[发明专利]表面显示光笔终端

说明书

现有技术包括以下几方面：

1.阴极射线管（CRT）

目前广泛使用的电视机，示波器和计算机终端显示器都采用这种CRT显示技术。也有少量采用平面显示技术，如等离子体平板显示器;发光二极管显示器;液晶显示器。但是，CRT技术成熟，色彩丰富，分辩率高，造价合理，CRT显示器示意图如图一所示。

2.光纤

两种不同折射率的介质组成内芯和外层的线状光导体用以传导光信息。这种光纤技术已广泛应用于通讯领域，部分取代了电导体的位置。如果将大量光纤有序并列组合起来，就可以传送有独立象素的图象。

3.光笔

这种笔是用于在计算机显示器屏幕上拾取光信号。光笔一般由聚光镜，光纤和光电转换器等组成，是一种计算机终端数据输入装置。例如，在图一中，操作员可以用光笔选择象素A，B或C所对应的数据输入计算机;也可以直接输入A-B-C或A-C-B等各种轨迹信息。

4.参考文献

1）S.Sherr著，孙大高译，电子显示器，科学出版社，1984。

2）S.E.Miller著，白其章等译，光纤通信，人民邮电出版社，1984。

3）美国专利：US4591232  HIGH  COTRAST-HIGH  RESOLUTION  FIBRE-OPTIC  FACE  PLATE  FOR  CRT

发明一种带光笔的表面显示终端，改善人机介面，让人们就象用纸笔写字作画一样，更准确，更细腻，更丰富，更自然地向计算机输入和获取信息，同时，为电视，示波和影印等行业提供一种新的显示技术。

本发明的具体内容是：

计算机光笔终端原理如图一所示，有关人机界面的主要因素有：人的视觉，图象和光笔。

传统CRT显示器的主要缺陷有：荧光屏上的厚玻璃挡住了光笔与发光象素的接触，由于光笔与象素之间有较大的距离和各象素散射的互相影响，如图一所示，本质上限制了光笔拾取信号的分辩率;更突出的是，因为隔着玻璃，人的视觉，光笔和象素三者不能重合于一点，本质上也限制了人运用笔的能力的发挥。这种缺陷在一定程度上阻碍了计算机终端的发展。

改进CRT显示器的关键是显示屏。必须研制一种表面显示器，即将图象迁移到屏幕表面上显示，使人的视觉，光笔和象素有可能汇聚与一点。

如图二所示，表面显示器的根本特点就是，将光纤屏取代了传统CRT显示器的玻璃屏。这里所谓的光纤屏正是表面显示器的关键技术的产物。光纤屏是由光纤板按CRT制造要求，基本上类似普通玻璃屏一样，加工型成CRT的显示屏。

光纤屏是一种垂直板面单向导光的板状体，它具有本身材料所固的整体机械强度。在垂直光纤板板面的方向上传导光象素，而不发生光散射，实现光纤板的两面象素对应传递。这样，当其中一面输入光线，即发生原象素，光线沿着垂直板面方向的光纤传导，而不在板中散射。结果是，在光纤板的另外一面输出光线，即型成与输入原象素一一对应的表面象素，这就产生了表面图象。

在图二中，被电子束轰击的荧光象素，即原象素，穿过垂直光纤屏的板面的光纤后，显示在屏幕的外侧表面上。这时，人的视觉在屏幕上获得的是由外侧表面象素组成的表面图象，而屏幕内侧的荧光象素是不可见的。同时，光笔能直接触及画面，拾取表面象素的分辩率完全可以达到显示器的分辩率的水平。这样，人的视觉焦点，光笔笔尖和画面象素得以充分吻合。

本发明的优点有：

1.表面显示器具有图象表面显示功能。这一特殊视觉效果，即人的视觉焦点，图象象素和光笔笔尖自然地吻合于一点，使人运用笔的能力得以充分发挥。

2.在表面显示器上，由于光笔直接触及象素，所以光笔拾取象素的分辩率容易达到显示器本身的分辩率。

3.可以利用表面显示器和感光纸直接影印屏幕静态图象。

4.采用光纤屏有利于显示器和电视机荧光屏的平面直角化，而且还有助于提高屏幕的对比度和消除屏幕反光。

本发明的实现方式有以下几点：

1.光纤屏的光纤密度的确定

原则上，表面显示器的光纤屏应具有高于或相当于显示器的象素分辩率的光纤密度。如果象素不能精确地对准光纤入口，那么，光纤密度就必需多倍于象素分辩率所对应的象素密度。

2.光纤屏的制造方法

1）光纤排列法

将大量光纤有序地排列成立方体，并熔合为具有一定机械强度的板状物。光纤导光方向垂直于该板的板面。这种制造方法的生产过程必需有很耗废的拉纤工艺，因此，这是一种高成本的生产方法。

2）网孔铸造法。