專利名稱：電光顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電光顯示裝置。這種顯示裝置尤其適用于能夠使一個或多個人利用顯示器通過加入、刪除或改變顯示信息而與顯示器交流的大型互動式顯示器；以下將對本發(fā)明關于這種應用進行描述。
已知有各種類型的互動式顯示器，如美國專利US5，495，269和WO95／34881中所述。這種已知的顯示器一般由根據(jù)具體應用的合適大小的屏幕構成。因此，必須對各個大小的屏幕具體地設計每個顯示器。而且顯示器的厚度一般隨屏幕的大小而增加。
本發(fā)明的目的在于提供一種其結構能使其可以根據(jù)不同的應用而以不同的尺寸組裝的顯示器。本發(fā)明的另一個目的在于提供一種能夠以具備較大的顯示尺寸但又具有較小的厚度組裝的顯示裝置。本發(fā)明的再一個目的在于提供一種可由用戶以互動方式使用但用戶又不妨礙屏幕的電光裝置。本發(fā)明的還有一個目的在于提供一種制造互動式電光顯示器的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種電光顯示裝置，裝置包括一個顯示屏；多個模塊單元，每個模塊單元包括一個接收電信號、把電信號轉(zhuǎn)換成光學圖象并經(jīng)光學投影系統(tǒng)把光學圖象投影到顯示屏的投射器；多個以并聯(lián)陣列排列從而在顯示屏上產(chǎn)生合成顯示的模塊單元；裝置還包括一個用于檢測每個模塊單元的投影系統(tǒng)導致的畸變并修正施加到每個模塊單元的投射器上的電信號以針對于檢測到的畸變校正合成顯示的校準系統(tǒng)。
根據(jù)上述優(yōu)選實施例的另一個特點，每個模塊單元還包括一個用于傳感顯示屏上的光學圖象并將圖象轉(zhuǎn)換成電信號的圖象傳感器；和一個把圖象傳感器成象到顯示屏上的光學成象系統(tǒng)。校準系統(tǒng)還檢測由光學成象系統(tǒng)在合成顯示中產(chǎn)生的畸變并修正施加到每個模塊單元的投射器的電信號，從而還針對這些檢測到的畸變校正合成的顯示。
根據(jù)上述優(yōu)選實施例的另一個特點，顯示屏是一種尺寸和結構覆蓋了所有模塊單元的透光顯示屏。另外，校準系統(tǒng)還包括一個屏幕表面上給定位置處的基準點二維陣列。
在上述的一個優(yōu)選實施例中，基準點的二維陣列由顯示屏上多個水平基準線和多個垂直基準線的交叉點確定。在上述第二實施例中，基準點的二維陣列是顯示屏上的光纖端點?；鶞示€也可以是各個模塊顯示屏的邊界連線。在任何情況下，選擇的校準技術可以用于聯(lián)機校準或僅用于脫機校準。
因而可以知道，本發(fā)明的上述特點使得顯示裝置能夠由相同設計、大小和結構的一個或多個模塊單元構成并根據(jù)具體應用組配。例如，裝置可以根據(jù)具體應用所需的顯示屏的大小用布置成直線的兩個模塊單元、布置成2×2陣列的四個模塊單元或布置成3×3的九個模塊單元等組裝成。還可以知道，整個顯示屏的厚度對于任意大小的顯示屏都將相同。
此裝置能夠捕獲顯示在顯示屏上的任何圖象，包括由光投射器投射到顯示屏上的圖象或利用干抹去標識器(dry-erase marker)、電子筆等的任何手寫稿。裝置也可捕獲任何目標圖象，如對著顯示屏放置的文件。因此，該裝置不僅可用于顯示文件，而且也可用于儲存或傳遞文件。因為合成的顯示屏不受用戶的阻擋，所以用戶可以自然流暢地顯示。因為系統(tǒng)是模塊化的，所以合成顯示屏的結構和大小可適合于任何用途；并且因為系統(tǒng)的厚度相對較小，所以可以在辦公室的環(huán)境或其他空間受局限的環(huán)境中如會議室、機場通道(走廊)等地方使用。
校準系統(tǒng)最好作為裝置的一個整體部分筑造在裝置上，使得能夠按照需要經(jīng)常方便地再校準系統(tǒng)，如對光-機械系統(tǒng)隨時間和溫度移動的趨勢做補償。而校準系統(tǒng)對于由多個如上所述的模塊單元構成的大視野裝置尤其有用，校準裝置還可以用在單單元的裝置中。
根據(jù)本發(fā)明上述多單元和單單元兩個優(yōu)選實施例中的又一個特點，校準系統(tǒng)產(chǎn)生一個圖象路線校正表，對于每個單元校正顯示屏上基準點二維陣列的已知位置和成象在顯示屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。還產(chǎn)生一個投射器路線校正表，對于每個單元校正在顯示屏上的基準點二維陣列的已知位置和投影到顯示屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種制造電光顯示器的方法，包括提供多個模塊單元，每個模塊單元包括一個接收電信號、將電信號轉(zhuǎn)換成光學圖象并通過光學投影系統(tǒng)把光學圖象投射到顯示屏上的投射器；以并排的陣列設置多個模塊單元，以便合成各個顯示從而產(chǎn)生一個合成的顯示；通過檢測光學系統(tǒng)在合成的顯示中產(chǎn)生的畸變并修正施加到每個模塊單元的投射器上的電信號、以針對于檢測到的畸變校準合成的顯示，來校準模塊單元。
按照前述特點構成的電光顯示裝置可以用于大量的用途當中，包括會議室、控制中心和電子廣告牌，以及大的前／后投影系統(tǒng)。
本發(fā)明的其它優(yōu)點和特點將通過下列的描述變得更加清楚。
以下通過參考附圖對本發(fā)明做以描述。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置，包括四個模塊單元和一個覆蓋了所有模塊單元的顯示屏的合成的顯示屏；圖2表示用于圖1所述裝置中的一個模塊單元的結構；圖3表示圖2所示裝置中的一個模塊單元的光學系統(tǒng)；圖4具體表示了一個模塊單元中光學系統(tǒng)內(nèi)的折疊反射鏡；圖5表示可用于每個模塊單元中的另一種類型的光學系統(tǒng)；圖6a-6e表示在模塊單元的光學系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種類型的畸變，這些畸變通過模塊單元的校準系統(tǒng)校正；圖7表示用于校準模塊單元的合成顯示屏上的校準格柵。
圖8a和8b分別表示沿圖7中8a-8a和8b-8b的橫向和縱向截面圖；圖9表示了一種校正模塊單元中光強分布的非均勻性的技術；圖10表示用于校正模塊中光學系統(tǒng)導致的畸變以及模塊中光強分布不均勻的合成顯示屏的另一種結構；圖11a和11b表示一種校正模塊單元的成象系統(tǒng)中空間畸變的技術；圖12a和12b表示一種分別校正模塊單元的成象光路系統(tǒng)和投影光學系統(tǒng)中空間畸變的技術；圖13表示一種消除多個模塊單元的顯示屏中的顯示之間重疊和間隙的技術；圖14是一個整體校準技術實例的流程圖，由四項操作A，B，C和D構成；圖15是圖14中操作A的流程圖；圖16是圖14中操作B的流程圖；圖16a，16b和16c是操作B的某項子操作；
圖17a和17b總體合成，構成圖14中所示操作C的流程；圖18是圖14中操作D的流程圖，該操作用于校準各個模塊單元之間光強的非均勻性；圖19表示一種電光顯示裝置，包括多個配置有菲涅耳透鏡并具有共用散射屏以產(chǎn)生對于任何視角均勻的投射器；圖20是圖19所示裝置中菲涅耳透鏡簡圖；圖21a，21b和21c分另是帶有機械裝置的投射器的前視、側視和頂視圖，機械裝置用于進行的機械校正是數(shù)字校正的備選方案；圖22a，22b和22c是關于圖21a-21c所示機械校正的一種更具體的方式的前視、側視和頂視圖；圖23a，23b，23c是說明能進行更好的畸變校正的不同攝像機定位設置的圖；圖24是利用圖23c所示攝像機定位設置的操作的流程圖；該操作用于校正單投射器中的彩色會聚畸變；圖25和26是有益于對圖24的流程圖解釋的示意圖；圖27是用在類似的校正幾何畸變的操作流程圖；圖28是有益于對圖27的流程圖進行解釋的示意圖；模塊結構圖1是根據(jù)本發(fā)明構成的一種形式的顯示裝置，顯示裝置由布置成2×2陣列的四個模塊單元M1-M4以鄰接的關系構成，合并各個顯示以產(chǎn)生一個合成顯示。該裝置還包括大小和形狀覆蓋整個模塊單元的合成屏幕，由標號2表示。四個模塊單元為相同的設計、大小和形狀，使得可以組裝成任何具體應用所需的大小和結構的合成顯示屏。
每個模塊單元M1-M4的結構示于圖2。每個模塊單元包括一個殼體3和一個接收電信號并將電信號轉(zhuǎn)換成光學信號、再經(jīng)過光學投影系統(tǒng)把光學圖象投影到顯示屏2上的后投射器5。后投射器5由一個繪圖計算機6驅(qū)動，該計算機經(jīng)輸入端口7從系統(tǒng)計算機SC接收電信號。繪圖計算機6最好構造成一個分離的單元并且不形成在模塊上。
每個模塊單元還包括一個圖象傳感器8，用于接收各個單元的顯示屏上經(jīng)過光學成象系統(tǒng)的光學圖象并將圖象轉(zhuǎn)換成電信號。這些電信號提供給繪圖計算機6，用于驅(qū)動后投射器5以再包含顯示在顯示屏2上的圖象。
后投射器5最好是一種有源彩色LCD(液晶顯示器)投射器。但也可以是一種數(shù)字微鏡裝置投射器，或其它任何公知類型的投射器。圖象傳感器8最好是一種現(xiàn)今在攝像機領域通用的CCD(電荷耦合器件)。但也可以是任意其它類型的圖象傳感儀，如管裝攝像機、掃描儀等。
繪圖計算機6經(jīng)輸入端口7接收來自圖象傳感器8，以及從系統(tǒng)計算機SC輸出的電信號，并產(chǎn)生驅(qū)動后投射器5的信號(如視頻信號)。繪圖計算機6還包括一個內(nèi)設的校準系統(tǒng)，用于針對各個模塊單元中投射的圖象中的畸變校準模塊單元，從而減小出現(xiàn)在所有模塊單元的合成顯示屏中的畸變。校準系統(tǒng)還消除四模塊單元顯示的顯示屏2上合成顯示的重疊和間隙。
光學系統(tǒng)圖3和4表示在顯示屏2上投射由各個模塊單元的后投射器5產(chǎn)生的圖象的光學投影系統(tǒng)，以及在各個模塊單元的圖象傳感器8上對顯示屏2成象的光學成象系統(tǒng)。
因此，如圖3和4所示，光學投影系統(tǒng)包括一個燈泡和一個反射器10。此燈泡可以是任意一種公知的類型(如鹵鎢燈，鹵化銀燈，弧燈等)，光經(jīng)過會聚透鏡11、IR／UV濾光器11a和由一對菲涅耳透鏡13跨越其上的LCD光模板，由投影透鏡14放大，并由折疊透鏡15a，15b，15c投射到顯示屏2上。光學成象系統(tǒng)把顯示屏2經(jīng)反射鏡15a-15c和透鏡系統(tǒng)17成象到圖象傳感器16上。
因此，從顯示屏2反射的光表示一個合成圖象，即后投射器5產(chǎn)生的圖象和任何寫入并投射到顯示屏正面以及成象到圖象傳感器8的圖象的疊加。繪圖計算機6儲存后投射圖象及捕獲的合成圖象的復制件。從這兩個圖象中，系統(tǒng)可以確定用戶的輸入，即從顯示屏的正面寫入或投射到顯示屏上的圖象。
捕獲寫入或投射到顯示屏前表面上的圖象的另一種技術是瞬間關上后投射器產(chǎn)生的圖象，并隨后讀出寫入或投射到正面上的圖象。這種技術簡化了用戶輸入的判斷過程，因為捕獲的圖象不包括后投射的圖象。
光學投影系統(tǒng)和光學成象系統(tǒng)固有的會產(chǎn)生畸變，此畸變由繪圖計算機6檢測并校正，從而在合并了每個模塊單元M1-M4產(chǎn)生的圖象的顯示屏2上產(chǎn)生更令人滿意的顯示，如下列具體的描述。
圖5表示可用于每個模塊單元M1-M4的另一種光學布局。因此，取代利用通常的光學系統(tǒng)合成被后投射器5投射到顯示屏2上的圖象和由圖象傳感器8接收的顯示屏2的圖象，給模塊單元配置一個圖中18處所示的分離的光學投影系統(tǒng)和圖中19處所示的分離的光學成象系統(tǒng)。
光學機械系統(tǒng)產(chǎn)生的畸變放大圖象時產(chǎn)生畸變是光學系統(tǒng)的固有特性。圖6a表示一種具有縱軸LA和橫軸TA的無畸變或理想的圖象UI。圖6a還表示一種枕型畸變圖象，其中可以知道畸變量隨離縱軸LA和橫軸TA的距離而改變。圖6b表示一種相對于無畸變圖象UI為桶形畸變的圖象BDI。圖6c表示一種合成了四個模塊M1-M4的顯示的顯示器如何以對四個模塊中的每一個產(chǎn)生的畸變無校正的顯示。
圖6d表示一個投射到由四個模塊單元M1-M4合成的顯示屏上的無畸變水平直線UL；而圖6a表示如果畸變不被校正，則在DLpc處直線如何受枕形畸變影響而發(fā)生畸變，以及在DSI處表示最終顯示屏圖象灰度水平。
當觀察只包含一個來自單模塊單元的單顯示的顯示屏時，光學系統(tǒng)產(chǎn)生的畸變可以頻繁地通過而感覺不到；但當產(chǎn)生一個合成圖象，其中多個(這種情況下是四個)顯示以“無縫”的形式“縫合”到一起時，合成顯示中每個模塊產(chǎn)生的畸變非常顯著。主要的畸變是1．平直度畸變，產(chǎn)生于枕形(PC)或筒形效應；2．沿合成顯示鄰接邊的疊蓋和縫隙，產(chǎn)生于枕形(PC)或筒形失真效應；3．照明(單色和彩色)中的不均勻，產(chǎn)生于各個模塊單元的光強水平差；4．色差；5．梯形(KS)失真效應；6．相鄰投射器之間的放大率(M)之差；7．旋轉(zhuǎn)(R)畸變；8．平移(X，Y)畸變；和
9．各個投射器所固有的會聚畸變。
校正系統(tǒng)可以看出，為了合并多個模塊的顯示，需要校正系統(tǒng)檢測這些畸變并針對這些畸變校正合成的圖象。下面將要描述的校正系統(tǒng)用于校正上述畸變的大部分。同時，校正系統(tǒng)可提供作為一個分離系統(tǒng)，在顯示系統(tǒng)的第一安裝階段使用，或在希望校準系統(tǒng)的任何時候使用，而包括在下面將要描述的設備中的校準系統(tǒng)制作在系統(tǒng)中成為一體。因此，該系統(tǒng)有一個重要的優(yōu)點，即可以以簡便的方式更頻繁地用于校正光-機械系統(tǒng)隨時間和溫度偏移的趨勢。
圖7中所示的內(nèi)置式校準系統(tǒng)包括形成在合成顯示屏2表面上的多個水平基準線20和多個垂直基準線21，使得兩組基準線的交叉點確定了一個二維陣列或在合成顯示屏2表面上精確定位的基準點的格柵。如圖8a和8b所示，基準線20和21通過在合成顯示屏2的表面上形成一個V形槽23并用熒光材料24填充而產(chǎn)生，其中發(fā)光材料24由沿合成顯示屏2的一邊(上邊)延伸的水平光源25和沿合成顯示屏2的一邊(左邊)延伸的垂直光源26激發(fā)。兩個光源25、26的每一個由反射器25a和25b封住，形成開口25a和26b，面朝合成顯示屏2，從而把光導向合成示屏承載的發(fā)光材料24。發(fā)光材料24最好是一種紫外線(UV)熒光材料，光源25、26是致使材料24發(fā)光的UV光源。
作為一個例子，合成的顯示屏2可以由一種剛性透光(透明)板27構成，板的內(nèi)表面27a上形成有填充著發(fā)光材料24的V形槽23，限定了基準線20、21的格柵，透明板的反面27b充當用戶的寫入面。合成顯示屏2還包括一個撓性塑料片28，如具有粗糙表面的“Mylar”片，覆蓋透明板27的刻槽面27a和V形槽23內(nèi)的發(fā)光材料24。
由水平和垂直線20、21的交點限定的基準點22的二維陣列用于檢測并校正光學系統(tǒng)在每個模塊單元中造成的畸變，具體如下所述。
圖9表示一種用于校準模塊單元M1-M4的光強中非均勻性的技術。為此目的，合成顯示屏2配置有多個光纖30，光纖的一端31位于合成顯示屏2的內(nèi)表面，以傳感各個位置的光強。每個光纖30的另一端連接到光探測器32，產(chǎn)生一個對應于各個地點31處光強的輸出。光探測器32的輸出連接到控制后投射器(圖2中的5)中光源強度的控制電路33，構成圖9中標號34表示的投影系統(tǒng)，從而減少模塊單元中光源光強的不均勻性。包括模塊單元的光傳感器8的成象系統(tǒng)35與投影系統(tǒng)34分離，類似于圖5的布局，并且成象系統(tǒng)還控制控制電路33。
圖10表示另一種不僅可用于檢測并校正各個模塊單元M1-M4的光學系統(tǒng)中的畸變，而且還可檢測并校正這些模塊單元中投射器裝置的光強非均勻性的技術。如圖10所示，合成顯示屏2包括多個光纖41，光纖的一端42在已知精確的位置處嵌入合成顯示屏，在合成顯示屏表面上限定已知位置的基準點的二維陣列。每個光纖41的另一端連接到光發(fā)射器43(如LED)，并還經(jīng)分束立方體45連接到光傳感器44(如光探測器)。每個光纖41的光發(fā)射器43和光傳感器44并聯(lián)連接，從而可以選擇性地啟用。
因此，當光纖41用于產(chǎn)生基準點42(對應于圖7中的忌嘴地2)的二維陣列時，光纖41的光發(fā)射器43被激勵；并且當光纖41用于探測并校正模塊中后投射器光強的不均勻性時，啟用光傳感器44。
總體操作下面將參考圖11a-13和流程圖14-18描述上述校準系統(tǒng)用于檢測并校正幾個模塊的光學系統(tǒng)中的畸變以及模塊中光強水平的不均勻性的一種方式。
圖14是總體校準技術的一般流程圖。校準由四個主操作組成，分別標予操作A、B、C和D，出現(xiàn)在塊51-54中。
操作A、塊51涉及每個模塊中成象路徑的校準。在此操作中，由各個模塊的繪圖計算機6探測并校準各個模塊中從顯示屏2到圖象傳感器8的光學成象系統(tǒng)中的畸變。此操作更具體地列舉在圖15的流程中。
操作B、塊52涉及每個模塊中投射器路徑的校準。在此操作中，也由各個模塊的繪圖計算機6探測并校準各個模塊中從后投射器5到顯示屏2的光學成象系統(tǒng)中的畸變。此操作更具體地列舉在圖16、16a、16b和16c的流程中。
操作C、塊53涉及在多個模塊M1-M4中的投射器陣列的校準以微調(diào)投射在合成顯示屏2上的合成圖象，包括消除由光學系統(tǒng)中的畸變導致的每個模塊中顯示之間的疊蓋和間隙。此操作和前述其它的畸變-校正操作通過各個模塊M1-M4中的繪圖計算機6和控制所有模塊的系統(tǒng)計算機SC進行，如圖17和17a所示的流程。
操作D、塊54涉及對所有的模塊中光強水平不均勻性的校準。在此操作中，探測并控制從所有的模塊單元透射到合成顯示屏上的圖象的光強水平以減小非均勻性。此操作還通過模塊單元的繪圖計算機6以及通過系統(tǒng)計算機SC控制所有的模塊單元執(zhí)行，如圖18中的流程圖所示。
操作A(圖15)如圖15中的操作A(塊51，圖14)的流程圖所示，第一個步驟是激勵第一模塊單元M1的兩個管25、26(圖7)，以便在模塊單元中產(chǎn)生視覺基準線20、21(圖7)，在基準線的交點22處，確定合成顯示屏2的面上已知位置上基準點的二維陣列。此步驟由圖15中的塊61表示。由這些基準線產(chǎn)生的理想格柵分別由圖11a中的水平線HL0-HL6和垂直線VL0-VL6’表示。
每個模塊中的圖象傳感器8捕獲產(chǎn)生在合成顯示屏2上對于各個模塊(塊62)的圖象。但是，因為由光學系統(tǒng)在從顯示屏2到圖象傳感器8的成象路徑中產(chǎn)生的畸變，圖象傳感器“看到”的實際圖象不是圖11a中所示的理想格柵，而是圖11b中所示的畸變格柵。這是因為圖11a中理想格柵的所有水平和垂直線是直線并且彼此垂直，而圖11b所示的畸變格柵中所有水平線HL0’-HL6’和垂直線VL’0-VL’6(除了沿縱軸和橫軸TA的線HL3和VL3)因成象光路的固有畸變而畸變。這些畸變隨著從縱軸LA和橫軸TA到各個線的距離而增大。
限定基準點二維陣列的水平和垂直線的交點被確定在圖11b的畸變格柵中(塊63)，并與圖11a所示理想格柵中的基準點的已知位置相關聯(lián)(塊64)。然后，每個模塊的繪圖處理器6計算二維最佳擬合三次函數(shù)，把畸變格柵的交點轉(zhuǎn)換成理想格柵的交點。這些計算是公知的方法，例如見第23，258-272期的“計算機視覺、繪圖和成象處理 (Computer vision，graphics and image processing)” 中發(fā)表的Stephen K．Park and Robert A．Schowengerdt 所著的“通過參數(shù)立方卷積進行圖象重構 (Image Reconstruction by Parametric CubicConvolution )”。 對每對水平線(框65)和每對垂直線(框66)執(zhí)行此程序。
之后，對于二維陣列基準點中每個基準點的各個模塊產(chǎn)生二維圖象路徑校正表，并將該表儲存在繪圖計算機6中(塊67)。對所有其余的模塊M2-M4重復上述步驟(塊68)。
塊65和66的結果是對于儲存的理想格柵(圖7)的每個水平線20和每個垂直線21的一組畸變函數(shù)，即七個(在圖11a所述的實例中)水平函數(shù)和七個垂直函數(shù)。塊67中計算出的圖象路徑校正表是一個能夠啟用系統(tǒng)硬件把捕獲的成象路徑的畸變圖象轉(zhuǎn)換成無畸變圖象的校正表。
上述執(zhí)行操作A的技術有很多優(yōu)點，包括最佳擬合函數(shù)的計算濾除(光滑)了任何由成象路徑產(chǎn)生的局域噪聲或基準格柵中的局域誤差。另外，對每個基準線的三次函數(shù)的計算能夠通過內(nèi)插法判定不在基準格柵上的所有其它點。另外，通過三次函數(shù)表示畸變數(shù)據(jù)(區(qū)別于表)能夠以更緊湊的方式處理和儲存數(shù)據(jù)。
操作B(圖16、16a、16b、16c)圖16表示涉及每個模塊中投射器路徑校準的操作B(圖14中塊52)的步驟。此操作探測投射器光路、即從各個模塊的后投射器5到合成顯示屏2中產(chǎn)生的畸變，并產(chǎn)生用于校正這些畸變的投射器路徑校正表。
因此，如圖16所述，儲存的理想格柵(圖11a)投影到合成顯示屏2上(塊71)，由于投射器的光路使象發(fā)生畸變。投射的圖象從顯示屏部分地反射到各個模塊的圖象傳感器(圖2中的8)上，傳感器捕獲的圖象由于成象光路中的畸變而發(fā)生畸變。格柵的這種畸變圖象示于圖11b。
根據(jù)圖16a中的流程，各個模塊的繪圖處理器(圖2中的6)校正畸變格柵(塊73)中的交點(基準點)。因此，如圖16a所述，對于捕獲的圖象中的每個象素，從圖象路徑校正表(根據(jù)圖15的流程在操作A中產(chǎn)生)中計算四個環(huán)繞的格柵基準點；并且通過利用雙線性內(nèi)插法將每個象素重新定位到正確的位置。
圖16a流程中的塊73a和73b的步驟更具體地列舉圖12的示圖。因此，畸變格柵中畸變象素的位置標在DP，畸變格柵中四個環(huán)繞象素的位置標在DP1-DP4。理想(校正的)格柵上對應的四象素的位置標在CP1-CP4；對應象素的校正位置標在CP。
再看圖16中塊73(以及圖16a中塊73a、73b)表示的步驟，各個模塊的繪圖計算機有一個無成象光路畸變的投影顯示屏的圖象，并且只包括投影光路的畸變。
然后為每個投影光路(塊74)計算投影路徑校正表。投影路徑校正表為每個理想格柵的基準位置提供畸變格柵中投射基準點的校正位置。計算投影路徑校正表(塊74)的方式通過圖16b中的步驟74a-74f更具體地表現(xiàn)出來。
如圖16所述，核查畸變是否小于閾值(塊75)。如果不小于閾值(即畸變大于閾值)，則根據(jù)圖16c中所示的流程和圖12所示的簡圖判定并儲存基準點的正確位置。
然后，對投影圖象(圖12b)中的每個象素從投射器路徑校正表中判定四個環(huán)繞的格柵基準點PP1-PP4(圖16c中的塊76a)。通過利用雙線性內(nèi)插法(塊76b)，確定理想的正確格柵上的對應點CP1-CP4，把象素重新定位到正確的位置CP(塊76b)。
在上述對各個模塊的投射器路徑進行的畸變校準完成之后，對其它的三個模塊M2-M4(塊77)重復該程序。一旦完成對所有的模塊單元實施B操作，則對每個模塊單元的投射器關于各自光學系統(tǒng)中的畸變進行校正。
操作C(圖17、17a)執(zhí)行操作C(圖14中的塊53)以校準投射器陣列，形成一個合成的投影圖象。在此操作中，把四個模塊單元的投影顯示作為合成顯示屏2平面上的四個具有平行坐標系的平鋪顯示對待，水平和垂直地電移動，直到無疊蓋地且無間隙地覆蓋合成顯示屏2的表面。圖17和17a中更具體地表示了此操作，圖13是此操作的示意圖。
因此，如圖17所示，從第一模塊中投射出水平線(塊81)，并且來自第一模塊成象路徑的水平線的圖象被捕獲(塊82)。然后，從第二模塊投射水平線(塊83)，并且來自第一模塊成象路徑的水平線的圖象被捕獲(塊84)。之后，第二模塊投射器中儲存的圖象的位置橫向水平偏移和垂直偏移，直到線對準(塊85)。通過對這些模塊計算水平偏移和垂直偏移而對第三和第四模塊重復前述的步驟(塊86)。
對垂直線重復同樣的程序(塊87)，具體地如同圖17a中的流程，對應的步驟由塊87a-87f所示。
操作D(圖8)
操作C一結束(圖14中的塊53)，就執(zhí)行操作D，檢測并校正所有模塊中光強的非均勻性。此操作具體如圖18中的流程圖所示，并且為此目的使用光強探測器(圖9中的光纖30或圖10中的41)。
在對合成顯示屏2上照明非均勻性的校準中，做下列假設1．模塊之間的照明差總體呈自然狀態(tài)，意指模塊的非均勻性分布輪廓形狀類似，但在幅度上不相似。幅度之差是每個模塊中燈泡亮度之差以及每個模塊中光學衰減之差的結果。
2．每個模塊內(nèi)的亮度變化以極低的空間頻率漸變。
3．每個模塊的顯示屏上亮度的非均勻性表現(xiàn)是根據(jù)公知的物理特性，如根據(jù)下式I=k*cos(0)**4方程1其中I=觀察者看到的顯示屏上的照明亮度；0=顯示屏上的點相對于光軸的角度；k=隨機系數(shù)。
對于焦距=100cm的模塊，投影面積=60cm×80cm，顯示屏角部的下降為-31．4％。此下降是非常平緩的并具有相對于模塊光軸的圓對稱性。
如圖18所示，照明非均勻性的校準包括兩個主要步驟1．每個模塊范圍內(nèi)的非均勻性的校準(例如，如上所述)。
通過調(diào)節(jié)每個儲存模塊圖象的灰度水平來對每個模塊校準非均勻性?；叶人降恼{(diào)節(jié)采用光調(diào)制器的容量，以幾乎連續(xù)的方式調(diào)節(jié)其透射率。例如，假設把均勻的白色區(qū)域投射到整個模塊的顯示屏上，并且假設光調(diào)制器有256個灰度級。繪圖處理器將產(chǎn)生一個在顯示屏的中間象素中具有灰度級為255*(1-0．314)或175、在顯示屏的角部灰度級為255的圖象。其它象素的灰度級將根據(jù)方程1計算。這些值將造成光調(diào)制器以模塊的顯示屏上的照明在顯示屏的整個表面均勻分布的比例衰減透射光。
前述操作通過圖18的塊90和91執(zhí)行，并對所有模塊適用。該操作的結果是在每個模塊之內(nèi)顯示屏的亮度均勻，但模塊與模塊之間的平均亮度水平將不同。模塊之間的差異通過塊92和93實施的下一個步驟進行校準。
2．模塊之間差異的校準如上所述，假設在步驟(1)(塊90，91)的校準之后，每個模塊的場是均勻的，但模塊與模塊的平均(DC)強度不同。因此，為了校準模塊之間的差異，系統(tǒng)在每個模塊中采用傳感探測器，能夠讀出投射到顯示屏上的光的平均亮度水平。如上所述，光傳感器包括數(shù)根光纖，光纖的頂端連接到顯示屏的表面，如圖9中的31和圖10中的42所示。每個光纖的頂端匯集一部分投射到顯示屏的光并將此光束傳遞到光探測器。由于光纖極薄(約100μm)且只有光纖頂端與顯示屏接觸這種事實，光纖本身最低限度地干擾投射的圖象，而光纖長度的大部分遠離顯示屏和焦點。光傳感器的讀出(投射到顯示屏上的光強度)將輸入到繪圖處理器。繪圖處理器將利用這種輸入計算模塊之間的差異并控制光調(diào)制器的衰減，如步驟(1)所述的校準。
下列為一個設計實例投影透鏡，E1-Nikkor，f=135，f／5．6；成象透鏡， Panasonic WV-Lf6；LCD 板， Sharp model LQ64p312； 光源，400W Tungsten-Halogen lamp，Osram HLX 64665； 繪圖計算機，Texas Instruments TMS320C80。
顯示屏結構圖19和圖20是四個投射器100(只有兩個在圖19的俯視圖中可看到)，每個投射器提供六度的移動。每個投射器包括一個對各個投射器投射的光進行準直的菲涅耳透鏡104。所有的菲涅耳透鏡被公共顯示屏106覆蓋，如用一個雙凸或散射面構成的顯示屏覆蓋，用于散射光并由此對任意觀察角提供均勻性。通過元件110把閉塞元件108安置于相鄰菲涅爾透鏡之間的接頭以下，以便減少投射器發(fā)出的光束的重疊，并由此產(chǎn)生一個無縫的合成顯示。
機械校正畸變下列畸變可以機械地或光學地校正1．枕形(PC)畸變和桶形畸變導致的筆直度畸變和重疊的間隙。；2．梯形失真效應；3．相鄰投射器之間的放大率之差；4．旋轉(zhuǎn)畸變；和5．平移畸變。
圖21a-21c也表示如何控制投射器100的驅(qū)動器102校正平移畸變(x，y)，旋轉(zhuǎn)畸變(R)，放大畸變(M)，以及由于梯形失真效應(Ksx，KSy)所致的畸變。枕形(PC)和桶形畸變可以通過利用曲面鏡如圖4中折疊鏡15a-15c的一個或多個來校正。但彩色會聚畸變可以通過將各個象素元件移動所需的子象素距離而數(shù)字地校正。
圖22a-22c分別表示給每個投影驅(qū)動器102提供六度移動的一種方式的前視、側視和頂視圖。因此圖22a-22c中所示的布局包括一個支撐在另一個頂部的七個板111-117，最上面的板117支撐投射器100。板112相對于板111垂直移動以校正Y向平移畸變；板113在板112上可水平滑動以校正放大率之差(M)；板114在板113上沿x軸移動以校正X平移畸變(X)；板115可繞軸115a轉(zhuǎn)動地安置在板114上以校正梯形失真畸變KSy；板116可繞中心軸116a轉(zhuǎn)動地安置以校正梯形失真畸變KSy；板117繞板116的樞軸117a轉(zhuǎn)動以校正旋轉(zhuǎn)畸變(R)。
圖23a-23c表示對于四個投射器的顯示屏的不同攝像位置(最好以對稱的方式垂直于顯示屏)。圖23a表示將圖象置于投射器各顯示屏131-134中心的四個攝像機121-124；圖23b表示被定位以成象四個顯示屏151-154邊緣的四個攝像機141-144；圖23c表示被定位以成象四個顯示屏171-174角部的五個攝像機161-165。圖23b中所示的邊緣定位布局和圖23c中所示的角部定位布局使得能夠更好地校正畸變，因為同樣的攝像機拍到不止一個模塊圖象并且可以成為更多的有問題區(qū)域的中心。
校正顏色和強度畸變顏色畸變的校正通過變更每個投影象素的R／G／B成分實施。強度均勻性校正通過相同的機制實施，并尤其是顏色校正機構的副作用。例如，如果G和B(即分別是綠色和藍色成分)不改變并且R(紅色成分)放大0．5倍，則象素變成“微紅”。但如果G，B和R全都放大0．5倍，則顏色不改變但強度下降。
導致顏色和強度畸變的有兩個主要原因。第一個是每個投射器利用其自己的燈泡投影圖象，并且每個燈泡有一個由精確的制作條件決定的并且也隨時間變化的唯一的發(fā)射譜特征(通常發(fā)射光隨時間變紅且光強減弱；這對于投射器中通常使用的金屬鹵燈成立)。因此，每個投射器相對于其鄰近的投射器產(chǎn)生顏色上的輕微差異。第二個原因(主要適用于強度校正)是由于內(nèi)部的光學系統(tǒng)致使投射器發(fā)出非均勻的光強(通常圖象的中心比較靠外的部分受到更多的照射)。
在系統(tǒng)中關于顏色(并因而關于強度)有兩個不同的操作。
(1)估算顏色畸變(作為校正階段的一部分進行)。
(2)每個投影幀中所有象素的顏色校正(由控制投射器的硬件執(zhí)行)。
顏色畸變預算作為系統(tǒng)校準階段的一部分進行。它基于把攝像機(CCD)作為顏色測定的工具。每個攝像機瞄準多個相鄰區(qū)域的邊界，如圖23b或圖23c所示。因此，攝像機首先用于測定相鄰投射器之間的顏色差異。這通過重復數(shù)次下列的基本步驟(包括下列操作)進行(1)由兩個(或四個)相鄰的投射器投射相同的顏色和強度(如相同的R／G／B數(shù)字值)。
(2)捕獲由投射器覆蓋的區(qū)域的快拍(snapshot)。此步驟可以重復數(shù)次以通過平均快拍而提高SNR。
(3)分析捕獲的圖象以預算兩個(或多個)投射器的Ri／Gi／Bi，如同攝像機所見的如圖23b和23c中的布局。這只要通過簡單地平均每個投射器分別投射的象素即可實現(xiàn)。
對各種R／G／B結構重復多次此基本步驟，但是有一個限制只有一種顏色成份取非零值。不需要測定復雜的R／G／B結構，因為它們都是基本的R／0／0，0／G／0和0／0／R的線性合成。
下一個步驟是把Ri／Gi／Bi轉(zhuǎn)變成CIE-XYZ色度坐標系統(tǒng)。這是一個在文獻中已被解決的問題，例如見1995年2月“染料與色彩協(xié)會學報”(Journal of society of dyers and colorists)發(fā)表的Connoly C．，Leung T．W．W．a(chǎn)nd Nobbs J．所著的“使用攝像機進行遠程顏色測量”(‘The use of video cameras for remote colour measurement’)。
解決的問題在文獻中作為“全色映象”(或作為“顏色空間變換”)是公知的。其目的是利用一組限定的(即減小的空間)顏色表現(xiàn)一個彩色圖象，使得普通的觀眾可以盡可能近的接近原始圖象。Roy Hall的“計算機繪圖中的照明和顏色(Illumination and color in computergenerated imagery)”(Spring Verlag 1989)和A．S．Glassner et al在ACM，Transaction on Graphics，Vol 14 No．1 Jan-95；pages58-76中的“針對裝置的粉飾(Device Directed Rendering)”都是很好的參考。
利用硬件對每個象素進行顏色校準。校準包括三個校準(1)線性化利用查詢表，用X=X-X0代替每個R／G／B值，其中X分別代表R／G／B，并且(Gamma)是一個公知常數(shù)，代表投射器的電光特性。此步驟稱作“線性化”是因為新值與投射器產(chǎn)生的實際測定照度成線性比例。
(2)變換一種導致新的R／G／B三元組的簡單線性變換(使用3×3矩陣)。
圖24的流程表示校正單投射器中彩色會聚畸變所采用的前述步驟，圖25和26是此操作的示意圖。完成圖24所示流程中的四個步驟產(chǎn)生一個校正表，表中每個彩色象素被移動到所需的子象素值以校正彩色會聚畸變。
校正幾何形狀的畸變下列描述表示對操作B和C的另一實施例，操作B和C表述在圖14中作為主要實施例的一部分。
本實施例基于檢測固定基準線的存在和可能性，其中基準線精確地位于相鄰菲涅耳透鏡之間。通過調(diào)整每個投影圖象的形狀去精確地填充由基準線形成的矩形，避免全面調(diào)整(即上述操作)的需要。基準線的探測能夠通過攝像機接收元件108背側(在圖19中)發(fā)射的光束這一事實而實現(xiàn)。
通過執(zhí)行公知的重新抽樣的算法進行數(shù)字化的圖象形狀調(diào)整(如上述操作B)。以完全相同的方式單獨地對每個投影圖象進行重新抽樣。利用無變化、非勻質(zhì)、非線性的象素分布進行重新抽樣。由此意味著一旦利用考慮了象素在顯示屏上的理想位置和確定投射器特性的各種畸變參數(shù)的復雜公式，就可以預先確定每個重新抽樣的象素的位置。例如，如果發(fā)現(xiàn)投影原始圖象時投射器與右側偏差0．5個象素，則在重新整形的圖象中每個投射的象素對應的原始象素的左側0．5個象素重新抽樣。本實施例中的實際的公式類似地考慮了垂直移動(表述成Y)，放大因子(M)，軸向旋轉(zhuǎn)(R)，水平和垂直梯形失真(KSx，KSy)以及枕形畸變效應(PC)或筒形效應。
在利用圖27所示算法的系統(tǒng)校準步驟中發(fā)現(xiàn)這些畸變參數(shù)，參數(shù)如下每個模塊按這種方案單獨校準。該算法以設置當前模塊(開始時已知)的所有畸變參數(shù)為零開始(圖27中的步驟201)。這導致投影原始的圖象，圖象沒有被重新定形。該算法只使用一種類型的圖象，其是基準線內(nèi)部的一個矩形(圖28中可以看出)。形成內(nèi)矩形的點到外矩形(由基準線形成)之間的距離恒定。迭代使用該算法，力求改進每次迭代中畸變參數(shù)的值。
在步驟202中(圖27)，投射了一個利用畸變參數(shù)的當前值校正的形成一個內(nèi)矩形的圖象。在步驟203中捕獲該圖象并測定圖28中所示的距離。在步驟204中，利用在步驟203中測定的距離計算對畸變參數(shù)(即dX，dY，dM等)的校正。下列步驟是此算法的關鍵如果畸變參數(shù)是正確的，則恰當?shù)赝队皟?nèi)矩形；因此在步驟203中測得的所有距離都相等，并且在步驟204中計算的量都等于零。
在步驟205中，利用步驟204中的校正方程更新畸變參數(shù)，方程表述為X=X+dY，Y=Y+dY等。對采用的迭代算法用特定的準確表述以控制畸變參數(shù)的收斂。一種可能的算法是“方向設置”(或“共軛梯度”技術)(如W．H．Press，B．P．Flannery，S．A．Teukalsky和W．T．Betterling在“Mumerical Recipies in C”，Cambrigde University Press，ISBN-0-521-35465-X，Chapt 10(函數(shù)的最大化或最小化)第一輯，1988中所述)。
在步驟206中，計算畸變參數(shù)的相對變化。如果該值非常接近零，則算法結束。否則，回到步驟202開始新的迭代。但此時內(nèi)矩形以不同于前一次迭代的方式被重新抽樣。因此，投影以盡可能接近其應有的完美的矩形的形式執(zhí)行。
盡管關于幾個優(yōu)選實施例對本發(fā)明已做了描述，但應理解這些描述只是出于舉例的目的，還可以做多種變化。例如，每個模塊單元可以包括自己的顯示屏，用一個分離的合成顯示屏覆蓋模塊單元的整個顯示屏。另外，校準操作可以通過外部計算機進行。本發(fā)明的許多其它改型、調(diào)整和應用是顯而易見的。
權利要求
1．一種電光顯示裝置，包括一個顯示屏；多個模塊單元，每個模塊單元包括一個接收電信號、把電信號轉(zhuǎn)換成光學圖象并經(jīng)光學投影系統(tǒng)把光學圖象投影到顯示屏的投射器；多個以并聯(lián)陣列排列從而在顯示屏上產(chǎn)生合成顯示的模塊單元；該裝置還包括一個校準系統(tǒng)，用于檢測每個模塊單元的投影系統(tǒng)導致的畸變并修正施加到每個模塊單元的投射器上的電信號以針對于檢測到的畸變校正合成顯示。
2．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于每個模塊單元還包括一個傳感顯示屏上的光學圖象并將圖象轉(zhuǎn)換成電信號的圖象傳感器；和一個把顯示屏成象到圖象傳感器上的光學成象系統(tǒng)；并且其中所述校準系統(tǒng)還檢測由光學成象系統(tǒng)在合成顯示中產(chǎn)生的畸變并修正施加到每個模塊單元的投射器的電信號，從而針對這些檢測到的畸變校正合成的顯示。
3．根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于所述顯示屏是一種尺寸和結構覆蓋在所有模塊單元上的透光顯示屏。
4．根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于所述校準系統(tǒng)包括一個顯示屏表面上給定位置的基準點的二維陣列。
5．根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于基準點的二維陣列由顯示屏上多個水平基準線和多個垂直基準線的交叉點確定。
6．根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于水平基準線和垂直基準線由承載在顯示屏表面上的發(fā)光材料產(chǎn)生，一個光源用于激發(fā)發(fā)光材料以促使其發(fā)光。
7．根據(jù)權利要求6所述的裝置，其特征在于發(fā)光材料的基準線處于顯示屏的后表面上，顯示屏的前表面充當寫入表面。
8．根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于基準點的二維陣列是顯示屏上光纖的一個端點。
9．根據(jù)權利要求5所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)對每個模塊單元產(chǎn)生一個投射器路徑校正表，用于校正顯示屏上基準點二維陣列的已知位置和投射到顯示屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
10．根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)還對每個模塊單元產(chǎn)生一個圖象路徑校正表，用于校正顯示屏上基準點二維陣列的已知位置和投射到顯示屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
11．根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)還利用顯示屏上基準點的二維陣列合并顯示，以消除合成顯示中的疊蓋和間隙。
12．根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于顯示屏還包括多個光纖，它們的一端處于顯示屏內(nèi)表面上的多個間隔位置用于檢測上述位置的光強。
13．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于每個投射器包括一個具有多個移動自由度的驅(qū)動器；校準系統(tǒng)通過控制投射器的驅(qū)動器至少校準一些探測到的畸變。
14．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)通過下列步驟檢測并校正彩色會聚畸變對多個相鄰的投影區(qū)域成象，以在圖象傳感器上產(chǎn)生這些相鄰區(qū)域的光學圖象；分析上述光學圖象，以測算圖象的彩色象素中的彩色會聚畸變；把上述合成顯示中的每個彩色象素重新數(shù)字定位到一個子象素值，以校正彩色會聚畸變。
15．根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于每個投射器包括一個對各個投射器發(fā)出的光束進行準直的菲涅耳透鏡；一個具有覆蓋所有所述菲涅耳透鏡的光散射面的公共顯示屏；和一個位于相鄰菲涅耳透鏡之間的接點以下的閉塞元件，以便減少投射器發(fā)出的光束的重疊，并由此產(chǎn)生一個無縫的合成顯示。
16．一種電光顯示裝置，包括一個在一端由顯示屏閉合的腔體；一個在上述腔體內(nèi)包括光學投影系統(tǒng)的投射器，用于接收電信號，把電信號轉(zhuǎn)化成光學圖象，并把光學圖象作為一個顯示投射到顯示屏上；一個把電信號提供給后投射器的計算機；一個傳感顯示屏上的光學圖象并把圖象轉(zhuǎn)化成電信號的圖象傳感器；一個把顯示屏成象到圖象傳感器上的光學成象系統(tǒng)；和一個校準系統(tǒng)，用于檢測顯示在顯示屏上的圖象中的畸變并修正施加到后投射器上的電信號以針對檢測到的畸變校正顯示的圖象。
17．根據(jù)權利要求16所述的裝置，其特征在于顯示屏是一種透光材料的寫入屏。
18．根據(jù)權利要求17所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)建在上述裝置中。
19．根據(jù)權利要求18所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)包括一個在寫入屏表面上已知位置的基準點二維陣列。
20．根據(jù)權利要求19所述的裝置，其特征在于基準點的二維陣列由寫入屏上多個水平基準線和多個垂直基準線的交叉點確定。
21．根據(jù)權利要求20所述的裝置，其特征在于水平基準線和垂直基準線由沉積在寫入屏表面上的發(fā)光材料和一個用于激發(fā)發(fā)光材料以促使其發(fā)光的光源產(chǎn)生。
22．根據(jù)權利要求21所述的裝置，其特征在于發(fā)光材料的基準線位于寫入屏后表面，寫入屏的前表面用作寫入表面。
23．根據(jù)權利要求19所述的裝置，其特征在于基準點的二維陣列是寫入屏上光纖的端點。
24．根據(jù)權利要求19所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)產(chǎn)生一個投射器路徑校正表，用于校正寫入屏上基準點二維陣列的已知位置和投射到寫入屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
25．根據(jù)權利要求24所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)還產(chǎn)生一個圖象路徑校正表，用于校正寫入屏上基準點二維陣列的已知位置和成象到寫入屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
26．包括多個根據(jù)權利要求16所述的裝置的電光顯示裝置，所述多個裝置由布置成并排關系的相同大小和形狀的模塊單元構成，合并各個顯示以產(chǎn)生一個合成顯示；所述合成的透光型顯示屏的大小和形狀覆蓋所有的模塊單元；所述校準系統(tǒng)檢測合成顯示中的畸變并修正由每個模塊單元的計算機提供的電信號，以針對檢測到的畸變校正合成顯示。
27．根據(jù)權利要求26所述的裝置，其特征在于每個投射器包括一個具有多個移動自由度的驅(qū)動器；校準系統(tǒng)通過控制投射器的驅(qū)動器至少校準一些檢測到的畸變。
28．根據(jù)權利要求26所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)通過下列步驟檢測并校正彩色會聚畸變對多個相鄰的投影區(qū)域成象，以在圖象傳感器上產(chǎn)生這些相鄰區(qū)域的光學圖象；分析上述光學圖象，以測算圖象的彩色象素中的彩色會聚畸變；把上述合成顯示中的每個彩色象素重新數(shù)字定位到一個子象素值，以校正彩色會聚畸變。
29．根據(jù)權利要求26所述的裝置，其特征在于每個投射器包括一個對各個投射器發(fā)出的光束準直的菲涅耳透鏡；一個具有覆蓋所有所述菲涅耳透鏡的光散射面的公共顯示屏；和一個位于相鄰菲涅耳透鏡之間的接點以下的閉塞元件，以便減少投射器發(fā)出的光束的重疊，并由此產(chǎn)生一個無縫的合成顯示。
30．一種電光顯示裝置，包括一個顯示屏；一個后投射器，包括一個接收第一電信號、把電信號轉(zhuǎn)變成光學圖象并把光學圖象投射到顯示屏上成為一個顯示的光學系統(tǒng)；一個圖象傳感器，包括一個把顯示屏成象到圖象傳感器上，并把光學圖象轉(zhuǎn)換成第二電信號的光學成象系統(tǒng)；和一個用于接收并處理上述第一和第二電信號的計算機。
31．如權利要求30所述的裝置，其特征在于該裝置還包括一個腔體，所述顯示屏是一種透光材料屏，所述后投射器和圖象傳感器都包含在腔體中。
32．如權利要求31所述的裝置，其特征在于該裝置還包括一個校準系統(tǒng)，用于檢測由光學投影系統(tǒng)和光學成象系統(tǒng)導致的在所述顯示屏上顯示中的畸變并用于修正計算機的輸出以針對檢測到的畸變校正顯示。
33．如權利要求32所述的裝置，其特征在于所述校準系統(tǒng)包括寫入屏面上已知位置的基準點的二維陣列。
34．如權利要求33所述的裝置，其特征在于所述基準點的二維陣列由寫入屏上多個水平基準線和多個垂直基準線的交叉點確定。
35．根據(jù)權利要求34所述的裝置，其特征在于水平基準線和垂直基準線由沉積在寫入屏表面上的發(fā)光材料和一個用于激發(fā)發(fā)光材料以促使其發(fā)光的光源產(chǎn)生。
36．根據(jù)權利要求35所述的裝置，其特征在于發(fā)光材料的基準線處于寫入屏的后表面上，寫入屏的前表面充當寫入表面。
37．根據(jù)權利要求33所述的裝置，其特征在于基準點的二維陣列是寫入屏上光纖的端點。
38．根據(jù)權利要求32所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)產(chǎn)生一個投射器路徑校正表，用于校正寫入屏上基準點二維陣列的已知位置和投射到寫入屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
39．根據(jù)權利要求38所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)還產(chǎn)生一個圖象路徑校正表，用于校正寫入屏上基準點二維陣列的已知位置和成象到寫入屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
40．根據(jù)權利要求32所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)制作在投射器中。
41．根據(jù)權利要求32所述的裝置，其特征在于校準系統(tǒng)構造為與所述投射器分開的單元。
42．包括多個根據(jù)權利要求32所述裝置的電光顯示裝置，所述多個裝置由布置成并排關系的相同大小和形狀的模塊單元構成，合并它們的各個顯示以產(chǎn)生一個合成顯示；所述顯示屏是一種大小和形狀覆蓋所有模塊單元的透光型顯示屏；所述校準系統(tǒng)檢測合成顯示中的畸變并修正由每個模塊單元的計算機提供的電信號，以針對檢測到的畸變校正合成顯示。
43．一種產(chǎn)生電光顯示的方法，包括提供多個模塊單元，每個模塊單元包括一個投射器，投射器用于接收電信號、把電信號轉(zhuǎn)換成光學圖象并經(jīng)光學投影系統(tǒng)把光學圖象投影到顯示屏上；以并聯(lián)陣列排列所述多個模塊單元從而在顯示屏上產(chǎn)生合成顯示；檢測合成顯示中的畸變；并修正施加到每個模塊單元的投射器上的電信號以針對于檢測到的畸變校正合成顯示。
44．根據(jù)權利要求43所述的方法，其特征在于模塊單元還包括一個傳感顯示屏上光學圖象并把圖象轉(zhuǎn)化成電信號的圖象傳感器；和一個把顯示屏成象到圖象傳感器上的光學成象系統(tǒng)；并且，其中通過修正施加到每個模塊單元的投射器上的電信號來檢測并校正光學成象系統(tǒng)導致的合成顯示中的畸變。
45．根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于通過在顯示屏表面已知位置處產(chǎn)生基準點的二維陣列檢測畸變。
46．根據(jù)權利要求45所述的方法，其特征在于基準點的二維陣列由顯示屏上多個水平基準線和多個垂直基準線的交叉點確定。
47．根據(jù)權利要求46所述的方法，其特征在于水平基準線和垂直基準線由沉積在顯示屏表面上的發(fā)光材料和一個用于激發(fā)所述發(fā)光材料以促使其發(fā)光的光源產(chǎn)生。
48．根據(jù)權利要求47所述的方法，其特征在于發(fā)光材料的基準線施加到顯示屏的后表面上，顯示屏的前表面充當寫入表面。
49．根據(jù)權利要求45所述的方法，其特征在于基準點的二維陣列由顯示屏承載的光纖的端點產(chǎn)生。
50．根據(jù)權利要求43所述的方法，其特征在于對每個模塊產(chǎn)生一個投射器路徑校正表，用于校正寫入屏上基準點二維陣列的已知位置和投射到寫入屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
51．根據(jù)權利要求50所述的方法，其特征在于對每個模塊產(chǎn)生一個圖象路徑校正表，用于校正寫入屏上基準點二維陣列的已知位置和成象到寫入屏上的基準點二維陣列的對應位置之間的偏差。
52．根據(jù)權利要求45所述的方法，其特征在于顯示屏上基準點的二維陣列用于合并模塊單元的顯示，從而消除合成顯示中的疊蓋和間隙。
53．根據(jù)權利要求43所述的方法，其特征在于在顯示屏內(nèi)表面上多個相隔位置的每一處檢測光強；并且控制模塊單元的光學投射器以使光強均勻。
54．根據(jù)權利要求43所述的方法，其特征在于每個投射器包括一個具有多種移動自由度的驅(qū)動器；控制投射器的驅(qū)動器以至少校正一些檢測到的畸變。
55．根據(jù)權利要求43所述的方法，其特征在于通過檢測合成顯示中的每個彩色成分的強度來校正彩色畸變，并修正施加到每個模塊單元的投射器的電信號，從而針對彩色畸變校正合成顯示。
56．根據(jù)權利要求43所述的方法，其特征在于彩色會聚畸變通過下列步驟校正對多個相鄰的投影區(qū)域成象，以在圖象傳感器上產(chǎn)生這些相鄰區(qū)域的光學圖象；分析上述光學圖象，以測算圖象的彩色象素中的彩色會聚畸變；把上述合成顯示中的每個彩色象素重新數(shù)字定位到一個子象素值，以校正彩色會聚畸變。
57．根據(jù)權利要求43所述的方法，其特征在于每個投射器包括一個對各個投射器發(fā)出的光束準直的菲涅耳透鏡；一個具有覆蓋所有所述菲涅耳透鏡的光散射面的公共顯示屏；和一個位于相鄰菲涅耳透鏡之間的接點以下的閉塞元件，以便減少投射器發(fā)出的光束的重疊，并由此產(chǎn)生一個無縫的合成顯示。
全文摘要
一種電光顯示裝置,包括:多個模塊單元(M1－M4),每個模塊單元包括一個接收電信號、把電信號轉(zhuǎn)換成光學圖象并經(jīng)光學投影系統(tǒng)(18)把光學圖象投影到顯示屏(4)的投射器(5)。模塊單元(M1－M4)以并聯(lián)陣列排列從而在顯示屏上產(chǎn)生合成顯示。校準系統(tǒng),用于檢測每個模塊單元的投影系統(tǒng)導致的畸變并修正施加到每個模塊單元的投射器上的電信號以針對于檢測到的畸變校正合成顯示。
文檔編號G03B21/14GK1279801SQ98811250
公開日2001年1月10日 申請日期1998年8月24日 優(yōu)先權日1997年9月17日
發(fā)明者M·阿洛尼, A·羅森塔爾, A·利夫尼, N·埃爾馬利爾 申請人:科姆維尤繪圖有限公司