DE10044532A1 - Bildschirmanzeige und Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Bildschirmanzeige - Google Patents

Bildschirmanzeige und Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Bildschirmanzeige

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DE10044532A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bildschirmanzeige sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Bildschirmanzeige. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bildschirmanzeige und ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Bildschirmanzeige vorzuschlagen, bei denen eine signaltechnisch sichere Bildschirmanzeige auf Flachbildschirmen ereicht werden kann. DOLLAR A Die Bildschirmanzeige beinhaltet eine Hintergrundbeleuchtung. Matrixartige Anordnungen von steuerbaren Filtern bilden mindestens zwei transmissive Displays. Die Displays sind so angeordnet, daß es zu einer Farbmischung der, durch die Displays erzeugten Einzelbilder kommt. Die Displays werden so angeordnet und angesteuert, daß Teil- oder Vollausfälle eines Displays von der Bedienungsperson sofort erkannt werden können und insbesondere kein Anzeigebild entstehen kann, bei der eine Gefahrenanzeige (z. B. rot) auf Grund von Ausfällen zu einer "keine Gefahr" signalisierenden Anzeige werden kann (z. B. grün). DOLLAR A Jeweils zueinander gehörende Bildpunkte aller transmissiven Displays werden so angesteuert, daß sie die gleiche Farbe erzeugen. Unterschiedliche Ansteuerungen der Displays oder fehlerhafte Displays werden anhand eines dunklen oder farbverfälschten Bildes der Bildschirmanzeige signalisiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildschirmanzeige gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Bildschirmanzeige. Die Erfindung ist geeignet für - aber nicht beschränkt auf - den Einsatz als signaltechnisch sichere Bildschirmanzeige in elektronischen Stellwerken (ESTW).
In Stellwerken und Betriebsleitstellen wird der aktuelle Zustand signaltechnischer Anlagen auf Bildschirmen angezeigt. Visualisiert werden beispielsweise Besetztzustände von Gleisabschnitten, die Lage von Weichen und Signalbegriffe. Das Bedienpersonal, z. B. ein Fahrdienstleiter, trifft auf der Grundlage des angezeigten Betriebszustandes Entscheidungen und greift gezielt in das Betriebsgeschehen der Anlage ein. Kommt es bei der Anzeige des Zustandes zu einer für das Bedienpersonal nicht erkennbaren Verfälschung von visuellen Informationen, so können Eingriffe zu einer Gefährdung des Betriebes führen.
Es sind daher verschiedene Verfahren entwickelt worden, wie Verfälschungen von Bildschirmanzeigen zuverlässig erkannt werden können. So ist beispielsweise aus der DE 43 06 470 C2 ein Verfahren bekannt, bei dem zugeführte Zustandsdaten in zwei unabhängigen logischen Kanälen aufbereitet und miteinander verglichen werden. Aus der DE 43 32 143 A1 ist ein Verfahren zur Anzeige von Betriebszuständen bekannt, bei dem die Zustandsdaten zweikanalig zugeführt werden und in einem Rechner nur teilweise zweikanalig aufbereitet werden. Das beschriebene Grafiksystem selbst ist jedoch nur einfach vorhanden, so daß dort auftretende Fehler möglicherweise vom Bedienpersonal nicht erkannt werden können. Die DE 198 30 926 A1 beschreibt ein Verfahren zur sicheren Anzeige des Zustandes einer signaltechnischen Anlage auf einem Bildschirm und einen Bedienplatzrechner zur Ausführung des Verfahrens. Dabei werden die Bildaufbausymbole unabhängig voneinander in zwei unterschiedlichen logischen Kanälen durch Bildaufbaumodule erzeugt. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß ein erhöhter Hard- und Softwareaufwand erforderlich ist und daß das Anzeigemodul und der Bildschirm, welche die Bildsymbole von den Bildaufbaumodulen verarbeiten und anzeigen nur einfach vorhanden sind. Dadurch sind dort auftretende Fehler unter Umständen ebenfalls nicht durch das Bedienpersonal erkennbar.
Bisher werden die anzuzeigenden Daten von sicheren, in der Regel mehrkanaligen Rechnern erzeugt und die Anzeigebilder entweder im Bildspeicher zwischen den Rechnerkanälen verglichen und/oder abwechselnd auf einen Röhrenmonitor geschaltet. Auf dem Bildschirm wird neben den eigentlichen Nutzdaten, z. B. Gleisbilder, Bereichsübersichten, ein Farbfeld dargestellt, das alle auf dem Bildschirm angezeigten Farben enthält. Dieses wird vom Bediener regelmäßig auf korrekte Darstellung geprüft. Wesentlich für die Erreichung der Sicherheit ist der Einsatz von Röhrenmonitoren, da durch die in schneller Folge stattfindenden Bildwiederholungen und der Flüchtigkeit des auf die Mattscheibe geschriebenen Bildes sich der Ausfall einer oder mehrerer Strahlerzeuger der drei Grundfarben (rot, grün, blau) sofort auf das gesamte Bild auswirkt. Dies kann vom Bediener an dem jetzt falsch dargestellten Farbfeld unmittelbar erkannt werden. Nachteil hierbei ist jedoch der hohe Platzverbrauch, insbesondere beim Einsatz mehrerer großformatiger Monitore. Weiterhin nachteilig ist der hohe Energieverbrauch bei der Verwendung von Röhrenmonitoren. Die Empfindlichkeit gegenüber magnetischen Feldern erfordern oft kostspielige Abschirmmaßnahmen. Des weiteren weisen die Bildröhren eine begrenzte Lebensdauer auf.
Bei Flachbildschirmen wird hingegen jeder Bildpunkt einzeln angesteuert. Dadurch wirken sich Ausfälle einzelner Anzeigebereiche des Displays nicht zwingend auch auf das Farbfeld aus, so daß aus der korrekten Darstellung des Farbfeldes nicht mehr auf die korrekte Funktion der Bildschirmanzeige geschlossen werden kann. Diese Eigenschaft hat bisher den Einsatz von Flachbildschirmen für sicherheitsrelevante Anzeigen verhindert.
Aufgabe der Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere eine Bildschirmanzeige und ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Bildschirmanzeige vorzuschlagen, bei denen eine signaltechnisch sichere Bildschirmanzeige auf Flachbildschirmen erreicht werden kann. Dabei soll der Hard- und Softwareaufwand möglichst gering sein und eine hohe Sicherheit beim Erkennen von Fehlern und Verfälschungen erreicht werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Bildschirmanzeige gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
Die Bildschirmanzeige beinhaltet eine Hintergrundbeleuchtung. Matrixartige Anordnungen von steuerbaren Filtern bilden mindestens zwei transmissive Displays. Die Displays sind so angeordnet, daß es zu einer Farbmischung der, durch die Displays erzeugten Einzelbilder kommt. Die Displays werden so angeordnet und angesteuert, daß Teil- oder Vollausfälle eines Displays von der Bedienungsperson sofort erkannt werden können und insbesondere kein Anzeigebild entstehen kann, bei der eine Gefahrenanzeige (z. B. rot) auf Grund von Ausfällen zu einer "keine Gefahr" signalisierenden Anzeige werden kann (z. B. grün).
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Displays so angeordnet, daß die Hintergrundbeleuchtung durch alle transmissiven Displays dringt. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, daß die Hintergrundbeleuchtung und die Displays hintereinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Filter Farbfilter und die Displays Farbdisplays.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, die Displays hintereinander anzuordnen. In einer Abwandlung sind die Displays nebeneinander angeordnet, wobei die Einzelbilder der einzelnen Displays durch ein optisches System vereinigt werden. Durch die dann auftretende additive Farbmischung werden die für die Anzeige verwendeten Farben anders gewählt. So sind beispielsweise als Displays auch solche anwendbar, die sich der DLP-Technik (Digital Light Processing) bedienen. Dabei lenkt ein Linsensystem das Lampenlicht auf einen DMD- Chip (Digital Mirror Device), der etliche kleinere kippbare Spiegel trägt. Die durch zwei DMD erzeugten Bilder werden erfindungsgemäß durch ein optisches System vereinigt.
Ein oder mehrere Rechner dienen zur Ansteuerung der Displays. Jeweils zueinander gehörende Bildpunkte aller transmissiven Displays werden so angesteuert, daß sie die gleiche Farbe erzeugen. Unterschiedliche Ansteuerungen der Displays oder fehlerhafte Displays werden anhand eines dunklen oder farbverfälschten Bildes der Bildschirmanzeige signalisiert. Um die Funktionsfähigkeit der Displays sicherzustellen, werden regelmäßig Testbilder aufgeschaltet.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein geringerer Platzbedarf erreicht. Die magnetische Empfindlichkeit wird verringert bzw. es kann auf kostspielige Abschirmmaßnahmen verzichtet werden. Die Lebensdauer einer erfindungsgemäßen Bildschirmanzeige wird deutlich erhöht, bei Versagen der Hintergrundbeleuchtung kann diese leicht ausgetauscht werden. Ein softwareseitiger Vergleich der Anzeigebilder kann entfallen bzw. stellt einen zusätzlichen Sicherheitstest dar, der die Sicherheit einer korrekten Anzeige erhöht.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels nachfolgend näher erläutert.
Bekannte Bildschirmanzeigen weisen eine Hintergrundbeleuchtung und ein transmissives Farbdisplay auf. Die erfindungsgemäße Bildschirmanzeige verwendet zwei transmissive Farbdisplays, z. B. TFT-LCD, wie aus Notebook-Computern bekannt, es ist aber grundsätzlich jede matrixartige Anordnung von steuerbaren Farbfiltern verwendbar. Diese können eine durch die Bauart festgelegte Anzahl von Bildpunkten ansteuern. Die Ansteuerung erfolgt durch einen Rechner. Jeder Bildpunkt besteht wiederum aus drei sub-pixeln, die, bei Ansteuerung, den Strahlengang für die durch eine weiße Lichtquelle erzeugte Hintergrundbeleuchtung durch Farbfilter in den Grundfarben (rot, grün, blau) freigeben. Durch additive Farbmischung können so beliebige Farben pro Bildpunkt dargestellt werden. Für die erfindungsgemäße Bildschirmanzeige werden nun zwei solcher Farbdisplays vor einer gemeinsamen Hintergrundbeleuchtung angeordnet.
Das von der Hintergrundbeleuchtung ausgehende Licht durchdringt das erste Farbdisplay an den eingeschalteten Bildpunkten. Alle nicht der gewünschten Farbe entsprechenden Anteile werden durch den Farbfilter im ersten Farbdisplay zurückgehalten. Anschließend durchdringt das Licht das zweite Farbdisplay, sofern die im Strahlengang liegenden Bildpunkte ebenfalls mit gleicher Farbe angesteuert werden wie das erste Farbdisplay. Es erfolgt damit eine subtraktive Farbmischung.
Bei unterschiedlicher Ansteuerung der beiden Farbdisplays bleiben die unterschiedlich angesteuerten Bildbereiche dunkel, sofern man sich bei der Anzeige auf die Grundfarben beschränkt. Die dunklen Bereiche sind z. B. bei Anwendung im elektronischen Stellwerk durch Unstetigkeiten im Gleisbild sofort erkennbar. Falls Mischfarben verwendet werden, so treten deutliche Farbabweichungen auf, die beim Vergleich mit den im Farbfeld dargestellten Farben erkannt werden.
Das beschriebene Verfahren deckt sowohl Ausfälle der beiden Farbdisplays selbst auf, als auch zweikanalig unterschiedliche Ansteuerung der Farbdisplays durch den Rechner. Dadurch kann ein Vergleich der im Bildspeicher vorhandenen Daten entfallen.
In der Tabelle sind die Auswirkungen von Einzelausfällen exemplarisch für das zweite Farbdisplay bei ausschließlicher Verwendung der Grundfarben r (rot), g (grün), b (blau) aufgeführt. Wird beispielsweise ein Bildpunkt beim ersten Farbdisplays mit der Farbe r (rot) angesteuert und wird der zugehörige Bildpunkt beim zweiten Farbdisplay mit der Farbe g (grün) angesteuert, so stimmt die Sollanzeige (r) nicht mit der Istanzeige überein. Die Anzeige bleibt in diesem Fall dunkel und signalisiert so einen Fehler, in diesem Fall eine falsche Ansteuerung des zweiten Farbdisplays.
Wie in der Tabelle aufgeführt, führt kein Einzelausfall zur Anzeige einer falschen Farbe. Ständig ausgeschaltete Bildpunkte führen zu schwarzen Bereichen im Bild, dieser Ausfall ist für die meisten Anwendungen, z. B. im elektronischen Stellwerk ungefährlich. Ständig eingeschaltete Bildpunkte führen nicht zu einer falschen Bildschirmanzeige, solange dieser Ausfall nur ein Farbdisplay betrifft. Um die Funktionsfähigkeit der beiden Farbdisplays sicherzustellen, werden regelmäßig Testbilder aufgeschaltet. Dies kann z. B. durch die bildschirmfüllende Ansteuerung beider Farbdisplays nach folgendem Muster geschehen:
Die in der Tabelle dargestellten Ansteuerungen werden beispielsweise zyklisch durchlaufen. Abweichungen vom jeweils erwarteten Bild lassen auf einen Defekt an mindestens einem Display schließen. Werden die Displays bildschirmfüllend angesteuert, so lassen sich Defekte zudem genau lokalisieren.

Claims (18)

1. Bildschirmanzeige mit einer Hintergrundbeleuchtung und einer matrixartigen Anordnung von steuerbaren Filtern, insbesondere zur signaltechnisch sicheren Darstellung von Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß die matrixartige Anordnung von steuerbaren Filtern mindestens zwei transmissive Displays bilden, die so angeordnet sind, daß es zu einer Farbmischung der, durch die Displays erzeugten Einzelbilder kommt.
2. Bildschirmanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Displays so angeordnet sind, daß die Hintergrundbeleuchtung durch alle transmissiven Displays dringt.
3. Bildschirmanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hintergrundbeleuchtung und die Displays hintereinander angeordnet sind.
4. Bildschirmanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter Farbfilter und die Displays Farbdisplays sind.
5. Bildschirmanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches System derart angeordnet ist, daß die durch die Farbdisplays erzeugten Einzelbilder zu einem Gesamtbild vereinigt werden.
6. Bildschirmanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Rechner zur Ansteuerung der Displays dienen.
7. Bildschirmanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Displays farbfähige LC-Displays, insbesondere TFT-LC-Displays sind.
8. Bildschirmanzeige nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bildpunkt eines Farbdisplays aus mindestens drei sub-pixeln besteht, die, bei Ansteuerung, den Strahlengang für die durch eine weiße Lichtquelle erzeugte Hintergrundbeleuchtung durch Farbfilter insbesondere in den Grundfarben (rot, grün, blau) freigeben.
9. Verfahren zur Ansteuerung einer Bildschirmanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zueinander gehörenden Bildpunkte aller transmissiven Displays so angesteuert werden, daß sie die gleiche Farbe erzeugen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Bauart der Displays festgelegte Anzahl von Bildpunkten durch einen oder mehrere Rechner angesteuert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bildpunkt, der aus mindestens drei sub-pixeln besteht so angesteuert wird, daß ein Strahlengang für die durch eine weiße Lichtquelle erzeugte Hintergrundbeleuchtung durch Farbfilter insbesondere in den Grundfarben (rot, grün, blau) freigeben wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Hintergrundbeleuchtung ausgehende Licht zuerst das erste Display an den eingeschalteten Bildpunkten durchdringt, wobei alle nicht der gewünschten Farbe entsprechenden Anteile durch das Filter im ersten Display zurückgehalten werden und anschließend das Licht das zweite Display durchdringt, sofern die im Strahlengang liegenden Bildpunkte ebenfalls mit gleicher Farbe angesteuert werden wie beim ersten Display.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Ansteuerungen der Displays oder fehlerhafte Displays anhand eines dunklen oder farbverfälschten Bildes der Bildschirmanzeige signalisiert werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Grundfarben angezeigt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mischfarben, die aus den Grundfarben zusammengesetzt sind, angezeigt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß regelmäßig Testbilder aufgeschaltet werden, um die Funktionsfähigkeit der Displays sicherzustellen.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie für sicherheitsrelevante Bildschirmanzeigen, insbesondere in elektronischen Stellwerken verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildschirmanzeige Gleisbilder und/oder Bereichsübersichten enthält.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012221370A1 (de) * 2012-11-22 2014-05-22 Siemens Aktiengesellschaft Anzeigeeinrichtung zum Erzeugen eines Anzeigebildes
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