專利名稱：用于可控制地補(bǔ)償激光投影顯示器中的失真的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及電子顯示器，更具體地，涉及用來補(bǔ)償激光投影顯示器中的失真的激光投影顯示器。
背景技術(shù)：
在圖像投影領(lǐng)域中，至少部分由于觀看面相對(duì)于圖像被投影的角度的形狀和角度，在投影的圖像上可能出現(xiàn)任何的各種各樣的失真。例如，如果投影儀被放置在相對(duì)于觀看的屏幕的一個(gè)角度，則圖像具有與它的傳統(tǒng)的矩形結(jié)構(gòu)不同的梯形的形狀。同樣地，被投影到曲面的矩形圖像也將失真。所以，問題很復(fù)雜，沒有一個(gè)提出的解決方案在把圖像恢復(fù)成它的想要的矩形結(jié)構(gòu)而又不丟失圖像分辨率并且不具有笨重的和復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)方面是成功的。
本發(fā)明的目的是克服或至少減小上述的一個(gè)或多個(gè)問題的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面，提供用于控制激光器的方法。方法包括確定圖像要被激光器投射到的表面的特性；以及在通過使用所確定的觀看面的特性控制激光器的一個(gè)或多個(gè)方面的同時(shí)把激光投影到觀看面。


通過參考結(jié)合附圖描述的以下的說明可以了解本發(fā)明，圖上相同的標(biāo)號(hào)表示相同的單元，以及其中圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖的一種形式的框圖；圖2是圖1所示的觀看面的一種形式的圖；
圖3A和3B顯示在掃描裝置工作期間在各種時(shí)間掃描裝置的頂視圖；圖4顯示被安排成以與法線傾斜的角度投影圖像到觀看面的LPD的側(cè)視圖；圖5顯示被安排成以與法線傾斜的角度投影圖像到觀看面的LPD的頂視圖；圖6顯示被安排成產(chǎn)生拼接(tiled)的圖像的多個(gè)LPD的實(shí)施例；圖7A-7B顯示由LPD投影的像素的排列的另外的實(shí)施例；圖8A-8B顯示由LPD投影的像素的排列的另外的實(shí)施例；圖9A-9B顯示被配置成產(chǎn)生可變尺寸圖像的LPD的另外的實(shí)施例；圖10顯示多層的觀看面的一個(gè)實(shí)施例；圖11顯示多層的觀看面的另一個(gè)實(shí)施例；圖12A-12B顯示復(fù)雜形狀的觀看面的另外的實(shí)施例；圖13顯示可旋轉(zhuǎn)的觀看面的一個(gè)實(shí)施例；圖14顯示被安排成投影背光圖像在氣球的內(nèi)表面的LPD的一個(gè)雖然本發(fā)明易于進(jìn)行各種修改和替換的形式，本發(fā)明的具體的實(shí)施例作為例子在附圖上顯示以及在這里詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)當(dāng)指出，這里的具體的實(shí)施例的說明不打算限制公開的具體的形式，而相反，本發(fā)明包括屬于由所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的精神和范圍的所有的修改、等價(jià)物和替換例。
具體實(shí)施例方式
下面描述本發(fā)明的說明性實(shí)施例。為了清晰起見，在本技術(shù)說明書中不描述實(shí)際的實(shí)施方案的所有的特性。當(dāng)然，應(yīng)該意識(shí)到，在任何這樣的實(shí)際的實(shí)施例的開發(fā)中，必須作出許多實(shí)施方案特定的決定，達(dá)到開發(fā)者的特定的目標(biāo)，諸如遵從系統(tǒng)有關(guān)的和商業(yè)有關(guān)的約束條件，這些條件是隨不同的實(shí)施方案而不同的。而且，應(yīng)該意識(shí)到，這樣的開發(fā)努力可能是復(fù)雜的和費(fèi)時(shí)的，但無論如何，它是從本公開內(nèi)容獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員擔(dān)負(fù)的例行程序。
以下的共同待決的申請(qǐng)整體地在此引用以供參考Mik Stern等，“Method and Apparatus for Aligning a Plurality of Lasers in anElectronic Display Device”；Mik Stern等，“Method and Apparatus forControllably Reducing Power Laser Projection Display”；NarayanNambudiri等，“Method and Apparatus for Displaying Information inAutomotive Applications Using a Laser Projection Display”；NarayanNambudiri等，“Method and Apparatus for Providing an InterfaceBetween a Liquid Crystal Display Controller and a Laser ProjectionDisplay”；Paul Dvorkis等，“A Color Laser Projection Display”；ChinhTan等，“Method and Apparatus for Capturing Images Using A ColorLaser Projection Display”；Fred Wood等，“Method and Apparatusfor Conserving Power in a Laser Projection Display”；Ron Goldman等，“A Laser Projection Display”；和Dmitriy Yavid等，“Method andApparatus for Controllably Modulating a Laser Projection Display”。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，具體參照?qǐng)D1，圖上顯示按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的激光投影顯示器(LPD)100的一種形式的框圖。在說明性實(shí)施例中，LPD 100包括三個(gè)激光器102，104，106，每個(gè)能夠發(fā)射光束108，110，112，包含獨(dú)特的顏色，諸如紅色、綠色或藍(lán)色。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，激光器和從它反射的光的顏色的數(shù)目可以變化，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
激光器102，104，106被安排在公共面114上，光束108，110，112在角度上互相相對(duì)地被引導(dǎo)以投射在諸如第一掃描反射鏡118的第一掃描裝置的基本上共同的位置116，這些光束從該位置被反射成為光束120，122，124。在說明性實(shí)施例中，第一掃描反射鏡118以相對(duì)較高的速率(例如，約10-30kHz)在軸120上振蕩。第一掃描反射鏡118的旋轉(zhuǎn)或振蕩使得光束108，110，112移動(dòng)。也就是，當(dāng)?shù)谝粧呙璺瓷溏R118的角度位置改變時(shí)，來自第一掃描反射鏡118的光束120，122，124的反射的角度也改變。因此，隨著反射鏡振蕩，反射的光束120，122，124被掃描，造成光束120，122，124沿二維顯示器的一個(gè)分量的運(yùn)動(dòng)。
二維顯示器的第二分量通過諸如反射鏡126的第二掃描裝置產(chǎn)生。在說明性實(shí)施例中，第二反射鏡126在樞軸點(diǎn)130處被耦合到馬達(dá)128，以便產(chǎn)生圍繞基本上垂直于第一反射鏡118的旋轉(zhuǎn)軸的軸的旋轉(zhuǎn)或振蕩運(yùn)動(dòng)。光束120，122，124從第二反射鏡126被反射出成為光束132，134，136，以及引導(dǎo)到觀看面138。觀看面138可以取各種各樣形式的任何形式，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，觀看面138可以是固定的屏幕，它可以由激光器102，104，106照射的正面光或背光，以及可被包含在對(duì)于LPD 100共同的外殼中(未示出)，或者替換地，觀看面138可以取任何方便的、通常的平表面的形式，諸如與LPD100間隔開的壁或屏幕。
第二反射鏡126，與第一反射鏡118的速率相比較，以相對(duì)較慢的速率(例如約60Hz)振蕩或旋轉(zhuǎn)。因此，應(yīng)該意識(shí)到，如圖2所示，光束132，134，136通常遵循在顯示器表面138上的路徑140。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，路徑140在形狀和概念上類似于在陰極射線管電視機(jī)和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器中通常采用的光柵掃描。
雖然本發(fā)明在這里是在采用分開的第一和第二掃描反射鏡118，126的實(shí)施例方面描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，類似的路徑140可以通過使用單個(gè)反射鏡被產(chǎn)生。單個(gè)反射鏡能夠圍繞兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)，提供沿兩個(gè)正交軸的快的和慢的振蕩運(yùn)動(dòng)。
正如從圖1看到的，由于激光器102，104，106的角度位置，即使在激光器102，104，106被機(jī)械地和光學(xué)地安排成在同一個(gè)平面內(nèi)以及在反射鏡118上的同一點(diǎn)(在旋轉(zhuǎn)軸120上)傳遞光束108，110，112到每個(gè)光束具有不同的反射角，這使得光束120，122，124發(fā)散。控制器142被提供來可控制地給激光器102，104，106供應(yīng)能量，有效地使得光束120，122，124共線，這樣，它們可被第二反射鏡126反射出，并且被傳送到觀看面138的同一點(diǎn)，與觀看面138離第二反射鏡126的距離相對(duì)獨(dú)立。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3A和3B，討論使得光束120，122，124共線的控制器142的操作。為了簡(jiǎn)化討論，圖3上只顯示兩個(gè)激光器102，104，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，這里討論的概念可被擴(kuò)展到三個(gè)或多個(gè)激光器，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。如圖3A所示，如果激光器102，104被同時(shí)供應(yīng)能量，則反射的光束120，122發(fā)散。然而，如圖3B所示，如果激光器102，104以稍微不同的時(shí)間被供應(yīng)能量，則反射的光束120，122可被做成遵循單個(gè)共同的路徑(即，光束120，122共線)。例如，如果激光器102在第一時(shí)間t1被供應(yīng)能量，則反射鏡118將處在第一位置，如實(shí)線表示的，以及光束108將被反射鏡118反射出成為光束120。隨后，如果激光器104在第二時(shí)間t2被供應(yīng)能量，則反射鏡118將處在第二位置，如虛線表示的，以及光束110將被反射鏡118反射出成為光束122。通過精確地控制時(shí)間t2，反射鏡118將處在一個(gè)位置，以便精確地沿著與光束120基本上相同的路徑反射光束122。
因此，通過控制器142的操作，光束120，122基本上是共線的，但時(shí)間上稍微偏移。也就是，光束120，122現(xiàn)在被投影到顯示面138上基本上同一個(gè)點(diǎn)，但在稍微不同的時(shí)間。然而，由于人的眼睛的視覺暫留，時(shí)間上的變化是檢測(cè)不到的。也就是，在圖1所示的三激光器系統(tǒng)的情形下，每個(gè)激光器102，104，106將把獨(dú)特的顏色和強(qiáng)度的激光在相對(duì)較短的時(shí)間窗口內(nèi)可控制地傳遞到觀看面132上基本上同一點(diǎn)。人的眼睛將檢測(cè)不到三種分開的顏色，而是將覺察三個(gè)光束的混合，這樣，協(xié)調(diào)的和想要的色調(diào)出現(xiàn)在觀看面上的該點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，這個(gè)處理過程可以沿路徑140重復(fù)多次，重新創(chuàng)建在觀看面132上的圖像。
轉(zhuǎn)到圖1，光檢測(cè)器144被安排來接收從觀看面138反射的激光。光檢測(cè)器144可以取各種各樣形式的任意形式，包括單個(gè)光敏單元或被排列成網(wǎng)格的多個(gè)光敏單元。在某些實(shí)施例中，包括機(jī)械/光學(xué)系統(tǒng)146來把反射的激光聚焦到光檢測(cè)器144，可能是有用的。
光檢測(cè)器144經(jīng)由線148被耦合到控制器142。表示由光檢測(cè)器144檢測(cè)到的反射的激光的幅度的信號(hào)可以在線148上被傳送到控制器142。在某些情形下，諸如當(dāng)光檢測(cè)器144由光敏單元的網(wǎng)格或陣列組成時(shí)，也輸送有關(guān)反射的激光的位置的信息可能是有用的。正如下面結(jié)合圖4更詳細(xì)地討論的，控制器142可以使用有關(guān)反射的激光的幅度的信息，一般地確定與激光器的傳輸路徑有關(guān)的條件，諸如觀看面的反射率，激光是否被人或物體阻斷，或觀看面是否改變。如果檢測(cè)到這樣的事件，則可以按希望地修改激光器的操作。
1.水平掃描線的垂直間隔的均等性小型化LPD顯示器可以在其中LPD投影儀朝上一個(gè)角度進(jìn)行投影的取向下被使用，如圖4所示。LPD投影儀1成一個(gè)角度，以使得它的垂直掃描線3的中心線不完全垂直于垂直屏幕2。如果垂直掃描速率在每個(gè)水平線與一個(gè)水平線間隔開恒定的垂直角度方面是均勻的，則上面一對(duì)水平線6和7比起下面一對(duì)水平線4和5，離屏幕間隔得更遠(yuǎn)。
因?yàn)樵贚PD上的垂直掃描反射鏡可以這樣被控制，其中它的角度位移對(duì)時(shí)間的關(guān)系是非線性的，反射鏡角度對(duì)時(shí)間的關(guān)系可被控制成使得在屏幕上的水平線以相同的垂直間距被間隔開。
如果LPD的傾斜角β是已知的，以及在屏幕上要畫出N條水平線并且LPD的最大垂直光學(xué)位移是±θ，則為產(chǎn)生完全均勻的水平線間隔的LPD的想要的垂直光學(xué)位移角α由下式給出αj＝atan[(1-j/N)tan(β-α)+(j/N)tan(β+θ)]-β其中對(duì)于最低的水平線，j＝0，對(duì)于最上面的水平線，j＝N。這個(gè)關(guān)系式是從圖4所示的垂直掃描線的幾何關(guān)系得出的。
在圖4所示的情形下，從最低的水平掃描線到最上面的水平線的每條水平線的長(zhǎng)度也有變化，因?yàn)楫?dāng)屏幕垂直移動(dòng)時(shí)屏幕與LPD之間的距離出現(xiàn)變化。然而，水平線長(zhǎng)度可以通過控制每個(gè)像素的產(chǎn)生的時(shí)序而被電子地調(diào)節(jié)，這樣，最后的結(jié)果是其中所有的像素在垂直和水平方向相等地間隔開的顯示器。
2.用于垂直間隔調(diào)節(jié)的屏幕傾斜傳感器小型化LPD可被使用于垂直線間隔均等性方案，如在第一節(jié)中描述的方案。設(shè)備的用戶可手動(dòng)地調(diào)節(jié)β角參數(shù)，使用用于LPD的用戶接口輸入用于這個(gè)參數(shù)的數(shù)值。然而，圖4所示的LPD可以具有用于檢測(cè)它的傾斜角的內(nèi)建的傳感器。傳感器可以通過檢測(cè)諸如圖4的LPD1上畫出的那樣的調(diào)節(jié)支架的位置，或通過檢測(cè)在單元與重力方向之間的取向而工作。這樣，當(dāng)單元的用戶調(diào)節(jié)單元的傾斜時(shí)，在單元的軟件內(nèi)的β角參數(shù)可被自動(dòng)調(diào)節(jié)。
在其中代替LPD投影儀或除了LPD投影儀以外，屏幕發(fā)生傾斜的實(shí)施例中，檢測(cè)屏幕的角度的傳感器可被使用來提供β角參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3.光學(xué)屏幕距離檢測(cè)小型化LPD可被使用于垂直線間隔均等性方案，如在第一節(jié)中描述的方案。有可能光學(xué)地感知屏幕角度，以便對(duì)在LPD投影中心線與垂直于屏幕的向量之間的傾斜進(jìn)行內(nèi)部調(diào)節(jié)。這個(gè)角度的光學(xué)檢測(cè)可以是基于這樣的原理，在屏幕上不同的點(diǎn)位于離LPD不同的距離。測(cè)試圖案可以在單元自調(diào)節(jié)模式期間被投影。在測(cè)試圖案投影期間，在單元中的電子裝置可被使用來檢測(cè)在屏幕上畫出圖像期間的任何時(shí)間從屏幕反射的光的功率。返回的光的功率變化可以是與在屏幕與LPD之間的距離變化相關(guān)的。在這些距離變化與位置之間的關(guān)系可被使用來推論LPD與屏幕之間的角度。
替換地，單個(gè)光電接收機(jī)可被部署來接收來自觀看面的反射。LPD可被配置成監(jiān)視接收信號(hào)的強(qiáng)度和從它得出在屏幕與LPD投影方向之間的角度。在反射的強(qiáng)度與屏幕和LPD間的角度之間的相關(guān)性可被記錄在查找表中，LPD可以通過使用兩個(gè)參數(shù)接入該查找表已知的光信號(hào)強(qiáng)度和監(jiān)視的反射信號(hào)強(qiáng)度。在某些情形下，對(duì)于LPD的投影區(qū)內(nèi)的多個(gè)位置重復(fù)該處理過程可以是有用的。當(dāng)這個(gè)角度被確定時(shí)，然后可以施加校正，正如以上討論的。
這個(gè)自調(diào)節(jié)方案可被使用于除了在屏幕與LPD之間的水平傾斜，圖5上的角度γ以外，檢測(cè)在屏幕與LPD之間的垂直傾斜，如圖4所示。圖5顯示其中在投影中心線與投影屏幕的法線之間有水平不對(duì)準(zhǔn)的投影情形的頂視圖。
4.對(duì)于成角度的屏幕的像素寬度的水平校正在小型化LPD投影系統(tǒng)中，具有對(duì)投影屏幕上像素的水平分布作出各種各樣的校正的能力。在第1節(jié)，描述了對(duì)于由于在LPD單元與垂直于屏幕的向量之間的垂直傾斜造成的水平掃描強(qiáng)度變化的校正。除了這種校正以外，可以以類似于把在垂直掃描線之間的間隔調(diào)節(jié)成均勻的方式的方式調(diào)節(jié)在各個(gè)水平像素之間的間隔，以使得像素都具有均勻的寬度。如果圖5的角度γ是已知的，其中圖5是投影情形的頂視圖，則可以計(jì)算對(duì)應(yīng)到各個(gè)等寬度像素的水平掃描角，以及對(duì)于每個(gè)像素提供光的時(shí)序可被協(xié)調(diào)成對(duì)應(yīng)于水平掃描反射鏡的位置，以在屏幕上產(chǎn)生等寬度像素。
5.梯形失真校正通常被稱為梯形失真的圖像的失真是由于在投影系統(tǒng)中心線與垂直于屏幕表面的向量之間的垂直或水平不對(duì)準(zhǔn)造成的。這些是在第1-4節(jié)中涉及的相同的不對(duì)準(zhǔn)。由于有可能使用LPD顯示器的垂直線間隔和水平像素時(shí)序的無窮可變的特性，來校正由于這些不對(duì)準(zhǔn)造成的非均勻性，從而可能校正LPD投影圖像中的任何類型的梯形失真。另外，可能校正任何類型的這種失真而不失去分辨率，因?yàn)閮H僅垂直線或水平像素之間的間隔是變化的，而垂直線或水平像素的數(shù)目是不變的。對(duì)于梯形影響的校正基本上等同于以上結(jié)合圖1和2討論的那些校正。
6.用于固定的屏幕的垂直間隔調(diào)節(jié)簡(jiǎn)化有在第1節(jié)中描述的垂直線間隔均等的簡(jiǎn)化實(shí)施例如果在LPD投影儀和它的屏幕之間存在有固定的關(guān)系以故意使得角度β是恒定的，則垂直線間隔均等公式的結(jié)果可被存儲(chǔ)，作為L(zhǎng)PD單元中的永久查找表，這樣，校正垂直掃描反射鏡角度對(duì)時(shí)間的關(guān)系總可以容易輸出。類似地，在水平掃描寬度上為完成消除梯形失真的任何必須的校正值可被存儲(chǔ)在水平像素時(shí)序?qū)Υ怪睊呙栉恢玫年P(guān)系的永久查找表。
7.拼接的LPD顯示器多個(gè)小型化LPD可被使用來創(chuàng)建拼接的圖像。圖6顯示一個(gè)可能的實(shí)施例，其中四個(gè)LPD 1，2，3，4被安裝在支架5上，在屏幕6上投影四個(gè)圖像。四個(gè)圖像可以以后投影模式在屏幕6的相反的面上被觀看。LPD圖像的水平和垂直部分的無限可調(diào)節(jié)的特性導(dǎo)致調(diào)節(jié)這些多個(gè)圖像之間的拼接能力，以使得圖像的邊緣被精確地對(duì)準(zhǔn)。
其它實(shí)施例可以只包括兩個(gè)LPD或大于2的任何數(shù)目，以及LPD可被安排來創(chuàng)建用于前投影觀看或用于后投影觀看的拼接的圖像。
8.改變寬高比而不用信箱(letterbox)或不失去分辨率小型化LPD可被使用來創(chuàng)建具有不同的寬高比(寬度∶高度)的矩形圖像，而不失去分辨率和不需要被投影的但不被使用的屏幕區(qū)域(正如在標(biāo)準(zhǔn)1.33∶1電視機(jī)上“信箱”合成的寬屏幕2.40∶1圖像的產(chǎn)生)。
作為例子，圖7(a)顯示由LPD顯示器投影的3像素寬×5像素高的圖像。相同的LPD顯示器然后可以切換到圖7(b)所示的、其中投影4像素寬×3像素高的圖像的模式。LPD水平掃描反射鏡和垂直掃描反射鏡幅度是無限可調(diào)節(jié)的以及LPD像素激光器的時(shí)序可以在軟件控制下，這樣，可以選擇水平寬度、垂直高度、水平像素分辨率、和垂直掃描間隔的任何組合。對(duì)于用于創(chuàng)建具有不同的寬高比的圖像的唯一限制是由掃描反射鏡可達(dá)到的最大光學(xué)角度，控制像素激光器的系統(tǒng)的最小時(shí)間分辨率(時(shí)鐘速率)，和對(duì)于顯示器的刷新速率的可接受性的限制。在這些限制內(nèi)，有可能顯示學(xué)術(shù)(1.33∶1)比圖像和切換到合成(2.40∶1)比圖像，而不失去水平像素分辨率；另外，可以顯示任何其它比值，包括方形圖像和高的、窄的圖像。
9.為了在遠(yuǎn)距離的較亮的圖像減小圖像尺寸小型化LPD可被使用來投影保持聚焦在基本上無窮大深度的場(chǎng)景的圖像，因?yàn)楸皇褂脕韯?chuàng)建圖像的激光束的恒定的發(fā)散度。然而，由LPD創(chuàng)建的圖像可能受到亮度不足的影響，如果投影距離足夠遠(yuǎn)的話。在這種情形下，可能希望創(chuàng)建較小的較亮的圖像而不把LPD移到更接近屏幕，特別是如果有關(guān)于把LPD放置在屏幕附近的限制的話。
圖8(a)顯示假設(shè)由遠(yuǎn)距離的LPD投影的5像素寬×4像素高的圖像的像素。為了增加圖像的亮度而不相對(duì)于屏幕移動(dòng)LPD，水平和垂直掃描幅度可被減小，以便把圖像收縮成圖8(b)所示的尺寸。如果作出掃描幅度的這種改變而不改變被提供到每個(gè)像素的光功率，則5(b)的圖像的亮度將正比于它相對(duì)于5(a)的圖像的面積的減小而增加。
在其它實(shí)施例中，可以在長(zhǎng)度和寬度上對(duì)于任意數(shù)目的像素的圖像作出同樣的尺寸減小。
10.為了更亮的圖像使用光學(xué)單元減小圖像尺寸由LPD創(chuàng)建的圖像可能受到亮度不足的影響，如果投影距離足夠遠(yuǎn)的話。在這種情形下，可能希望創(chuàng)建較小的較亮的圖像而不是把LPD移到更接近屏幕，特別是如果有關(guān)于把LPD放置在屏幕附近的限制的話。
圖9(a)顯示其中圖像2被遠(yuǎn)離的LPD投影儀1投影的情形。在圖9(b)，光學(xué)單元4被放置在LPD 3與投影的圖像之間。這個(gè)光學(xué)單元與來自LPD的掃描激光束互相配合，減小投影的圖像的尺寸，隨后增加圖像的亮度而不把LPD移到更接近屏幕。
可能有其中光學(xué)單元4完全是無源的不能調(diào)節(jié)的，達(dá)到在給定的距離上圖像尺寸的固定的減小的情形。在另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)單元4可以具有控制尺寸減小的比值的調(diào)節(jié)能力。
11.使用旋轉(zhuǎn)三棱鏡單元增加投影的圖像的焦深小型化LPD可以通過使得高斯激光束分布圖案的發(fā)散與垂直掃描間隔和水平像素間隔隨距離的發(fā)散相匹配而基本上達(dá)到離LPD一定的距離的無窮大焦深。然而，常常有一個(gè)靠近高斯光束分布圖案的腰的區(qū)域，其中由于高斯激光束的衍射受限的腰尺寸，這種發(fā)散匹配不再是精確的。
已經(jīng)表明，圓錐折射旋轉(zhuǎn)三棱鏡成功地創(chuàng)建非發(fā)散的光束，其分布尺寸正比于貝塞爾函數(shù)的平方。這個(gè)非高斯光束比起高斯光束，在大范圍的距離上在光束的中心具有高的能量百分比。如果這個(gè)旋轉(zhuǎn)三棱鏡被引入到LPD系統(tǒng)，則投影的圖像可以在較長(zhǎng)的距離范圍內(nèi)包含聚焦的像素。另外，旋轉(zhuǎn)三棱鏡生成的光束的較窄的功率分布將使得有可能增加LPD顯示器的垂直和水平分辨率。
12.對(duì)于分層的圖像投影在半透明的屏幕上小型化LPD可被使用來在位于多個(gè)距離的屏幕上同時(shí)顯示信息，因?yàn)轱@示器的無窮大聚焦深度允許圖像在每個(gè)屏幕上聚焦。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖10所示，LPD投影儀1投影在玻璃屏幕2上，其左半部是透明的，其右半部是地，以及被放置在傳統(tǒng)的屏幕3的前面。當(dāng)從前面觀看時(shí)，來自LPD投影儀的圖像的右半部將出現(xiàn)在關(guān)閉的屏幕的地的半個(gè)部分，而來自顯示器的圖像的左半部將出現(xiàn)在遠(yuǎn)的屏幕，如圖所示。這對(duì)于觀看者將造成分層的效果，其中一個(gè)圖像呈現(xiàn)為浮現(xiàn)在另一個(gè)圖像的前面。
在另一個(gè)實(shí)施例中，LPD可以從后面投影到透明/地屏幕。如圖11所示，LPD 1可以從后面投影在一個(gè)玻璃屏幕2上，其左半部是透明的，其右半部是地。從觀眾的觀點(diǎn)看來，在該屏幕的前面可以放置第二個(gè)玻璃屏幕3，其右半部是透明的以及其左半部是地。觀看者然后將看見通過前面屏幕的右邊的、形成在遠(yuǎn)屏幕的左面的圖像，以及通過后面屏幕的左面被投影的、被形成在前屏幕的左面的圖像。這將再次對(duì)于觀看者造成分層的效果，其中一個(gè)圖像呈現(xiàn)為浮現(xiàn)在另一個(gè)圖像的前面。
在其它實(shí)施例中，具有選擇的透明性的三個(gè)或多個(gè)屏幕可被使用來為觀眾創(chuàng)建三個(gè)或多個(gè)浮現(xiàn)的圖像。
13.投影圖像在非平的表面小型化LPD顯示器可被使用來把圖像投影在非規(guī)則形狀的表面。因?yàn)轱@示器的無窮大焦深，在表面上創(chuàng)建的圖像在表面的無論何處都是聚焦的，而不管表面上任何點(diǎn)離投影儀的距離以及不管在任何點(diǎn)處的法線與投射方向之間的角度如何。這樣，聚焦的圖像可被“繪制”在整個(gè)非規(guī)則的表面上，與傳統(tǒng)的平屏幕相比較，允許整個(gè)表面用作為屏幕。
在一個(gè)實(shí)施例中，如圖12(a)所示，LPD顯示可被投影在氣球的曲面上，而在彎曲表面上的任何地方都不失去聚焦。
在第二實(shí)施例中，如圖12(b)所示，LPD顯示可被投影在三折寫字臺(tái)上，而在三折寫字臺(tái)的三個(gè)板的任一個(gè)板上都不失去聚焦。
14.在旋轉(zhuǎn)屏幕上創(chuàng)建3D圖像小型化LPD顯示器可被使用來把圖像投影在圍繞垂直于投射方向的軸旋轉(zhuǎn)的屏幕上。如圖13所示，當(dāng)屏幕2旋轉(zhuǎn)時(shí)，屏幕表面上的點(diǎn)離LPD投影儀1的距離不斷變化。然而，因?yàn)長(zhǎng)PD無窮大的焦深，被投影在屏幕面上的圖像在由屏幕占有的所有的距離范圍保持為聚焦的。
當(dāng)屏幕的位置被投影儀本身感知或控制時(shí)，圖像的顯示在時(shí)間上可被協(xié)調(diào)到相應(yīng)于當(dāng)顯示的圖像的特定的像素出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)的屏幕表面上在離LPD的特定的距離時(shí)的時(shí)刻。通過快速旋轉(zhuǎn)的屏幕，和適當(dāng)?shù)目焖亠@示幀，可以得到各種3D顯示效果。
在一個(gè)實(shí)施例中，快速旋轉(zhuǎn)的四板的屏幕(類似于旋轉(zhuǎn)門的幾何關(guān)系)可被使用來創(chuàng)建在空間中從觀看者看來前后移動(dòng)的圖像。
在另一個(gè)實(shí)施例中，相同的旋轉(zhuǎn)四板屏幕可被使用來通過顯示在屏幕占用離LPD不同的距離時(shí)的不同的圖像而顯示被分裂成各個(gè)深度的圖像。這將創(chuàng)建從觀看者的觀點(diǎn)看來的偽3D圖像。
15.通過噴嘴投影圖像在氣球的里面正如在第13節(jié)中描述的，小型化LPD顯示器可被使用在非規(guī)則形狀的表面。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，LPD可被安排成投影在由適用于后投影的材料制成的、可吹氣的氣球的內(nèi)表面。如圖14所示，LPD顯示器可被合并到對(duì)氣球吹氣的裝置。LPD投影儀1包含用于給氣球3吹氣的噴嘴2。LPD單元通過噴嘴投影圖像4，該噴嘴然后被看作為出現(xiàn)在氣球的表面上的后投影圖像。
16.用于便攜性的可吹氣的或折疊的屏幕小型化LPD顯示器可以結(jié)合可吹氣的或可折疊的屏幕，或結(jié)合具有可吹氣的框架的屏幕一起工作。圖15顯示這些設(shè)計(jì)圖15(a)顯示無支架的可吹氣的屏幕，圖15(b)顯示具有自擴(kuò)展的彈簧線輪圈的可折疊的屏幕，和圖15(c)顯示具有增壓的輪圈的可吹氣的屏幕。
17.具有泵浦的可吹氣的屏幕如第16節(jié)描述的，用于LPD的可吹氣的顯示器可以通過電子泵浦或用于快速實(shí)行屏幕充氣的小型化手提泵浦完成。
18.在非平的屏幕表面上圖像失真的校正如第13節(jié)描述的，小型化LPD理想地適用于投影圖像在非平的表面。包括LPD的設(shè)備可以具有從用戶的觀點(diǎn)看來凹的屏幕，存儲(chǔ)有顯示的私人使用，觀看的方便，環(huán)境光的抑制，和沉浸到圖像的感覺。替換地，小型化LPD可以投影到從用戶的觀點(diǎn)看來凸的屏幕，易于與其它用戶共享觀看。
在任一種情形下，LPD的電子裝置和軟件可被使用來調(diào)節(jié)像素的部分和垂直掃描線的間隔，以恢復(fù)像素之間的均勻的間隔。在使得水平掃描線失真的屏幕表面的情形下，結(jié)合像素時(shí)序和垂直掃描線重現(xiàn)間隔開以校正由于投影在非平的表面引起的失真，圖像處理可以是可信的。這樣的校正在屏幕具有已知的結(jié)構(gòu)的情形下可以通過使用查找表或公式被完成。替換地，正如下面討論的，LPD可以通過使用光學(xué)、超聲、或如上所述的其它已知的傳感技術(shù)，例如結(jié)合第1-4節(jié)，感知屏幕的位置和結(jié)構(gòu)而自動(dòng)適應(yīng)未知的形狀。
19.可調(diào)節(jié)的、具有形狀傳感器的凹形/凸形屏幕在第13節(jié)中概念的附加實(shí)施例是可以由用戶從凹的形狀調(diào)節(jié)到平的形狀或凸的形狀的屏幕。圖16(a)顯示具有凹形顯示器的后投影版本。在圖16(b)上，同一個(gè)屏幕被用戶調(diào)節(jié)成凸的形狀。也有具有有相同的類型的屏幕的前投影實(shí)施例。
在屏幕框架上的一個(gè)或多個(gè)應(yīng)力傳感器可被使用來使能當(dāng)屏幕的形狀被改變時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)LPD投影。替換地，開關(guān)、觸點(diǎn)、或鄰近傳感器可被使用來檢測(cè)屏幕結(jié)構(gòu)的改變。也有可能當(dāng)用戶調(diào)節(jié)屏幕形狀時(shí)，使用第3節(jié)描述的屏幕距離的光學(xué)檢測(cè)作為用于自動(dòng)傳感和調(diào)節(jié)投影參數(shù)的裝置。
除非專門指出，或正如從討論中看到的，諸如“處理”，或“計(jì)算”，或“確定”，或“顯示”等的術(shù)語，涉及到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或類似的電子計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作和處理，它們操縱和把代表在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)的物理的電子的量的數(shù)據(jù)變換到類似地代表在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器或寄存器，或其它這樣的信息貯存裝置、傳輸或顯示裝置內(nèi)的物理量的其它數(shù)據(jù)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，在這里的各種實(shí)施例中顯示的各種不同的系統(tǒng)層、子程序、模塊可以是可執(zhí)行的控制單元?？刂茊卧砂ㄎ⑻幚砥鳌⑽⒖刂破?、數(shù)字信號(hào)處理器、處理器卡(包括一個(gè)或多個(gè)處理器或控制器)、或其它控制或計(jì)算設(shè)備。在本討論中涉及到的貯存裝置可包括一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀的貯存媒體，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令。貯存媒體可以包括不同的形式的存儲(chǔ)器，包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置，諸如動(dòng)態(tài)或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM或SRAM)、可擦除和可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦除和可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、和快閃存儲(chǔ)器；磁盤，諸如固定盤、軟盤、可拆卸盤；其它磁媒體，包括磁帶；以及光媒體，諸如緊湊盤(CD)或數(shù)字視盤(DVD)。組成在各種系統(tǒng)中各種不同的軟件層、子程序、模塊的指令可以被存儲(chǔ)在各種貯存裝置。指令在被控制單元執(zhí)行時(shí)使得相應(yīng)的系統(tǒng)執(zhí)行編程的動(dòng)作。
以上公開的具體的實(shí)施例僅僅是說明性的，因?yàn)楸景l(fā)明可以以從這里的教導(dǎo)獲益的、本領(lǐng)域技術(shù)人員看到的不同的但等價(jià)的形式被修改和實(shí)踐。而且，不打算對(duì)這里顯示的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)施加限制，除非下面的權(quán)利要求中描述的。因此，方法、系統(tǒng)和它們的一部分以及所描述的方法和系統(tǒng)的一部分可以在不同的位置處被實(shí)施。而且，對(duì)于實(shí)施和使用所描述的系統(tǒng)所需要的處理電路可以以專用集成電路、軟件驅(qū)動(dòng)的處理電路。固件、可編程邏輯器件、硬件、分立元件、或以上部件的裝置被實(shí)施，正如從本公開內(nèi)容獲益的、本領(lǐng)域技術(shù)人員看到的。所以，可以看到，以上公開的具體的實(shí)施例可以被改變或被修改，以及所有這樣的變動(dòng)被認(rèn)為屬于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。因此，這里尋求的保護(hù)是如在下面的權(quán)利要求中闡述的。
權(quán)利要求
1.一種用于控制激光器的方法，包括確定圖像要被激光器投射到的表面的特性；以及在通過使用所確定的觀看面的特性控制激光器的一個(gè)或多個(gè)方面的同時(shí)把激光投影到觀看面。
全文摘要
提供了可控制地補(bǔ)償由LPD產(chǎn)生的圖像的失真的方法和設(shè)備，其中失真是由于觀看面的形狀和/或觀看面相對(duì)于LPD的角度造成的。例如，LPD可以確定觀看面相對(duì)于LPD的角度，然后調(diào)節(jié)水平和垂直掃描機(jī)制，把圖像返回到它的原先的結(jié)構(gòu)，諸如矩形。
文檔編號(hào)G03B21/00GK1906950SQ200480039380
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2004年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者米克羅斯·斯坦恩, 保羅·德沃基斯, 納拉彥·納姆部迪利, 卡爾·維坦博格, 晨·譚, 雷·戈?duì)柕侣? 迪米特利·亞維德, 福萊得里克·F.·伍德, 約瑟夫·凱茲 申請(qǐng)人:訊寶科技公司