungen entsprechend den

einzelnen Fasern hinter der Maske aufgestellt und an eine elektronische Schaltung zur Bereitstellung von Information angeschlossen. Wenn die Lumineszenzelemente nacheinander erregt werden, indem ein elektrisches Signal aus der Schaltung zugeführt wird, die Informationen unter Verwendung des Bildmusteranzeigegerätes der beschriebenen Art ausgeben soll, werden die Bilder der Ziffern »I« .. .»7« nacheinander abgebildet und auf einem Bildschirm in einem Abstand von 20,0 mm vor der optischen Faserplatte bereitgestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bildmusteranzeigegerät mit einer Mehrzahl jeweils durch ein Lumineszenzelement und ein entsprechendes Lichtbündel beleuchtbarer Mustermasken, mit die jeweils durch die Mustermasken tretenden Abbildungslichtbündel übertragenden optischen Fasern und mit einem Bildschirm, auf den die jeweils beleuchtete Mustermaske abbildbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Mustermaske und dem gemeinsamen Bildschirm eine einzige optische Faser mit einer Querschnittsverteilung des Brechungsindex nach der Beziehung

n=n_a{\-afi) ^H

mit na als Brechungsindex im Zentrum, η als Brechungsindex in einem radialen Abstand r vom Zentrum und a als einer positiven Konstanten, und dementsprechend abbildenden Eigenschaften derart -'o zugeordnet jst, daß durch die optische Faser ein Bild der fviustermaske auf dem Bildschirm erzeugt wird.

2. Bildmusteranzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Fasern mindestens in den Endbereichen jeweils zu einem 2^ri Bündel zusammengefaßt sind und daß die Stirnflächen des Bündels ebene Flächen sind und in einer gemeinsamen Ebene liegen.

3. Bildmusteranzeigegerät nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mustermaske w dicht auf eine Stirnfläche des Faserbündels aufgesetzt ist und dj3 jede der verschiedenen Mustervorlagen auf denjenigen Mpskenaf~chnitt aufgetragen ist, der der jeweiligen Stirnfläche der betreffenden optischen Faser zugeordnet ist. η