CN102681239B

CN102681239B - 多层投影显示器

Info

Publication number: CN102681239B
Application number: CN201210115395.0A
Authority: CN
Inventors: 昌西·W·格里斯沃尔德; 罗伯特·马多克斯
Original assignee: International Game Technology
Current assignee: International Game Technology
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2012-04-18
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-04-18
Also published as: KR20120123643A; KR101320704B1; EP2515547A2; EP2515547A3; US20120270649A1; CA2773820C; AU2012202263B2; US8608319B2; CN102681239A; SG185216A1; CA2773820A1; AU2012202263A1

Abstract

一种多层投影显示器，包括按预设距离分开的第一面板和第二面板，其中所述第一面板的至少一部分与所述第二面板的至少一部分重叠，并且所述第一面板设于观看位置和所述第二面板之间。所述显示器还包括控制器，所述控制器配置为，使所述第一面板和所述第二面板在大致透明状态和大致不透明状态之间轮换，以至在所述第二面板大致透明时，所述第一面板大致不透明，和在所述第一面板大致透明时，所述第二面板大致不透明。所述显示器还一步包括投影器，所述投影器配置为，在所述第一面板大致不透明时，在所述第一面板上投影图像，并进一步配置为，在所述第二面板大致不透明时，在所述第二面板上投影图像。

Description

多层投影显示器

本申请要求美国专利申请号为No.13/089,953、名称为“多层投影显示器”、在2011年4月19日提交的美国专利申请的优先权，在此通过援引的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及计算机显示屏，具体涉及用于电子游戏机的多层显示器。

背景技术

现代的电子游戏机包括显示游戏图形的液晶显示器。游戏的过程和结果能够显示在一个相对较大的液晶显示器上；其他游戏图形，例如按钮标签，游戏主题图示等，也能够显示在较小的液晶显示器上，该显示器可以位于比如透明的塑料表面之后。液晶显示器可以为多层显示器(multi-layerdisplays，MLD)，通过显示多个二维图像在相应的多个重叠的液晶显示器上，该多层显示器可以在显示的图形图像中呈现三维深度。加利福尼亚红木城的PureDepth公司可以提供诸如这样的多层显示器。PureDepth的多层显示器包括两个互相重叠的叠放式液晶显示器，两个液晶显示器隔开一段距离并且是可独立寻址的，以在两个显示器之间提供独立的或者经协调的图像。PureDepth单元提供双眼深度线索和内在的运动视差，其中x和y的距离根据不同的观看角度在不同视频平面上显示的对象之间变化。

发明内容

现有MLD使用两个液晶显示器(LiquidCrystalDisplay，LCD)面板，面板的背光使用的光源可以是荧光灯或者发光二极管(LightEmittingDiodes，LED’s)。LCD面板被其他层隔开，比如散射板，至少一对偏振片(水平和垂直)和彩色滤光片。这些层吸收了大约97％由光源产生的光，以至于大约3％的光能够到达观看者。因此，光源使用很高的光强以补偿光的损失，现有MLD消耗大量的能量并产生大量的热量。

一方面，本发明以能产生具有3D外观效果图像的多层投影显示器为特征。所述多层投影显示器包括投影器，控制器，按预设距离分开的第一面板和第二面板。面板至少部分重叠，所述第一面板位于观看位置和第二面板之间。所述控制器配置为，使所述第一面板和所述第二面板在不透明状态和透明状态之间轮换，以至在所述第二面板透明时，所述第一面板不透明，和在所述第一面板透明时，所述第二面板不透明。所述投影器配置为，在所述第一面板不透明时，在所述第一面板上投影图像，在所述第二面板不透明时，在所述第二面板上投影所述图像。

又一方面，本发明涉及多层投影显示器，所述多层显示器包括按预设距离分开的第一面板和第二面板，其中所述第一面板的至少一部分与所述第二面板的至少一部分重叠，并且所述第一面板设于观看位置和所述第二面板之间。另外，每一面板配置为，响应将第一电压施加给该对应的面板，变为大致透明，并进一步配置为，响应将第二电压施加给该对应的面板，变为大致不透明。所述显示器还包括控制器，所述控制器配置为，使所述第一电压和所述第二电压按照既定频率在第一电压水平和第二电压水平之间轮换，以至在所述第二面板大致透明时，所述第一面板大致不透明，和在所述第一面板大致透明时，所述第二面板大致不透明。进一步的，所述显示器包括第一投影器，所述第一投影器配置为，在所述第一面板大致不透明时，将第一图像投影在所述第一面板上，投影所述第二投影器配置为，在所述第二面板大致不透明时，将第二图像投影在所述第二面板上，其中在所述第一图像投影在所述第一面板上时，在所述观看位置所述第一图像可见而所述第二图像不可见，和其中在所述第二图像投影在所述第二面板上时，在所述观看位置所述第二图像可见和所述第一图像不可见。

又一方面，本发明涉及多层投影显示器，所述多层投影显示器包括第一面板，第二面板和第三面板，所述第一面板和所述第二面板之间、所述第二面板和所述第三面板之间都按预设距离分开，其中所述第一面板的至少一部分与所述第二面板的至少一部分和所述第三面板的至少一部分重叠，所述第一面板设于观看位置和所述第二面板之间，所述第二面板设于所述第一面板和所述第三面板之间。所述显示器还包括控制器，所述控制器配置为，使所述第一面板、所述第二面板和所述第三面板按定义了多个时间周期的既定频率，在大致不透明状态和大致透明状态之间转换，以至在每个所述多个时间周期的至少一部分时间内，面板中仅有一个面板是大致不透明的。进一步的，所述显示器包括投影器，所述投影器配置为，在面板中一面板大致不透明时，将图像投影在所述面板之一上。另外，在所述图像投影在所述一面板上时，在所述观看位置，在所述一面板上投影的图像可见，在其他面板没有图像可见。

仍又一方面，本发明涉及可以玩机会游戏的游戏机。所述游戏机进一步包括多层投影显示器。所述显示器包括按预设距离分开的第一面板和第二面板，其中所述第一面板的至少一部分与所述第二面板的至少一部分重叠，并且所述第一面板设于观看位置和所述第二面板之间。所述显示器还包括控制器，所述控制器配置为，使所述第一面板和所述第二面板在大致透明状态和大致不透明状态之间轮换，以至在所述第二面板大致透明时，所述第一面板大致不透明，和在所述第一面板大致透明时，所述第二面板大致不透明。所述显示器进一步投影器，所述投影器配置为，在所述第一面板大致不透明时，在所述第一面板上投影图像，在所述第二面板大致不透明时，在所述第二面板上投影所述图像。

仍又一方面，本发明涉及显示多层投影图像的方法。所述方法包括，提供按预设距离分开的第一面板和第二面板。所述第一面板的至少一部分与所述第二面板的至少一部分重叠，并且所述第一面板设于观看位置和所述第二面板之间。所述方法还包括，控制器使所述第一面板和所述第二面板在大致透明状态和大致不透明状态之间轮换，以至在所述第二面板大致透明时，所述第一面板大致不透明，和在所述第一面板大致透明时，所述第二面板大致不透明。所述方法还一步包括，投影显示器在所述第一面板大致不透明时，在所述第一面板上投影图像，在所述第二面板大致不透明时，在所述第二面板上投影所述图像。

本发明的实施例可以包括，例如，多于两个面板，多个投影器，投影器的不同位置，和/或多个图像，其中每个图像与一个面板相关联。

各种其他的方案可以包括以下的一个或多个特征。在所述图像投影在所述第一面板上时，在所述观看位置，投影在所述第一面板的所述图像可见，和在所述图像投影在所述第二面板上时，在所述观看位置，投影在所述第二面板的图像可见。在所述图像在所述第一面板上时，在所述第二面板上没有图像可见，并且，在所述图形投影在第二面板上时，在所述第一面板上没有图形可见。所述第一面板定位为，视线可从所述观看位置经所述第一面板到达所述投影器。所述第二面板设于所述第一面板和所述第二面板之间。所述第一面板和所述第二面板定位为，视线可从所述观看位置经所述第一面板和第二面板到达所述投影器。所述投影器配置为，在所述第二面板大致透明时，将所述图像穿过第二面板投影在所述第一面板上，并且，在所述第一面板大致透明时，在所述观看位置并穿过第一面板，投影在所述第二面板上的图像可见。所述第一面板和所述第二面板定位为，视线可从所述观看位置经所述第一面板和所述第二面板到达所述投影器。所述既定频率为每秒钟在所述不透明状态和所述透明状态之间至少60次转换。所述控制器可通过分别将第一电压施加到所述第一面板或所述第二面板，使所述第一面板或所述第二面板变为大致不透明，并且，可进一步通过分别将第二电压施加到所述第一面板或所述第二面板，使所述第一面板或所述第二面板变为大致透明。所述投影器配置为，在所述第二面板大致不透明时，将第二图像投影在所述第二面板。第二投影器配置为，在所述第二面板大致不透明时，将第二图像投影在所述第二面板。所述第一投影器配置为，在所述第二面板大致不透明时，将空白图像投影在所述第二面板上。

本发明可以包括或者更多的以下优势。本发明包括多个重叠的面板。由于面板是重叠的且用一定距离分开，以高频率，例如60Hz，在透明和不透明状态轮换产生了视差，在两个面板上的图像对眼睛而言，看起来都是同时可见的，即使它们实际上是在一近一远的面板上轮换。

本发明的这些和其他特征及优势，更细致的表述在本发明的以下说明书和附图中，通过示例的方式，说明了本发明的原理。

附图说明

图1A示出了根据本发明实施例的两层投影显示器；

图1B和图1C示出了根据本发明实施例的不透明和透明之间转换的时序图；

图2示出了根据本发明实施例的多层显示器；

图3A-3C示出了根据本发明实施例的控制器设置；

图4示出了根据本发明实施例的在多层显示器中控制投影器和面板的过程的流程图；

图5A示出了根据本发明实施例的三层显示器；

图5B示出了根据本发明实施例的三层投影显示器的不透明状态和透明状态之间的转换的时序图；

图6A和图6B示出了根据本发明实施例的具备两个投影器的多层投影显示器；

图7示出了根据本发明实施例的包括成一定角度的面板的多层投影显示器；

图8示出了根据本发明实施例的包括成一定角度的面板和四个投影器的多层投影显示器；

图9示出了根据本发明实施例的包括相互交叉的面板的多层投影显示器；

图10示出了根据本发明实施例的包括朝向单一位置并成一定角度的多层投影显示器；

图11示出了根据本发明实施例的包括离开观看者的方向的投影器的多层投影显示器；

图12A和12B示出了根据本发明实施例的包括大致靠近的面板的多层投影显示器；

图13示出了根据本发明实施例的包括位于投影器之间的面板的多层投影显示器；

具体实施方式

尽管在本发明将通过参考一些实施例来描述，但是这种描述是本发明示例性的，不被解释为限制本发明。采用权利要求定义的本发明，没有脱离其实际精神和范围的情形，对本发明的各种修改可以是对本发明优选实施例的改动。例如，本文所示出和描述方法的步骤，不必要按照指出的顺序进行。应理解，本发明的方法可以相比所示出的步骤，包括更多或更少的步骤。

装置功能可以通过组合或者分解任务以任何方便的形式进行分配。因此，在本文中描述为用单一装置执行时，(例如，单一打印机，游戏机，手持装置或服务器)，该步骤也可以选用多个装置执行，反之亦然。

图1A示出了根据本发明实施例的两层投影显示器100。对应于两层的面板102、104有至少部分的重叠，以至于视线从观看点132穿过面板102、104到达投影器106。投影器106投影图像，例如位图形式的图形图像，图像从控制器108接收在第一面板102上，以迅速的接替方式，在第一面板102上形成第一投影图像112，在第二面板104上形成第二投影图像114。图像112、114可以在交替时间里出现，这是因为，面板102、104在透明状态和半透明状态(即，不透明)切换，以至于在至少一段非常短的时间内，在面板转换到对立状态之前，第一面板102是透明的，而第二面板104是不透明的，而到了互补状态后，在至少一段非常短的时间内，第一面板102是不透明的，而第二面板104是透明的。然后，面板又转换返回到起始状态，在起始状态中，第一面板102是透明的，而第二面板104是不透明的，如此往复，以至于在至少一段非常短的时间内，在转换到下一状态之前，仅有面板102、104之一是不透明的。只要显示器100处于运行状态，就重复这种两状态循环。响应于通过控制器108经继电器109a、109b使各自面板上的电终端101、103上施加的电压值产生的变化，每个面板102、104在透明与不透明状态间转换，反之亦然。

作为这种透明和不透明状态之间的切换结果，在第一面板102处于不透明状态时，投影图像112在第一面板102上显示，并在观看点132可见；在第二面板104处于不透明状态时，投影图像114在第二面板104上显示。面板102、104以一频率在透明和不透明状态之间交替轮换，该频率足够高可以使交替的图像112、114(至少对人类观看者来说)混合成单一的、具有三维显示(在观看者眼睛130位于或者临近观看点132时)的图像。所述三维显示产生于眼睛130到第一面板102和眼睛130到第二面板104之间的距离差。这一距离标记为D_面板，例如1”、2”，或者为相似幅度值，该距离产生视差效果，以至于，举例来说，在观看者眼睛130沿面板102、104平行移动时，在远端的面板102上的图像114，相比近端面板102上的图像，看起来移动稍微较大的距离，进而产生三维显示。在一例中，图像112、114均是相同的图像，三维效果主要产生于面板102、104之间的距离。在另一例中，投影器106能够投影多个图像，例如对于每一面板有不同的图像，以使图像112不同于图像114。关于视差效果更加详细的描述在一个多层显示器中，例如，在公开号为2008/0113745A1、名称为“在游戏机上的独立游戏图形”申请序列号为11/858,693的美国专利申请中，在该多层显示器中，多个液晶显示器产生视差，在此可以完全并就所有目的而言通过援引的方式纳入本专利申请。

显示器100被包围于或被覆盖于外壳140中，并通过如玻璃片或塑料片的透明遮挡142与外界环境相隔离。显示器100的示例应用包括在电子游戏机上显示可重新配置的按钮和其他图像。在电子游戏机的应用中，图像112、114可以包括按钮的文本和图形，显示在游戏机柜体上的游戏美术，等等。外壳140可以是电子游戏机柜体的一部分，或是电子游戏机的按钮的一部分，或使用显示器100的任何其他装置的其他外围物的一部分。

也可考虑其他的变化，如在面板102、104之间或在观看者130和第一面板102之间设置附加的投影器，从每一投影器、非平行面板、三个以上的面板、在玻璃142上的触摸屏和/或触觉反馈装置，投影不同的图像。一些所述的变化的具体细节如下所述。

面板102、104由透明度随电流变化而发生改变的材料制成，例如，聚合物分散液晶(polymer-dispersedliquidcrystal，PDLC)材料可以由中国北京萨格尔玻璃科技有限公司(SagerGlassTechnologyCo.)提供。PDLC包含均匀分散在一柔性塑料薄膜中的液晶颗粒。当没有电流供给薄膜时，液晶在许多不同的方向上随机的散射和漫射入射光线，光线不能穿透薄膜成为可见光。当电流供给薄膜时，液晶变为一致，薄膜就变为透明。可以使用胆甾型液晶，在这种情形下，薄膜也可以极性化入射光线。悬浮颗粒器件(Suspendedparticledevices，SPD)、电致变色器件等也可以用来代替PDLC材料。SPD器件和PDLC器件当施加第一电压时会变为透明，当施加第二电压时变为不透明或半透明，第二电压低于或大致为零。而对于电致变色器件，施加电压变为不透明，电压很小或者没有电压时，则变为透明。面板102、104可以获得不同程度的不透明和透明。例如，根据施加电压的水平，PDLC器件通常是透明或者不透明，SPD器件和电致变色器件可以获得不同程度的透明、不透明或者半透明。

在一例中，投影器106使用光源102投影图像120至第一面板102和第二面板104。投影器106接收来自于控制器的数字数据的图像，比如位图或JPEG格式。投影器106可以选用如明尼苏达州圣保罗3M公司的兆分之一级的投影器。投影器106距第二面板104的距离为D_投影器，例如1”、2”，或者为相似幅度值，并且投影器106垂直定向于第二面板104，使投影图像120的光束124的方向大致垂直于第二面板104。在其他例子中，光束124不必大致垂直于第二面板104，但是应至少投影面向第二面板104。因此，如果第一面板是大致不透明的，例如99％的入射光被第一面板反射返回，第二面板大致透明的，例如99％的入射光穿过第二面板，投影的图像120出现在第一面板102上。因此，面板在一特殊时段t₁的图示配置中，投影器106将图像120从现在透明的第二面板104投影在第一面板120上，形成第一图像112。观看第一面板的观看者130在第一面板的表面上就可以看到投影的第一图像112。在另一时段t₂，第一面板大致透明，第二面板大致不透明，投影器106投影图像120，由于第二面板大致不透明，投影的图像114出现在第二面板上，由于第一面板102大致透明的，观看者130通过现在透明的第一面板102上就能看见图像114。图像114对于观看者130可见的原因在于，尽管面板104大致不透明，它仍然是有些半透明的以便于投影在面板104一面的图像114可以被在面板另一面的观看者130看到。

在一实施例中，控制器108经连接线130a、103b传输信号到面板102、104各自的终端101、103。响应于控制器118产生的第一信号，面板102变为大致透明；当第一信号施加的过程中，面板102保持透明；响应于控制器118产生的第二信号或者第一信号消失时，面板102变为大致不透明。在另一实施例中，在终端101没有接收信号时，面板102变为大致不透明，当终端101接收到第一信号时，面板102变为透明。另外，面板102也可以以相反的方式响应，例如，无信号时大致透明，有信号时大致不透明。

在一例中，经连线103a，103b，控制器108施加电信号至面板102、104。通过响应电压大于或者小于特定的阈值，面板102、104切换状态。阈值大小取决于面板的类型。为了说明的目的，面板102、104均有一32V的阈值电压，一75V的工作电压，这意味着，在终端101、103的电压为32V或更大时，面板102、104变为透明，在电压小于32V时，面板变为不透明。只要面板需要保持透明，就应在终端101(或103)上施加75V的工作电压。当面板需要保持不透明时，就不需要电压。在切换到期望状态所需的电压应用到终端101、103的时间，与面板102、104达到该期望状态的时间之间存在时间延迟。该时间延迟取决于在面板中的液晶材料的响应时间，在此被称为转换延迟。从不透明状态到透明状态的转换延迟可以不同于相反方向切换(即从透明到不透明)的转换延迟。不透明到透明的转换延迟在此被称为t_d，透明到不透明的转换延迟在此被称为t_r。PDLC面板的示例性数值为：t_d＝10毫秒，t_r＝2毫秒。其他类型的面板可能有更大或更小的转换延迟。在确定何时向面板施加电压以获得期望的切换频率或周期的计算中，这些转换延迟可以作为计算的一部分被考虑，具体如下所述。

在一实施例中，经继电器109a，通过建立电源110和连接到第一面板终端101的连接线103a之间的连接，控制器108施加电压至第一面板终端101上。类似的，经继电器109b，通过建立电源110和连接到第二面板终端103的连接线103b之间的连接，控制器108施加阈值电压至第二面板终端103上。控制器108适时地建立或者断开这些连接，使面板102、104按照期望的切换频率变为透明或者不透明。

图1B和图1C示出了根据本发明实施例的不透明和透明之间转换的时序图。图1B说明了在面板102、104之间的不透明状态循环，循环周期为D毫秒加上转换时间t_d或t_r，其中转换时间取决于转换的方向。横轴代表代表时间的推移，自左向右，时间增加。不透明状态显示为黑色矩形，例如矩形171，透明状态显示为白色矩形，如矩形173。由于一些类型的面板102、104没有必要达到100％的不透明度(即完全的不透明状态)或者100％的透明度(即通透的透明状态)，所以黑色矩形和白色矩形也可以各自表示大致的不透明状态和大致的透明状态。

图1B和图1C的时序图说明了随时间的推移，从观看点132处哪个面板是可见的。纵轴对应于穿过面板102、104界面的视线。在一特定时间段，投影的图像出现在黑色面板上，开放的(即清晰的)视线穿过白色面板至面板102上方观看点，或至面板104下方的投影器。在不透明(即黑色)状态上通过投影器106投影图像。如果从上面板102上方到不透明状态之间存在清晰的垂直视线，投影在不透明状态上的图像就是可见的。如图1A所示和前述的电压变化产生了转换状态172、174。靠近不透明状态171的一系列的水平线示出了不透明到透明的转换172，在透明状态的切换电压(即达到或者超过用于切换透明状态的阈值的电压)的作用下，定期地发生该转换，时间标记为t_信号↑。而透明到不透明的转换174则通过靠近转换右侧的不透明状态的一系列的水平线示出，在不透明状态的切换电压(即达到或者低于用于切换不透明状态的阈值的电压)，定期地发生该转换，时间标记为t_信号↓。

控制器108产生这些电压变化，进而实现这种如图1B所示的时序模式。控制器108适时地使施加在面板上的电压发生变化，以使每D(期间)毫秒在两个面板都产生一种新的状态。在一例中，控制器以期望频率使施加电压发生变化，例如期望频率为60Hz，即周期为16.7毫秒(D＝16.7毫秒)。但是，如上所述，在施加改变状态所需的电压与实际变为透明或不透明之间，面板存在时间延迟t_d和t_r。如果t_d和t_r实质上相同，那么每D毫秒施加切换电压就会产生在每个透明和每个不透明状态之间的、t_d＝t_r毫秒的转换延迟。进而，如图1B所示，面板在每D毫秒就变为大致透明或大致不透明。在其他的实施例中，不透明到透明的切换172可能快于或慢于透明到不透明的切换174，至少在一些PDLC面板中存在这种情形。在这种情形下，切换电压每D毫秒施加，在面板变为大致透明或大致不透明之间，将存在转换延迟(t_d或t_r)。只要MLD运行，这种循环就会重复。

上面板102的转换状态172、174、176、178部分的不透明，并可以部分的阻挡观看下面板104，以使得下面板104在观看点132部分可见。在图1B所示的时序模式中，大致在下面板处于转换状态182、184、186、188之一的同时，上面板102处于自身的转换状态之一，这可以从上面板转换状态172和下面板转换状态182水平方向上对齐等可以看出。在一例中，如上所述，不透明到透明的转换比透明到不透明的转换需要花费更多的时间，在这种情形下，转换延迟t_d大于t_r，在图1B中，为了说明更长的转换t_d，转换t_d宽于转换t_r。在此例中，如果指定的周期D为20毫秒，t_d为10毫秒，t_r为2毫秒，那么每一面板大致不透明的时间为D-t_r＝18毫秒，每一面板大致透明的时间为D-t_d＝10毫秒。

在如图1B所示转换状态发生重叠的实施例中，转换时间应足够小以便于人类观看者不能察觉下面板104的转换状态。但是，由于下面板104的转换状态182和184部分透明并进而不能形成图像，在观看点132就可能出现闪烁现象。在图1B中，穿过与下面板部分透明的转换状态182和184同时产生的上面板102的转化状态172和174，这些下面板部分透明的转换状态182和184可以至少潜在的部分可见。如果转换状态182和184部分透明，那么在这些状态就可能在面板上不能形成投影的图像，面板就可能通过部分透明的转换状态传出投影器的光线，就会造成闪烁、不清楚的图像等其他一些类似的现象。在一例中，PDLC面板可以渐变为透明或不透明，以使面板在一部分的转换时间中是透明的。在其他的例子中，在这个转换期间结束之后，面板立刻可以从不透明切换到透明或者相反。

图1C示出了具有转换延迟t_d和t_r的、不透明和透明状态的循环，但是不透明状态保持D毫秒，而透明状态保持D-t_d-t_r(即D’)毫秒。不透明状态长于透明状态，以使得下面板104的转换状态在观看点132不再可见。在图1的示例中，由于在观看点132到投影器106不存在部分穿透的视线，所以下面板104的转换状态在观看点132不可见，闪烁也不会发生。相反，在另一例中，透明状态可以保持D毫秒，而发生在一面板而另一面板透明的转换延迟t_d和t_r，可以用于缩短不透明状态。在另一实施例中，每一不透明状态和每一透明状态在两个面板均持续D毫秒的周期。

图2示出了根据本发明实施例的多层显示器200。如图2所示，实施例中可以有任意数量的面板，其中在其他面板都透明时，一个面板是不透明的。图2中的0到N的透明面板位于观看者230和不透明面板206之间。另外，0到M的透明面板位于投影器222和不透明面板206之间，以使得投影的光束224穿过透明面板208和210在不透明面板206上形成图像228，而被观看者320所见。显示器200也包括控制器220和电源240。

图3A-3C示出了根据本发明实施例的表310、320和330中的控制器设置。图3A示出，对于三个面板，单一图像可以在不同的时间在每个面板上显示，在面板状态循环之间为D周期的时间单元。图3B示出，对于三个面板，三个不同的图像在每个面板上可以显示一个，在面板状态循环之间为D周期的时间单元。图3C示出，对于四个面板，四个图像可以显示，在面板状态循环之间为D周期的时间单元，第一图像和第三图像被第一投影器投影在第一面板和第三面板，第二图像和第四图像被第二投影器投影在第二面板和第四面板。

图4示出了根据本发明实施例的在多层显示器中控制投影器和面板的过程的流程图。面板、投影器和显示周期可以通过查询如图3A-3C所示的配置表而确定。框402，选择第一面板。下一步，框404，确认对应于选择面板的图像。框406，指示对应于选择面板的投影器(在该面板上)投影图像。框408，为选择面板和下一面板确定适合的延迟周期。框410，等待选择面板和下一面板的适合的延迟周期至逝去。框142，判断投影显示系统是否已经失效，或者失效请求已接收。如失效发生，框414，在选择面板的延迟周期结束后，启动转换选择面板至透明状态。框416，在下一面板的延迟周期结束后，启动转换下一面板至不透明状态；框418，选择下一面板。

图5A示出了根据本发明实施例的三层显示器500。显示器500包括三个状态，STATE1、STATE2和STATE3，每一状态包括三个至少部分重叠的面板504、506和508，以使得视线从在观看点550的观看者穿过面板，至由控制器510控制的投影器512。外壳511包围或者覆盖显示器500。距离d0表示观看点550和第一面板504之间的距离。距离d1表示第一面板504和第二面板506之间的距离。距离d2表示第二面板506和第三面板508之间的距离。

投影器512离第三面板508的距离为d3，并且投影器512垂直定向于第三面板208，以使得光束509投影从控制器510接收的图像IMAGE3的方向大致垂直于第三面板508。投影器512快速按序地投影光束509、519和529，在面板508上形成第一投影图像IMAGE3，在面板506上形成第二投影图像IMAGE2，在面板504上形成第三投影图像IMAGE1。IMAGE3、IMAGE2和IMAGE1在按序交替的时间内出现，这是因为，在形成系统状态的STATE1、STATE2和STATE3的不透明状态和透明状态之间，面板508、506和504按序交替。在面板转换至下一次序的状态之前，每一系统状态持续发生至少一小段期间。例如，在一任意给定的时间，系统处于STATE1，其中图像IMAGE3经光束509投影在第三面板508上。然后，相同的示例中，在经过至少一小段期间后，系统转换至STATE2，其中图像IMAGE2经光束519投影在第二面板506上。然后，仍在同样的示例中，在又经过至少一段期间后，系统转换至STATE3，其中图像IMAGE1经光束529投影在第一面板504。面板504、506和508之一在透明状态和不透明状态之间转换，或者相反，以响应于控制器510施加在面板各自的电器终端的电压值变化。应注意，此例中的所建议的顺序并不是唯一可能的次序。系统在不同状态循环的顺序可以根据本发明其他实施例以其最方便的方式进行排序。

在一实施例中，配置系统状态STATE1以使得，当面板508不透明时，面板504和506是透明的。这可以使在观看点550的观看者548，穿过透明的面板504和506，观看到投影在面板508上的图像3。在经过至少一段期间后，经改变由控制器510施加在面板上的电压，系统转换至STATE2。

在一实施例中，配置系统状态STATE2以使得，当面板506不透明时，面板504和508是透明的。这可以使在观看点550的观看者548，穿过透明的面板504，观看到投影在面板506上的图像2。经穿过透明面板508投影器512投影的光束519，图像2投影在面板506上。在经过至少一段期间后，经改变由控制器510施加在面板上的电压，系统转换至STATE3。

在一实施例中，配置系统状态STATE3以使得，当面板504不透明时，面板506和508是透明的。这可以使在观看点550的观看者548，观看到投影在面板504上的图像1。经穿过透明面板508和506投影器512投影的光束529，图像1投影在面板504上。在经过至少一段期间后，经改变由控制器510施加在面板上的电压，系统转换至STATE1。

图5B示出了根据本发明实施例的三层投影显示器的不透明状态和透明状态之间的转换的时序图。横轴表示时间的推移，自左向右，时间增加。与图1B相同，不透明状态用黑色矩形示出，例如矩形550，透明状态用白色矩形示出，例如矩形552。第一面板504起始是不透明的(在t₀时刻)，而第二面板506和第三面板508起始是透明的，以满足条件：在每两个转换之间的至少某段时间内，仅有面板之一是不透明的。因此，第一面板在一段期间内保持不透明，而第二面板和第三面板保持透明。按照周期D，控制器使面板在透明和不透明之间切换，在周期D中，一面板在达到完全不透明的D毫秒后，达到完全透明。图5B中，周期D包括转换时间，以使得不透明面板在D-t_d毫秒内保持完全透明，透明面板在达到完全不透明之前，在t_r的时间单元内开始向完全不透明转换。根据本发明的其他实施例(图中未示出)，其他的时序规则也是可行的。在一实施例中，矩形550在整个D毫秒内保持完全不透明，在矩形550保持完全不透明的D毫秒之后的t_d毫秒，或在t₀后的D+t_d毫秒，矩形552达到完全透明。在另一实施例中，转换时间可以沿毗邻的不透明周期和透明周期分割。在此实施例中，矩形550在D-t_d/2毫秒(t₁前的t_d/2毫秒)内保持完全不透明，矩形552在t₁后的t_d/2毫秒达到完全透明。

返回图5B所示的时序模式，从面板504到面板506的不透明状态的第一面板间转换，首先为一不透明到透明转换，该转换从t₁-t_d时刻施加切换电压开始，并持续t_d毫秒。如状态552所示，在t₁时刻，面板504为大致透明。由于第一面板504变为透明，作为在t₁-t_r时刻施加切换电压的结果，第二面板506在t₁时刻变为大致不透明(562)。面板506保持大致不透明，直到第二面板间转换开始，而第二面板间转换从t₂-t_d时刻对面板506施加切换电压开始，并持续t_d毫秒。然后，面板506在t₂时刻变为大致透明(564)。第二面板间转换继续通过t₂-t_r时刻对面板508施加切换电压，使面板508在在t₂时刻变为大致不透明(573)，这与面板506变为大致透明(564)的时间大致相同。在第三面板508不透明时，第一面板504和第二面板506保持大致透明。

第三面板间转换返回到第一面板504的不透明状态。第三面板间转换在面板504上在t₃-t_r时刻开始，以使面板在t₃时刻变为大致不透明。在转换期间，面板508在t₃-t_d时刻开始转换至透明状态，以使得面板508在t₃时刻为大致透明。

图6A和图6B示出了根据本发明实施例的具备两个投影器的多层投影显示器600。

图6A示出，两个投影器在不同的面板上投影两个不同的图像。第一投影器609在状态601投影第一图像IMG1在第一面板604上，在状态601中，第二面板606是透明的，第一面板604是不透明的。第二投影器608在状态602投影第二图像IMG2在第二面板606上，在状态602中，第一面板604是透明的，第二面板606是不透明的。两个投影器都连接控制器610并从控制器610接收图像。

图6B示出了类似于图6A的多层投影器，但是，投影器608和609发生了变更，以使它们各自离开第二面板606的距离互不相同。应注意，即使图6B示出投影器608设定比投影器609更接近第二面板606，在其他的实施例中，投影器609也可以设定比投影器608更接近第二面板606。

图7示出了根据本发明实施例的包括成一定角度的面板的多层投影显示器700。该投影显示器布置为：第一面板704设定为朝向观看者130的方向，与观看者130视线的法线方向成θ₁角度；第二面板706设定为离开观看者130的方向，与观看者视线的法线方向成θ₂角度。本领域的技术人员应理解，在本发明的其他实施例中，第一面板704可以在离开观看者130的方向成一定角度，而第二面板706可在朝向观看者130的方向成一定角度。投影器709定位为：如状态STATE1所示，当第一面板704为不透明时，光束712从投影器709投影在第一面板704上的距离为D2，以在第一面板704上形成图像IMG1。投影器708定位为：当第二面板706为大致不透明时，光束714从投影器708投影在第二面板706上的距离为D1，如状态STATE2所示，以在第二面板706上形成图像IMG2。两个投影器都连接控制器710并从控制器710接收图像。

图8示出了根据本发明实施例的包括成一定角度的面板和四个投影器的多层投影显示器800。该投影显示器布置为：在状态STATE1中，当第一面板806为大致不透明时，控制器810所控制的投影器808和814，可以都同步投影光束在第一面板806上，以形成图像IMAGE1。该显示器也布置为：在状态STATE2中，当第二面板804为大致不透明时，控制器810所控制的投影器809和816，可以都同步投影光束在第二面板804上，以形成图像IMAGE2。

图9示出了根据本发明实施例的包括相互交叉的面板的多层投影显示器900。该投影显示器布置为：面板904和906互相交叉。如状态901所示，当面板906为大致不透明和面板904为大致透明时，投影器908投影光束912在面板906上，以在面板906上显示图像IMAGE1。如状态902所示，当面板904为大致不透明和面板906为大致透明时，投影器909投影光束914在面板904上，以在面板904上显示图像IMAGE2。两个投影器都连接控制器710并由控制器710控制。

图10示出了根据本发明实施例的包括朝向单一位置并成一定角度的投影器的多层投影显示器1000。该投影显示器布置为：当第一面板1016为大致不透明和其他两个面板为透明时，投影器1004投影一图像在第一面板1016上；当第二面板1014为大致不透明和其他两个面板为透明时，投影器1008投影一图像在第二面板1014上；当第三面板1012为大致不透明和其他两个面板为透明时，投影器1006投影一图像在第三面板1012上。所有的投影器都连接控制器1018并由控制器1018控制。圆形视图1002表示了投影显示器1000的俯视水平截面。投影器1004、1006和1008布置为在一圆形样式中并成一定角度以使每一投影器投影光线在焦点1010上。

图11示出了根据本发明实施例的包括离开观看者1108的方向的投影器的多层投影显示器。投影器1112和1114与控制器1110连接，并定位为：光束1124和1126，在离开观看者1108并朝向面板1106和1104方向，分别在面板投影显示图像IMAGE1和图像IMAGE2。如上述的本发明的实施例相同，面板在大致透明和大致不透明状态之间以切分的方式交替，以使观看者1108可以透过玻璃1116看到图像。

图12A和12B示出了根据本发明实施例的包括大致靠近的面板的多层投影显示器1200和1250。除了在面板1204和1208之间没有空间外，图12A和图1A大致类似。在状态1201中，当面板1204大致透明时，投影器1206将从控制器1210接收的光束1212，投影在大致不透明的面板1208上，在面板1208上形成图像IMAGE2。在状态1202中，当面板1208大致透明时，投影器1206将从控制器1210接收的光束1218，投影在大致不透明的面板1204上，在面板1204上形成图像IMAGE1。

图12B和图12A类似，除了使用了两个交替的投影器而不是一个，并使用了缓冲层1256，该缓冲层可以用任何材料制成，并定位在面板1254和1258之间。在状态1251中，当面板1254大致透明时，与控制器1254连接的投影器1260，将光束1266投影在大致不透明的面板1258上并形成图像IMAGE2。在状态1252中，当面板1258大致透明时，与控制器1264连接的投影器1262，将光束1268投影在大致不透明的面板1254以并形成图像IMAGE1。

图13示出了根据本发明实施例的包括位于投影器之间的面板的多层投影显示器。面板1304和1306与控制器1310连接，控制器1310也与投影器1312和1314连接。面板，控制器和投影器都内置于游戏机1318中。投影器的布置为；如状态1301中所示，当面板1304大致不透明且面板1306大致透明时，投影器1312在离开观看者1308的方向，将光束1324投影在面板1304，在面板1304上形成图像IMAGE1。如状态1302中所示，当面板1306大致不透明和面板1304大致透明时，投影器1314在朝向观看者1308的方向，将光束1326投影在面板1306形成图像IMAGE2。

因为本发明描述的系统或方法可以使用信息和程序指令实现，所以本发明与包括程序指令，状态信息等的机器可读介质相关，用于实现此处所描述的各种操作。机器可读介质的示例包括但不限于，磁性介质，如硬盘、软盘、磁带；光学介质，CD-ROM盘；磁性-光学介质；专门配置为存储和进行程序指令的硬件设备，例如可读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。本发明的实现还可以通过适当的媒介载波传送，如大气电波，光缆，电缆等。程序指令的示例包括机器码，如通过编译器产生，和包含计算机使用编译器执行的高级编码文件。

游戏领域和/或计算机软件和硬件领域的技术人员对上述的设备和材料是熟悉的。尽管为了方便起见，许多部件和过程在以上以单数的形式描述，但本领域的技术人员应理解，多个部件和重复的过程也可以被用于实现本发明的技术。

虽然本发明示例性的实施例和应用在本文示出和描述，但是在本发明的理念、范围和精神内的许多改变和修改是可能的，并且，在细读本申请后，这些改变应该是明显的。相应的，本实施例可被认为是示例性的而不是限定性的，并且，本发明并不限于本文所给定的细节，但是本实施例可以在所附权利要求的界限和等同的范围内作出修改。

Claims

1.一种多层投影显示器，包括按预设距离分开的第一面板和第二面板，其中所述第一面板的至少一部分与所述第二面板的至少一部分重叠，并且所述第一面板设于观看位置和所述第二面板之间，其特征在于：

控制器，所述控制器配置为，使所述第一面板和所述第二面板以既定频率在大致不透明状态和大致透明状态之间轮换，以至在所述第二面板大致透明时，所述第一面板大致不透明，和在所述第一面板大致透明时，所述第二面板大致不透明，其中所述不透明状态长于所述透明状态，以使得所述第二面板的转换状态在所述观看位置不可见；和

一个或多个投影器，所述投影器配置为，在所述第一面板大致不透明时，在所述第一面板上投影图像，并进一步配置为，在所述第二面板大致不透明时，在所述第二面板上投影图像。

2.根据权利要求1所述的多层投影显示器，其中所述一个或多个投影器中的单个投影器将所述图像投影在所述第一面板上，并且，也将所述图像投影在所述第二面板上。

3.根据权利要求1所述的多层投影显示器，其中所述一个或多个投影器包括第一投影器和第二投影器，所述第一投影器将所述图像投影在所述第一面板上，而所述第二投影器将所述图像投影在所述第二面板上。

4.根据权利要求2或3所述的多层投影显示器，其中，在所述图像投影在所述第一面板上时，在所述观看位置，投影在所述第一面板的所述图像可见，和在所述图像投影在所述第二面板上时，在所述观看位置，投影在所述第二面板的所述图像可见。

5.根据权利要求4所述的多层投影显示器，其中，所述控制器进一步配置为：

在所述第一面板处于所述不透明状态时，在将所述第一面板从所述不透明状态转换到所述透明状态之前，使所述第二面板从所述透明状态进入所述不透明状态，以至所述第一面板和所述第二面板都暂时的处于所述不透明状态；

在所述第二面板处于所述不透明状态时，在将所述第二面板从所述不透明状态转换到所述透明状态之前，使所述第一面板从所述透明状态进入所述不透明状态，以至所述第一面板和所述第二面板都暂时的处于所述不透明状态。

6.根据权利要求1所述的多层投影显示器，其中，所述一个或多个投影器配置为，在所述第二面板大致透明时，将所述图像穿过所述第二面板投影在所述第一面板上，并且，在所述第一面板大致透明时，在所述观看位置并穿过所述第一面板，投影在所述第二面板上的图像可见。

7.根据权利要求1所述的多层投影显示器，其中，所述既定频率应足够大，以使投影在所述第一面板和所述第二面板上的所述图像，对人类使用者呈现为包括所述两个投影图像的单一图像。

8.根据权利要求1所述的多层投影显示器，其中，所述既定频率为每秒钟在所述不透明状态和所述透明状态之间至少60次转换。

9.根据权利要求1所述的多层投影显示器，其中，所述控制器可通过分别将第一电压施加到所述第一面板或所述第二面板，使所述第一面板或所述第二面板变为大致不透明，并且，可进一步通过分别将第二电压施加到所述第一面板或所述第二面板，使所述第一面板或所述第二面板变为大致透明。

10.根据权利要求1所述的多层投影显示器，其中，所述第一面板和所述第二面板中的至少一个是以下显示设备中的一种：聚合物分散液晶显示器、悬浮颗粒显示器或电致变色显示器。