专利名称：大屏幕图像无缝拼接显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种大屏幕显示装置。尤其是一种无缝拼接图像显示装置。
背景技术：
现有的投影大屏幕显示通常是采用下列三种方法实现第一种是使用单一的高亮度输出的投影机在一个大屏幕上(如200寸)投射出一幅完整图像，这种方法一般投射距离比较远，有比较大的空间需求；另一方面，由于单机的分辨率有限，当投射比较大的画面时，像素变得较粗，图像分辨率低。由于用单机投影很大的画面，亮度也很难保证。第二种是采用光学硬拼接的方式提高大屏幕显示的分辨率和亮度，即在单一大屏幕上使用多个投影机进行光学图像的拼接投影，各投影机投射的图像是边缘互相衔接的，图像之间紧密地挨在一起，构成一幅完整的画面。这种方法可以在一张完整的大屏幕上实现很高的分辨率，但由于各投影机的亮度从中心到边缘是逐渐减弱的，而且在不同投影机投射图像衔接的地方，投射到屏幕上的光线方向截然不同，由于屏幕本身的光学特性决定，使得图像衔接的地方在不同的方向看，图像之间的亮度会有很大差别，这种亮度的突变使得图像衔接的地方出现明显的断裂感，破坏了图像的完整性。再加上投影图像的变形，图像的边缘衔接也是难以消除缝隙的。第三种是采用多单元拼接的形式构成大屏幕，各个单元有自己的投影机和投影屏幕，各屏幕后使用菲涅尔透镜提高单屏的均匀性，然后通过机械堆叠的方式形成M列N行的拼接显示屏，该拼接显示屏可以显示一幅完整的图像，也可以在整个拼接屏上任意的位置开窗口。该方法可以在大屏幕上实现很高的分辨率，但由于各单元之间有机械的和光学的接缝存在，会破坏图像的整体效果。尽管由于工艺上的不断改进，拼缝也做得越来越小，但拼缝始终存在，目视还是明显有一条接缝。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种大屏幕图像无缝拼接显示装置，可以采用多个投影机实现大屏幕真正的无缝拼接显示，保证了大屏幕显示的高亮度和高分辨率，且绝无拼缝的存在和像素的丢失。
本实用新型通过以下技术方案予以实现一种大屏幕图像拼接显示装置，包括一块大屏幕和至少两台用于在大屏幕上并列拼接投射一幅大画面的投影机，各相邻投影机投射出的子图像在衔接边缘部分重叠，该重叠区域具有相同的图像内容，在每个投影镜头投射边缘重叠区域的成像光路中设有用于使重叠区域内的亮度达到平滑过渡的亮度调制元件。
所述的亮度调制元件为至少一层边缘平滑的不透明薄片，当使用多层边缘平滑的不透明薄片时它们相隔错落排列成台阶状。
所述的亮度调制元件为锯齿边的不透明薄板，其锯齿边的形状为直边的矩形、梯形、三角形或曲线；锯齿的尺寸远小于光学镜头的出瞳大小。当使用多层锯齿边的不透明薄片时它们相隔错落排列成台阶状；所述的锯齿边的不透明薄板可以在锯齿形平面内抖动或转动，以产生更加柔和的亮度过渡效果。
所述的调制元件是带棱的圆柱体；所述的带有调制棱的圆柱体可以绕轴线转动，以产生更加均匀的效果。
所述的亮度调制元件为设有遮光涂层的透明基片，透明基片上的涂层对应于重叠区域的光路部分。
本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点1、可以提供真正无缝的高分辨率和高亮度大屏幕显示。
2、由于采用重叠投射方式，拼接显示没有任何像素丢失。
3、采用优异的亮度调制方法，实现重叠区域的完美亮度过渡。
4、采用本实用新型可以提供完全没有图像断裂感的大屏幕拼接显示。
图1是产生图像重叠的双投影机在一块大屏幕上拼接示意图；图1a是图1所示中投射图像亮度曲线；
图2是采用光学调制进行图像重叠区域亮度调节的示意图；图2a是图2所示中投射图像成像光路图；图2b是图2所示中投射图像亮度曲线；图3a、图3b、图3c、图3d为应用于光学调制的元件；图4a、图4b是光学调制元件进行运动的示意图；图5提供了多层调制薄片进行光学调制的原理图；图6是圆柱体形的光学调制元件作用原理图。
具体实施方式
图1展示了采用两台投影机11，12在一块大屏幕上进行图像拼接的情况，与以往技术不同的是，这两台投影机所投射出的图像是有重叠部分的。利用带有多个图形显示输出通道的处理器将要显示的画面分割成左右两个子图像13a和13b，该两个子图像在邻近衔接的地方有一个重叠区域13c，如图中左侧图像13a在与右侧图像13b相衔接的边缘部分会有一个区域13c显示与右侧图像左边缘部分相同的内容。左侧图像13a和右侧图像13b都包含内容13c。两台投影机在拼接投射同一画面时，在互相衔接的边界投射范围是有一相互重叠区域的，以保证相邻近的图像重复显示部分13c能准确互相重合。
在重叠的投影区域图像是由两台投影机同时投射的，因此其图像的亮度14c大约是其它不重叠区域亮度14a、14b的两倍，如图1a所示，为了实现重叠区域的图像亮度与其它部分亮度一致，必须采用亮度调节的方法使图像的亮度均匀过渡。
对于目前流行的DLP、LCD和LCOS等技术的投影机，由于光学元件和显像芯片噪声的影响，它们不能给出零亮度的暗场，即使输入图像的亮度信号为零，它们也会有一定的亮度存在，如0.5lux，因此，在重叠区域会出现一个恒定的亮度叠加，在重叠区域形成一个暗场中的亮带，采用光学亮度调制的方法可以很好地解决这个问题。
如图2所示，图中左侧图像23a在与右侧图像23b相衔接的边缘部分有一个重叠区域23c，在投射拼接图像的投影机21、22的投影镜头各自成像光路中放置了用于亮度调制的光学调制元件26、27，以改变投射到屏幕上重叠区域23c的光能量分布。该亮度调制元件按投影镜头的光学特性来确定放置的距离，调制元件是特定形状的不透明薄片。光学调制片的工作原理如图2a所示，经过镜头28出瞳的成像光线一部分被调制元件26遮挡不能通过，如图2a中图像边缘的A点，其成像光线全部被拦截，因此没有光线到达屏幕；另一部分，如靠近图像中心一些的C点，则全部通过投射到屏幕上；而位于A点和C点之间的那些像元，一部分光线通过了到达屏幕，另一部分被遮挡而不能通过，如图2a中B点。因此在投影图像上形成亮度渐变的效果，如图2a中曲线D所示。曲线D的形状与镜头的光学特性有关，一般不会是线性的，因此，单纯使用不透明调制片无法产生均匀的亮度过渡。如图2b中所描述的那样，拼接图像的亮度在重叠的区域仍会存在如图中24c所示的亮度升高。
通过改变光学调制元件的设计可以改善重叠区域图像亮度的更加均匀，如可以采用如图3a、图3b、图3c所示的锯齿状的不透明薄板，其锯齿的形状可以是直边的三角形或梯形，也可以是曲边形状的，锯齿的尺寸远小于光学镜头的出瞳大小。如图3d还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图案遮光涂层，透明薄片上的涂层对应于重叠区域的光路部分。为了提高亮度的均匀性，光学调制元件可以在锯齿形平面内抖动或转动，以产生更加柔和的亮度过渡效果，如图4a、图4b所示。
光学调制元件可以是单层的薄板，也可以是多层薄片相隔排放，形成错落有致的结构。如图5所示，这种双层薄片56、56a组成的调制元件由于可以通过错落有致的台阶结构对镜头58投出不同倾角的光线进行分别遮挡，可以使亮度过渡的更加平滑均匀。也可以将多层薄片复合元件转化做成圆柱体的形式，形成带有调制棱的圆柱体，如图6所示，以产生结构更加合理的形状；这种带有调制棱的圆柱体66可以绕轴线转动，转动的调制圆柱体由于棱的运动，阻挡镜头68投出光线的位置时刻在变化中，可以产生更加均匀细致的亮度调制效果。
重叠区域的图像亮度调节也可以通过电子的方式进行调节，将各子图像的信号经过处理器内的增益调节电路，将重叠区域所对应的各像素的增益按照线性的或非线性的规律进行调节，增益的改变产生对应像素亮度的变化，通过改变重叠区域内各子图像中像素或像素集合的亮度，实现各投影机输出图像在重叠区域内的亮度平滑过渡。
权利要求1.一种大屏幕图像无缝拼接显示装置，包括一块大屏幕和至少两台用于在大屏幕上并列拼接投射一幅大画面的投影机，其特征在于各相邻投影机投射出的子图像在衔接边缘部分重叠，该重叠区域具有相同的图像内容，在每个投影镜头投射边缘重叠区域的成像光路中设有用于使重叠区域内的亮度达到平滑过渡的亮度调制元件。
2.根据权利要求1所述的大屏幕图像无缝拼接显示装置，其特征在于所述的亮度调制元件为至少一层边缘平滑的不透明薄片，边缘平滑的不透明薄片相隔错落排列成台阶状。
3.根据权利要求1所述的大屏幕图像无缝拼接显示装置，其特征在于所述的亮度调制元件为带锯齿边的不透明薄板，其锯齿边的形状为直边的矩形、梯形、三角形或曲线；锯齿的尺寸远小于光学镜头的出瞳大小；多个带锯齿边的不透明薄片相隔错落排列成台阶状。
4.根据权利要求3所述的大屏幕图像无缝拼接显示装置，其特征在于所述的亮度调制元件为可在齿形平面内抖动或转动的带锯齿边的不透明薄板。
5.根据权利要求1所述的大屏幕图像无缝拼接显示装置，其特征在于所述的调制元件是带棱的圆柱体。
6.根据权利要求5所述的大屏幕图像无缝拼接显示装置，其特征在于所述的带有棱的调制元件为可绕轴线转动的圆柱体。
7.根据权利要求1所述的大屏幕图像无缝拼接显示装置，其特征在于所述的亮度调制元件为设有遮光涂层的透明基片，透明基片上的涂层对应于重叠区域的光路部分。
专利摘要本实用新型公开了一种大屏幕图像无缝拼接显示装置，包括一块大屏幕和至少两台用于在大屏幕上并列拼接投射一幅大画面的投影机，各相邻投影机投射出的子图像在衔接边缘部分重叠，该重叠区域具有相同的图像内容，在每个投影镜头投射边缘重叠区域的成像光路中设有用于使重叠区域内的亮度达到平滑过渡的亮度调制元件。本实用新型实现大屏幕真正的无缝拼接显示，保证了大屏幕显示的高亮度和高分辨率，绝无像素的丢失。
文档编号G02B26/02GK2824079SQ20052005777
公开日2006年10月4日 申请日期2005年4月30日 优先权日2005年4月30日
发明者孟凡华, 张晓琪, 梁明浩, 白宝国 申请人:广东威创日新电子有限公司