专利名称：光学图象制导系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于例如液晶显示装置的显示装置的光学图象制导系统，且更具体地，涉及一种用于显示装置以使可放大图象的光学图象制导系统。
在某些显示装置中，为了放大或增大图象，在包括例如一液晶显示面板的显示器与一屏幕之间配置有大量的光纤，且在该屏幕侧上的光纤的端部之间的距离大于显示器侧上的光纤的端部之间的距离(例如，参见日本专利申请KOKAI公开号No.2-294684)。在该情况下，在屏幕中，在一屏幕板中形成大量的通孔，且在该屏幕板的表面上形成一扩散层，该大量光纤的出射表面侧端部从下部表面侧插入该屏幕板的各通孔中。
在该类型的常规的显示装置中，该大量光纤的出射表面侧端部必须逐个地被各自插入该屏幕板的相应通孔中。该装置操作因此而花费大量的时间和精力，从而导致成本提高。由于这些光纤的出射表面侧端部是手工地插入到该屏幕板的通孔中，这些光纤必须长到一定程度，从而导致整个装置的尺寸增大。
本发明的一个目的在于提供一种光学图象制导系统，其中该装配操作可被容易地执行且整个装置可被做得紧凑。
为了实现上述目的，根据本发明，提供有一种光学图象制导系统，包括一图象显示表面的显示器；一被配置在该显示器的一显示表面侧上的光导，其具有被致密配置的大量线性光导线并且其的出射表面为一相对一入射表面被倾斜的倾斜表面；和一被配置在该光导的一出射表面侧上以一预定方向折射从该出射表面射出的图象光的折射器。
根据本发明的光学图象制导系统，图象根据该光导的出射表面相对于入射表面的倾斜角度以一预定方向被放大。例如，如果该光导的出射表面相对于入射表面的倾斜角度为约60°到约84.3°，该图象可以预定方向被放大2至10倍。由于该光导具有大量被致密配置的线性光导线，当装配该装置时，安装该光导即可，从而简便了该装配操作。由于该光导的出射表面为一相对于该入射表面被倾斜的倾斜表面，该光导的该侧表面的形状可被形成为例如一直角三角形。由于该光导的入射表面只需被配置在该显示器的图象显示表面侧上，当光导的出射表面为垂直时，该光导的深度可被设置成大约等于该显示器的深度，从而使整个装置的尺寸减小。
图1为根据本发明的第一实施例的一显示装置的主要部分的局部剖视图；图2为图1中所示的一液晶显示面板的透明基底之一的等效电路图；图3为被初始地准备用于形成图1中所示的光导的光纤的透视图；图4为表示在图3之后的形成步骤的透视图，其中形成了一光纤束；图5为表示图4之后的一形成步骤的透视图，其中多个光纤束被收容于一下压模中；图6A为表示图5之后的一形成步骤的透视图，其中形成了一光纤块；图6B为图6A中所示的该光纤块的部分的平面视图；图7为图1中所示的该光导和一折射器的部分的纵剖面侧视图；图8为说明形成图7中所示的该折射器的方法的一示例的示意图；图9为说明图7中所示的该折射器的反射表面与该入射表面之间的角度θ2的示意图；图10为说明由图7中所示的该折射器的反射表面的图象光是如何以一预定方向被放大的示意图；图11为说明该光导的芯的特性的示意图；图12为根据本发明的第二实施例的一显示装置的与图7相类似的纵剖面侧视图；图13为说明形成图12中所示的一折射器的方法的一示例的示意图；图14为说明图12中所示的折射器的第二反射表面与入射表面之间的角度θ3的示意图15为根据本发明的第三实施例的一是显示装置的与图7相类似的纵剖面视图；图16为根据本发明的第四实施例的一显示装置的主要部分的侧视图；图17为根据本发明的第五实施例的一显示装置的主要部分的侧视图；图18为根据本发明的第六实施例的一显示装置的主要部分的透视图；图19为根据本发明的第七实施例的一显示装置的主要部分的透视图；图20为说明一图象如何在图19中所示的显示装置中被放大的示意图；图21为根据本发明的第八实施例的一显示装置的主要部分的侧视图；图22为根据本发明的第九实施例的一显示装置的主要部分的侧视图；图23为根据本发明的第十实施例的一显示装置的主要部分的侧视图，包括在圆形线中被放大示出的部分；图24为说明一图象如何在图23中所示的显示装置中被放大的示意图；图25为根据本发明的第十一实施例的一显示装置的主要部分的侧视图。
图1为表示根据本发明的第一实施例的一显示装置的主要部分的局部剖视图。该显示装置具有一液晶显示面板(显示器)1。该液晶显示面板1相对于水平面被倾斜过一预定角度，其图象显示表面2位于上侧。一反光单元11被配置在该液晶显示面板1的下表面侧上以与该液晶显示面板1相平行。一光导21被配置在该液晶显示面板1的图象显示表面2侧上以使其入射表面22相对于显示表面2。该光导21具有一直角三角形，带有一相对于入射表面22被倾斜过一预定角θ1的出射表面23。在该情况下，光导21的出射表面23垂直延伸，在该光导21的出射表面23侧上序列地配置一折射器31和一扩散板(屏幕)41。
在液晶显示面板1中，偏振光片4和5被分别附着于液晶盒3的上和下表面。该液晶显示面板1为具有薄膜晶体管作为开关元件的有源矩阵型彩色液晶显示面板，但稍不同于普通的液晶显示面板。更具体地，薄膜晶体管等由该液晶显示面板1的液晶盒3形成处的透明基底之一具有由图2中的等效电路图所示的结构。门线7和数据线8在该一透明基底6的上表面上被配置成一矩阵，且在门线7和数据线8的相交点附近，象素电极9通过薄膜晶体管10被连接至线7和8。门线7之间的距离等于普通液晶显示面板中门线之间的距离，而数据线8之间的距离大于普通液晶显示面板中数据线之间的距离。例如，相邻数据线8之间距离的放大因数是普通液晶显示面板中的相邻数据线之间距离的2到10倍。因此，考虑到各象素电极9的尺寸，沿着数据线8的垂直方向上的其长度等于普通液晶显示面板中象素电极在相应方向上的长度，而其在沿着门线7的水平方向上的长度为普通液晶显示面板中象素电极在相应方向上的长度的2到10倍。因此，如以下将进行描述的，当从液晶显示面板1的图象显示表面2出射的图象光在一预定方向，即沿数据线8的方向上被放大2到10倍时，可获得是由普通液晶显示面板获得的图象的一2X到10X的图象。
将对图1中所示的反光单元11进行描述。该反光单元11包括一用作为表面光源的光导12、一准直光导13、一荧光管14和一反射镜15。该准直光导13被配置在该光导12的上表面上。该荧光管14和该反射膜15被配置在该光导12的一预定端侧上。在这些部件中，光导12包括一由例如丙烯酸树脂制成的透明元件。通过光导12的一预定端面入射在光导12上的光被导入光导12中，且该被导入的光被光导12的下表面全反射并从光导12上的整个上表面输出，以使光导12用作为一表面光源。该准直光导13包括一准直透镜阵列、一光纤阵列、或类似。到准直光导13的下表面的光被从其上表面输出作为垂直于上表面的平行光。由荧光管发射并由反射膜15反射的光进入光导12的一预定端面以形成一表面光源。该作为表面光源的光被准直光导13准直成垂直于液晶显示面板1的下表面的平行光，然后，该平行光被辐照在液晶显示面板1的下表面上。
将描述图1中所示的光导21，连同顺序参照图3至6描述其形成方法。准备大量的光纤24，其中的一光纤被示出在图3中，各光纤具有一预定长度。各光纤24通过用由低折射的氟塑料制成的一包层26覆盖一由高折射丙烯酸树脂制成的芯25而制成。在此情况下，例如，芯25的直径约为10μm至60μm，且包层26的厚度约为5μm至20μm。如图4中所示，例如，约1500至2500根光纤24被成束以形成具有约6至10mm直径的光纤束27。
多个光纤束27被塞入一具有矩形平行六面体内部的下压模28，如图5所示。该下压模28的内部由一上压模(未示出)所紧密地密封，并对所得到的结构进行加热。这样，光纤24的包层26熔化并流动填充该多个光纤束27之间的空间。该多个芯25通过该包层26被相互粘合以填充下压模28和上压模。结果，得到一如图6A中所示的矩阵平行六面体的光纤块29。在此情况下，除了这些模的外周边中的光纤束27，这些各自的光纤束27在光纤块29中相互推压，以使当从上方观看时各束形成一规则的六角形，如图6B中所示。可替代地，在以上压模紧密地密封下压模28的内部之前，可以与包层26的相同或不同材料填充该多个光纤束27之间的空间。接着，沿着其预定的侧表面(与上表面成角度θ1的一表面)上的对角线切割该光纤块29，如图6A中的点划线所指示的，以得到各具有一直角三角形侧表面的两光导21，如图1中所示。在以这种方式得到的各光导21中，大量的芯(线性光导线)25被致密地配置，芯25被覆盖有包层26且通过这些包层相互粘合，其出射表面23形成一相对于其入射表面22被倾斜过预定角度θ1的一倾斜表面。
光导21的入射表面22与液晶显示面板1的图象显示表面2紧密接触或相靠近。在此情况下，光导21的入射表面22的尺寸被设成等于或稍大于液晶显示面板1的图象显示表面2的尺寸。如果由光导21的入射表面22和出射表面23所形成的角度θ1约为60°至约84.3°，出射表面23的长度是光导21的侧表面上的入射表面22长度的2到10倍。根据光导21的另一种形成方法，替代图3中所示的光纤24，光纤24长度为可准备长度的几倍以形成一细的被拉长的光纤块29，且该光纤块29可被切成几段，每段具有一预定长度，从而获得多个与图6A所示的光纤块一样的光纤块29。可替代地，芯25可通过挤压成型而形成。一束约1500至2500根芯25可被传送过一容纳有熔化的包层材料的槽，这些包层材料附着于芯25，然后被固化以得到一与图4中所示的相同的光纤束27。
将参照图7描述图1中所示的折射器31。折射器31具有一由与光导21的芯25的相同材料或由具有相近于芯25的折射率的材料形成的平板状折射器体32。折射器体32的一表面用作为入射表面33，而另一表面用作为与入射表面33相平行的出射表面34。以一预定的配置间距在折射器体32中形成相对于入射表面33被倾斜过一预定角度θ2(后面将对该角度θ2进行描述)的多个板状折射层35。这些折射层35由具有明显不同于折射器体32的折射率的的一折射率的空气或类似物制成。在横向上的各折射层35的两端部(折射器体32的厚度方向上的两端部)被封闭，而在纵向上的各折射层35的两端部被打开通至空气。由于折射层35的折射率明显不同于折射器体32的材料(例如丙烯酸树脂)的折射率，折射层35和折射器体32之间的预定界面用作为反射表面(折射表面)36。折射层35的配置间距与光导21的出射表面23处的芯25的配置间距相同。折射器31的入射表面33用由例如丙烯酸树脂制成的粘结剂(未示出)被粘着于光导21的出射表面23。在该状态下，折射器31的出射表面34平行于光导21的出射表面23。折射器31可通过单块压模形成。可替代地，如图8所示，折射器半体31a和31b可被模压以具有与在厚度方向上划分该折射器31所得到的相同的形状，并且这些折射器半体31a和31b可用由丙烯酸树脂制成的粘结剂(未示出)相互粘连，可替代地，一折射器半体31a或31b可被形成以具有两倍于上述折射器半体31a或31b厚度的厚度，且反射器31可仅以该折射器半体31a或31b形成。
下面将叙述以与光导21的芯25相同的材料或以具有相近于芯25的折射率的折射率的材料形成折射器31的折射器体32的原因。由于丙烯酸树脂被采用作为芯25的材料，如果由光导21的入射表面22与出射表面23形成的角度θ1约为47°或更大，垂直入射在光导21的入射表面22上的光被光导21的出射表面21全反射。当折射器31的折射器体32由例如丙烯酸树脂制成的，折射器31的入射表面33用以丙烯酸树脂制成的粘结剂粘附于光导21的出射表面23，即使由光导21的入射表面22和出射表面23所形成的角度θ1约为47°或更大，垂射入射在光导21的入射表面22上的光不被光导21的出射表面23全反射而是笔直传播进入折射器31的入射表面33。
将描述图1中所示的扩散板41。该扩散板41通过在具有与折射器31的出射表面34相同尺寸的一树脂片的一表面的整个部分上的致密地形成大量非常小的透镜部分(未示出)而得到。尽管在图1中，扩散板41相对于折射器31的出射表面34以一预定间隙被进行配置以与该出射表面34相平行，它也可与折射器31的出射表面34紧密接触地进行配置。
将参照图1对通过该显示装置显示的放大图象进行叙述。当从反光单元11的准直光导13的上表面射出垂直于该液晶显示面板1的下表面的平行光时，从该液晶显示面板1的图象显示表面2射出根据该液晶显示面板1的图象驱动的图象光，且该图象光被垂直地入射在光导21的入射表面22上。该入射图象光在光导21的各芯25中沿着芯中心轴笔直地传播，直接从光导21的出射表面23射出，并直接入射在折射器31的入射表面33上。该入射的图象光被折射器31的反射表面36反射(折射)，变成垂直于折射器31的出射表面34(即光导21的出射表面23)的图象光(此将在后面予以描述)，并以一预定方向被放大。该被放大的图象光以一垂直于出射表面34的方向从折射器31的出射表面34射出。该射出的图象光通过图1中所示的扩散板41被发送并由扩散板41的该小透镜部分所扩散。该被扩散的图象光被可视地看到。
下面将参照图9对由折射器31的反射表面36反射的图象光如何变成垂直于折射器31的出射表面34的图象光进行描述。假设由折射器31的反射表面36反射的一图象光束变成垂直于折射器31的出射表面34的一图象光束。如图9中的箭头所示。由下述公式(1)表示由该反射表面36和被该反射表面36反射的图象光束所形成的角度X1
X1＝90-θ2…(1)类似地，由下述公式(2)表示由该反射表面36和入射到该反射表面36上的该图象光束所形成的角度X 2X2＝90-X3…(2)在此情况下，在公式(2)中以180-θ1-θ2替换X3而得到X2X2＝θ1+θ2-90…(3)由于X1等于X2，从公式(1)和(3)中可得到θ2＝90-θ1/2…(4)因此，如果由折射器31的入射表面33和反射表面36形成的角度θ2为θ2＝90-θ1/2，则由折射器31的反射表面36所反射的图象光束可变成垂直于折射器31的出射表面34的一图象光束。
将参照图10对由折射器31的反射表面36反射的图象光在一预定方向的放大进行描述。如图10中的箭头所示，在光导21的各芯25中沿芯的中心轴笔直传播的图象光束被折射器31的反射表面36反射，变成垂直于折射器31的出射表面34的图象光束。在此情况下，假设从一芯25的出射表面23射出的图象光束被一反射表面36全反射，从相对于一芯25的折射器31的出射表面34射出的图象光束的尺寸变成等于垂直该芯25的中心轴的该芯25的截面尺寸。然而，当致密配置大量芯25时，从折射器31的出射表面射出的且各自对应于芯25的图象光束根据在这些反射表面的配置方向上该折射器31的反射表面36的配置间距而被相互分离。该分离因子由该出射表面23的长度相对于在该光导21的侧表面上的入射表面22的长度来表示。因此，如上所述，如果由光导21的入射表面和出射表面23形成的角度θ1约为60°到约84.3°，该出射表面23的长度为在光导21的侧表面上的入射表面22的长度的2到10倍，且因此，该情况下的分离因子变为2到10倍。结果，从液晶显示面板1的图象显示表面2射出的图象光在折射器31的反射表面36的配置方向上被放大2到10倍，因此可获得一为由普通液晶显示面板获得的的2X到10X的图象。在图10中，θ约为78.5°。在此情况下，在该出射表面上获得入射表面上的图象的5X图象。
假设沿着数据线8的图2中所示的各象素电极9的尺寸约为100μm，由于该光导21的各芯25的直径为10μm到60μm，对应于一象素电极9的图象光被几根，或更多根芯25所引导。在折射器31中的反射表面36的配置方向上被放大2到10倍的该图象光在图象显示表面2的出射表面34上形成相互分离的亮点。然而，由于这些亮点被扩散板41所扩散，它们可在整个宽角度的视野中以良好的对比度被可视地看到。
在该显示装置中，该光导21通过致密地配置多个芯25而形成，因此，在该显示器的液晶显示面板1的组装中，将光导体21装入就可以了，从而简便了组装操作。具有一直角侧表面2的该准直光导21的入射表面22只需被配置在该液晶显示面板1的图象显示表面2侧上。从而，如果该光导21的出射表面23被垂直地设置，该光导21部分的深度可被设成几乎等于液晶显示面板1的深度，导致整个装置的尺寸减小。并且，在此情况下，该液晶显示面板1的深度基本上符合图2中所示的数据线8的方向，而且在此方向上的象素电极9的尺寸等于普通液晶显示面板的尺寸。因此，可以防止该显示装置的液晶显示面板1的深度增大。
如果该反光单元11没有该准直光导13，从该液晶显示面板1的图象显示表面2射出的图象光变成被散射的光。如图11中所示，即使到该光导21的各芯25的图象输入角较小，除了如实线所示的在芯25中沿其中心轴笔直传输的一图象光束外，会产生如虚线所示的传播过芯25同时重复全反射的一图象光束。关于在芯25中传播且同时重复全反射的图象光束，即使它被图7中所示的折射器31的相应反射表面36反射。也不能形成垂直于折射器31的出射表面34的一图象光束。结果，当从扩散板41的前表面看时，亮度降低。
将参照图12对当从前面看时，可增加扩散板41的亮度的本发明第二实施例进行描述。注意到图12中θ1＝78.5°，该显示装置的折射器31具有折射层35，各折射层35具有一预定的三棱柱形。各折射层35具有一相对于一入射表面33被倾斜过与图7中所示的反射表面36相对于入射表面33的相同角度θ2的第一反射表面36a，和一相对于该入射表面33被倾斜过一预定角度θ3(后面将对该角度θ3进行描述)的第二反射表面36b。该折射器31可以与在上述第一实施例中相同的方式通过单块压模而形成。可替代地，如图13所示，折射器半体31a和31b可被压模成具有与通过在厚度方向划分该折射器31而得到的半体相同的形状，而且这些折射器半体31a和31b可用由丙烯酸树脂制成的粘结剂(未示出)相互粘接。如图12中的虚线所示，在光导21的各芯25中传播同时重复全反射的图象光部分被第二反射表面36b反射，并被第一反射表面36a反射，变成垂直于折射器31的出射表面34(即光导21的出射表面23)的图象光，此将在后面进行描述，其中该第二反射表面36b包括有该折射器31与该其相应的下折射层35之间的界面，该第一反射表面36a包括该折射器31与其相应的上折射层35之间的界面，该图象光以垂直于出射表面34的一方向从折射器31的出射表面34射出。
将描述角度θ3。假设如图11中的虚线所示，在光导21的芯25中传播同时重复全反射的图象光的最大全反射角被定为θ4。该最大全反射角θ4由芯25和包层26的材料确定。如图12所示，由该折射器31的各下折射层35的第二反射表面36b反射，并然后由其上折射层35的第一反射表面36a反射的图象光变成垂直于折射器31的出射表面34的图象光。换句话说，被折射器31的各下折射层35的第二反射表面36b反射的且然后被入射在折射器31的上折射层35的第一反射表面36a上的图象光变成平行于光导21的芯25的中心轴的光。更具体地，由折射器31的各下折射层35的第二反射表面36b和平行于芯25的中心轴的光所形成的角度X4(见图14)是光导21的芯25的最大全反射角θ的一半，并由下述公式(5)表示
X4＝θ4/2…(5)由被折射器31的各下折射层35的第二反射表面36b反射的并且被入射在折射器31的上折射层35的第一反射表面36a上的图象光与折射器31的入射表面33形成的角度X5(见图14)为X5＝90-θ1…(6)在此情况下，由于θ3为X4和X5的和，如图14中所示，从公式(5)和(6)可得到θ3＝90-θ1+θ/2…(7)因此，假设由折射器31的入射表面33和第二反射表面36b形成的角度θ3被确定满足θ3＝(90-θ1+θ4/2)，如图12中的虚线所示，在光导21的芯25中传播且同时重复全反射的图象光部分可形成垂直于折射器31的出射表面34的图象光。结果，从前表面看到的扩散板41的亮度可被增大。
在上述实施例中，如例如图1中所示，使用了扩散板41。然而，本发明并不限于此。例如，图15所示的第三实施例，可在折射器31的一出射表面34的整个部分上直接、整体地形成一由很小的透镜部分制成的扩散层41A。
图16为根据本发明的第四实施例的一显示装置的主要部分的侧视图，在该显示装置中，通过两液晶显示面板1A和1B，即通过被配置成相对于水平面倾斜30°的第一液晶显示面板1A和配置在第一液晶显示面板1A的倾斜的上右部分处以相对于水平表面倾斜45°的第二液晶显示面板1B，在一扩散板41上显示一被放大的图象。在此情况下，第二液晶显示面板1B相对于水平面被倾斜过45°以获得该第二液晶显示面板1B与其下表面侧上的第二反光单元11B的一间隔。包括对应于例如图2中所示的象素电极的在数据线8的方向上的象素电极9的第二液晶显示面板1B的尺寸是包括有在相同方向上的象素电极9的第一液晶显示面板1A尺寸的2倍。因此，第二反光单元11B也大于第一反光单元11A一预定量。
第一和第二折射器31A和31B的尺寸几乎相同。因此，尽管第一光导21A具有直角三角形的侧表面，第二光导21B由带有一矩形侧表面的光导部分21B1和带有一直角三角形侧表面的光导部分21B2组成，其中该光导部分21B1具有与第二液晶显示面板1B的一图象显示表面2B相同尺寸的入射表面22B，该光导部分21B2具有与第二折射器31B几乎相同尺寸的一出射表面23B。第一折射器31A的上端部与第二折射器31B的下端部相互紧密接触。其目的在于防止两液晶显示面板1A和1B与各自液晶显示面板1A和1B的非显示部分之间的间隙在显示从折射器31A和31B射出的图象光的扩散板41中被看出。
在图16所示的实施例中，由于由第一光导21A的入射表面和出射表面所形成的角度θ1为60°，第一液晶显示面板1A上的图象在垂直方向上被放大两倍。同时，由于由第二光导21B的入射表面和出射表面所形成的一角度θ5为45°，第二液晶显示面板1B上的图象在垂直方向上被放大
倍。如上所述，包括有在例如图2所示的数据线8的方向上的象素电极9的第二液晶显示面板1B的尺寸为包括有在相同方向上的象素电极的第一液晶显示面板1A尺寸的
倍。因此，通过在垂直方向上将第二液晶显示面板1B上的图象放大
倍。而获得的一图象具有与通过在垂直方向上将第一液晶显示面板1A上的图象放大两倍而获得的图象相同的尺寸。结果，通过第一和第二液晶显示面板1A和1B在一扩散板41上显示一被放大的图象。如在图17中所示的第五实施例所示，在垂直方向上对称地配置第一和第二液晶显示面板1A和1B及类似部件。
图18为根据本发明的第六实施例的显示装置的主要部分的透视图。在该显示装置中，通过沿水平方向对称配置以相对于水平面被倾斜过30°的第一和第二液晶显示面板1A和1B，在一扩散板(未示出)上显示一被放大的图象。在此情况下，为了得到用于配置第一和第二液晶显示面板1A和1B及第一和第二反光单元(未示出)的一空间，第一和第二光导21A和21B的下部沿一方向被倾斜以相互分离。该第一和第二光导21A和21B相互紧密地接触，且第一和第二折射器31A和31B也相互紧密地接触，以使在扩散板上看不出两液晶显示面板1A和1B及类似装置之间的间隙。图17是一侧视图，如果图17为一平面视图，该第一和第二液晶显示面板1A和1B可被对称地配置，同时它们为垂直的。为了获得较大图象表面，例如，在图17的侧表面中示出的第一和第二液晶显示面板1A和1B及类似装置可在水平方向上被对称地配置。如果图17为一平面视图，可在垂直方向上对称地配置第一和第二液晶显示面板1A和1B及类似装置。
图19为表示根据本发明的第七实施例的显示装置的主要部分的透视图。在该显示装置中，一反光单元11被配置在一液晶显示面板1的图象不显示表面侧上，第一光导21A被配置在液晶显示面板1的图象显示表面侧上，第一折射器31A被配置在第一光导21A的出射表面侧上，第二光导21B被配置在第一折射器31A的出射表面侧上，第二折射器31B被配置在第二光导21B的出射表面侧上，及一扩散板41被配置在第二折射器31B的出射表面侧上。该扩散板41是垂直的。这样，从液晶显示面板1的图象显示表面射出的图象光通过第一光导21A和第一折射器31A在一预定方向上被放大。该被放大的图象光被垂直入射在第二光导21B的入射表面上。该入射图象光通过第二光导21B和第二折射器31B在垂直于上述预定方向的一方向上被放大。该被放大的图象光在垂直于第二折射器31B的入射表面的一方向上从第二折射器31B的出射表面射出。来自第二折射器31B的出射表面的该图象光通过扩散板41被扩散。
以此方式，在第七实施例中，由于来自液晶显示面板1的图象显示表面的图象光在一预定方向和垂直于该预定方向的另一方向上被放大。一普通的液晶显示面板可被用作为液晶显示面板1。如图20所示，当一普通的液晶显示面板被用作为液晶显示面板1时，一自液晶显示面板1的图象显示表面射出的一普通图象P1在一预定方向上被放大2到10倍以变成一图象P2。该图象P2在垂直于上述预定方向的另一方向上被类似地放大2到10倍以变成一图象P3。因此，所得到的图象P3为第一普通图象P1的一2X到10X图象。
图21为表示根据本发明的第八实施例的显示装置的主要部分的侧视图。在该显示装置中，一CRT显示器51被用作为显示器。在此情况下，由于该CRT显示器51的一图象显示表面52为一拱形中凸表面，一准直光导56被配置在该图象显示表面52之上以将从图象显示表面52射出的图象光准直成平行光并发送此平行图象光以被垂直地入射在一光导21的入射表面22上。通过在一透明元件54上致密地形成大量小的中凸透镜部分55而得到该准直光导56。该透明元件54在其一表面上具有一入射表面53，该入射表面53包括一根据该图象显示表面52而被成拱形的中凹表面。在该透明元件54的另一表面上形成这些小的中凸透镜部分55。该准直光导56可以不被使用，而可采用例如图22中所示的第九实施例的一配置。更具体地，光导21的一入射表面22可以是根据CRT显示器51的一图象显示表面52而被成拱形的中凹表面。
图23为表示根据本发明的第十实施例的显示装置的主要部分的侧视图，及其局部的放大截面图。在此显示装置中，一光导21的出射表面23为阶式的倾斜表面。实际的出射表面23平行于该光导21的一入射表面22。一折射器31被插入到出射表面23和一扩散板41之间。根据形成这种情况的光导21的一方法，与图1中所示的相同的一光导21被形成，但该与图1所示的相同的出射表面23被阶式地切削。该台阶部分的间距最好尽可能地小。例如，根据使用切削的上述形成方法，如果实际的出射表面23的宽度为约0.05mm到0.5mm，几根到几十根芯25被配置在此宽度内。这样的一折射器31可以是图7或12中所示的一种，或是图24中所示的一种。在图24所示的一折射器31中，以约50μm的很小的配置间距，在以例如聚碳酸脂制成的一树脂膜的一表面的整个部分上形成被横向拉长的棱柱部分71。这样，如图24中的箭头所示，在光导21的芯25中沿芯25的中心轴笔直传播的图象光被入射在包括有该折射器31的棱柱部分71的下表面的入射表面71a上，并被包括有该棱柱部分71的上表面的反射表面71b反射(折射)而变成垂直于该折射器31的一出射表面34的图象光，以使它在棱柱部分71的配置方向上被放大。根据形成这样的光导21的另一种方法，如图25中的第十一实施例所示，一片元件61可以由与光导21的芯25的相同材料制成，或由具有与芯25的材料相近的折射率的一材料制成，该片元件61的一表面为一平表面，而另一表面为台阶式的表面，并且该片元件61的平表面可用由丙烯酸树脂制成的粘结剂(未示出)粘结于该光导21的一出射表面23。
在上述实施例中，采用塑料光纤。然而，可以采用通过用由低折射率玻璃制成的包层镀覆由高折射率玻璃制成的芯而得到的玻璃光纤。而且，可采用分级的光纤以替代上述的台阶式光纤。在上述实施例中，一液晶显示器面板或一CRT显示器被用作为该显示器。然而，也可以替代地采用一EL显示器、一LED显示器、一等离子显示器或类似装置。
如上所述，根据本发明，由于光导具有大量被致密配置的线性光导线，当组装该装置时，将该光导装入即可，从而简便了组装操作。由于该光导的出射表面为一相对于入射表面被倾斜的倾斜表面，该光导的侧表面的形状可被形成为例如直角三角形。由于该光导的入射表面只需被配置在该显示器的图象显示表面侧上，当该光导的出射表面为垂直时，该光导的深度可被设成几乎等于该显示器的深度，从而导致整个装置的尺寸减小。
其它的改进和改型对本领域的熟练技术人员来说是易于做到的。因此，本发明在更广的方面不限于在此示出和描述的这些具体的细节和各个实施例。所以，在不脱离由所附权利要求及其它们的等效物所确定的总的发明原理的精神或范围的前提下，可作出各种改型。
权利要求
1.一种光学图象制导系统，包括一显示器，具有一图象显示表面；一光导，被配置在所述显示器的一显示表面侧上且具有一面对于所述显示表面的入射表面、一相对于所述入射表面而被倾斜的出射表面、和多条用于将所述入射表面与所述出射表面相连接的光导路径；及一光折射器，被配置在所述光导的一出射表面侧上。
2.根据权利要求1的一种系统，其中所述这些光导路径各具有从所述入射表面延伸至所述出射表面的光纤。
3.根据权利要求1的一种系统，其中所述光导的所述出射表面相对于所述入射表面被倾斜过不小于45°。
4.根据权利要求1的一种系统，其中所述光导的所述出射表面被阶式地形成。
5.根据权利要求1的一种系统，其中所述光折射器具有一带有一倾斜表面的棱镜以折射从所述光导射出的光。
6.根据权利要求1的一种系统，其中所述光折射器与所述光导的所述出射表面紧密地接触。
7.根据权利要求1的一种系统，其中所述光折射器具有多个光折射层和一用于保持所述光折射层的支持元件。
8.根据权利要求1的一种系统，其中所述光折射层被各自地配置在所述支持元件中。
9.根据权利要求7的一种系统，其中所述支持元件由具有相似于实际地构成所述光导线的材料的折射率的一折射率的材料组成。
10.根据权利要求7的一种系统，其中所述折射层由空气组成。
11.根据权利要求1的一种系统，其中所述光折射器被与所述光导一起整体地形成。
12.根据权利要求1的一种系统，其中所述光折射器具有一光出射表面，且所述系统还具有配置在所述光折射器的一光出射表面侧上的屏幕装置。
13.根据权利要求12的一种系统，其中所述屏幕装置具有一光扩散层。
14.根据权利要求12的一种系统，其中所述屏幕装置被与所述光折射器一起整体地形成。
15.根据权利要求1的一种系统，其中所述显示器是一从由液晶显示装置、电致发光显示装置、等离子显示装置、阴极射线管和一激光显示装置组成的组中选择的部件。
16.一种光学图象制导系统，包括一显示器，被配置在一发光物体的光路上且具有一图象显示表面；一光导，被配置在所述显示器的显示表面侧上并具有一面对于所述显示表面的一入射表面、一相对于所述入射表面而被倾斜的出射表面、和多个用于光学地将所述入射表面和所述出射表面相互连接的光导路径；及光折射装置，被配置在所述光导的一出射表面侧上。
17.一种光学图象制导系统，包括多个显示元件，在它们之间以一预定的距离进行配置；及放大显示装置，具有一入射表面和一相对于所述入射表面被倾斜的显示表面以在所述显示表面以其间一大于在所述入射表面上其间距离的一距离显示从所述入射表面入射的所述显示元件的图象。
18.根据权利要求17的一种系统，其中所述入射表面上所述显示元件的图象间的距离与所述显示表面上所述显示元件(9)的图象间的距离的一比例实际地为1/cosα，其中α为所述显示表面与所述入射表面所成的一倾斜角。
19.根据权利要求17的一种系统，其中所述放大显示装置具有一光导，用于以一实际地垂直于所述入射表面的方向引导光入射在所述入射表面上；和一光折射器，用于以一实际地垂直于所述显示表面的方向折射来自所述光导的光。
20.一种光学图象制导系统，包括一对图象元件，在X和Y方向上相互分离开；第一放大显示装置，具有第一入射表面和一相对于所述入射表面在X方向上被倾斜的第一显示表面，用于在所述显示表面上显示自所述第一入射表面入射的所述显示元件的图象，所述显示表面上显示的图象间的距离大于所述入射表面上图象间的距离；及第二放大显示装置，具有第二入射表面和一相对于所述入射表面在Y方向上被倾斜的第二显示表面，用于在所述显示表面上显示自所述第二入射表面入射的所述显示元件的图象，所述显示表面上显示的图象间的距离大于所述入射表面上图象间的距离。
全文摘要
通过使用以一包层镀覆一芯所获得的多个光纤而形成插入在一液晶显示面板和一扩散板之间的一光导,并且其表面相对于一入射表面被倾斜过一预定角度θ1。因此,在组装中,只需装入此光导即可,从而简便了组装操作。这样,从光导的出射表面射出的图象光在一垂直于该折射器的出射表面的方向上被一折射器向上朝左倾斜地折射。
文档编号G09F13/00GK1185853SQ97190258
公开日1998年6月24日 申请日期1997年3月7日 优先权日1996年3月27日
发明者樋口胜 申请人:卡西欧计算机株式会社