專利名稱：Z軸冗余顯示器/多層顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明主要涉及場或者平板顯示器，尤其涉及面對著潛在器件故障情況下希望和/或需要在冗余系統(tǒng)中實現(xiàn)保持連續(xù)顯示性能的場或者平板顯示器。本發(fā)明也可以應用于多層安全應用，它可直接采用在各個顯示屏上顯示不同類別層次信息(例如，不同安全層次的硬件分離)的顯示器。本發(fā)明也可以應用于三維(3D)圖像應用，在該應用中，清楚的Z軸信息可以通過覆蓋重現(xiàn)而不用籍助于立視鏡技術乃至“真實覆蓋”功能就可以直接觀察。
(2)背景技術在顯示系統(tǒng)必須具有最小級別故障容錯的各種不同關鍵性應用(太空任務、飛行任務、空間任務)中，平板顯示器和它們基于CRT的顯示器可以通過相鄰前后的雙重安裝獲得冗余。在安裝顯示器的控制臺表面上像常規(guī)一樣布置了附加區(qū)域用于安裝備用顯示器和儀器儀表設備。在許多應用(例如，航空電子設備、軍用交通工具部署等)中，諸如“真實狀態(tài)”都是非常珍貴的，這就使得擁有主要和輔助顯示器的擁擠控制臺浪費了寶貴的控制臺表面區(qū)域。
傳統(tǒng)的方法是通過在控制臺的X-Y表面上設置另外區(qū)域來獲得冗余。由于所有這類顯示器器件通常都具有不透明結構的一種因素，從而只能要求在X-Y方向上延伸。因為它們都具有固有的不透明結構，所以就不可能使用Z軸來開發(fā)冗余顯示解決方案。于是，在本領域中就需要使用z軸來代替更多地消耗X-Y控制臺表面區(qū)域的顯示系統(tǒng)，這將產(chǎn)生許多顯著的優(yōu)點。
(3)發(fā)明內(nèi)容使用Z軸的本發(fā)明的第一項優(yōu)點是，通過使用Z軸獲得的冗余將直接釋放顯示器控制臺的表面區(qū)域。第二項優(yōu)點是空間的節(jié)省可迅速轉換成更大、更容易讀取的顯示器。第三項優(yōu)點是系統(tǒng)的引線路徑將更短并因此而更加可靠。第四項優(yōu)點是在航空電子工學中特別明顯的人機工程學的優(yōu)點。由于備份顯示器會占據(jù)控制臺的確切相同的位置，所以使用者不用將他的視線轉移到控制臺的其它位置上來獲取重要的信息。所有的信息都可以在所有的條件下顯示在同一位置上。
如果平板顯示器是透明的，則原則上就不會阻止它在Z軸上以成對或者三組等方式堆疊在一起。有利于這類結構的平板顯示器必須呈現(xiàn)出四項性能它們必須是固有透明的，它們必須是在“關閉模式”是失效的從而避免不需要的重疊，它們必須沿著Z軸是相當薄的，以及它們必須滿足要求冗余實現(xiàn)的特殊環(huán)境的生存標準(例如，需要冗余的環(huán)境或許是要經(jīng)受溫度的極限、它在初期階段會對液晶顯示器的配置產(chǎn)生不利影響。某些關鍵配置可以需要能夠經(jīng)受得住電磁脈沖)。
在目前的顯示器技術中，事實上還沒有能夠呈現(xiàn)出所需的透明度。因此，還沒有研究使用冗余顯示部件的Z軸配置來獲得冗余的可能性。該問題仍舊沒有解決，盡管它確實是十分緊迫。
稱之為Z軸冗余顯示器/多層顯示器的本發(fā)明，可獲得能夠滿足上述四項標準的顯示器的專有目標。在真正滿足這些標準、并借助于它們來實現(xiàn)Z軸冗余顯示器/多層顯示器的顯示器技術中，有一項技術是在第5,319,491號美國專利中揭示的顯示器，其通過整體引用包括在此。
第5,319,491號美國專利的顯示器(下文中稱之為“TMOS顯示器”)被認為是系統(tǒng)的配置到Z軸冗余顯示器中的適用候選方案。它呈現(xiàn)出所需的透明度，它在沒有動力的關閉模式中是失效的，并且它可滿足與通過器件冗余要求故障容錯的應用相關的性能/環(huán)境/耐受性的標準。
本發(fā)明將TMOS顯示器視為在較大架構結構的模塊元件。該結構，被廣泛認為，涉及到采用彼此空間分開的關系來配置兩個或多個TMOS顯示器，所述關系保持了所有組分TMOS顯示器的平面是平行的。當TMOS顯示器作為重現(xiàn)的目標模塊(按照推薦)使用時，它們之間的空隙空間在名義上是大于在各個TMOS顯示器波導中所傳輸?shù)淖畹皖l率光的波長，以避免由于瞬息的耦合所引起的顯示器之間的串擾。該空隙間隙不能采用具有高的折射系數(shù)的材料來填充，因為TMOS顯示器使用的是受抑內(nèi)全反射的原理以產(chǎn)生圖像。該間隙可以采用空氣來填充或者采用與空氣所呈現(xiàn)的折射系數(shù)(1.00-1.06)非常接近的材料來填充。本發(fā)明可以包括除滿足上述標準的TMOS顯示器之外的顯示器；在這些可替換的候選者中所固有的限制將直接影響結構的幾何尺寸。從這些觀點出發(fā)，術語“模塊”可以認為是TMOS顯示器或者是滿足本文所闡述的關鍵生命力標準的一般等效可替換候選者。術語“結構”是指具有空間上分開關系的兩個或多個模塊的系統(tǒng)的組成物，從而保證產(chǎn)生這樣的組成物的利益。
在該結構中的主顯示器可以是最上面/最前面的模塊，并帶有作為位于它下面/后面的一個或多個模塊的備份顯示器。在一個實施例中，僅僅只有主顯示器在工作，而備份顯示器處于靜止狀態(tài)。在主顯示器出現(xiàn)故障時，適當?shù)碾娐房蓹z測到這一事實或者可以由操作者通知適當?shù)碾娐罚郧袛嘀黠@示器的電源，啟動下一個備份顯示器，并將視頻信號路由至后者。如果要獲得簡單以上的冗余，則輔助顯示器的故障將觸發(fā)第三顯示器的啟動等，于是就可以確保所需要的冗余。
本發(fā)明不依賴于以正確空間關系將模塊固定在結構中的任何特定安裝技術。它廣泛地覆蓋所有顯示器冗余實施方式，其中在此所公開的顯著特征是明顯的。較好的是，在這樣便于在結構內(nèi)實現(xiàn)模塊替換的安裝技術中有多級混雜。在如何將信息從出現(xiàn)故障的主顯示器路由到備份顯示器(從一個模塊路由到另一個模塊)中也會有許多變化。本發(fā)明揭示了從其導出的這種現(xiàn)在和將來的混雜的成拱形架構的意義和效用。
為了達到在具有不同安全性/分類級別的數(shù)據(jù)之間的所謂“硬件分離”，可以采用相同平行模塊的配置。在這種情況下，驅(qū)動電路不適合于冗余，而是要保持所顯示的具有特殊安全性許可級別的數(shù)據(jù)仍在模塊“堆”中的特定模塊上。缺乏適當安全性許可的這類系統(tǒng)的用戶將接受不到限定到相應模塊的信息，因為該模塊將是停用的或者呈現(xiàn)出靜止的。在該模塊堆中，只有用戶具有許可級別的模塊才能被啟動并允許顯示信息。
在堆是由相當多的模塊所組成時，通過將這些目標的兩維投影橫截面編碼成模塊所表示的各個平面，就有可能仿真明確的三維目標。在該仿真方案下的Z軸間隔尺寸的級別將于組成堆的模塊數(shù)量成正比而與模塊之間的間隔成反比。
通過將所披露的結構原理應用于預期的器件就能夠較容易地獲得將冗余應用于“真實覆蓋”的應用(例如，頭盔式透視顯示器)。由于兩個模塊都是透明的，因此在顯示可視圖像的結構中，真實覆蓋的標準(通過顯示器來觀察真實世界的能力，這通常是在觀察者的眼睛附近)保持在使用主顯示器的標準工作模式或者在緊急情況下保持在輔助顯示器的備份模式。
在真實覆蓋顯示器的應用情況下，就不存在著包括結構精細部分的不透明層，因為這一層與這種系統(tǒng)核心部分的“透視”標準不符。然而，這種不透明(黑)層可以用于提供與所產(chǎn)生的圖像相反的參考黑背景。在該結構中實施這種不透明的背景有兩種方法(1)如果不透明的背景是靜止固定的(黑色是固定的和不變的)，諸如它是碳納米泡沫的延伸平整薄片的情況，則該層必須放在所有其它模塊之后；(2)如果不透明的背景是動態(tài)的(能夠在透明和不透明模式之間切換)，則該層可以如同(1)放在上面，或者將其自己在各個模塊后面重現(xiàn)，使得該結構的各層都具有它自己的動態(tài)黑色背景。
以上已經(jīng)相當廣泛地勾畫了本發(fā)明的一個或多個實施例的特性和技術優(yōu)點，以便于能夠更好地理解本發(fā)明的下列詳細描述。在下文中將描述構成本發(fā)明權利要求主題的本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點。
(4)


當結合以下附圖來考慮下列詳細的描述時，就能夠獲得對本發(fā)明的更好理解。
圖1示出了使用根據(jù)本發(fā)明一個實施例的兩個模塊結構的單級冗余；圖2示出了使用根據(jù)本發(fā)明一個實施例的三個模塊結構的雙級冗余；圖3示出了使用根據(jù)本發(fā)明一個實施例的n個模塊結構的任意級冗余；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例在模塊堆的末端具有單層靜止不透明層的雙模塊結構；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例在模塊堆的各個模塊后面具有單層動態(tài)不透明層的雙模塊結構；圖6是用于獲得根據(jù)本發(fā)明一個實施例在具有靜止不透明元件的堆中包括兩個模塊的結構的冗余的方法的流程圖；圖7是用于獲得根據(jù)本發(fā)明一個實施例在各個模塊后面具有動態(tài)不透明元件的堆中包括兩個模塊的結構的冗余的方法的流程圖；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的“硬件分離”多級安全性方框圖；圖9示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例具有任意間隔尺寸的明確的Z軸準三維結構；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例呈現(xiàn)出與圖1、2和3所示結構相一致的冗余的“真實覆蓋”系統(tǒng)；圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于圖8所示典型結構以不同安全性分類實現(xiàn)數(shù)據(jù)的硬件分離的方法的流程圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于圖9所示結構準三維圖像產(chǎn)生方法的流程圖；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的平板顯示器的透視圖；圖14A示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例所處于未激活狀態(tài)的像素的側視圖；圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例所處于激活狀態(tài)的像素的側視圖；以及，圖15是根據(jù)本發(fā)明一個實施例適用于不同的模塊上顯示不同類別信息的方法的流程圖。
(5)具體實施方式

在以下描述中，闡述了眾多的具體細節(jié)，以提供對本發(fā)明的整體理解。然而，很顯然，對于本領域中的熟練技術人員而言，本發(fā)明可以在沒有這些細節(jié)的條件下實踐。在其它實例中，以方框圖的方式已經(jīng)顯示了眾所周知的電路和算法，以便于不使本發(fā)明在一些不需要的細節(jié)顯得不明顯。對于大部分來說，可以忽略有關涉及時間考慮等等的細節(jié)，因為這些細節(jié)并不是獲得對本發(fā)明的完整理解所必需的，并且都是在相關技術中的熟練技術人員的技能之內(nèi)的。
正如在背景信息部分中所闡述的，沿著Z軸以空間分開的關系所設置的透明顯示器的補充可以結合改良的人性因素工程提供有效的系統(tǒng)冗余特性(對于任何所給定的儀器儀表都給出主要和備份顯示器的相同位置)。正如以上所述，無論是基于TMOS顯示器還是基于具有所需特性的等效替換技術的透明顯示器，都可以稱之為模塊，而多個模塊組成的系統(tǒng)稱之為結構。本發(fā)明一個實施例的基本原理如圖1所示。該結構可以包括主模塊100和副備份模塊101，它們的主要平面表面可以由任意選擇的安裝機械(未顯示)保持充分平行空間分開的關系。(值得注意的是，本發(fā)明并不限制于這類平行結構，它也可以應用于以相互成角度放置的模塊。)本發(fā)明涉及獲得有用的顯示器冗余，并因此而推廣適用于以正確的幾何關系來安裝顯示器的裝置。這種安裝機械可以包括防震減震機械、信號互連等。在安裝模塊方面，本發(fā)明與任何這類混雜共存；事實上，安裝機械的目的是最終選擇本發(fā)明的任何給定實現(xiàn)。可以選擇距離102來提供在正常和備份顯示工作模式(例如，當100顯示所需圖像時，和當100已經(jīng)出現(xiàn)故障或者已經(jīng)禁止而101顯示所需圖像時，它可以通過現(xiàn)在靜止的模塊100來觀察)的結構所需的可視性。距離102可以在尺寸上為零或者大于零。
如圖13所示，各個模塊100，101都可以包括通常稱之為像素或者圖像元素的光學快門矩陣。圖13示出了模塊100和101是由光導基板1301所構成，1201可進一步包括像素1302的平面矩陣。在光導基板1301的后面和與基板1301保持平行關系可以是透明的(例如，玻璃、塑料等)基板1303。值得注意的是，模塊101和101可以包括圖示說明之外的其它元件，諸如在第5,319,491號美國專利中所揭示的，其通過整體引用包括在此。還值得注意的是，本文所討論的每個模塊可以是圖13所揭示的結構。
如圖14A和14B所示，各個像素1302，可以包括玻璃基板1303、光導基板1401、透明的導電接地屏1402、可變形的彈性層1403，以及透明電極1404。
像素1302還可以包括透明的元件，為了便于描述可以由盤1405來顯示(但并不限制于盤形)，它設置在電極1404的上面，并且是由高折射率的材料所制成，較佳的是與光導基板1401相同的材料所制成。
在該特殊實施例中，需要非常精確地控制在光導基板1401和盤1405之間的距離。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在靜止狀態(tài)中，在光導基板1401和盤1405之間的距離應該大約等于光導的光波長的1.5倍，但是在任何情況下，該距離都必須保持大于一個波長。于是，據(jù)此來調(diào)整接地屏1402、變形彈性層1403和電極1404的相對厚度。在激活狀態(tài)，正如以下所討論的，盤1405必須由電容作用才能被拉倒離光導基板1401的上表面小于一個波長的距離。
在工作中，像素1302采用漸消失的耦合效應，由此通過改變變形彈性體層1403的幾何尺寸使得在電容吸引效應下形成凹陷1406(如圖14B所示)，可使TIP(內(nèi)全反射)在像素1302受到干擾。這導致凹陷1406將盤1405帶入光導基板漸漸消失的場的限度之內(nèi)(一般從光導基板1401向外延伸一個波長的距離)。光的電磁波特性使得光“跳”到插入的低折射系數(shù)覆層，即變形彈性體層1403，穿過依附于靜電激勵的動態(tài)凹陷1406的盤1405，由此克服了光導條件和TIR。光線1407(如圖14A所示)表示了靜止的、光導狀態(tài)。光線208(如圖14B所示)表示了將光耦合到光導基板1401之外的激活狀態(tài)。
在電極1404和接地屏1402之間的距離可以是相當小的，例如，1微米，并且可以由諸如室溫下硫化硅的薄的沉積的變形層1403來占據(jù)。盡管電壓是小的，但是在電容器平行板之間的電場(事實上，電極1404和接地屏1402形成了平行板電容器)是高的，足以產(chǎn)生變形力使得彈性體層1403變形，正如圖14B所示。在光導基板1401中被光導的光將以大于當前折射系數(shù)臨界角度的入射角度撞擊變形，并將通過電極1404和盤狀1405耦合出基板1401。
在電容器平行板之間的電場可以通過電容器的充電和放電來控制，這將在電極1404和接地屏1402之間有效地產(chǎn)生吸引。通過對電容器的充電，在平板之間的靜電力強度就會增加，使得彈性體層1403變形通過電極1404和盤狀1405如圖14B所示將光耦合出基板1401。通過對電容器的放電，彈性體1403重新返回到它的原始幾何狀態(tài)，從而停止將光耦合出光導基板1401，如圖14A所示。第5,319,491號美國專利揭示了與像素功能有關的其它細節(jié)，其通過整體引用包括在此。
返回圖1，圖1示出了呈現(xiàn)出簡單冗余(一個備份模塊)的結構，圖2示出了具有雙冗余結構的本發(fā)明的一個實施例(采用第二和第三模塊作為主模塊的備份)。主模塊200與第一備份模塊201是平行的空間分開關系，而第一備份模塊201又與第二備份模塊202是平行的空間分開關系。在主模塊和第二模塊之間的距離(203)和在第二和第三備份模塊之間的距離(204)處處滿足圖1原先所揭示的標準。
圖3將本發(fā)明概括為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的任意級系統(tǒng)冗余和故障容錯。主顯示器300具有形成空間分開關系302的其它顯示器，使得它形成串聯(lián)的層疊序列，直至在該層疊中由最后一個模塊所表示的最后級別的冗余301。在該結構中的各個元件之間的間隔301滿足適用于圖1所示這類空隙間隔所建立的標準。在該層疊中的任何模塊都可以用于主顯示器。此外，可以同時激勵大于一個的模塊。
圖4示出了帶有根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有附加靜態(tài)不透明(黑色)平面背景的圖1所示結構。模塊400與備份模塊401具有平行空間分開的關系403，而靜態(tài)不透明平面背景402自身與備份模塊402之間具有空間分開關系404。平面背景402稱之為靜態(tài)的是因為考慮到它一直是不透明的，并且不能夠在不透明的和透明的狀態(tài)之間動態(tài)移動。它為整個結構提供了比較背景，當400工作時為400，當401被激活時為401，并且顯示饋送至結構的以視頻信號編碼的圖像。
圖5示出了帶有根據(jù)本發(fā)明一個實施例具有附加的至少一個動態(tài)不透明(黑色)平面背景的圖1所示結構。主模塊500與備份模塊502具有平行空間分開的關系，而500和502具有相互平行空間分開關系的有關聯(lián)的不透明平面背景(分別為501和503)，使得501位于500和502之間，而503位于離開501的502的正面上。不透明的平面背景501必須能夠從不透明的狀態(tài)動態(tài)轉換到透明的狀態(tài)，而502可以是靜止的或者動態(tài)的不透明的平面背景。當500工作時，501可以處于不透明(黑色)的狀態(tài)。若500失效或者未工作，元件501隨后將變成透明的，以便于備份模塊502可以通過500和501的組合被觀察到，而如果503的特性是動態(tài)的而不是靜止的則可以將它設置成不透明的。
圖6示出了諸如圖1所示結構的簡單冗余結構的算法的本發(fā)明的一個實施例。該算法應用于包括如圖4所示的靜止平面背景的實例。參考圖6，若在步驟601中檢測到主顯示器出現(xiàn)故障，就可以確定簡單冗余結構的算法600。如果沒有檢測到故障，則在步驟602中確定是否操作者啟動切換到備份顯示器。如果操作者沒有啟動切換到備份顯示器，則在步驟603，系統(tǒng)時鐘啟動周期性輪詢主顯示器故障檢測和操作者命令。之后，系統(tǒng)時鐘啟動周期性輪詢主顯示器故障檢測和操作者命令，以便于在步驟601中確定是否已經(jīng)檢測到主顯示器的故障。
如果已經(jīng)檢測主顯示器的故障，則在步驟604，主顯示器就不工作，使得主顯示器處于靜止的、完全透明的狀態(tài)。參考步驟603，如果操作者啟動切換到備份顯示器，則在步驟604，使得主顯示器不工作處于靜止的、完全透明的狀態(tài)。
在步驟605，副顯示器被激活并且視頻信號路由至副顯示器而不再是主顯示器。
這是就實現(xiàn)了動態(tài)平面背景，可以利用圖7所示的改進算法。應該理解的是，兩種算法(圖6和圖7)都可以容易地擴展，并因此可由本領域的任何知識進行改進，以便于對更加詳細的結構掌握更高程度的系統(tǒng)冗余，正如圖2或圖3所揭示的那樣。
參考圖7，圖7示出了本發(fā)明一個實施例的算法，其中實現(xiàn)了動態(tài)平面背景。在步驟701，確定是否已經(jīng)檢測到主顯示器故障。如果沒有檢測到故障，則在步驟702確定是否操作者啟動切換到備份顯示器。如果操作者沒有啟動切換到備份顯示器，則在步驟703，系統(tǒng)時鐘啟動周期性輪詢主顯示器故障檢測和操作者的命令。之后，系統(tǒng)時鐘啟動周期性輪詢主顯示器故障檢測和操作者的命令，以在步驟701確定是否已經(jīng)檢測到主顯示器的故障。
如果已經(jīng)檢測到主顯示器的故障，則在步驟704，主顯示器就不工作而處于靜止的、完全透明的狀態(tài)。參照步驟703，如果操作者啟動切換到備份顯示器，則在步驟704，主顯示器就不工作而處于靜止的、完全透明的狀態(tài)。
在步驟705，主顯示器的動態(tài)不透明黑色層未被激活，從而使得主顯示器的動態(tài)不透明層透明。此外，在步驟705，副顯示器的動態(tài)底層被激活使得輔助顯示器的動態(tài)底層不透明。
在步驟706，副顯示器被激活并且將視頻信號路由至副顯示器而不是主顯示器。
圖8示出了本發(fā)明一個實施例的應用，其中需要顯示的信息硬件分離以獲得多級安全。為了說明的目的，可以假設模塊800硬連線成顯示所謂“不保密”信息，而模塊801硬連線成顯示所謂“保密”信息，而802硬連線成顯示所謂“隱私”信息。具有作為部件的三層結構的信息系統(tǒng)是通過用戶密碼分析來確定哪些顯示器將被激活和哪些顯示器不被激活，于是可以在敏感信息的顯示中提供有效的安全級別的硬件分離。平行的空間分離關系803和804遵循以上所討論的這類空隙距離的基本原則。以下將討論在不同模塊上顯示不同類別信息的方法。
圖15是本發(fā)明一個實施例的方法1500的流程圖，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該方法適用于在不同的模塊上顯示不同類別的信息。
參考圖15，在步驟1501，第一模塊，例如模塊800(圖8)，被硬連線成顯示不保密的信息。在一個實施例中，第一模塊可硬連線成顯示不保密的信息，只有當用戶輸入所指定的密碼時才允許用戶檢索不保密的信息。
在步驟1502，第二模塊，例如模塊801(圖8)，被硬連線成顯示保密信息。在一個實施例中，第二模塊可硬連線成顯示保密信息，只有當用戶輸入所指定的密碼時才允許檢索保密的信息。該允許用戶檢索保密信息的密碼可不同于允許用戶檢索不保密信息的密碼。
在步驟1503，第三模塊，例如模塊802(圖8)，被硬連線成顯示隱私信息。在一個實施例中，第三模塊可硬連線成顯示隱私信息，只有當用戶輸入所指定的密碼時才允許檢索隱私信息。該密碼可不同于允許用戶檢索不保密信息和保密信息的密碼。
參考圖9，圖9示出了使用根據(jù)本發(fā)明一個實施例的由許多模塊(900，901，以及在它們之間以虛線方式所表示的所有模塊)所構成的任意復雜結構的可能性。各個模塊都與在堆中相鄰的模塊形成平行的空間分開的關系902。所產(chǎn)生的三維圖像的質(zhì)量正比于模塊的數(shù)量而反比于距離902，該距離決定了結構Z軸的間隔尺寸。采用適當?shù)木幋a信息，就有可能產(chǎn)生使用該結構的準三維圖像。圖9所建議的實例是一個實心圓柱體，它的中心軸垂直于構成該結構的900到901的平面表面。在構成結構的堆中的各個模塊顯示在所要顯示的三維目標和模塊平面之間的交叉線。對于這一原因，所顯示的在900和901之間的模塊可以只顯示圓柱體的外環(huán)。光輸出功率的多余方向性將會損壞在結構限制中所顯示的固體目標所需要的效果。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例包括簡單(單層)冗余的“真實重疊”顯示系統(tǒng)。在正常的工作中，觀察者可以通過兩個模塊1000和1001來觀察世界。模塊1000是主顯示器，它可以或不可顯示疊加在通過模塊所看到時的真實世界圖像上的信息。呈現(xiàn)在1000上的這類所顯示的信息可以是警示信息，或者它可以包括目標的網(wǎng)格線、數(shù)字增強圖像等等。若模塊1000出現(xiàn)故障或者由觀察者分離，模塊1001，它與模塊1000具有平行空間分開關系1002，將被激活，并且觀察者會再次通過模塊1000和1001觀察到真實世界，但在1001而不是1000的表面上發(fā)射出重疊的信息。通過定義，真實重疊顯示應用不能包括任何不透明元件，諸如在本文其它顯示器應用中可以發(fā)現(xiàn)的不透明元件。
圖11是方法1100的流程圖的本發(fā)明的一個實施例，該方法用于使用如圖8描述中所說明的硬件分離來實現(xiàn)多級安全。各種不同的術語(注冊、輪詢，等等)都不構成限制的情景，但是廣泛地與系統(tǒng)安全領域的任何技術人員所公知的基本原理保持一致。
參考圖11，在步驟1101，確定是否對第一安全級別設置了注冊標識。如果沒有對第一安全級別設置了注冊標識，則確定是否對第二安全級別設置了注冊標識。如果沒有對第二安全級別設置了注冊標識，則確定是否對第三安全級別設置了注冊標識。如果沒有對第三安全級別設置了注冊標識，則在步驟1104，就使所有的安全顯示器不再工作，并返回到注冊模式。在步驟1105，用戶注冊系統(tǒng)以設置確定那一個顯示器在工作的安全標識。一旦設置了確定那一個顯示器正在工作的安全標識，就在步驟1101，可確定是否對第一安全級別設置了注冊標識。
如果對第一安全級別設置了注冊標識，則在步驟1106，激活與第一級別的安全許可有關聯(lián)的顯示器800(圖8)。在步驟1109，用戶注銷系統(tǒng)或者激活其它用于表示不工作的標識的信號量。一旦注銷了系統(tǒng)或者激活了不在工作的標識，則所有的安全顯示器都不再工作并且回到步驟1104到注冊模式。
圖12是方法1200的本發(fā)明的一個實施例，該方法用于使用圖9所建議的多層重疊顯示來實現(xiàn)準三維圖像。為了保持投影的能量正比于在該系統(tǒng)中正在顯示的目標的表面輪廓，僅僅只產(chǎn)生目標的表面。該表面與在顯示器900和901之間的各個元件所產(chǎn)生的虛擬平面的交叉(即，包括900和901自身)提供編碼的框架，該框架用于將適當?shù)男畔⒁詧D9所預期的結構饋送至各個元件。
參考圖12，在步驟1201，對與在900(圖9)和901(圖9)之間所設置的多層中的各個顯示器，確定3D目標表面與顯示虛擬平面的交叉。在步驟1202，確定是否所計算的交叉都存在和能進行編碼。
如果所計算的交叉都存在并能進行編碼，則在步驟1203，對在3D固體目標和所選擇顯示器虛擬平面之間的交叉線進行編碼，并且在顯示器上產(chǎn)生圖像。在步驟1204，確定是否在900和901之間的所有顯示器都已經(jīng)被輪詢了。
然而，如果所計算的交叉都不存在和/或都不能進行編碼，則在步驟1204，確定是否在900和901之間的所有顯示器都已經(jīng)被輪詢了。
如果在900和901之間的所有顯示器還沒有被輪詢，則在步驟1201，對在900和901之間所設置的多個顯示器中的各個顯示器，確定3D目標表面與顯示器虛擬平面之間的交叉。
然而，如果在900和901之間的所有顯示器都已經(jīng)被輪詢了，則在步驟1205，接受包含用于描述3D目標的數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)幀。一旦接受圖像數(shù)據(jù)幀，就在步驟1201，對在900和901之間所設置的多個顯示器中的各個顯示器，確定3D目標表面與顯示器虛擬平面之間的交叉。
盡管結合幾個實施例描述了系統(tǒng)和方法，但是它并不旨在限制本文所闡述的特殊形式，恰恰相反，本發(fā)明旨在覆蓋這類變更、改進和等效物，只要它們合理地包括在如附屬權利要求中所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種顯示器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一視覺透明的顯示器模塊；以及第二顯示器模塊，所述第二顯示器模塊以基本沿著垂直于所述第一顯示器模塊的顯示面的Z軸的堆疊形式、用與所述第一顯示器模塊彼此隔開的關系來放置；其中，各個顯示器模塊都可以被選擇性地激活以顯示視覺圖像或停用成處于靜止狀態(tài)，并且，其中當所述第二顯示器模塊被激活以顯示觀察圖像時，所述觀察圖像可以通過所述第一顯示器模塊來觀察。
2.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括以基本沿著所述Z軸的堆疊形式、用與所述第二顯示器模塊彼此隔開的關系來放置的第三顯示器模塊。
3.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，當所述第二顯示器模塊處于顯示觀察圖像的工作狀態(tài)時，所述第一顯示器模塊在靜止狀態(tài)是視覺透明的。
4.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，在一個時間點可激活單個顯示器模塊以顯示圖像。
5.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，在一個時間點可激活大于一個的顯示器模塊以顯示圖像。
6.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第二顯示器模塊后面放置的靜止的不透明層，其中所述第二顯示器模塊是視覺透明的。
7.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第二顯示器模塊后面放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)的不透明層激活成處于不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于透明的視覺狀態(tài)。
8.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第二顯示器模塊后面放置的不透明層，和在所述第一顯示器模塊和所述第二顯示器模塊之間放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)不透明層激活成處于視覺上不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于視覺上透明的狀態(tài)。
9.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二顯示器模塊是沿著其X和Y軸相互充分平行的。
10.如權利要求1所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二顯示器模塊沿著其X和Y軸相互不平行，但是相互對準，使得所述第二顯示器模塊所顯示的觀察圖像可以通過所述第一顯示器模塊觀察到。
11.一種操作顯示器系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟提供第一視覺透明的顯示器模塊，其中所述第一視覺透明的顯示器模塊可被激活成顯示圖像和停用成處于靜止狀態(tài)；提供第二顯示器模塊，所述第二顯示器模塊以基本沿著垂直于所述第一顯示器模塊的顯示表面的Z軸的堆疊形式、用與所述第一顯示器模塊彼此隔開的關系來放置，其中所述第二顯示器模塊可以被選擇性地激活成顯示圖像和停用成處于靜止狀態(tài)；以及激活顯示器模塊以顯示視覺圖像，其中當激活所述第二顯示器模塊以顯示觀察圖像時，所述觀察圖像可以通過所述第一顯示器模塊來觀察。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括提供以基本沿著所述Z軸的堆疊形式、用與所述第二顯示器模塊彼此隔開的關系來放置的第三顯示器模塊，其中所述第三顯示器模塊可以被選擇性地激活成顯示圖像和停用成處于靜止狀態(tài)，其中當激活所述第三顯示器模塊以顯示所觀察的圖像時，所述觀察圖像可以通過所述第一和第二顯示器模塊來觀察。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在一個時間點激活單個顯示器模塊以顯示圖像的步驟，其中當激活所述第二顯示器模塊以顯示圖像時，所述第一顯示器模塊是視覺透明的、處于靜止狀態(tài)。
14.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還包括激活大于一個的顯示器模塊以顯示圖像的步驟。
15.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還提供沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第二顯示器模塊后面放置的靜態(tài)的不透明層，其中第二顯示器模塊是視覺透明的。
16.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還提供沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第二顯示器模塊后面放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)的不透明層激活成處于不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于透明的視覺狀態(tài)。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括將所述動態(tài)不透明層激活成處于不透明視覺狀態(tài)的步驟。
18.如權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括將所述動態(tài)不透明層停用成處于透明視覺狀態(tài)的步驟。
19.如權利要求11所述的方法，其特征在于，還提供沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第二顯示器模塊后面放置的不透明層，和在所述第一顯示器模塊和所述第二顯示器模塊之間放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)不透明層激活成處于視覺上不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于視覺上透明的狀態(tài)。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟激活所述第一顯示器模塊以顯示圖像；以及激活動態(tài)不透明層使其處于不透明視覺狀態(tài)。
21.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟激活所述第一顯示器模塊以顯示圖像；以及停用動態(tài)不透明層使其處于視覺上透明的狀態(tài)。
22.如權利要求19所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟激活所述第二顯示器模塊以顯示圖像，其中所述第一顯示器模塊是視覺透明的、處于靜止狀態(tài)，以及所述動態(tài)不透明層處于停用的、視覺上透明的狀態(tài)。
23.如權利要求19所述的方法，其特征在于，放置在所述第二顯示器模塊后面的不透明層是動態(tài)不透明層，其中所述動態(tài)不透明層可以被激活成視覺上不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于視覺上透明的狀態(tài)。
24.如權利要求12所述的方法，其特征在于，還提供沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第三顯示器模塊后面放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)的不透明層激活成處于不透明的視覺狀態(tài)或停用成處于透明的視覺狀態(tài)。
25.如權利要求12所述的方法，其特征在于，還提供沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第三顯示器模塊后面放置的不透明層，和在所述第一顯示器模塊和所述第二顯示器模塊之間放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)不透明層激活成處于視覺上不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于視覺上透明的狀態(tài)。
26.一種顯示器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有顯示面的第一視覺透明的顯示器模塊；和，具有顯示面的第二顯示器模塊；其中，所述顯示器模塊以基本沿著垂直于所述第一顯示器模塊的所述顯示面的Z軸的堆疊形式來放置，以及所述顯示器模塊面在相同的X-Y平面上不對準；其中，每個顯示器模塊都可被選擇性地激活以顯示視覺圖像或停用成處于靜止狀態(tài)，并且，其中當所述第二顯示器模塊被激活以顯示觀察圖像時，所述觀察圖像可以通過所述第一顯示器模塊來觀察。
27.如權利要求26所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括具有顯示面的第三顯示器模塊，所述第三顯示器模塊以基本沿著所述Z軸的堆疊形式、用與所述第二顯示器模塊彼此隔開的關系來放置，以及，其中所述顯示器模塊面在相同X-Y平面上不對準。
28.如權利要求26所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示器模塊面是沿著其X和Y軸相互充分平行的。
29.如權利要求26所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示器模塊面沿著其X和Y軸相互不平行，但是相互對準，使得所述第二顯示器顯示的觀察圖像可通過所述第一顯示器模塊觀察到。
30.如權利要求26所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第二顯示器模塊后面放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)的不透明層激活成處于不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于透明的視覺狀態(tài)。
31.如權利要求26所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第二顯示器模塊后面放置的不透明層，和在所述第一顯示器模塊和所述第二顯示器模塊之間放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)不透明層激活成處于視覺上不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于視覺上透明的狀態(tài)。
32.如權利要求27所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第三顯示器模塊后面放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)的不透明層激活成處于不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于透明的視覺狀態(tài)。
33.如權利要求27所述的顯示器系統(tǒng)，其特征在于，還包括沿Z軸在所述第一顯示器模塊遠端的所述第三顯示器模塊后面放置的不透明層，和在所述第一顯示器模塊和所述第二顯示器模塊之間放置的動態(tài)的不透明層，其中可使所述動態(tài)不透明層激活成處于視覺上不透明的視覺狀態(tài)和停用成處于視覺上透明的狀態(tài)。
34.一種顯示器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個顯示器模塊，所述多個顯示器模塊以基本沿著Z軸的堆疊形式來放置，其中所述多個顯示器模塊中的每一個都以彼此相互隔開的關系來放置；以及在所述多個顯示器模塊中顯示的三維圖像，其中所述多個顯示器模塊中的每一個顯示所述三維圖像和它的顯示器模塊的平面之間的交叉線。
35.一種顯示器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括配置成顯示第一類型信息的第一顯示器模塊；和與所述第一顯示器模塊以隔開關系放置的第二顯示器模塊，其中所述第二顯示器模塊被配置成顯示第二類型信息；其中，一旦接收到第一密碼就顯示所述第一類型信息，其中，一旦接收到第二密碼就顯示所述第二類型信息。
全文摘要
一種呈現(xiàn)一個或多個平面的顯示信息的顯示器系統(tǒng)。該顯示器系統(tǒng)可包括以基本沿著垂直于顯示器模塊的顯示面的Z軸的堆疊形式、用彼此隔開的關系來放置的兩個或多個顯示器模塊。每個顯示模塊可被選擇性地激活以顯示圖像或者停用成處于靜止狀態(tài)。此外，當激活顯示器模塊以顯示觀察圖像時，可通過被停用成處于靜止狀態(tài)的在前的顯示器模塊來觀察所需觀察的圖像。
文檔編號G09G3/00GK1938750SQ200480033322
公開日2007年3月28日 申請日期2004年10月4日 優(yōu)先權日2003年10月3日
發(fā)明者M·賽爾布瑞德 申請人:單方圖素顯示股份有限公司