專利名稱：具有多觀看段的三維混合屏幕的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于視頻投影的屏幕，更具體地說，涉及一種帶有其上以可與3D物理現(xiàn)實的自然觀察相比較的真實感投影一個圖象或一系列圖象的多個三維(3D)段的混合觀看屏幕。在另一個方面，本發(fā)明涉及一種具有多個3D顯示段的基于桌面的觀看屏幕，這允許觀眾使用其周邊視覺。
顯示系統(tǒng)廣泛用在種種圖象顯示用途中，大多數(shù)系統(tǒng)采用平面或基本上平面的顯示表面，即具有一個固有限制視場的平直壁屏。盡管有可能通過簡單地增大平面顯示屏幕的垂直和水平尺寸擴展觀眾的視場，但這種擴展一般導致圖象的不可接收級失真。為了使用戶從外圍觀看物體，已經(jīng)開發(fā)了這樣一種顯示技術，該技術一般使用多個投影機把相鄰圖象投影在大曲面屏幕的相鄰部分上，從而觀眾能以在3D空間中的深度感覺觀看物體。
因而，當今四種屏幕類型通常用來幫助各種各樣的圖象顯示用途。這四種屏幕類型是1)一個平直壁，2)多個相鄰平直壁，3)一個圓頂，及4)一個能是半環(huán)形的彎曲曲面面板。所有這些顯示表面能包括立體3D圖形，并且一些用途要求它是成功的。
沒有一種屏幕類型持久的原因在于，顯示系統(tǒng)遇到的不同問題和目的最好單獨由上述種種類型的只有一種解決。
因而，希望提供一種把四種屏幕類型組合在一種整體結構中的混合屏幕。
同樣希望提供一種用來觀看使用單視頻投影機或多視頻投影機的曲面、圓頂、平直壁及多壁類型顯示的各種3D組合的混合屏幕。
而且，希望提供一種帶有一個凹內視表面的可攜帶、自支撐剛性結構，該表面適于定位在一個桌面上或在一個可運動支撐臺上。
而同樣希望提供一種給觀眾一種深度感覺而不需要立體投影和立體眼鏡的經(jīng)濟觀看表面。
根據(jù)本發(fā)明，在帶有一個用來觀看視頻圖象的凹顯示表面的一種多段混合投影屏幕結構中實現(xiàn)以上和其他目的和優(yōu)點。把尺寸定成定位在一個桌面上的混合屏幕包括三個段，并且段能分成子段，從而能觀看覆蓋子段的一個或多個的3D顯示。段包括一個凹圓頂頂段；一個半圓柱形壁段，能是半環(huán)形的并且具有匹配圓頂?shù)淖畲笾睆降闹睆剑患耙粋€平直半圓底板段，固定到圓柱形壁的下邊緣上。
在一個最佳實施例中，3D顯示表面是一種把包括一個平直壁、多個相鄰平直壁、一個圓頂、及一個曲面的四種常用屏幕類型的觀看特征相組合的整體結構。因而，顯示表面包括用來觀看3D顯示的多個段。這些段的種種組合也可以用來觀看，如與平直壁一起的圓頂頂段，及進一步能把種種段劃分成用來詳細觀看的子段或子區(qū)域。
在使用中，一個接收多個同時輸入的視頻投影機連接到一個計算機上，允許把計算機的繪圖輸出投影、放大、及聚焦到混合屏幕上。因而，計算機產(chǎn)生的信號控制要顯示的視圖，并且視圖包括段或子段顯示、以及連續(xù)視圖的動畫顯示，這種動畫顯示把栩栩如生的運動賦予物體并且從數(shù)據(jù)體導出，以顯示來自整個數(shù)據(jù)體的信息。
根據(jù)本發(fā)明的多段混合屏幕能用于各種有用的顯示，包括1)一種一百八十度顯示，僅使用半圓柱形壁面；2)一種一百八十度乘九十度顯示，僅使用圓頂平頂表面；3)一種一百八十度曲面加上底板顯示，使用半圓柱形壁屏幕面板加上底板段的組合；4)一種單壁或三壁顯示，使用劃分成一個或多個子區(qū)域的半圓柱形壁屏幕面板；5)一個單壁加上底板，使用半圓柱形壁面板和底板的組合；及6)一種帶有一個底板的糧倉形狀，其中照亮整個凹3D顯示表面。
在另一個最佳實施例中，提供一種槳狀較小平直輔助屏幕。該槳狀屏幕能由觀眾保持，并且定位在混合屏幕內部的體積內。一個安裝在凹屏幕表面外側上的電磁發(fā)射機，與一個安裝在槳狀屏幕上的接收機相組合，檢測可運動槳貫穿混合屏幕內定義的空間的位置和取向，并且一個相互作用圖象顯示在槳上，表示在檢測空間位置處存在的數(shù)據(jù)。在模擬顯示中，在槳上的圖象能表示與后視鏡對應的視圖。在諸如地震數(shù)據(jù)顯示的其他用途中，槳能顯示地震振幅或屬性，例如巖層的石油物理性質。
而且本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點對于熟悉本專業(yè)的技術人員由如下詳細描述和附圖容易成為顯然的，其中僅表示和描述本發(fā)明的幾個最佳實施例之一。盡管用來實現(xiàn)本發(fā)明想到的最好模式表明成應用于一個具體形狀的3D顯示表面，但要認識到，本發(fā)明適于其他和不同的實施例，如把視頻圖象投影到半球顯示表面的內部上、球的外表面上、或在壁之間的角部。而且本發(fā)明的幾個不同細節(jié)在種種明顯方面經(jīng)受改進，而都不脫離本發(fā)明。因而，本發(fā)明的描述和附圖在本質上認為是說明性的，而不是限制性的。


圖1是布置在一個普通尺寸居室中的視頻投影系統(tǒng)的示意剖視側視圖，表示根據(jù)本發(fā)明的全屏投影光線觀看體積。
圖2是類似于圖1的視圖，表示用于一個具體段或子區(qū)域的投影光線觀看體積。
圖3是混合屏幕的立體圖。
圖4是輔助槳狀屏幕的示意視圖。
圖5(a)-5(b)是分別用于圓頂段的頂部和下部水平支撐件的平面視圖，這些支撐件按圖3中所示定位。
圖5(c)是半圓柱形下部屏幕面板的前剖視圖。
首先參照圖1至5(c)，下文將更詳細地描述本發(fā)明的表示投影屏幕。一般地，當前最佳的混合屏幕能用來顯示由一個視頻投影機投影的圖象，并且具有對于多種工業(yè)用途的明顯實用性，這些用途包括，但不限于1)制造設計回顧，2)人機模擬，3)安全性訓練，4)視頻游戲，5)電影攝影機6)科學3D觀看，7)醫(yī)療顯示，及
8)地震數(shù)據(jù)顯示。
如最好表示在圖1和2中的那樣，最好是用來觀看一般指示在20處的視頻圖象的3D結構的混合投影屏幕，具有形成一個凹顯示表面的三個主要段。諸段包括一個凹圓頂頂段30；一個半圓柱壁段22，具有與圓頂下邊緣匹配的直徑；及一個平直半圓底板段25。也表明在圖5(c)中的半圓柱形下部段22，邊對邊地接合到圓頂30的下邊緣上。由線23表明的投影光線，指示在圖1中全屏20的觀看體積的極限。在圖2中，投影線23表明用于混合屏幕的一個具體段或子區(qū)域的觀看體積。混合屏幕20的凹顯示表面一般指示在24處，并且包括通過邊對邊安裝在半圓柱形屏幕段22上升高到桌28上方的圓頂段30。如果希望，圓柱形下段能劃分成左、中及右子區(qū)域顯示，從而三個獨立壁視圖能同時顯示在三個定義的子區(qū)域上。仍然參照圖1和2，半圓柱形顯示屏幕22的下邊緣固定到平直半圓形底板段25上，并因而支撐在桌28上方的圓頂段。進一步表明在圖1和2中的是坐在混合屏幕前面的觀眾50。
用來接收圖象的任何適當材料能用于混合屏幕的建造。容易得到的材料，如木材、泡沫板、玻璃纖維或模壓塑料當前是最佳的。在表明的最佳實施例中，在圖1和2中指示為字母A和B；在圖3中指示為C、D和E；及在圖5(b)中指示為F和G的混合屏幕的尺寸表示在下面的表1中
視頻投影機32能定位在離開屏幕20的任何適當距離處以照明整個內部表面、或整個表面的各子區(qū)域，并且最好是按圖1和2中所示安裝在壁上。到投影表面的后部上的投影也是可能的。具有適于與本發(fā)明使用的高亮度和分辨率的投影機兼容的可買到計算機工作站是一種叫作Impression1280的型號，并且可從叫作ASK、在挪威Fredrikstad的公司得到。
圖3是混合屏幕20的立體圖，表示頂部水平支撐件60和下部水平件63的位置。圖3另外表明能與混合屏幕一起使用的選擇性特征。這些特征包括一個立體發(fā)射機54、四個聲頻揚聲器56、及一個電磁發(fā)射機58。直接連接到計算機上的立體發(fā)射機54的使用對于用投影系統(tǒng)觀看是可選擇的，并且需要電池供電鏡來檢測來自立體發(fā)射機54的紅外信號。一種適當?shù)陌l(fā)射機是從叫作Stereo Graphics，San Rafael，CA的公司得到的型號ESGI。
附加信息借助于四個聲頻揚聲器能供給到用戶。例如，當特定值在數(shù)據(jù)體中變化時，音調的高度或振幅能響應槳或光標的位置變化。使用立體或四重聲頻將允許定位與顯示的適當區(qū)域相對應的聲音的源。
現(xiàn)在參照圖4，表明有輔助槳狀屏幕的一個示意視圖，該輔助槳狀屏幕如前面敘述的那樣，能貫穿在混合屏幕內的空間可檢測地定位。槳狀屏幕的最佳尺寸是約30.5cm的正方形(約一英尺的正方形)，并且能包括諸如固定到一個手柄62上的圓形或橢圓形之類的其他形狀、和一個安裝在槳后側上的電磁接收機64。接收機64與安裝在混合屏幕20上的發(fā)射機58合作，如圖3中所示，以檢測在混合屏幕的凹體積內的槳的位置。
圖5(a)和5(b)表明用于混合屏幕20的圓頂形段30的水平結構件60和63的形狀，這些結構件按圖3中表明的那樣定位。而且，這些圖表示垂直安裝的肋類型結構件65的位置，肋類型結構件65又支撐未表明的、形成凹圓頂觀看表面的三角形圓頂面板。
在本公開中，僅表明和描述了本發(fā)明的最佳實施例，但如上述那樣，要理解，本發(fā)明適用于都在這里表示的發(fā)明性概念范圍內的各種其他環(huán)境和各種其他結構組合的用途。
權利要求
1.一種可定位在一個桌面上的多段混合屏幕，所述混合屏幕帶有一個凹三維(3D)觀看表面以便接收投影在所述凹表面上的聚焦圖象，所述混合屏幕包括a)一個凹圓頂頂段；b)一個平直半圓形底板段，具有一個匹配所述圓頂?shù)淖畲笾睆降闹睆剑患癱)一個半圓柱形壁段，具有一個匹配所述圓頂?shù)淖畲笾睆降闹睆剑霰诙芜厡叺亟雍显谒鲰敹闻c所述底板段之間，以與所述頂段和所述壁段形成一個連續(xù)的凹觀看表面，并且其中當所述底板段定位在所述桌面上時，所述頂段支撐在所述桌面上方；及d)其中所述多段混合屏幕顯示圖象投影在所述混合屏幕的至少一個子段上。
2.用來觀看一個三維物體的設備包括一種可定位在一個桌面上的多段混合屏幕，所述混合屏幕帶有一個一般凹三維(3D)觀看表面以便接收投影在所述凹表面上的聚焦圖象，所述混合屏幕包括a)一個凹圓頂頂段；b)一個平直半圓形底板段，具有一個匹配所述圓頂?shù)淖畲笾睆降闹睆?；及c)一個半圓柱形壁段，具有一個匹配所述圓頂?shù)淖畲笾睆降闹睆?，所述壁段邊對邊地接合在所述頂段與所述底板段之間，以與所述頂段和所述壁段形成一個連續(xù)的凹觀看表面，并且其中當所述底板段定位在所述桌面上時，所述頂段支撐在所述桌面上方；及d)用來把聚焦圖象投影在所述混合屏幕的至少一個子段上的至少一個視頻投影機。
3.根據(jù)權利要求1所述的多段混合投影屏幕，其中所述圓頂頂段允許觀眾高達水平一百八十度和垂直九十度的周邊視覺。
4.根據(jù)權利要求1所述的多段混合投影屏幕，其中所述屏幕包括一種從由木材、玻璃纖維泡沫板及模壓塑料組成的材料組選擇的一種材料制成的緊湊整體結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的多段混合投影屏幕，另外包括一個可運動槳狀屏幕及一個相聯(lián)的發(fā)射機和一個接收機，用來檢測所述槳狀屏幕相對于顯示在所述混合屏幕上的圖象的位置。
6.根據(jù)權利要求5所述的多段混合投影屏幕，其中所述發(fā)射機安裝在所述混合屏幕的外側，并且所述接收機安裝在所述槳狀屏幕的后側。
7.根據(jù)權利要求1所述的多段混合投影屏幕，其中所述混合屏幕包括一個可彎曲3D表面，其中所述可彎曲表面是可變化的以提供一種希望形狀的投影屏幕。
8.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中所述視頻投影機包括用來接收多個同時輸入的裝置，以便控制要投影在所述多段混合屏幕上的視圖。
9.根據(jù)權利要求8所述的設備，其中要照亮的表面從由如下組成的一組表面選擇一個平直壁、多個相鄰壁、一個圓頂、一個曲面、及其組合。
10.根據(jù)權利要求8所述的設備，其中要投影的視圖是連續(xù)視圖的動畫顯示，以把栩栩如生的運動賦予物體。
全文摘要
一種基于桌面(28)的投影機屏幕,帶有一個凹顯示表面(30),在其上投影(23)一個視頻圖象(20)或一系列圖象,具有可與維物理現(xiàn)實的自然觀察相比較的真實感。觀看表面把從包括一個圓頂(30)、一個半圓柱形壁段(22)及一個半圓形底板段(25)的立體形導出的三個凹段相組合。
文檔編號H04N13/04GK1344381SQ00805254
公開日2002年4月10日 申請日期2000年5月3日 優(yōu)先權日1999年5月6日
發(fā)明者丹尼斯·B·尼夫, 約翰·R·格里斯摩爾, 史蒂文·B·懷亞特, 威廉·A·盧卡斯 申請人:菲利浦石油公司