專利名稱：大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大屏幕顯示裝置。尤其是一種無(wú)縫拼接圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的投影大屏幕顯示通常是采用下列三種方法實(shí)現(xiàn)第一種是使用單一的高亮度輸出的投影機(jī)在一個(gè)大屏幕上(如200寸)投射出一幅完整圖像，這種方法一般投射距離比較遠(yuǎn)，有比較大的空間需求；另一方面，由于單機(jī)的分辨率有限，當(dāng)投射比較大的畫(huà)面時(shí)，像素變得較粗，圖像分辨率低。由于用單機(jī)投影很大的畫(huà)面，亮度也很難保證。第二種是采用光學(xué)硬拼接的方式提高大屏幕顯示的分辨率和亮度，即在單一大屏幕上使用多個(gè)投影機(jī)進(jìn)行光學(xué)圖像的拼接投影，各投影機(jī)投射的圖像是邊緣互相銜接的，圖像之間緊密地挨在一起，構(gòu)成一幅完整的畫(huà)面。這種方法可以在一張完整的大屏幕上實(shí)現(xiàn)很高的分辨率，但由于各投影機(jī)的亮度從中心到邊緣是逐漸減弱的，而且在不同投影機(jī)投射圖像銜接的地方，投射到屏幕上的光線方向截然不同，由于屏幕本身的光學(xué)特性決定，使得圖像銜接的地方在不同的方向看，圖像之間的亮度會(huì)有很大差別，這種亮度的突變使得圖像銜接的地方出現(xiàn)明顯的斷裂感，破壞了圖像的完整性。再加上投影圖像的變形，圖像的邊緣銜接也是難以消除縫隙的。第三種是采用多單元拼接的形式構(gòu)成大屏幕，各個(gè)單元有自己的投影機(jī)和投影屏幕，各屏幕后使用菲涅爾透鏡提高單屏的均勻性，然后通過(guò)機(jī)械堆疊的方式形成M列N行的拼接顯示屏，該拼接顯示屏可以顯示一幅完整的圖像，也可以在整個(gè)拼接屏上任意的位置開(kāi)窗口。該方法可以在大屏幕上實(shí)現(xiàn)很高的分辨率，但由于各單元之間有機(jī)械的和光學(xué)的接縫存在，會(huì)破壞圖像的整體效果。盡管由于工藝上的不斷改進(jìn)，拼縫也做得越來(lái)越小，但拼縫始終存在，目視還是明顯有一條接縫。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，可以采用多個(gè)投影機(jī)實(shí)現(xiàn)大屏幕真正的無(wú)縫拼接顯示，保證了大屏幕顯示的高亮度和高分辨率，且絕無(wú)拼縫的存在和像素的丟失。
本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種大屏幕圖像拼接顯示裝置，包括一塊大屏幕和至少兩臺(tái)用于在大屏幕上并列拼接投射一幅大畫(huà)面的投影機(jī)，各相鄰?fù)队皺C(jī)投射出的子圖像在銜接邊緣部分重疊，該重疊區(qū)域具有相同的圖像內(nèi)容，在每個(gè)投影鏡頭投射邊緣重疊區(qū)域的成像光路中設(shè)有用于使重疊區(qū)域內(nèi)的亮度達(dá)到平滑過(guò)渡的亮度調(diào)制元件。
所述的亮度調(diào)制元件為至少一層邊緣平滑的不透明薄片，當(dāng)使用多層邊緣平滑的不透明薄片時(shí)它們相隔錯(cuò)落排列成臺(tái)階狀。
所述的亮度調(diào)制元件為鋸齒邊的不透明薄板，其鋸齒邊的形狀為直邊的矩形、梯形、三角形或曲線；鋸齒的尺寸遠(yuǎn)小于光學(xué)鏡頭的出瞳大小。當(dāng)使用多層鋸齒邊的不透明薄片時(shí)它們相隔錯(cuò)落排列成臺(tái)階狀；所述的鋸齒邊的不透明薄板可以在鋸齒形平面內(nèi)抖動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以產(chǎn)生更加柔和的亮度過(guò)渡效果。
所述的調(diào)制元件是帶棱的圓柱體；所述的帶有調(diào)制棱的圓柱體可以繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以產(chǎn)生更加均勻的效果。
所述的亮度調(diào)制元件為設(shè)有遮光涂層的透明基片，透明基片上的涂層對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域的光路部分。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)1、可以提供真正無(wú)縫的高分辨率和高亮度大屏幕顯示。
2、由于采用重疊投射方式，拼接顯示沒(méi)有任何像素丟失。
3、采用優(yōu)異的亮度調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)重疊區(qū)域的完美亮度過(guò)渡。
4、采用本實(shí)用新型可以提供完全沒(méi)有圖像斷裂感的大屏幕拼接顯示。
圖1是產(chǎn)生圖像重疊的雙投影機(jī)在一塊大屏幕上拼接示意圖；圖1a是圖1所示中投射圖像亮度曲線；
圖2是采用光學(xué)調(diào)制進(jìn)行圖像重疊區(qū)域亮度調(diào)節(jié)的示意圖；圖2a是圖2所示中投射圖像成像光路圖；圖2b是圖2所示中投射圖像亮度曲線；圖3a、圖3b、圖3c、圖3d為應(yīng)用于光學(xué)調(diào)制的元件；圖4a、圖4b是光學(xué)調(diào)制元件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的示意圖；圖5提供了多層調(diào)制薄片進(jìn)行光學(xué)調(diào)制的原理圖；圖6是圓柱體形的光學(xué)調(diào)制元件作用原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1展示了采用兩臺(tái)投影機(jī)11，12在一塊大屏幕上進(jìn)行圖像拼接的情況，與以往技術(shù)不同的是，這兩臺(tái)投影機(jī)所投射出的圖像是有重疊部分的。利用帶有多個(gè)圖形顯示輸出通道的處理器將要顯示的畫(huà)面分割成左右兩個(gè)子圖像13a和13b，該兩個(gè)子圖像在鄰近銜接的地方有一個(gè)重疊區(qū)域13c，如圖中左側(cè)圖像13a在與右側(cè)圖像13b相銜接的邊緣部分會(huì)有一個(gè)區(qū)域13c顯示與右側(cè)圖像左邊緣部分相同的內(nèi)容。左側(cè)圖像13a和右側(cè)圖像13b都包含內(nèi)容13c。兩臺(tái)投影機(jī)在拼接投射同一畫(huà)面時(shí)，在互相銜接的邊界投射范圍是有一相互重疊區(qū)域的，以保證相鄰近的圖像重復(fù)顯示部分13c能準(zhǔn)確互相重合。
在重疊的投影區(qū)域圖像是由兩臺(tái)投影機(jī)同時(shí)投射的，因此其圖像的亮度14c大約是其它不重疊區(qū)域亮度14a、14b的兩倍，如圖1a所示，為了實(shí)現(xiàn)重疊區(qū)域的圖像亮度與其它部分亮度一致，必須采用亮度調(diào)節(jié)的方法使圖像的亮度均勻過(guò)渡。
對(duì)于目前流行的DLP、LCD和LCOS等技術(shù)的投影機(jī)，由于光學(xué)元件和顯像芯片噪聲的影響，它們不能給出零亮度的暗場(chǎng)，即使輸入圖像的亮度信號(hào)為零，它們也會(huì)有一定的亮度存在，如0.5lux，因此，在重疊區(qū)域會(huì)出現(xiàn)一個(gè)恒定的亮度疊加，在重疊區(qū)域形成一個(gè)暗場(chǎng)中的亮帶，采用光學(xué)亮度調(diào)制的方法可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。
如圖2所示，圖中左側(cè)圖像23a在與右側(cè)圖像23b相銜接的邊緣部分有一個(gè)重疊區(qū)域23c，在投射拼接圖像的投影機(jī)21、22的投影鏡頭各自成像光路中放置了用于亮度調(diào)制的光學(xué)調(diào)制元件26、27，以改變投射到屏幕上重疊區(qū)域23c的光能量分布。該亮度調(diào)制元件按投影鏡頭的光學(xué)特性來(lái)確定放置的距離，調(diào)制元件是特定形狀的不透明薄片。光學(xué)調(diào)制片的工作原理如圖2a所示，經(jīng)過(guò)鏡頭28出瞳的成像光線一部分被調(diào)制元件26遮擋不能通過(guò)，如圖2a中圖像邊緣的A點(diǎn)，其成像光線全部被攔截，因此沒(méi)有光線到達(dá)屏幕；另一部分，如靠近圖像中心一些的C點(diǎn)，則全部通過(guò)投射到屏幕上；而位于A點(diǎn)和C點(diǎn)之間的那些像元，一部分光線通過(guò)了到達(dá)屏幕，另一部分被遮擋而不能通過(guò)，如圖2a中B點(diǎn)。因此在投影圖像上形成亮度漸變的效果，如圖2a中曲線D所示。曲線D的形狀與鏡頭的光學(xué)特性有關(guān)，一般不會(huì)是線性的，因此，單純使用不透明調(diào)制片無(wú)法產(chǎn)生均勻的亮度過(guò)渡。如圖2b中所描述的那樣，拼接圖像的亮度在重疊的區(qū)域仍會(huì)存在如圖中24c所示的亮度升高。
通過(guò)改變光學(xué)調(diào)制元件的設(shè)計(jì)可以改善重疊區(qū)域圖像亮度的更加均勻，如可以采用如圖3a、圖3b、圖3c所示的鋸齒狀的不透明薄板，其鋸齒的形狀可以是直邊的三角形或梯形，也可以是曲邊形狀的，鋸齒的尺寸遠(yuǎn)小于光學(xué)鏡頭的出瞳大小。如圖3d還可以是采用物理方法在透明的薄片上形成的部分透明或完全不透明的圖案遮光涂層，透明薄片上的涂層對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域的光路部分。為了提高亮度的均勻性，光學(xué)調(diào)制元件可以在鋸齒形平面內(nèi)抖動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以產(chǎn)生更加柔和的亮度過(guò)渡效果，如圖4a、圖4b所示。
光學(xué)調(diào)制元件可以是單層的薄板，也可以是多層薄片相隔排放，形成錯(cuò)落有致的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，這種雙層薄片56、56a組成的調(diào)制元件由于可以通過(guò)錯(cuò)落有致的臺(tái)階結(jié)構(gòu)對(duì)鏡頭58投出不同傾角的光線進(jìn)行分別遮擋，可以使亮度過(guò)渡的更加平滑均勻。也可以將多層薄片復(fù)合元件轉(zhuǎn)化做成圓柱體的形式，形成帶有調(diào)制棱的圓柱體，如圖6所示，以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)更加合理的形狀；這種帶有調(diào)制棱的圓柱體66可以繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)制圓柱體由于棱的運(yùn)動(dòng)，阻擋鏡頭68投出光線的位置時(shí)刻在變化中，可以產(chǎn)生更加均勻細(xì)致的亮度調(diào)制效果。
重疊區(qū)域的圖像亮度調(diào)節(jié)也可以通過(guò)電子的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，將各子圖像的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理器內(nèi)的增益調(diào)節(jié)電路，將重疊區(qū)域所對(duì)應(yīng)的各像素的增益按照線性的或非線性的規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)，增益的改變產(chǎn)生對(duì)應(yīng)像素亮度的變化，通過(guò)改變重疊區(qū)域內(nèi)各子圖像中像素或像素集合的亮度，實(shí)現(xiàn)各投影機(jī)輸出圖像在重疊區(qū)域內(nèi)的亮度平滑過(guò)渡。
權(quán)利要求1.一種大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，包括一塊大屏幕和至少兩臺(tái)用于在大屏幕上并列拼接投射一幅大畫(huà)面的投影機(jī)，其特征在于各相鄰?fù)队皺C(jī)投射出的子圖像在銜接邊緣部分重疊，該重疊區(qū)域具有相同的圖像內(nèi)容，在每個(gè)投影鏡頭投射邊緣重疊區(qū)域的成像光路中設(shè)有用于使重疊區(qū)域內(nèi)的亮度達(dá)到平滑過(guò)渡的亮度調(diào)制元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，其特征在于所述的亮度調(diào)制元件為至少一層邊緣平滑的不透明薄片，邊緣平滑的不透明薄片相隔錯(cuò)落排列成臺(tái)階狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，其特征在于所述的亮度調(diào)制元件為帶鋸齒邊的不透明薄板，其鋸齒邊的形狀為直邊的矩形、梯形、三角形或曲線；鋸齒的尺寸遠(yuǎn)小于光學(xué)鏡頭的出瞳大?。欢鄠€(gè)帶鋸齒邊的不透明薄片相隔錯(cuò)落排列成臺(tái)階狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，其特征在于所述的亮度調(diào)制元件為可在齒形平面內(nèi)抖動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的帶鋸齒邊的不透明薄板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，其特征在于所述的調(diào)制元件是帶棱的圓柱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，其特征在于所述的帶有棱的調(diào)制元件為可繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，其特征在于所述的亮度調(diào)制元件為設(shè)有遮光涂層的透明基片，透明基片上的涂層對(duì)應(yīng)于重疊區(qū)域的光路部分。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大屏幕圖像無(wú)縫拼接顯示裝置，包括一塊大屏幕和至少兩臺(tái)用于在大屏幕上并列拼接投射一幅大畫(huà)面的投影機(jī)，各相鄰?fù)队皺C(jī)投射出的子圖像在銜接邊緣部分重疊，該重疊區(qū)域具有相同的圖像內(nèi)容，在每個(gè)投影鏡頭投射邊緣重疊區(qū)域的成像光路中設(shè)有用于使重疊區(qū)域內(nèi)的亮度達(dá)到平滑過(guò)渡的亮度調(diào)制元件。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)大屏幕真正的無(wú)縫拼接顯示，保證了大屏幕顯示的高亮度和高分辨率，絕無(wú)像素的丟失。
文檔編號(hào)G02B26/02GK2824079SQ20052005777
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者孟凡華, 張曉琪, 梁明浩, 白寶國(guó) 申請(qǐng)人:廣東威創(chuàng)日新電子有限公司