图象显示系统的制作方法

专利名称：图象显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种为例如火车之类的车辆乘客显示图象的图象显示系统。
已经建议包括沿车辆轨道设置一系列图象并且当车辆通过瞬时连续照亮各个图象的显示系统。当车辆乘客观看图象时，瞬时照明足以避免由于车辆的运动而引起的图象模糊。当车辆通过时连续图象的照明，能因视觉的余辉作用使观众看到的图象为电视图象或电影图象方式的一单幅连续图象。
这样的图象显示系统最好作为显示广告或者文字和图示信息的装置，例如关于火车沿线下一站的信息。然而，由于实施中的技术困难，例如在正确瞬间触发照明的困难，上述建议还没有成功地实际实施。
根据本发明的第一方面提供了一种图象显示系统，该图象显示系统包括沿车辆的轨道配置一系列图象；瞬时照亮各个图象的照明设备；至少一个控制单元，当车辆通过时控制至少一幅图象的照明设备来连续地照亮图象，其中至少一个控制单元包括探测车辆到达的探测器装置；获得车速量值的装置；控制装置，所述控制装置考虑车辆速度和车辆各个窗口的位置，响应标记探测控制所述至少一幅图象的照明设备来重复照亮车辆各个窗口的每一单个图象。
本发明通过使用简单的控制系统能准确定时控制照明。通过考虑车速和窗口位置，能控制照明设备在相对于各个图象的每一图象在准确合适的位置照亮每一图象，从而通过这些相应窗口的每一窗口使一系列图象被看成一单幅连续图象。由于本发明考虑各个窗口的实际位置来控制照明，所以能避免仅按与车速成正比的速率照明图象的已有图象显示系统所存在的问题。在这种已有系统中在相对于任意给定窗口的任意位置照亮图象，因而车辆中乘客观察到的图象是模糊不清的。
最好是配置探测器装置来探测车上的标记。使用标记，对车辆作最小量的修改，就能实施该系统。可以使用单个标记控制几个窗口的照明，从而，不必给不舒适的和难看的每一窗口作标记。
由控制器装置的输出来确定车速。这样，能使用标记足够准确地确定车速，相对于窗口在相同位置照明图象，从而没有图象抖动。
最好是，不要将照明设备安装在不方便和不理想的车上，因为它包括切割面板，否则要修改车辆。显示单元可以安装图象和照明设备。
由探测器装置的输出确定车速的量度在技术上很简单。例如可以通过检测探测器装置输出的时间来实现。一种可能性是检测相隔预定距离的标记的两个特征之间的时间。两个特征可以是带的各个条或者是具有离散长度的标记的长度始端和末端，例如条形码的始端和末端。另一种可供选择的方案是，利用两个相隔预定距离的探测器，在此情况下探测在检测标记相同特征之间的时间差。该系统的优点在于能由车辆上的单个标记(例如带的条)得出车辆速度的量度，这对车辆的改造降到最低限度。
控制照明设备的装置最好包括一个微处理器，该微处理器运行程序来计算每个图象的照明定时。微处理器使足够准确的定时控制得以实现。
希望控制单元考虑到图象的位置来控制多个图象的照明设备。这会减少系统的成本，因为避免了每一图象都有一单独的控制单元。即使当图象间隔不规则，这在按与车速成正比的速率照明图象的已有系统不可能，考虑图象的位置也能精确获得照明定时。
最好是，在所述控制单元中用表示在相隔预定间隔的位置存在或不存在窗口的第一位组合的各个位来表示各个窗口的位置，用表示在相隔预定间隔的位置存在或不存在图象的第二位组合的各个位表示所述各个图象位置，所述控制单元通过以与所得到车速成正比的速率相对移位第一位组合和第二位组合来实时得出照明各个图象的定时并且当表示各个图象存在的第二位组合的位与表示窗口位置的第一位组合的位一致时控制各个图象的照明。例如，控制单元通过移位寄存器对所述第一位组合移位，使用第二位组合将移位寄存器的位单元变换为所述多个图象，在第二组合表示图象存在的移位寄存器的位单元处输出位来控制该图象的照明。这是获得照明定时的一种特别先进的方式，因为它简单而可靠。
最好是，标记对沿车辆的窗口位置进行编码，控制单元对探测器的输出进行解码来获得窗口位置并使用所获得的窗口位置来导出照明定时。编码窗口位置的这样使用有得利于计算合适的照明定时，从而改善定时控制。因为合适的定时是位置除车速，所以由编码的窗口位置能容易地计算照明定时。此外，通过简单地改变编码标记系统能适应不同类型车辆的不同窗口结构或者能选择图象可见的窗口。
标记可以是条形码，这是很有益的，因为条形码技术本身已经得到了较好利用并且其使用简化了本系统。
已有图象显示系统已经致力于尽可能近地照明相对于车辆给定窗口在相同位置的每一图象。这对于防止车中乘客看到图象抖动或漂移是必须的。
根据本发明第二方面，提供了一种图象显示系统的控制装置，该图象显示系统在当车辆通过时瞬时照亮沿车辆轨道配置的一系列图象的连续图象，其中控制装置控制照明设备来照亮位置相对于车辆对于后来部分不同的所述系列图象的各个部分的图象。
本发明第二方面使系列图象的不同部分能被乘客在观看窗内的不同位置看到。这与照明相同位置的图象的已有系统形成对比。这能实现许多视觉效果，因为乘客所看到的图象是移动的。例如，在窗口的一侧照亮系列图象的第一部分的图象，在窗口的相对侧照亮系列图象的第二部分的图象。使这种移动与图象的内容协调。例如，为了讨论在窗口相对侧的两个人的印象，在窗口一侧显示的图象序列的部分是讨论的第一人的图象，在窗口第二侧显示的序列的部分是讨论的第二人的图象。很多其它效果能用此技术。在图象序列的每一部分中，最好是相对窗口在相同位置照明每一图象，从而没有抖动或漂移。
根据本发明第三方面，提供了图象显示系统，该图象显示系统包括沿车辆的轨道配置一系列图象；瞬时照亮各个图象的照明设备；控制装置，当车辆通过时控制照明设备连续照亮图象，其中所述系列图象包括多个周期的隔行扫描的图象序列。
通过周期隔行扫描的不同序列，选择性地设置控制装置来显示图象序列之一，尤其是仅通过照明该序列的图象。因而，如果序列显示不同类的图象，则系统根据一天的时间在不必实际替换图象的情况下能改变所示图象的类型。这样使系统非常通用。
另外，能使用隔行扫描序列将子阈图象序列插入主序列或者通过适当选择图象序列来产生特殊效果，并且，如果需要，控制照明设备。
本发明第四方面涉及本发明的图象显示系统或需要瞬时明亮照明的其它系统的闪光灯的电容性放电电路。在这样的图象显示系统中，必须在足够短的时间内照亮图象，以防止在照明时由图象的相对运动引起模糊。例如，期望火车以30m/s的典型速度运动，以限制火车和图象的相对运动为3mm，照明周期必须为0.1ms。用在电容性放电电路中的例如气体放电灯之类的闪光灯在其它应用是提供瞬时照明是已知的。然而，已知的电容性放电电路非常贵和体积大，并且对这类图象显示系统不实用。这是因为要求照明瞬时并足够明亮，使观看者的眼睛感觉看到的图象有足够总光量。
需要注意的是，0.1ms数量级的照明瞬时周期与在较长比例时间内可见每一帧图象的TV或电影相比形成了很大反差。因此必须在电容性放电电路的放电电容器中存储大量能量来实现足够明亮的闪光。然而，这与必须快速给电容器充电而不产生大充电电流的放电要求不兼容。例如，以30m/s的典型火车速度和2mm的典型窗口间隔，给定闪光灯需以15Hz的速率闪烁。然而，用已知电容性放电电路如此快速地充电到足够级将产生大的充电电流，这需要较大和比较贵的元件承受电流并且还增加电源要求。换句话说，已知电容性放电电路并不能满足如下要求足够快的再充电产生足够亮的闪光，而不产生过充电电流。
根据本发明的第四方面，提供了一种闪光灯的电容性放电电路，该电容性放电电路包括至少一个放电电容器，用于存储电荷；一个闪光灯；一个触发电路，设置该触发电路通过闪光灯触发至少一个电容器放电；用于至少一个放电电容器的一个充电电路，通过与至少一个放电电容器串联的电感器给至少一个放电电容器充电。
在充电电路中使用电感解决了如下问题修改已知电容性放电电路，在不产生过充电电流的情况下充电到足够级。这是因为已知电容器放电电路的RC充电特性产生因RC特性的指数形状引起的起始高电流。相反地，本发明使用LC充电特性，这允许对于给定最大充电电流有较快充电时间，因为LC充电特性的形状为正弦波的起始部分。由于用电感器的电感而不是用电阻性元件来限流，所以本发明还有较高的能量效率。
本发明的另一个优点在于，使电感器为荧光管扼流圈电感器。在许多电容性放电电路中，足够大的电感器的成本过高，但已经意识到，图象显示系统的闪光灯的操作特性允许使用便宜和容易得到的荧光管扼流圈型电感器。
电感器的另一个优点是，可以将电感器的能量馈送到至少一个放电电容器，从而增加操作电压。这对于给定能量输出减少了所要求的放电电容器的电容量。例如，这可由充电电路来实现，充电电路包括至少一个存储电容器，所述存储电容器的电容量比所述至少一个放电电容器的电容量大，所述存储电容器与所述至少一个放电电容器和所述电感器的串联装配相并联。
最好是，充电电路包括一个开关，在至少一个放电电容器放电的期间该开关使至少一个放电电容器与充电电路断开，例如，将触发电路提供的触发信号加给开关。这能避免在放电期间使充电电路的电流馈入闪光灯，这是不希望发生的，因为它会使电源的占空比影响闪光灯的输出，并使灯进入对灯有害的操作模式。
最好是，通过光耦合器将触发信号供给开关，光耦合器采用光三端双向可控硅开关。这具有优点仅在电源周期的零交点使开关再启动，在充电电路中不需要电阻器，因而改善能量效率。
电容性放电电路可以包括一个以上的闪光灯。在此情况下，每一闪光灯最好具有单独放电电容器和单独的触发电路，但这并不是必须的。
根据本发明第五方面，提供一种将显示的图象安装在其上、供瞬时照亮图象的图象显示系统使用的显示单元，其中显示器包括设置的瞬时照亮图象的照明设备；一个控制由照明设备提供的照明期间的快门。
可以打开快门来启动照明和/或闭合快门来停止照明。这是有优势的，因为许多种灯，例如气体放电元件，都难以通过只控制电源来快速点亮或熄灭，这样就难以有效地限制照明持续时间。如果照明设备的照度级具有上升时间或下降时间，则可以使用快门在至少部分上升和/或下降期间切断照明，在较高级提供点优势的照明。
可以将本发明的任何方面或所有方面进行组合。
为了更好地理解本发明，下面通过非限制性实例参照附图来描述实施本发明所有方面的图象显示系统。


图1是一部分图象显示系统的示意图；图2是一部分图象显示系统的电路示意图3是一部分图象显示系统的一种可供选择的控制单元的示意图；图4是在控制单元中运行的控制程序的流程图；图5是图象显示系统的显示单元的侧视图；图6是在图5沿线XI-XI的显示单元的横截面图；图7是图象显示系统的电容性放电电路的电路图；图8是描述电容性放电电路的充电曲线的曲线图；图9是显示单元的第一可供选择的结构的横截面图；图10是显示单元的第二可供选择的结构的横截面图。
为了给例如火车之类的乘客显示图象，设置了该图象显示系统。在图1中示出了显示系统的一部分，描述了在交通工具附近(例如，在铁路轨道附近)安装的元件。该部分包括每一个都安装在显示单元2中的多个图象1，显示单元2具有瞬时照亮各个图象的照明设备(下面将更详细地描述)。通过控制单元3来控制照明设备，控制单元3通过相应的控制线4与显示单元2相连接。
由控制单元3控制的部分可以包括任意数量的图象1。尽管为了清楚起见在图象1中仅仅示出了4个图象，但是，为了减少控制单元的数量和减少控制单元的成本，符合要求的数量是较大的，通常为24。图象显示系统可以包括图1所示的单个部分或较长时间显示图象的多个接连的部分。
图象1具有通过交通工具的单个窗口能看到的合适尺寸，例如在交通工具是火车的情况下为A2。
当连续观看时，所有的图象1一起形成了一个稳定图象或变化图象系列。在所观看的图象中变化可以产生运动，例如，图1中所示的图象象跳跃球(bouncing ball)那样运动，或者变化是色彩变化或其它视觉效应。图象1能显示广告或有用的文字或图象信息，例如关于车辆下一站的信息。
最好是，在相对图象的预定垂直位置，图象1包括至少一水平行(没有示出)，在主图象之上和/或在主图象之下运行的连续行更好。观看者的眼睛可以分辨这些行，并且这些行可作为补偿因车辆的安装位置或车辆的摇动而引起的连续图象垂直位移的指引。这些行对于法线照明是不可见的，并且由单独紫外线灯来分辨这些行。
在车辆窗口的高度将如图1所示的显示单元2壁上安装在例如隧道或开挖的壁上，尽管在没有合适安装表面的地方会使用不需依靠支撑物的显示单元。通常需要沿车辆轨道围绕障碍物(例如隧道中的凹处)固定图象1。在此情况下，图象1之间的间隔会增加，这将对观看到的图象产生最小的干扰并且改变图象1序列在该点的帧频。
在图2中示出了信息显示系统的电路，在该图中，用虚线框示意地示出了显示单元2中的各种单元和控制单元3的位置。
控制单元包括作为电磁辐射源的红外激光二极管5，该红外激光二极管5发射的光线射到通过的车辆上。控制单元进一步包括采用相配的红外接收器的探测器6，用于检测车辆反射的二极管5的任意辐射。在预定位置高度将探测器6和标记固定在车辆上。使用红外辐射来减少例如由内部光照明引起的误触发机会并且避免辐射为可见光。一种改进方法是使用极化来防止寄生信号触发探测器6。例如与探测器6一起使用仅对极化辐射灵敏的极化反射标记。
控制单元3还包括一个微处理器8，该处理器8在响应探测器6的输出而照明每一图象时运行计算程序并在所计算的定时点输出控制信号来触发照明设备。微处理器还对控制单元3的元器件进行控制和监视。
特别是，微处理器8使用探测器6的输出来检测车辆到达，从而得出车辆速度的量度并确定车辆窗口相对于标记的位置。
为了速度测量，标记包括相隔预定间隔的反射带的两个垂直延伸条。经过探测器的条的通道在探测器6的输出中产生脉冲。两个脉冲之间的时间差T作为车辆速度的量度，因为T＝d/v。探测器的输出与测量两个脉冲之间的时间差的计数器链7相连。然后将所测量的时间差T提供给微处理器8。
标记还对窗口位置进行编码。为了实现此目的，标记包括紧接在带的两条之后设置的条形码。将探测器6的输出送入本身为常规的、可买到的条形码芯片机9中。当车上的条形码通过时，根据条形码的电磁辐射的反射而产生的条形码信号调制探测器6的输出。条形码芯片机9以条形码进行解码。将解码的条形码提供给微处理器8，微处理器8使用解码的条形码确定窗口位置。特别是，控制单元3具有存储相应条形码的不同组的窗口位置的存储表并且使用解码的条形码表查找存储表。这些可以存储在微处理器8的例如EPROM之类的非易失性存储器中。
可以使用其它形式的标记实现车辆速度的测量。例如，也可以使用探测器6的输出中可识别的任何特征，如水平延伸反射带的始端和末端，来代替使用带的两条作为获得时间差T的两个特征。另一种方案是，两个特征在条形码的始端和末端，这将会具有因避免需要反射条和由此减少车辆上的标记量的优点。
其它可供选择的方案是，探测器6包括相隔预定距离d的两个单独探测单元6a和6b，在此情况下使用通过两个探测单元检测单个特征之间的时间差作为车辆速度的量度。图3示出了这样一种控制单元的设置，对于图1的控制单元3这是另一种方案。图3示出了对于每一个探测单元6a和6b的单独的激光二极管5，而将信号源设置在火车轨道的相对边以便火车中断信号源并且没有反射。当这样的设置使速度能由单个特征测量时，例如条形码始端或末端的反射带的一个单独条，具有能减少车辆上的标记量的优点。
代替使用标记，可使用某些其它方式测量车辆的速度，例如使用雷达或声测量系统。
在上述的方案中，控制单元标记对窗口的位置进行编码并且由标记来获得窗口的位置。这具有使不同窗口结构的不同车辆能使用该系统的优点，但这并不是必须的。如果该图象显示系统用于车辆具有相同、已知位置的窗口的场合，窗口的位置可以存储在控制单元3中，例如存储在微处理器8的非易失性存储器中。在装配该图象显示系统时将该场合具体的窗口位置存储在控制单元3中。
另一种可选择的方案是，可以用某些其它装置(例如安装在车辆上的应答器)传送表示窗口位置的信息。在此情况下，模块会具有接收信息的接收机并将信息传送给微处理器8。可以使用车辆应答器和显示系统接收器或收发两用机在火车和控制单元之间传送其它信息，例如选择照明多个隔行扫描图象系列之一的控制信息。因此条形码芯片机不是必须的。
标记的存在和形式不是必不可少的。例如，可用一些其它方式检测火车的到达，例如由在火车前端到达时或火车侧面的某些其它特征已经出现时探测器输出的变化来检测火车的到达。可以使用其它形式的探测器6。例如，探测器不必使用红外辐射。系统也不必依靠反射的辐射。信号源可设置在火车的相对侧而使火车中断检测到达的射束，或者如果探测器6依靠环境辐射则可以完全省略信号源。
在车辆包括多个链接车厢的场合，能在不同的车厢上设置单独的标记，从而不同车厢响应单独标记而独立地控制照明设备。这可使系统使用每一车厢单独测量的速度，这在例如火车正加速或减速或者在车厢之间的车钩存在运动而使车厢以稍微不同的速度通过图象的场合能更精确地进行定时控制。
在图4中以流程图的形式示出了微处理器8中运行的程序。
在步骤S1微处理器8监视探测器6的输出，检查标记的第一特征，重复步骤S1直到标记的第一特征出现为止。
当检测到第一特征时，程序继续到步骤S2，在步骤S2监视控制器6的输出以检查标记和第二特征。如果没有检查到标记的第二特征，程序进行到步骤S3，在步骤S3微处理器8监视计数器链7的输出以确定自第一特征探测之后经过的时间是否超过阈值。如果没有超过阈值，程序重复步骤S2。使阈值设定为略大于最大期望的时间差T。如果在检测到第二特征之前经过的时间超过的阈值，则程序返回到步骤S1，再次查看(寻找)标记的第一特征。这样，即使寄生信号出现在探测器6的输出中阈值也能防止误操作起动照明的情况出现。
如果在经过的时间超过阈值之前检测到第二特征，则程序进行到步骤S4。在步骤S4中微处理器8输入来自计数器链的两个脉冲之间的时间差T作为车辆速度的量度。
最后，在步骤S5，微处理器8确定适当的照明定时并在这些定时点在控制线4上传送控制信号，从而照明相应显示单元2中的图象1。
微处理器8得到照明与之相连的每一图象的定时，从而对于车辆的不同窗口重复照明每一图象。这样能从这些窗口的每一个上观看到该序列。为了进行这种计算，微处理器8考虑每一窗口相对于标记的位置xw，具体为测量的车速除xw。当控制单元3正常控制不同位置处的多图象时，微处理器8也考虑图象1相对于探测器6的位置xI。一般来讲，通过下列方程式，由测量的时间差能获得对于位置xw的第W个窗口照明位置为xI的第i图象的定时ti，wti，w＝(xi+xw)T/d(1)通过准确地存储图象位置xi，能控制在相对于任何给定窗口的相同位置照明序列的每一图象的定时。这可避免能相对于窗口产生漂移的所观看到的图象从一个图象到下一个图象的横向位移。基于同样的理由，在即使由不同控制单元3控制的序列中，对于所有显示单元2使用一致的窗口位置值是比较重要的。然而，对窗口位置相对值xw的要求并不高，如果相对不同窗口在稍微不同位置观看图象，只要通过窗口仍然能够看到这些图象并且对于任意各个窗口在相同位置照明每一图象，窗口位置相对值就可接受。
代替相对给定窗口在相同位置观看所有图象的方案，可以控制定时来照明图象或在相对不同车辆的相应部分位置处的图象系列的相应部分(P14)。将选择补偿加入上述方程(1)中的存储图象位置xi能实现这一点。该技术可实现许多视觉效应，因为可以在附近移动由乘客观看的图象。例如，可以在窗口一侧照明图象序列的第一部分的图象并且在窗口的相对侧照明该序列的第二部分的图象。使这种移动与图象的内容协调。例如，为了讨论在窗口相对侧的两个人的印象，在窗口一侧显示的图象序列的部分是讨论的第一人的图象，在窗口第二侧显示的序列的部分是讨论的第二人的图象。在图象序列的每一部分中，最好是相对窗口在相同位置照明每一图象，从而没有抖动或漂移。
另一种可选择的方案是，控制定时在相对窗口的渐变位置照明连续图象。将渐变补偿加入上述方程(1)中的存储图象位置xi能实现这一点。该技术使观看者看到本身相对于窗口运动的运动图象。
总的来说，在步骤S5中微处理器8有许多处理适当定时计算的方法。但是在所描述实施例中所使用的优选技术如下。
用已知的作为“列车图”的位组合来表示相应图象位置xw。列车图的各个位表示在不变的相隔预定间隔r位置处窗口存在或不存在。如果列车图为10100101，则表示窗口出现在位置xw＝r，3r，6r，8r处。
类似地，用已知的作为“隧道图”的位组合来表示相应图象位置xi。隧道图的各个位表示在相隔预定间隔r位置处图象1的存在或不存在。如果隧道图为00101001，则表示图象出现在位置xwi＝3r，5r，8r处。
使用列车图和隧道图通过以与车辆速度成正比、与预定距离d和预定间隔r的比率成正比的速率相对移动两个位组合来获得实时照明定时，从而当相应窗口和图象1相互相邻时隧道图和列车图的相应位一致。当这种一致性出现时照明相应图象。通过下列方程给出的预定移位定时ts沿移位寄存器移动隧道图来实现这一点ts＝(r/d)T(2)隧道图将移位寄存器的各个比特位置(bit position)变换到相应图象1中。对于相应的图象1使用隧道图将移位寄存器的比特位转换到控制线4上。使用在隧道图表示图象1出现的比特位置的移位寄存器的位作为控制信号并连接到对应图象1的相应控制线4。
因此，使用移位寄存器按正确的定时实时地在控制线4上自动产生控制脉冲。移位寄存器是实现这一点的优选方式，因为它能用最小量的处理功率获得定时，对于所有图象和窗口在起始步骤不需要计算和存储所有定时。因为在移位寄存器外沿不同控制线4相互平行输送位，所以还能控制对不同图象1提供同时的控制信号。
预定间隔r的大小是窗口图和隧道图的分辩率。可以根据车上显示要求和所讨论的图象显示系统的位置来选择预定间隔r的值。总的来说，为了避免限制显示单元2的定位，优选使用低预定间隔r。这样就有增加构成列车图和隧道图的位组合的长度的附加操作，但微处理器8仍然能容易地处理这样长的位组合。
通过驱动电路12的阵列将微处理器8输出的控制信号输送给控制信号线4，该驱动电路12的阵列设计成将数字控制信号电平转换成供给控制线4的充足电平。
每一显示单元2都装有一个电容性放电电路10，该电容性放电电路10使照明设备发光而照射该显示单元2中的图象1。下面详细描述电容性放电电路10和照明设备的结构。控制线4的每一条都与一个单独显示单元2的电容性放电电路10相连并触发电容性放电电路10。
在图5和6中描述了显示单元2。由薄钢板形成的顶开盒17来作为显示单元的基座，该基座以任意方位安装在车道附近的安装表面上。用玻璃的透明基板13盖住盒17的敞开面。图象1是位于基板车3上的背后装灯的透明画。显示单元2具有支撑玻璃透明盖板15的铰接框架14。可以打开框架14(如图5所示)以便移去图象和插入图象1并且也可以合上框架14以便将图象1夹在基板13和盖板15之间。在印刷电路板16上形成电容性放电电路10，印刷电路板16安装在盒基座17上。必须使照明设备足够瞬时地发光，以避免从车辆上观看时所显示的图象模糊。事实上，观看者会发觉图象移动，图象移动量等于火车速度乘照明周期，并且这样的运动会使图象模糊。因此，相对于车速，照明周期必须很短，最好为1ms或更短的数量级，为0.5ms或0.1ms或更短更好。
尽管为短暂的照明期间，但是，为了能看到图象1，照明电平必须足够高。如果照明相对于环境光足够强，则图象显示系统将在任意环境光条件下工作，包括日光。因此，对所用系统的环境光而言选择足够高的照明强度。
为了满足这些要求，尽管可使用其它气体放电灯或闪光灯，照明设备最好还是由至少一个氙气放电灯11组成。在本实施例中照明设备由机械和电连接到印刷电路板16上的四个氙气放电灯11组成。在印刷电路板16外围附近，间隔一定间距设置放电灯11，使由放电灯11产生的光穿过图象1的后面传输。
为了满足上述瞬时、明亮的照明要求，电容性放电电路10设计如下。图7示出了电容性放电电路10的电路图。为了清楚起见，图7的电路图仅示出了一个单独的放电灯11，而事实上对于相互平行的每一个放电灯11而言重复图7中点划线所示的所有电路元件。
每一放电灯具有两个放电电容，具体为主放电电容C3和冲击放电电容C2。主放电电容C3实际上是一个为使灯11发光而提供放电主要能源的电解电容(通常为33至100μF，最好为68μF)。主放电电容C3有较低内阻并且将主放电电容制作成在放电期间能耐高电流脉冲。为了比较快速增强闪光动态特性，冲击放电电容C2是一个非电解的小电容(最好为0.1到1μF)并且具有较低内阻和电感。放电电容C3和C2与氙气放电管11并联。
控制线4与端点19连接。由端子19将来自微处理器8的控制信号通过常规类型的光耦合器O1提供给可控硅TH1。可控硅TH1按常规方式与连接的电阻R2、电容C4和变压器T1一起构成触发电路的部分，以便给放电灯11提供EHT触发脉冲，从而触发电容C3和C2通过灯11放电。
电容放电电路10进一步包括由AC240V电源给放电电容C2和C3充电的充电电路，AC240V电源与一对端子18相连。充电电路包括桥式整流器D1，桥式整流器D1对电源进行整流并将整流的DC电源施加在正负电源线27和28上。通过与放电电容C2、C3串联的二极管D2和电感L1将整流的DC电源提供给放电电容C2、C3。电感L1是常规的荧光管扼流圈。使用这类电感器的作用是会大大节约成本，因为它比其它任何类型的可比较尺寸的电感器要便宜的多。
采用晶体管形式的由双极晶体管或MOSFET晶体管实现的开关S1，开关S1与电感L1串联。当触发灯11时开关S1使放电电容C2、C3和灯11与电源断开。因此，通过将端子17的控制信号经过通常为常规晶体管型的第二光耦合器O2提供给开关S1并在供给可控硅TH1的控制信号的相位相反时使开关S1转换。这样在放电灯11照明期间可以避免电流自电源直接通过放电灯。避免电源占空比对闪光灯的输出产生影响并防止闪光灯11进入有害的操作模式。
此外，通过电阻R1给桥式整流器供电，在正负电源线27和28之间连接有储存电容C1。由于下面讨论的原因限流电阻R1和储存电容C1不是必须的。
下面描述电容性放电电路10的操作。
在施加电源后，电流流过二极管D2、电感器L1和开关S1而给放电电容C2、C3充电直到电压阻止电流流过二极管D2为止。在正常状态下该电压在270V至400V的范围内。这是电容性放电电路10的静止状态。
当将控制信号供给控制端19时，触发放电灯11，使放电电容C2、C3上的电荷通过灯11放电，产生所要求的瞬时照明周期。当然，同时触发所有的四个闪光灯11。在此期间，控制信号使开关S1断开，从而使灯11与电源断开，流过灯11的电流仅仅是来自放电电容C2、C3的放电电流。
在除去触发器之后开关S1马上闭合并且通过电感L1给放电电容器C2和C3充电。在充电电路中使用电感L1具有如下的许多优点。由电感器L1与放电电容C2和C3的组合形成的主LC电路确定充电特性。图8中示出了所得到的充电曲线20并且其特征在于正弦曲线的起始部分。因而，到峰值电压的充电时间迅速，而不会产生过充电电流。由于过充电电流会损坏元件，因此控制充电电流是非常重要的。因为充电电流等于放电电容C2和C3的总电容乘电压变化率，所以充电电流与电荷曲线斜率成正比。从图8可以看出，LC充电曲线20在充电期间近似为线性。
这与具有RC特性的通过电阻的常规电容性放电电路的充电大不相同。在图8中也示出了典型RC充电曲线21。与LC充电曲线20相比，可以看出，在斜率最大的RC充电曲线21的起始部分，充电时间较长，而最大充电电流较高。如果通过减少充电电路中的电阻使RC充电曲线21的充电时间变短，则充电电流会变得更高。因而，在充电电路中使用电感器能改善获得快速充电时间而不产生过充电电流的平衡。
此外，提供电感器L1意味着由电感器L1的电抗限制电流，而不是由电阻性元件来限制电流，所以只有较少的能量消耗。
进一步地，使用电感器L1可使存储在电感器L1中的能量反馈给放电电容器C2和C3，以便整个地增加系统的工作电压。对于给定输出能量，这将减少所要求的放电电容器C2和C3的尺寸。由于能量与放电电容器的容量成正比，而且能量与电压的平方成正比，所以这样就可以使用小很多的电容器并因而大大节约成本。
为了以此方式利用存储在电感器中的能量，充电电路包括跨接在电源两端的储存电容C1，从而使充电电路与放电电容器C2、放电电容器C3和电感器L1的串联组合相并联。储存电容器C1是一个电容量远大于放电电容器C2和C3的大电解电容器(最好是220μF)，相反地，假如省略储存电容器C1，放电电容器C2和C3就有较小电容。储存电容C1对整流的DC电源电压进行滤波并提供高于RMS电源值的滤波峰值DC电压。
在操作中，在放电循环期间将存储在电感器L1中的能量反馈给放电电容C2和C3，这样具有储存电容器C1和放电电容器C2、C3较快回收的效果，而且还能在放电电容器C2和C3两端维持较高总电压。
在此方案中，设置与AC电源串联的限流电阻R1，防止在加电和操作期间储存电容器C1的冲击电流过大。可以在整流器D1的未整流侧的输入端并联一个100μF小电容器(没有示出)，但这不是必须的。
对于闪光灯工作在高频(例如高于15Hz)的工作状态，最好提供储存电容器C1和电阻R1。然而，在较低的闪烁速率，不必提供储存电容器C1，这样可以节约成本。在此情况下，光耦合器O2最好是一个光三端双向可控硅开关，接通光三端双向可控硅开关而使开关S1不工作。这样具有仅在电源周期的零交叉点再起动开关S1的优点。从而提供了软起动并因而不需要改善能量效率的限流电容C1。
可以对图7所示的电容性放电电路10做多种修改如下。
代替分开的光耦合器O1和O2，使用一个单独的光耦合器(或者为晶体管电路或者为光三端双向可控硅开关)既触发闪光灯11又控制开关S1。最好是，将单个光耦合器设置成，当开关接通时使另一个充电电容器(没有示出)与可控硅TH1的栅极相连，从而使加到可控硅TH1上的控制信号产生脉动。所说的另一个充电电容器可以直接与开关S1的控制输入连接。在此情况下，在从该充电电容器到可控硅TH1的线中串联另一个电阻，以便给脉冲提供合适的时间常数。例如，另一个电容器和另一个电阻器分别具有10nF的电容值和1.5kΩ的电阻值。当光耦合器接通时另一电容维持放电，从而按通常的方式使开关S1无效。为了充电，所说的另一个电容器与在正电源线27和负电源线28之间的较大电阻(150kΩ)的串联，所以用储存电容器C1滤波的整流DC电源通过该较大电阻给另一个电容器充电。最好由例如齐纳二极管限制在另一个电容器上的电压。用脉冲将电源传送给可控硅TH1，优点是不用使可控硅维持其状态。这样的修改要求变压器T1的公共端应与负电源线28相连，而不与图7所示的闪光灯11的阴极相连。
未经滤波的电源电压，通过适当的二极管和电阻，可以作为辅助电源供给光耦合器O1和O2(或单个光耦合器，如果使用单个光耦合器的话)和/或可控硅TH1，从而，保证在电路中出现故障时，这些器件也决不会保持锁定。
代替给每一个闪光灯11分别提供电阻R2、电容器C4和变压器T1的方案，可以使用一个公用的触发电路来触发闪光灯11，或者给所有四个闪光灯11提供公用的电阻R2和电容器C4来给相应变压器T1馈电。
为了安全起见，大电阻(330kΩ)可以与放电电容器C2和C3并联并且与储存电容器C1并联，使存储在这些电容器中的电荷在电容性放电电路10与电源AC断开时泄漏。
最后，附加二极管的阳极与开关S1和电感器L1之间的节点相连按，附加二极管的阴极与正电源线27相连。这种二极管的操作仅仅在工作频率变得比预期的高时才有意义，在此情况下在电容器完全再充满电之前断开开关。在这种情况下，这样的二极管会防止因过压而对开关造成的损坏。这还具有将来自电感器L1的多余能量反馈给储存电容器C1的优点。
图象1的系列可以包括图象1的多个周期的隔行扫描序列。例如，沿该系列可交替地确定表示不同运动图象的两个序列。在微处理器8的控制下，允许有选择地显示序列之一。这样在不必实际移位图象的情况下能非常容易地变化所示图象。例如，根据一天的时间来控制变化。
最好是，微处理器8监视各个图象的照明率，当照明率低于阈值时切断照明。以相当低的能对车辆上的观众产生危害或损害的照明率来选择阈值，或者以相当低的能引起图象闪烁的照明率来选择阈值。总的来说，阈值并没有一个通用值，而且随闪光和环境光电平而变化，但通常的切断级为每秒种16或20照度。
可以加到上述系统中的一个可选择的特征是将观众的注意力吸引到即将来临的图象序列上的一些装置。这样可以使显示效果最佳并且能防止观众错过序列的起始图象。这种装置的一个可能方案是，将上面所述类型的显示单元2固定在图象序列的前面并且显示出色彩或图案明亮的图象或引人注目的图象。另一种可能的方案是在图象序列的前面设置灯。灯可以是彩色的灯或闪光灯。相互垂直地移动这些灯以便产生射流效果。用与上述显示单元2相类似的控制系统或较简单的仅探测移动火车或标记的控制系统来触发灯。另外，可以使用产生声音的报警装置，例如产生谐音、语音或音乐的报警装置。
使图象2变暗以减少在没有照明时图象的可见度。这样将减少即使没有照明时因例如车辆的杂散光反射而在某种程度上能看见的图象所引起的图象混乱。当车辆相对于经过的窗口移动时这样微略的可见度产生图象混乱。使图象变暗的优选方式是用发黑的材料制作显示单元2中的基板13和/或盖板15。另外，可以使图象1本身变暗。当图象1变暗时，必须增加灯11的照明级来进行补偿。
可以使用其它形式的显示单元2。
在图9中示出了显示单元2的另一种可供选择的结构。在该结构中，图象1固定在闭合钢板盒中。将灯设置在图象1的后面并在图象1的下面，在图象1后面的反射器23将来自灯11的光通过图象1直射出去。
在图4中示出了显示单元2的另一种可供选择的结构。将图象2安装在透明板24的主表面上。在连接到板24的下边缘的外壳25中装有灯11，灯11发射光，进入板24的边沿。
由总的内部反射使光透过24射出并且通过板24的主表面发射，由此来照明图象1。通过蚀刻板24的主表面能控制发射多少光线。最好是，蚀刻引起射出的入射光比例相对于内部反射比例随着离开灯的距离增加而增加，使通过给定区域射出的光的绝对量更均匀。使用内部直射光的板24的优点在于，与使用反射器相比，能减少模快的厚度。
可选择地提供一个快门光闸，来协助控制图象1的瞬时照明。在图9和图10中示出了这样一个快门光闸，它位于灯11和将来自灯的光射向所安装图上的光学系统之间，即，在图2显示单元2中的反射器26或者在图10的显示单元2中的透明板24。快门光闸26最好是具有可控透射率的光学元件，例如液晶快门。
在图5和图6的显示单元2中，通过将盖板15形成为具有可控透射率的光学元件(例如液晶)来设置快门。能使用其它类型的光学快门或机械快门。
如果灯是通过单独控制电源而难以快速点亮和/或熄灭的一类灯，则设置快门。例如，为了使其效率最大并且功耗最小，已经开发的气体放电元件，但是它仍然难以准确控制光发射的起动和停止。照度级有明显的上升或下降时间。也不能即时切断电容放电的驱动电压。这就难以限制照明持续时间。使用快门就能避免这些问题。打开快门可以启动照明设备，闭合快门可以关闭前面已经接通的灯和/或照明设备，结果断开光线。至少在照明度的上升时间或下降时间的部分期间内快门可以切断照明，以便仅在最高照明度提供照明。通过控制信号以针对照明的准确定时来控制快门的开和关。
另外，显示器允许不同图象的选择显示。例如，将多幅图象1印刷在环形滚筒上，滚筒可绕由滚轴(roller)限定的轨道转动，从而有选择地将图象1的任意一幅放在显示单元2的前表面的可视位置上，采用舞台照明系统中使用的、用于改变灯前面的滤色器颜色的卷形物(scroller)的方式。
另一种可供选择的方案是由显示可选择图象1的可控LCD显示器构成显示单元2的前表面。这会有避免需要实际改变所安装图象的优点。最好是，但不是必须的，上面所述LCD显示器与背照明组合。目前LCD显示器的成本过高，但是该系统技术上是可行的并且成本有可能下降到可接收的水平。
另一种可供选择的方案是使用前面照亮的广告画。然而，使用背照明更好，因为在不发光状态下背后装灯的透明画反射较少环境光并且比广告画更暗，尤其是在户外。这意味着几乎看不到不发光的背后装灯的透明画并且不影响所观看的图象。
取而代之的是，可以由一个光学系统将小的背后装有透明画的图象投影到作为屏幕的显示单元的表面上。这也具有优点当关断照明时根本看不到图象并且可以容易地改变图象。但是合符质量要求的光学系统很贵并且难以获得满意质量的图象。
权利要求
1.一种图象显示系统，包括一系列沿车辆的轨道配置的图象；瞬时照亮各个图象的照明设备；以及至少一个控制单元，当车辆通过时控制至少一幅图象的照明设备来连续地照亮图象，其中至少一个控制单元包括探测车辆到达的探测器装置；获得车速量度的装置；控制装置，所述控制装置考虑车辆速度和车辆各个窗口的位置，根据探测标记控制所述至少一幅图象的照明设备来重复照亮车辆各个窗口的每一单个图象。
2.如权利要求1所述的图象显示系统，其特征在于设置探测装置来检测车辆上的标记。
3.如权利要求2所述的图象显示系统，其特征在于所述获得车速量值的装置由探测器的输出获得所述车速的量值。
4.如权利要求2或3所述的图象显示系统，其特征在于标记对沿车辆的各个窗口的位置进行编码并且控制单元包括对探测器的输出进行解码来获得窗口位置的装置。
5.如权利要求4所述的图象显示系统，其特征在于标记为条形码。
6.如权利要求4或5所述的图象显示系统，其特征在于设置解码装置，通过查找存储不同组窗口位置的存储表对探测器的输出进行解码。
7.如权利要求1至3的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于控制单元存储车辆各个窗口的位置。
8.如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于使控制单元检测所述探测器装置的输出中的时间差作为所述车速的量值。
9.如权利要求8所述的图象显示系统，其特征在于控制单元从探测器装置的输出中检测相隔预定距离的标记的两个特征之间的时间差作为所述车速的量值。
10.如权利要求9所述的图象显示系统，其特征在于所述两个特征为标记的起始端和末端。
11.如权利要求8所述的图象显示系统，其特征在于探测器装置包括两个相隔预定距离的两个探测器并且使控制单元检测在相同标记特征的两个单元检测之间的时间差。
12.如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于使控制单元考虑图象的位置控制多个图象的照明设备。
13.如权利要求12所述的图象显示系统，特征在于在所述控制单元中用表示在相隔预定间隔的位置存在或不存在窗口的第一位组合的各个位来表示各个窗口的位置，用表示在相隔预定间隔的位置存在或不存在图象的第二位组合的各个位表示所述各个图象位置，安排所述控制单元通过以与所得到车速成正比的速率相对移位第一位组合和第二位组合来实时得出照明各个图象的定时并且当表示各个图象存在的第二位组合的位与表示窗口位置的第一位组合的位一致时控制各个图象的照明。
14.如权利要求13所述的图象显示系统，其特征在于安排控制单元通过移位寄存器对所述第一位组合移位，使用第二位组合将移位寄存器的位单元变换为所述多个图象，在第二组合表示图象存在的移位寄存器的位单元处输出位来控制该图象的照明。
15.如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于控制单元还包括一个入射在车上的电磁辐射信号源，使探测器装置接收所反射的辐射。
16.如权利要求15所述的图象显示系统，其特征在于电磁辐射是红外辐射。
17.如权利要求16所述的图象显示系统，其特征在于所述信号源包括红外二极管，探测器装置包括至少一个匹配的红外接收机。
18.如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于所述探测器装置检测用于探测极化标记反射的偏振光。
19.一种如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统与车辆的组合。
20.如权利要求19所述的图象显示系统，其特征在于车辆包括多个链接车厢，在不同车厢具有单独标记。
21.如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于所述控制照明设备的装置包括一个编程来确定各个图象的照明定时的微处理器。
22.如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于所述获得车速量度的装置包括一个计数器链。
23.如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于设置至少一个控制单元来控制照明设备在相对每一相应窗口的相同位置照亮连续图象。
24.如权利要求1至22的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于设置至少一个控制单元来控制照明设备在相对各个窗口的渐变位置照亮连续图象。
25.如权利要求1至22的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于设置至少一个控制单元来控制照明设备照亮在相对于车辆来说对后来部分不同的位置处的图象系列的相应的图象。
26.如前面权利要求的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于图象是背照明的透明画。
27.如前面任一权利要求的所述的图象显示系统，其特征在于，对于每一图象，照明设备包括由所述控制单元的控制信号触发的至少一个放电灯和点亮至少一个灯的电容性放电电路。
28.如前面任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于进一步包括预先将观众的注意力吸引到图象系列上的装置。
29.一种图象显示系统的控制单元，该图象显示系统在当车辆通过时瞬时照亮沿车辆轨道设置的图象系列的连续图象，其特征在于控制单元包括探测车辆到达的探测装置；获得车速量值的装置；控制装置，考虑车辆的速度和车辆的各个窗口的位置，响应标记的检测控制所述至少一幅图象的照明设备来重复照亮车辆各个窗口的每一单个图象。
30.一种图象显示系统的控制装置，该图象显示系统在当车辆通过时瞬时照亮沿车辆轨道设置的图象系列的连续图象，其特征在于控制装置控制照明设备照亮位置相对车辆对后来部分不同的图象系列的各个部分的图象。
31.一种图象显示系统，包括一系列沿车辆的轨道配置的图象；瞬时照亮各个图象的照明设备；和控制装置，当车辆通过时控制照明设备连续照亮图象，其中所述系统图象包括多个周期的隔行扫描的图象序列。
32.如权利要求31所述的图象显示系统，其特征在于选择性地设置控制装置来照亮图象序列之一。
33.如权利要求31所述的图象显示系统，其特征在于控制装置在车辆通过时照亮所有序列的图象。
34.一种图象显示系统，将所述系统构造成并布置成按以上参照附图所描述的方式实际操作。
35.一种闪光灯的电容性放电电路，包括至少一个放电电容器，用于存储电荷；一个闪光灯；一个触发电路，设置该触发电路通过闪光灯触发至少一个电容器放电；及用于至少一个放电电容器的一个充电电路，通过与至少一个放电电容器串联的电感器给至少一个放电电容器充电。
36.如权利要求35所述的图象显示系统，其特征在于充电电路包括一个开关，在至少一个放电电容器放电的期间该开关使至少一个放电电容器与充电电路断开。
37.如权利要求36所述的图象显示系统，其特征在于还将施加到触发电路上的触发信号供给开关，以便控制开关的转换。
38.如权利要求37所述的图象显示系统，其特征在于通过光耦合器将触发信号供给开关。
39.如权利要求38所述的图象显示系统，其特征在于光耦合器是一个光三端双向可控硅开关元件。
40.如权利要求35至39的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于放电电路包括至少一个存储电容器，所述存储电容器的电容量比所述至少一个放电电容器的容量大，所述存储电容器与所述至少一个放电电容器和所述电感器的串联装配相并联。
41.如权利要求40所述的图象显示系统，其特征在于所述充电电路进一步包括一个限制电流流入至少一个存储电容器的电阻。
42.如权利要求35至41的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于由整流的AC电源给充电电路供电。
43.如权利要求35至42的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于电感器是一个荧光管扼流圈。
44.如权利要求35至43的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于闪光灯是氙气放电灯。
45.如权利要求35至44的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于至少一个放电电容器包括至少一个主放电电容器和至少一个电容量比主放电电容器的电容量低的冲击电容器，所述主放电电容器和所述冲击电容器并联连接，所述至少一个主放电电容器用于增加放电冲击的速度。
46.如权利要求35至45的任何权利要求所述的图象显示系统，其特征在于在放电电路和所述至少一个放电电容器之间设有一个二极管。
47.一种电容性放电电路，将所述电容性放电电路构造成并布置成实际上按以上参照附图所描述的方式操作。
48.一种将显示的图象安装在其上并供瞬时照亮图象的图象显示系统使用的显示单元，其特征在于显示器包括设置的瞬时照亮图象的照明设备；和控制照明设备提供照明的期间的快门。
49.如权利要求48所述的显示单元，其特征在于所述快门为具有可控透射率的光学元件。
50.如权利要求49所述的显示单元，其特征在于所述快门是液晶快门。
51.如权利要求48至50的任一权利要求所述的显示单元，其特征在于进一步包括一个光学系统，所述光学系统设置成使照明设备的光线直射至所安装的图象上，其中快门放置在照明设备和光学系统之间。
52.如权利要求48至51的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于光学系统包括一种通过边缘接收光并且通过主表面发射光的板，靠近所述主表面安装构成所述图象的透明画。
53.如权利要求52所述的显示单元，其特征在于蚀刻所述板的主表面来促进光的发射。
54.如权利要求48至54的任一权利要求所述的显示单元，其特征在于使快门与图象邻接。
55.如权利要求48至54的任一权利要求所述的图象显示系统，其特征在于为了限制照明的持续时间在照明设备的照射停止之前闭合快门和/或在照明设备的照射开始之后打开快门限制。
56.如权利要求55所述的显示单元，其特征在于至少在照明设备照度级的上升和/或下降部分快门切断照明。
57.如权利要求43至51的任一权利要求所述的显示单元，其特征在于照明设备包括至少一个气体放电元件。
全文摘要
本发明涉及一种为例如火车之类的车辆乘客显示图象的图象显示系统。该图象显示系统包括:沿车辆的轨道配置的一系列图象(1);瞬时照亮各个图象的放电灯(11);多个控制单元(3)。控制装置包括:探测车辆标记的探测器(6);测量时间差作为车速量度的计数器链(7);微处理器(8),考虑车辆速度和车辆各个窗口的位置,响应标记的探测,控制所述至少一幅图象的照明设备来重复照亮车辆各个窗口的每一单个图象。
文档编号G09F19/22GK1342306SQ0080438
公开日2002年3月27日 申请日期2000年3月9日 优先权日1999年3月12日
发明者M·P·维顿, C·W·霍尔登, J·考德雷, J·D·埃文迈 申请人:活动海报有限公司