一种由光开关阵列构成的光路由器的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于路由器制造领域，具体公开了一种由光开关阵列构成的光路由器。光开关阵列的主端口作为光路由的输入端，沿z轴放置的每个光开关的端口C作为光路由的输出端；所述光开关阵列包括一条在三维直角坐标系下沿y轴放置的光开关链和多条平行于z轴放置的“T”形光开关链；所述的光开关链是由具有三个端口且具有光路转换功能的“T”形光开关依次相连构成。本实用新型结构简单、运行功耗低、寿命长。
【专利说明】一种由光开关阵列构成的光路由器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于路由器制造领域，具体涉及一种光开关阵列以及由该光开关阵列构成的一种由光开关阵列构成的光路由器。
【背景技术】
[0002]现有的主流的显示技术是液晶显示技术,但是液晶显示本身还有很大缺点，首先结构复杂:每个像素需要三个单元构成，容易出现坏点；其次，存在“观察角度”问题、色域覆盖率低、显示不真实。等离子显示方式功耗大，工作会发热，成本高。激光显示在功耗和显示效果上较上两种方式有很大优势但是受“扫描瓶颈”的制约，激光电视的性能和成本还不能达到商业化要求。另外，现有的显示屏都没有考虑屏幕交互功能。
[0003]本实用新型针对这些问题，给出一种全新的显示方案，可以达到低成本，高画面质量同时兼顾交互功能。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种基于一个光开关阵列的光路由器。
[0005]为实现以上目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种光开关阵列，其结构有:在三维直角坐标系下沿I轴放置的一条光开关链和平行于z轴放置的光开关链；所述的光开关链是由具有三个端口且具有光路转换功能的“T”形光开关依次相连构成，其中“T”形光开关端口 A和端口 B处于同一直线上，端口 C位于端口 A和端口 B之间垂直于端口 A和端口 B所在的直线，从端口 A进入的光在控制端的控制下能够选择从端口 B或者从端口 C出来，每个“T”形光开关的端口 B与其后相邻的“T”形光开关的端口 A相连，一条光开关链上所有“T”形光开关的端口 C指向相同的方向；每条平行于z轴放置的光开关链的第一个“T”形光开关的端口 A与沿y轴放置的光开关链的一个“T”形光开关的端口 C相连，所有平行于z轴放置的光开关链上的所有“T”形光开关的端口 C的指向均与X轴平行，沿y轴放置的光开关链的第一个“T”形光开关的端口 A记为所述光开关阵列的主端口。
[0007]本实用新型一种光开关阵列中所述的“T”形光开关可以由可伸缩基底和平面反射镜组成，可伸缩基底由电磁铁和衔铁夹着弹性材料构成或由电致伸缩材料构成，可伸缩基底的电信号端作为“T”形光开关的控制端，平面反射镜的镜面朝向端口 A和端口 C且与端口 A和端口 B所在的直线成45度的夹角，平面反射镜固定在可伸缩基底上。
[0008]本实用新型一种光开关阵列中所述的“T”形光开关还可以由上电极、下电极、上棱镜和下棱镜组成；上电极和下电极均为透明平板电极，作为“T”形光开关的控制端；上棱镜和下棱镜均为截面是等腰直角三角形的棱镜；下电极作为“T”形光开关的端口 C ;两个棱镜的截面三角形斜边所在的侧面相互平行且对齐；上棱镜的截面三角形的上直角边所在的侧面与上电极相连，左直角边所在的侧面作为“T”形光开关的端口 B ;下棱镜的截面三角形的下直角边所在的侧面与下电极相连，右直角边所在的侧面作为“T”形光开关的端口 A。
[0009]一种基于光开关阵列的多功能显示屏，其结构有:处理器1、显示光源2、分光单元
3、感光单元4、驱动模块5和发散单元6 ;其特征在于，结构还有光开关阵列7中各“T”形光开关的控制端和驱动模块5相连，光开关阵列7的主端口经分光单元3分别与显示光源2和感光单元4相连，显示光源2、感光单元4和驱动模块5还都与处理器I相连，光开关阵列7中沿z轴放置的各“T”形光开关的端口 C放置发散单元6。
[0010]本实用新型多功能的显示屏中所述的处理器I可以是单片机或计算机；所述的显示光源2是由三个分别可以发出红、绿、蓝三色光的单色光源和混光器构成的，所述的单色光源是LED光源或激光光源；所述的感光单元4是能够把光信号转换为电信号的装置；所述的分光单元3是能够使显示光源3发出的光进入光开关阵列7，使光开关阵列7的主端口出来的光进入感光单元4，同时还能够阻止显示光源3发出的光进入到感光单元4的装置；所述的发散单元6是能够把每个沿z轴放置的“T”形光开关的端口 C发出的细光束发散成各向可见的光斑的装置；所述的驱动模块5是能接收处理器I的指令并控制光开关阵列7中“T”形光开关状态的驱动器。
[0011]本实用新型多功能显示屏中所述的感光单元4最好是由三基色感光器和可以把混合色光分离成三基色光的分光器构成的。
[0012]本实用新型多功能显示屏中，所述的分光单元3优选半透半反射膜或分光膜。
[0013]本实用新型多功能显示屏中，所述的发散单元6可以是由数量和沿z轴放置的“T”形光开关的数量相等的微凹透镜或微凸透镜构成的，每个微凹透镜或微凸透镜放在一个沿z轴放置的“T”形光开关的端口 C的外侧。
[0014]一种基于光开关阵列的光路由器，其特征在于:所述的光开关阵列的主端口作为光路由的输入端，沿z轴放置的每个光开关的端口 C作为光路由的输出端。
[0015]本实用新型与现有技术相比有以下有益效果:
[0016]1、本实用新型的光开关阵列用于显示器制作时可以允许多个显示器之间进行无缝拼接，实现超大屏显示，可以做出任意曲面的显示屏幕。
[0017]2、本实用新型的一种具有交互功能的显示屏具有触屏和扫描功能，可以满足用户对扫描或交互功能的需求；
[0018]3、本实用新型提供了一种全新光显示方法，结构简单、运行功耗低、寿命长、显示色域与激光电视相当。
[0019]4、本实用新型采用类似于液晶屏显示的扫描方式实现直接光显示，光源利用率高，解决了激光电视中扫描难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型所述的“T”形光开关示意图。
[0021]图2为本实用新型所述的“T”形光开关的一种实施例示意图。
[0022]图3为本实用新型所述的“T”形光开关的另一种实施例示意图。
[0023]图4为本实用新型所述的“T”形光开关阵列结构示意图。
[0024]图5为本实用新型的一种多功能显示屏的结构示意图。
[0025]图6为本实用新型所述的驱动模块5的一种原理示意图。【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实例对本实用新型做进一步说明。
[0027]实施例1 “T”形光开关实施例
[0028]请参考图1、2、3，图1示意了“T”形光开关的结构和功能，它有三个端口，端口 A和端口 B处于同一直线上,端口 C的方向与端口 A、端口 B所在的直线垂直,这种光开关有光路转换功能，从端口 A进入的光可以受控选择从端口 B或者端口 C出来；图2、3是两种微机械“T”形光开关的具体实施例。
[0029]图2中的“T”形光开关主要由可伸缩基底和反射镜组成，可伸缩基底可以由电磁铁和衔铁夹着弹性材料构成，反射镜固定在衔铁上，从而通过控制施加在基底上的电信号就可以控制光开关的状态:当电磁铁的线圈有电流时，将产生磁力，向下拉动衔铁，同时固定在衔铁上的反射镜也会被向下拉，此时端口 A与端口 B之间没有阻碍，从端口 A进入的光会直接从端口 B射出来；当电磁铁的线圈没有电流时，磁力消失，衔铁及固定在其上的反射镜会被衔铁和电磁铁中间的弹性材料弹回原位置，从端口 A进入的光线会射到反射镜上，由于反射镜与入射光线呈45度夹角，因此光线反射后方向会与入射光线发生90度的偏转从而从端口 C射出来；可伸缩基底也可以是电致伸缩材料(如压电陶瓷等)，工作原理类似。
[0030]图3中利用了全反射原理，当下电极和上电极带同种电荷时二者彼此排斥，与电极相连的等腰直角三角形棱镜之间形成微小间隙，光线从端口 A进入时会在棱镜的斜面发生全反射，从而从端口 C出射，当透明电极和上电极带异种电荷时二者彼此相吸，两棱镜的斜面会紧贴在一起，从端口 A进入的光线就会从端口 B直接出射。
[0031]另外，利用电光、声光等其他物理原理制作的“T”形光开关也能用于本实用新型的光开关阵列。
[0032]实施例2 “T”形光开关阵列实施例
[0033]请参考图1和图4，光开关阵列是由多个图1所示的“T”形光开关通过组合连接形成的。图1中的多个(下限为I上限不限)这样的“T”形光开关依次连接，并使第一个“T”形光开关的端口 B与第二个“T”形光开关的端口 A相连，第二个“T”形光开关的端口 B与第三个“T”形光开关的端口 A相连，以此类推，所有“T”形光开关的端口 C指向相同的方向，这样就形成一个光开关链。在三维直角空间坐标中使一条光开关链沿着y轴放置，为方便表述称其为I链，任意多条光开关链沿着Z轴放置,为表述方便称第η条沿着ζ轴放置的光开关为2?链，并使Zn链中第一个“Τ”形光开关的端口 A与y链上第η个“Τ”形光开关的端口 C相连，所有沿着ζ轴放置的“Τ”形光开关的端口 C的指向均与X轴平行，所有沿着y轴放置的“T”形光开关的端口 C的指向均与ζ轴平行，这样便形成一种光开关阵列。图4为光开关阵列的示意图，图中为了清楚的展示光开关阵列的结构而使相邻沿着ζ轴放置的光开关链有一段距离，实际在制作时可以使相邻沿着ζ轴放置的光开关链彼此紧挨着，光开关链还可以集成在一根横截面为矩形的光纤上。
[0034]实施例3具有交互功能的显示屏实施例
[0035]请参考图5和图6，为方便起见，这里光开关阵列7选用8行X8列的结构，其它结构的原理类似。驱动模块5(这里用两个串入并出芯片74HC595构成)的“列地址信号”端和“行地址信号”、显示光源2的控制端、感光单元4的电信号输出端分别与处理器I (这里选用STC89C51)的不同的输入/输出口相连，这里的显示光源2可以用一组三基色LED光源或激光光源和混光器构成，显示时，处理器I根据视频信号的信息控制显示光源2发出特定颜色的光，经过分光单元3后进入光开关阵列7的主端口，驱动模块5根据处理器I发出的地址信息控制光开关阵列7中各个“T”形光开关的状态，使光源2发出的光从指定位置的“T”形光开关输出，形成一个像素点，之后被发散单元6发散开，使该像素点从各个方向均可见，通过类似液晶显示器的扫描形成画面，完成显示功能。发散单元6在图中未画出，可以在光开关阵列7中每个沿ζ轴放置的“T”形光开关的端口 C的外侧放置一个微凸透镜或微凹透镜实现。
[0036]实现触屏功能时，当用户用手指触摸光开关阵列7上某区域时，该区域的光会被反射回光开关阵列7的主端口，到达分光单元3后部分传输到感光单元4产生电信号，感光单元4输出的电信号(数字信号)传送到处理器I的输入/输出口生成用户的触屏操作信息，从而实现交互功能。实现扫描功能时，显示光源2发出白光，通过光开关阵列7照射到被扫描的纸质文件上，从被扫描的纸质文件反射回来的光经过光开关阵列7的主端口到达分光单元3后部分传输到感光单元4产生电信号，感光单元4输出的电信号(数字信号)输入到处理器I生成图像信息，完成扫描。这里的分光单元5可以使用半透半反射膜或者其他方式；感光单兀4由分光器(可用三棱镜)和三个光敏传感器(可选用TBCB30光敏管)和三个模数转换器(可选用TLC2543)构成，分光器把混合色光分成三基色光，每种基色的光输入到一个光敏传感器的光输入端，每个光敏传感器的输出端接到一个模数转换器的输入端，模/数转换器把光敏传感器输出的模拟信号转换成数字信号后再接到处理器I的输入/输出口。
[0037]实施例4光路由实施例
[0038]上述光开关阵列可以直接用于光路由的制作，通过控制各个“T”形光开关的状态，可以使从y链进入的光从需要的端口出射，从而可以实现光路切换功能
[0039]本实用新型的光开关阵列，可以一片使用，还可以多片拼接使用，多片之间拼接时可以实现无缝拼接。
[0040]以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种由光开关阵列构成的光路由器，其特征在于:光开关阵列的主端口作为光路由的输入端，沿Z轴放置的每个光开关的端口 C作为光路由的输出端；所述的光开关阵列的结构为，在三维直角坐标系下沿y轴放置的一条光开关链和平行于z轴放置的光开关链；所述的光开关链是由具有三个端口且具有光路转换功能的“T”形光开关依次相连构成，其中“T”形光开关端口 A和端口 B处于同一直线上，端口 C位于端口 A和端口 B之间垂直于端口A和端口 B所在的直线，从端口 A进入的光在控制端的控制下能够选择从端口 B或者从端口 C出来，每个“T”形光开关的端口 B与其后相邻的“T”形光开关的端口 A相连，一条光开关链上所有“T”形光开关的端口 C指向相同的方向；每条平行于z轴放置的光开关链的第一个“T”形光开关的端口 A与沿y轴放置的光开关链的一个“T”形光开关的端口 C相连，所有平行于z轴放置的光开关链上的所有“T”形光开关的端口 C的指向均与X轴平行，沿y轴放置的光开关链的第一个“T”形光开关的端口 A记为所述光开关阵列的主端口。
2.根据权利要求1所述的一种由光开关阵列构成的光路由器，其特征在于:所述的“T”形光开关由可伸缩基底和平面反射镜组成，可伸缩基底由电磁铁和衔铁夹着弹性材料构成或由电致伸缩材料构成，可伸缩基底的电信号端作为“T”形光开关的控制端，平面反射镜的镜面朝向端口 A和端口 C且与端口 A和端口 B所在的直线成45度的夹角，平面反射镜固定在可伸缩基底上。
3.根据权利要求1所述的一种由光开关阵列构成的光路由器，其特征在于:所述的“T”形光开关由上电极、下电极、上棱镜和下棱镜组成；上电极和下电极均为透明平板电极，作为“T”形光开关的控制端；上棱镜和下棱镜均为截面是等腰直角三角形的棱镜；下电极作为“T”形光开关的端口 C ;两个棱镜的截面三角形斜边所在的侧面相互平行且对齐；上棱镜的截面三角形的上直角边所在的侧面与上电极相连，左直角边所在的侧面作为“T”形光开关的端口 B ;下棱镜的截面三角形的下直角边所在的侧面与下电极相连，右直角边所在的侧面作为“T”形光开关的端口 A。
【文档编号】G02B26/08GK203811896SQ201420138442
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】王广军, 龙国徽, 吴香英, 纪媛, 庞明俊, 汪东雪, 罗阳 申请人:吉林大学