JPH022589A - 共振リボンドライバを有する振動光フアイバ表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、振動光フアイバ表示装置に関し、特に、共振
リボンドライバと、ピエゾ膜変換器を含むリボンとを有
する振動光フアイバ表示装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

従来技術による振動光フアイバ表示装置の１例は１９８
２年１月１９日発行の米国特許第４，３１１，９９９号
に示され且つ記載されている。また、片側支持形の振動
ビーム部分は、１９８２年１１月５日刊行の文献’Ｐｒ
ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　　ＩＦ２ＥＢ’＋　Ｖ。

ｌｕｍｅ７０に示され且つ記載されている。

この従来の表示装置は片側支持光ファイバリボンと、リ
ボンを振動させる電気機械的駆動手段と、リボンを介し
て光を伝送することにより表示を形成する発光ダイオー
ド手段と、リボンの位置を検出し、駆動手段を制御する
オプトカプラと、リボン表示を形成するために、入力信
号に応答して発光ダイオード手段を動作させるマイクロ
プロセッサとを含む。

従来の表示装置で起こる問題の１つは、温度や、Ｊボン
の質量及び長さの変化に伴なって変化するリボンの共振
周波数を整合するために駆動手段を手操作で同調しなけ
ればならないことである。

〔問題を解決するための手段〕

本発明によれば、提供される振動光フアイバ表示装置は
片側支持光ファイバリボンと、リボンを振動させる電気
機械的駆動手段と、リボンを介して光を伝送することに
より表示を形成する発光ダイオード手段と、リボンの位
置を検出し、駆動手段を制御するオプトカプラと、リボ
ンの位置を感知して、リボンをその固有共振周波数に維
持するために駆動手段の制御を変更するピエゾ膜変換器
と、リボン表示を形成するために入力信号に応答して発
光ダイオード手段を動作させるマイクロプロセッサとを
含む。

ピエゾ膜変換器の構造をその関連回路と共に使用するこ
とにより、リボンの共振周波数を整合するために駆動手
段を手動操作で同調しなければならないという問題を克
服できる。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図には、振動光ファイバ表示装［１０が示されてい
る。この表示装置１０は光ファイバリボン１２と、電気
機械的励恨器、すなわち駆動手段１４と、可視光を発生
する発光ダイオード手段１６と、オプトカプラ１８（第
２図）と、マイクロプロセッサ記号発生器２０と、ピエ
ゾ膜変換器２２とを含む。

表示装置１０は航空機の飛行中にパイロットが使用する
ものである。パイロットは、航空慢の計器盤を注視して
いる間、目を動かすことに時間を費してしまうため、周
囲の環境に十分な注意を払うことができないので、ｌ７
ｙｆＩ囲工〒境を表示するための表示装置がパイロット
用として設けられている。

この表示装置は、通常、パイロットの眼境又はアイウェ
アに組込まれる。

第１図及び第２図に示されるリボン１２Ｖｉ通常使用さ
れているよう表ファイバ２４を有し、図示される他の９
本のファイバも全くこれと同一である。

発光ダイオード手段１６は、このファイバ２４に対して
通常使用されているようなダイオード２６を有する。ダ
イオード２６は他の９個の隣接するダイオードと全く同
じものであり、それぞれ隣接する９本のファイバに接続
される。

、駆動手段１４は駆動コイル２８と、リボン１２に接合
されるけい素鋼部材３Ｇとを含む。

オプトカプラ１８は光誹装＃３２と、光応答装置３４と
、リボン１２に取付けられるシャッタ装置３６とを含む
。

リボン１２の固定端部３８は発光ダイオード手段１６に
固定結合される。また、リボン１２の自由端部４０は固
定限界点の間を並進移動する。この自由端部４０は２次
元表示部４２を形成する。

たとえば、２次元表示部４２は、発光ダイオード手段１
６に設けられる発光ダイオードの中から選択された所定
の発光ダイオードを励起することにより発生される一連
のドツトから成る航空機パターン又は記号を形成する。

２次元表示部は、飛行経路に対する航空機の角就を含め
て、航空機の飛行経路を表わすパター／をさらに形成す
る。従って、パイロットはその航空機の方向と共に周囲
環境を見ることになる。

一実施例によれば、リボン１２は、太さが約２．０ｍ１
ｌ）の間隔をおいて配置される正方形の光ファイバを有
する。リボ／１２は上部シースと、ｃｍ　（１，Ｏｍｉ
　ｌ　）　　である。

ピエゾ膜変換器２２は、エポキシ材料によシリボン１２
に接合される膜４４を有する。このエポキシ材料は導電
性の銀充填エポキシ樹脂である。

膜４４はｒＫＹＮＡＲＪの商品名で市販されているピエ
ゾ膜である。膜４４はピエゾ膜、すなわち圧電膜であり
、ポリふつ化ビニＩＪデンから成るもので、振動を監視
する計器のセンサとして有用である。

この実施例では、膜４４は長さ７．６２　ｍｍ　（０，
３インチ）５幅３．８１　ｍｍ　（０，１５インチ）の
長方形で、厚さは約０．０２５４ｍｍ　（０，００１イ
ンチ）である。

膜４４は、愚動中にリボン１２の湾曲運動により加えら
れる機械的な力に比例する電気信号を発生する。ピエゾ
膜４４の信号を緩衝するために高インピーダンス電圧フ
ォロア回路４８が使用される。

第２図には、リボン発振器回路網４６が示されている。

この回路網４６は高インピーダンス電圧フォロア回路４
８と、利得乗算器５０と、帰還積分器５２と、移相回路
５４と、増幅器５６と、積分器５８と、リボン振幅検出
器６０とを含む。

第２図において、発生されたリボン位置信号は、帰還積
分器５２と関連して動作することにより自動利得制御を
実行する利得乗算器５０により処理される。この回路の
出力は、その後、コイル駆動／リボン位置インタフェー
スにおける位相遅れを補償するために、移相回路５４を
通過する。移相回路の出力は増幅器５６により増幅され
た後、リボン１２を振動させるために励振器コイル２８
を駆動する。オプトカプラ１Ｂと、リボン系幅検出器６
０と、積分器５８とから構成される外側ループは、この
回路網の絶対振幅検出器を形成する。

本発明において実際に使用する回路を第３図に示す。ピ
エゾ膜変換器２２が発生した信号は電圧フォロア回路４
８を介して入力される。この電圧フォロア回路４８は高
い入力インピーダンスを有し、良好々コモンモード雑音
排除度を示す。電圧７才ロア回路４８の出力は、アブロ
グ利得乗算器５０を使用して、帰還積分器５２の出力と
乗算される。帰還積分器５２の信号は、利得乗算器５０
から移相回路５４−、向かう利得制御駆動信号を発生す
るために、利得乗算器５０及び振幅制御積分器５８の出
力から取出される。移相回路５４は、リボンドライバの
電気機械的インタフェースにおける９０’の位相遅れを
補償するために、駆動信号に対して９０°の位相進みを
発生させる。その後、移相された駆動信号はコイル駆動
回路（増幅器）５６に入力される。このコイル駆動回路
５６は、電圧入力に比例する電流駆動出力を駆動コイル
２８に供給する。この方法によりコイル負荷撮動の影響
は最小限に抑えられる。

リボン撮動の振幅はオプトカプラにより検出されて、リ
ボン振幅検出器６０に入力される。リボン振幅検出器６
０はオプトカプラからの（８号をパルス幅変調信号に変
換し、この信号は振幅制御積分器５８に入力される。こ
の積分器の出力は帰還積分器５２に対して振幅基準を形
成する。

このように、上述のオプトカプラ／撮幅制御ループは、
温度変化に伴なうピエゾ膜変換器の変化によって起こる
振幅の変動を排除するために使用される。

第３図は、リボン発振器回路６２の回路図を示す。第３
図において、′１圧フォロア回路４８１ｄ上部ユニット
６６と、下部ユニット６８とを含み、これら２つのユニ
ット６６．６８は増幅器である。

上部工ニット６６は正入力端子ＴＯと、この入力端子Ｔ
Ｏとピエゾ獲変換器２２とを接続するコネクタγ２とを
有する。上部ユニット６６は、さらに、出力端子７４と
、負入力端子７６と、これら２つの端子を互いに接続す
るコネクタ７γとを有する。下部増幅器６８は正入力端
子７８と、この入力端子７８とピエゾ膜変換器２２とを
接続するコネクタ８０とを有する。下部増幅器６８は、
さらに、出力端子８２と、負入力端子８４と、これら２
つの端子を互いにｔ２：続するコネクタ８６とを有する
。

コネクタγ２はコネクタ９０との接続点８８を有する。

コネクタ９０は接続点８８から抵抗器９２を介して接続
点９４に至り、さらには接地点９６に達する。コネクタ
８０はコネクタ１００との接続点９８を有する。このコ
ネクタ１００は接続点９８から抵抗器１０２を介して接
続点９４に至る。

第３図において、利得乗算器５０は第１のユニット１０
４　と、第２のユニット１０６と、乗算器１０８と、第
３のユニット１１０とを含み、３つのユニット１０４，
１０６及び１１０はいずれも増幅器である。第１のユニ
ット１０４は正入力端子１１２と、負入力端子１１４　
と、出力端子１１６とを有し、正入力端子１１２から接
地点に至るコネクタ１１８　をさらに有する。

第２のユニット１０６は正入力端子１２０　と、負入力
端子１２２　と、出力端子１２４　とを有し、正入力端
子１２０から出力端子８２に至るコネクタ１２６　をさ
らに有する。第２のユニット１０６は負入力端子１２２
から出力端子７４に至るコネクタ１２８　をさらに有す
る。

乗算器１０８は第１の入力端子１３０と、第２の入力端
子１３２　と、出力端子１３４　とを有し、第１の入力
端子１３０から出力端子１２４に至るコネクタ１３６を
有する。乗算器１０８は第２の入力端子１３２から出力
端子１１６に至るコネクタ１３８をさらに有する。

第３のユニット１１０は正入力端子１４０　　と、負入
力端子１４２　と、出力端子１４４　とを有し、接続点
１４８　及び抵抗器１５０を介して接地点に至るコネク
タ１４６をさらに有する。コネクタ１４６は接続点１４
８において別のコネクタ１５２に接続する。このコネク
タ１５２は接続点１４Ｂから抵抗器１５４　を介して接
地点に至る。第３のユニット１１０は、接続点１５８及
び抵抗器１６０を介して出力端子１３４　に至るコネク
タ１５６をさらに有する。コネクタ１６１　は負入力端
子１４２から接続点１５８に至る。

第３図において、帰還積分器５２は増幅器ユニット１６
２　を有する。このユニット１６２は正入力端子１６４
　と、負入力端子１６６　と、出力端子１６８　とを有
し、正入力端子１６４から接地点に至るコネクタ１７０
を有する。増幅器ユニット１６２は、接続点１７４を介
して負入力端子１１４（（至るコネクタ１７２　をさら
に有する。

増幅器ユニット１６２は、負入力端子１６６から接続点
１７８．抵抗器１８０．ダイオード１８２を順次介して
接続点１８３に至るコネクタ１７６を有する。別のコネ
クタ１８４は接続点１８３から抵抗器１８６　を介して
接続点１５８に至る。コネクタ１８８は接続点１７８か
ら接続点１９０．コンデンサ１９２　を順次介して接続
点１７４　に至る。

第３図において、移相回路５４は増幅器ユニット１９４
を含む。このユニット１９４は正入力端子１９６　と、
負入力端子１９８　と、出力端子２００とを有する。増
「晶器ユニット１９４は、ＮＦ’Ｆｃ点２０４゜抵抗器
２０６をＩＡ次介して接地点に至るコネクタ２０２を有
する。コネクタ２０８は接続点２０４からコンデンサ２
１０．接続点２１２及び別の接続点２１４を介して接続
点１８３に至る。コネクタ２１６は接続点２１４から出
力端子１４４に至り、また、コネクタ２１８は負入力端
子１９８から接続点２２０．抵抗器２２２を順次介して
接続点２１２に至る。コネクタ２２４　は接続点２２０
から抵抗器２２６．接続点２２８を順次介して出力端子
２００　に至る。

第３図において、コイル駆動回路を成す増幅器５６は、
増幅器ユニットである２つのユニット２３０　及び２３
２を含む。ユニット２３０は正入力端子２３４　と、負
入力端子２３６と、出力端子２３８　とを有する。ユニ
ット２３０は、正入力端子２３４から接地点に至るコネ
クタ２４０を有し、負入力端子２３６から接続点２４４
．抵抗器２４６を項次介して接続点２２８に至るコネク
タ２４２をさらに有する。コネクタ２４８は接続点２４
４から抵抗器２５０を介して＋１２ボルト電源に接続す
る。

ユニット２３２は入力端子２５２と、出力端子２５４　
とを有する。コネクタ２５６は出力端子２３８から入力
端子２５２に至り、コネクタ２５８は出力端子２５４か
ら駆動コイル２８に至る。コネクタ２６０は接続点２４
４から抵抗器２６２．接続点２６４　を順次介して駆動
コイル２８に至る。コネクタ２６６は接続点２６４から
抵抗器２６８　を介して接地点に至る。

第３図において、積分器５８は増幅器ユニット２７０を
含む。このユニット２７０は正入力端子２７２と、負入
力端子２７４　と、出力端子２７６とを有する。コネク
タ２７８は正入力端子２７２から接地点に至り、また、
コネクタ２８０は一１２ボルト電源から抵抗器２８２及
び抵抗器２８４　を順次介して接地点に至る。コネクタ
２８６は負入力端子２７４　から接続点２８８．接続点
２９０゜抵抗器２９２を順次介して抵抗器２８４に至る
。

コネクタ２９４は出力端子２７６から接続点２９６゜抵
抗器２９８　を順次介して接続点１９０に至る。

コネクタ２８６　は１）、入力ｇｉｌｉ子２７４から接
続点２８８、接続点２９０．抵抗器２９２を順次介して
抵抗器２８４に至る。コネクタ２９４は出力端子２７６
から接続点２９６．抵抗器２９８を順次介して接続点１
９０に至る。コネクタ３００は接続点２９６からコンデ
ンサ３０２　を介して接続点２８８に至る。

第３図において、リボン振幅検出器６０は増幅器ユニッ
ト３０４を含む。このユニット３０４は正入力端子３０
６と、負入力端子３０８と、出力端子３１０とを有する
。コネクタ３１２は接続点２９０から抵抗器３１４を介
して出力端子３１０に至シ、また、コネクタ３１６は負
入力端子３０８　から接続点３１８．ダイオード３２０
を順次介して接地点に至る。コネクタ３２２は接続点３
１８から抵抗器３２４を介して＋５ボルト電源に接続す
る。コネクタ３２６は正入力端子３０６から接続点３２
８を介してオプトカプラ１８に至る。コネクタ３３０は
接続点３２８から抵抗器３３２を介して接地点に至る。

コネクタ３３４は＋１２ボルト１に源から接続点３３６
を介してオプトカプラ１８の入力端子３３８に至り、コ
ネクタ３４０　はオプトカプラ１８の出力端子３４２か
ら抵抗器３４４を介して接地点に至る。オプトカプラは
、コネクタ３２６に接続する第２の出力端子３４６を有
する。

表示装置１０の利点は次の通りである。

１、表示装置１０では、装置を手動操作により同調する
必要がない。

２、表示装置は光ファイバリボン１２の固有共振周波数
を利用し且つ装置に周波数決定素子を使用することによ
シ外部タイミング素子なしで動作する。

３、表示装置１０は光ファイバリボン１２の固有共振周
波数をオリ用し、リボン１２の位置を検出し、ループを
電気機械的リボン駆動手段１４で閉鎖するために信号を
電子的に処理する。

４、表示装置は自己起動形であり、周波数を手動操作で
調整する必要はない。

５、表示装置１０は自動的に調整され、温度、質量及び
長さ等のリボンパラメータの変化によって起こる共搗周
波数の変化を補償する。

６、表示装置１０では、光ファイバリボン１２がその共
振周波数で振動するので、駆動動力は最小限に抑えられ
る。

７、従って、表示装［１０は、光ファイバリボン１２の
動きを検出するためにピエゾ膜変換器２２を使用する閉
ループの電気機械的発振器を構成することができる。リ
ボン発振器回路網４６はリボン位置信号を処理し、駆動
コイル２８をリボンの動きと同一位相で駆動するので、
リボン１２はその機械的共振周波数で撮動することにな
る。

以上、本発明を好ましい実施例に関して説明したが、使
用したことばは限定的ではなく、単に説明のためのもの
であり、より広い意味における本発明の趣旨から逸脱す
ることなく特許請求の範囲の範囲内で変更を行なって良
いことを了承すべきである。

たとえば、本発明を聾者が音声を目で見ることができる
ようにするために適用しても良い。聾者が音声を理解す
る上での視覚的神助手段と彦るよう（て、表示装置によ
ｆｉ　ＩＪボンファイバの終端部テ提示されるパターン
を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による表示装置の概略図、第２図は表示
装置のリボン発振器回路のブロック線図、及び第３図は
リボン発振器回路の回路図である。 １０・・・・振動光フアイバ表示装置、１２・・・・光
ファイバリボン、１４・・・・駆動手段、１６・・・・
発光ダイオード手段、１８・・・・オプトカプラ、２０
・ｍｅ・マイクロプロセッサ記号発生器、２２ ・・・・ファイバ 路網、４８・・・ 子回路、５０拳・ 帰還積分器、５４ ・増幅器、５８・ ボン振幅検出器。 、％許出願人 復代理人 ・・・・ピエゾ膜変換器、２４ ４６・・・φリボン発振器回 ・高インピーダンス電圧フォロ ・・利得乗算器、５２・・・・ ・・・・移相回路、５６・・・ ・・・積分器、６０・・・・リ ハネウェル・インコーホレーテッド 山川数構（ほか２名） 手続補正書（白和 １．事件の表示 昭和６４ 年 特 許 願第 号 ２、発明の名称 共振リボンドライバを有する振動光ファイバ表示装置３
、補正をする者 事件との関係 特 許 出ｍ＋人 名利バ氏名） ハネウェル・インコーホレーテッド 第１図及び第３図を絡付のとおシ補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数本のファイバを有する片側支持光ファイバリボンと
   ； リボンを駆動する電気機械的駆動手段と； 振動中にリボンのファイバを介して光を伝送して表示を
   形成する発光ダイオード手段と；入力信号に応答して発
   光ダイオード手段を動作させるマイクロプロセッサと； リボンの位置を検出し、電気機械的駆動手段を制御する
   オプトカプラと； リボンの位置を感知して、リボンをその固有共振周波数
   に維持するために電気機械的駆動手段の制御を変更する
   ピエゾ膜変換器と； オプトカプラ及びピエゾ膜変換器に接続されて、それら
   から信号を受信すると共に、電気機械的駆動手段に接続
   されて、リボンをその固有共振周波数で駆動するために
   電気機械的駆動手段に信号を供給するリボン発振器回路
   網と； を具備し、リボン発振器回路網は、 ピエゾ膜変換器に接続されて、その信号を受信する高イ
   ンピーダンス電圧フォロア回路と；電圧フォロア回路に
   接続されて、その信号を受信する利得乗算器と； 利得乗算器に接続されて、それに信号を供給すると共に
   、利得乗算器からの帰還信号を受信する帰還積分器と； 帰還積分器に接続されて、その信号を受信する移相回路
   と； 移相回路に接続されて、その信号を受信すると共に、駆
   動コイルに接続されて、それに信号を供給する増幅器と
   ； オプトカプラに接続されて、その信号を受信し、振幅制
   御部を有するリボン振幅検出器と； リボン振幅検出器の振幅制御部に接続されて、その信号
   を受信すると共に、利得増幅器に信号を供給する積分器
   と； を含み、前記駆動コイルに供給された駆動信号により、
   駆動コイルはリボンをその固有振動周波数で自動的に作
   動し、また、駆動コイルはリボンの固有振動周波数の変
   化に対し自動的に調整される振動光ファイバ表示装置。