專利名稱：小型虛像顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及虛像顯示器，更具體地說，涉及較高放大倍率的小型虛像顯示器。
虛像顯示器在當今便攜式和很小的電子裝置如電子記事簿、無繩及蜂巢式電話機、信用卡式計算器和手掌大小的計算機等領(lǐng)域很受歡迎。虛像顯示器采用一個透鏡放大器由一小的實像產(chǎn)生出一大的虛像。當實像更小并且希望產(chǎn)生更大的虛像時，需要更高放大倍率的透鏡。但是，在虛像顯示器中更高放大倍率的透鏡限制了視場、目距和透鏡的工作距離，這就意味著透鏡系統(tǒng)必須很小并且很靠近眼睛。目前，具有合適的目距的放大倍率為10倍的透鏡制造起來還比較容易，但放大倍率超過10倍就會限制組裝方式。
在帶有一目視孔的小型虛像顯示器上可以實現(xiàn)對這些問題的解決及其它一些優(yōu)點，該顯示器包括形成實像的裝置、一束決定一個第一和一第二表面并呈錐形以從第一表面至第二表面產(chǎn)生預(yù)定的放大倍率值的粘合光纖，這束粘合光纖設(shè)在位置與該裝置產(chǎn)生的實像毗鄰的第一表面處，并且透鏡系統(tǒng)裝置靠近這束粘合光纖以接收來自其第二表面的像，進而將這個像放大并在目視孔處產(chǎn)生一虛像。
參見附圖

圖1是體現(xiàn)此項發(fā)明的小型虛像顯示器的簡化示意圖;
圖2是與圖1的小型虛像顯示器相關(guān)的電子線路的簡化框圖;
圖3是構(gòu)成圖2的電子線路一部分的LED陣列的部分剖開的頂視圖。
具體參見圖1，簡化示意圖表示一小型虛像顯示器。顯示器10包括用以在表面13上產(chǎn)生一實像的裝置12。一束粘合光纖14有一位置靠近裝置12的表面13的第一表面15和處于光纖束14另一端的第二表面16。由透鏡18表示的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置得與光纖束14的表面16有間距，并與光纖束14一起產(chǎn)生可被離開由透鏡18所決定的光孔的人眼20觀看到的虛像。
裝置12在圖2中作了更詳細的表示，并包括諸如由數(shù)據(jù)處理電路27驅(qū)動的發(fā)光二極管(LED)陣列25之類的半導(dǎo)體電子線路。數(shù)據(jù)處理電路27包括用以控制LED陣列25中每個LED的邏輯和開關(guān)電路陣列。除了邏輯和開關(guān)陣列之外，數(shù)據(jù)處理電路27還包括用以處理輸入信號的微處理器或類似電路以求在諸如LED陣列25之類的器件上產(chǎn)生所需的實像。
在這個具體實施例中采用LED陣列25是由于可達到極小的尺寸并且結(jié)構(gòu)和操作簡單。當然，應(yīng)當認識到，也可以采用其它圖像發(fā)生器件，包括但不僅限于激光器、LCD、CRT等。具體參見圖3，圖示了LED陣列25，其中LED在一塊半導(dǎo)體芯片30上構(gòu)成規(guī)則的行列布局。通過以熟知的方式按行和列對特定的LED尋址，可以驅(qū)動特定的LED產(chǎn)生實像。數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)在輸入端28處接收并由數(shù)據(jù)處理電路27轉(zhuǎn)換成能夠驅(qū)動選定的LED以產(chǎn)生預(yù)定實像的信號。
熟悉本領(lǐng)域的人們會理解，圖中LED陣列25和半導(dǎo)體芯片30被大大放大了。半導(dǎo)體芯片30的實際大小在每邊長幾千分之一英寸的量級，而每個LED在邊長小至百萬分之一英寸的量級。由于半導(dǎo)體技術(shù)減小了芯片的尺寸，就需要更大的放大倍率和更小的透鏡系統(tǒng)。減小透鏡尺寸而又增大放大倍率就會導(dǎo)致大大地限制了視場、顯著地減小了目距并減小了透鏡系統(tǒng)的工作距離。
光纖束14的表面15設(shè)置得靠近LED陣列25，從而可獲取由其產(chǎn)生的實像，并將這個像通過光纖傳送到表面16。光纖束14沿其長度方向呈錐形，使得表面16處的像比表面15處的實像大。此實施例中的錐度可在表面16處獲得表面15處像兩倍大的像，即相當于兩倍的放大倍率。熟悉本領(lǐng)域的人會理解，如果需要可以采用更高的放大倍率(錐度)。
由透鏡18示意性地表示的透鏡系統(tǒng)，設(shè)置得與光纖束14的表面16有間距，從而可由表面16獲取像、將其放大到預(yù)定的附加倍數(shù)并形成可在其中觀看到虛像的光孔。在此實施例中，透鏡18將像再放大10倍(10X)，使得來自LED陣列25的實像被放大總共二十倍。當然，應(yīng)當認識到，如果需要，透鏡系統(tǒng)可以是焦距及附加放大倍率可調(diào)的，或者為了簡單起見固定在一外殼中。由于透鏡18從光纖束14獲取的像遠比LED陣列25大，透鏡系統(tǒng)并不提供全部放大倍率，因而可以制作得比較大并具有較小的放大倍率。由于尺寸比較大，該透鏡系統(tǒng)具有較大的視場和較大的工作距離。
目距是人眼20相對于透鏡系統(tǒng)18(目視孔)所處的并仍可適宜地觀看像的距離，這個距離在圖1中用“d”來表示。由于透鏡18的尺寸，目距或者說距離d足以實現(xiàn)舒適的觀看，并且在此實施例中大得足以允許觀看者在需要時佩戴普通的眼鏡。
如此便介紹了得到很大改進的小型虛像顯示器，它可以與極小的LED陣列、半導(dǎo)體芯片顯示器件或任何其它適用的圖像源結(jié)合使用。這種小型虛像顯示器可以實現(xiàn)預(yù)定的放大倍率，而不會減小透鏡系統(tǒng)的目距或工作距離。而且，作為該小型虛像顯示器一部分的電子線路允許產(chǎn)生各種很小的實像，可以被操作者方便且舒適地觀看。
權(quán)利要求
1.帶有一目視孔的小型虛像顯示器(10)，該顯示器的特征在于用以提供實像的裝置(12)；一束確定一第一(15)和一第二(16)表面并呈錐形以從第一表面(15)至第二表面(16)實現(xiàn)預(yù)定的放大倍率的粘合光纖(14)，這束光纖(14)設(shè)置得第一表面(15)與裝置(12)所提供的實像毗鄰；以及設(shè)置得鄰近這束光纖(14)以從其第二表面(16)獲取圖象、進而放大圖象并在目視孔處產(chǎn)生一虛像的透鏡系統(tǒng)(18)。
2.權(quán)利要求1所述小型虛像顯示器，其特征還在于該束光纖(14)呈錐形足以提供至少兩倍的放大倍率。
3.權(quán)利要求2所述小型虛像顯示器，其特征還在于透鏡系統(tǒng)(18)設(shè)置得能夠進一步將圖像放大至少十倍。
4.權(quán)利要求1所述小型虛像顯示器，其特征還在于提供實像的裝置(12)制作在一半導(dǎo)體芯片(30)上。
5.權(quán)利要求4所述小型虛像顯示器，其特征還在于提供實像的裝置(12)包括一發(fā)光二極管陣列(25)。
6.權(quán)利要求4所述小型虛像顯示器，其特征還在于與提供實像的裝置(12)相連的圖像發(fā)生電子線路(27)，裝置(12)根據(jù)從電子線路(27)獲取的信號來產(chǎn)生實像。
全文摘要
一種小型虛像顯示器(10)，包括一個提供實像的LED陣列(25)、一束呈錐形以實現(xiàn)放大作用并設(shè)置得與實像鄰近的粘合光纖(14)、以及一個設(shè)置得與這束光纖(14)鄰近以進一步放大圖像并在一目視孔處產(chǎn)生虛像的透鏡系統(tǒng)。
文檔編號G09F9/305GK1071516SQ92109020
公開日1993年4月28日 申請日期1992年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月30日
發(fā)明者卡倫·E·杰奇莫威克斯 申請人:莫托羅拉公司