專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像顯示裝置及其圖像失真校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種圖像顯示裝置，所述裝置投影圖像在屏幕上并且創(chuàng)造真實(shí)圖像的感覺(jué)以提供觀察者逼真圖像空間，以及其失真校正方法。

背景技術(shù)：

作為允許觀察者模仿多種體驗(yàn)的技術(shù)，在本說(shuō)明書(shū)中所描述的技術(shù)是已知技術(shù)。

這種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供覆蓋人類(lèi)視場(chǎng)的圖像，以提供身臨其境的感覺(jué)，因?yàn)橐曈X(jué)獲得的信息占據(jù)通過(guò)人類(lèi)感覺(jué)獲得信息的最大部分，是從全部人類(lèi)感覺(jué)獲得信息的80％到85％。同樣，在虛擬現(xiàn)實(shí)中，提供信息到視覺(jué)是創(chuàng)造更真實(shí)虛擬空間的更重要因素。對(duì)于圖像提供技術(shù)的要求不僅僅是提供圖像，而是實(shí)現(xiàn)諸如寬視野視圖、立體視圖和真實(shí)尺寸比例視圖的更自然視圖。

這種虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造系統(tǒng)包括投影沒(méi)有失真的寬視野視圖在半球屏幕上，所述半球屏幕為如日本專(zhuān)利No.3387487說(shuō)明的圍繞觀察者。


發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題
其中，在上述虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造系統(tǒng)中，雖然觀察者想在任意屏幕位置觀察圖像，但是在如在專(zhuān)利文件中描述的結(jié)構(gòu)中屏幕是固定的并且其位置不是任意改變的。

本發(fā)明意圖按照上述現(xiàn)行環(huán)境，并且其目的是提供即使屏幕位置改變也能夠允許觀察者看清楚圖像的圖像顯示裝置，并且提供圖像顯示裝置的圖像失真校正方法。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置包括接收?qǐng)D像信號(hào)并且投影圖像光的圖像投影單元；圖像顯示單元，所述圖像顯示單元包括任意形狀的投影平面，從圖像投影單元投影出的圖像光被投影在所述投影平面上。為了解決上述問(wèn)題，圖像顯示裝置包括連接單元，所述連接單元包括連接圖像投影單元和圖像顯示單元的多個(gè)臂和連桿機(jī)構(gòu)，所述連桿機(jī)構(gòu)允許圖像投影單元和圖像顯示單元的相對(duì)位置和姿勢(shì)人工地或者自動(dòng)地改變；測(cè)量單元，所述測(cè)量單元測(cè)量圖像投影單元和圖像顯示單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)；圖像信號(hào)處理單元，所述圖像信號(hào)處理單元計(jì)算用于從圖像投影單元投影到圖像顯示單元上的圖像光的失真校正的校正參數(shù)，基于通過(guò)測(cè)量單元測(cè)量的相對(duì)位置和姿勢(shì)、觀察者預(yù)先設(shè)置的觀察位置、圖像顯示單元的投影平面的形狀、從圖像投影單元投影的圖像光的域的角度、交點(diǎn)和中心點(diǎn)之間的偏離量，所述交點(diǎn)為與圖像投影單元的預(yù)先設(shè)置的光軸垂直的虛擬投影平面與光軸的交點(diǎn)，所述中心點(diǎn)為投影圖像在虛擬投影平面中上的中心點(diǎn)，并且基于計(jì)算的校正參數(shù)執(zhí)行用于輸出進(jìn)圖像投影單元的圖像信號(hào)的失真校正處理。

為了校正圖像顯示裝置的圖像的失真，裝置包括接收?qǐng)D像信號(hào)和投影圖像光的圖像投影單元；包括任意形狀的投影平面的圖像顯示單元，圖像投影單元的圖像光投影在所述投影平面上；連接單元包括多個(gè)包括連接圖像投影單元和圖像顯示單元的多個(gè)臂和連桿機(jī)構(gòu)，所述連桿機(jī)構(gòu)允許圖像投影單元和圖像顯示單元的相對(duì)位置和姿勢(shì)人工地或者自動(dòng)地改變；測(cè)量單元，所述測(cè)量單元測(cè)量圖像投影單元和圖像顯示單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，根據(jù)本發(fā)明的用于圖像顯示裝置的圖像失真校正方法計(jì)算用于從圖像投影單元投影到圖像顯示單元上的圖像光的失真校正的校正參數(shù)，基于通過(guò)測(cè)量單元測(cè)量的相對(duì)位置和姿勢(shì)、觀察者預(yù)先設(shè)置的觀察位置、圖像顯示單元的投影平面的形狀、從圖像投影單元投影的圖像光的域的角度、交點(diǎn)和中心點(diǎn)之間的偏離量，所述交點(diǎn)為與圖像投影單元的預(yù)先設(shè)置的光軸垂直的虛擬投影平面與光軸的交點(diǎn)，所述中心點(diǎn)為投影圖像在虛擬投影平面中上的中心點(diǎn)；并且基于計(jì)算的校正參數(shù)為輸入進(jìn)圖像投影單元的圖像信號(hào)執(zhí)行失真校正處理。
有益效果
由于根據(jù)本發(fā)明的圖像顯示裝置及用于圖像顯示裝置的圖像失真校正方法，可以測(cè)量圖像顯示單元和圖像投影單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，并且，甚至當(dāng)圖像顯示裝置具有圖像顯示單元和圖像投影單元由能夠改變其相對(duì)位置和姿勢(shì)的連接單元連接時(shí)，自動(dòng)地執(zhí)行失真校正用于圖像信號(hào)的處理過(guò)程，因而，可以顯示沒(méi)有被圖像顯示單元失真的圖像。因而，防止觀察者可見(jiàn)的失真的處理可以根據(jù)圖像顯示單元的位置的改變實(shí)現(xiàn)。




圖1是顯示應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖2是顯示應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖3是顯示應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置的功能結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖4是顯示應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置的視場(chǎng)角的透視圖； 圖5是顯示應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置的偏離量的立體圖； 圖6是顯示應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置的偏離量的側(cè)視圖； 圖7是顯示說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的觀察者的觀察位置和對(duì)監(jiān)視器的結(jié)構(gòu)方框圖； 圖8是顯示包括應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖； 圖9是顯示包括應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖10是顯示驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)并投影圖像在包括應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中屏幕上的處理過(guò)程的流程圖； 圖11是說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的連接機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的可移動(dòng)部分的圖； 圖12是說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系統(tǒng)的圖； 圖13是說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的連接機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系統(tǒng)的圖； 圖14是說(shuō)明直線地驅(qū)動(dòng)投影機(jī)的操作并且投影機(jī)的光軸與應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的中心位置對(duì)齊的圖； 圖15是說(shuō)明轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)投影機(jī)的操作并且投影機(jī)的光軸與應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的中心位置對(duì)齊的圖； 圖16是顯示包括檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的顯示情況的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖17是顯示判斷屏幕的顯示情況并且按照應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的顯示情況移動(dòng)屏幕的結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖18是根據(jù)包括應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的陰影的圖像投影區(qū)域用于解釋屏幕的移動(dòng)方向的屏幕的俯視圖； 圖19是顯示處理過(guò)程以判斷屏幕的顯示情況并且根據(jù)應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的顯示情況移動(dòng)屏幕的流程圖； 圖20是顯示包括應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕邊緣部分中的光傳感器的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖21是顯示通過(guò)光傳感器判斷屏幕的顯示情況并且移動(dòng)應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖22是顯示通過(guò)光傳感器判斷屏幕的顯示情況并且移動(dòng)應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的處理過(guò)程的流程圖； 圖23是顯示反射投影機(jī)的圖像光在鏡子上并且投影其在應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕中的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖24是顯示檢測(cè)觀察者的視點(diǎn)并且設(shè)置屏幕的高度位置等于應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的視點(diǎn)的高度的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖25是顯示包括設(shè)置為引導(dǎo)圖像光的光軸到應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的預(yù)定位置的連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖26是顯示設(shè)置為引導(dǎo)圖像光的光軸到屏幕的預(yù)定位置的連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖； 圖27是顯示設(shè)置為引導(dǎo)圖像光的光軸到屏幕的預(yù)定位置的連接機(jī)構(gòu)的變化情況的說(shuō)明圖； 圖28是顯示設(shè)置為引導(dǎo)圖像光的光軸到屏幕的預(yù)定位置的連接機(jī)構(gòu)的變化情況的另一個(gè)說(shuō)明圖； 圖29是包括延伸機(jī)構(gòu)以伸長(zhǎng)和減少屏幕和投影機(jī)之間距離的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，同時(shí)圖像光的光軸被引導(dǎo)到應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的預(yù)定位置； 圖30是顯示包括設(shè)置為保持應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中的屏幕的投影平面的姿勢(shì)不變的連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖； 圖31是顯示包括設(shè)置為保持屏幕的投影平面的姿勢(shì)不變的連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的解釋視圖； 圖32是顯示設(shè)置為任意地改變屏幕的投影平面的姿勢(shì)的連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的立體圖； 圖33是顯示鎖定臂連接點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的立體圖；圖34是解釋制動(dòng)機(jī)構(gòu)操作的解釋性視圖； 圖35是顯示包括應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中設(shè)置帶有平衡塊部分的連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；
附圖標(biāo)記 1 屏幕(圖像顯示部分) 2 投影機(jī)(圖像投影部分) 3 連接機(jī)構(gòu) 5 距離傳感器 6 視圖點(diǎn)監(jiān)視部分 7 通知功能部分 11傳感器部分 12圖像信號(hào)處理部分 22校正處理部分 21圖像產(chǎn)生部分 24坐標(biāo)計(jì)算部分 23校正參數(shù)計(jì)算部分 31驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分 41投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 51屏幕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 52攝像機(jī)(情況檢測(cè)機(jī)構(gòu)) 61圖像處理部分 62相應(yīng)表存儲(chǔ)部分 63屏幕驅(qū)動(dòng)位置計(jì)算部分 64投影機(jī)驅(qū)動(dòng)位置計(jì)算部分 65投影范圍計(jì)算部分 71光傳感器 81光傳感器信號(hào)處理部分 82相應(yīng)表存儲(chǔ)部分 83驅(qū)動(dòng)位置計(jì)算部分 92旋轉(zhuǎn)式激勵(lì)器 91鏡子 100眼鏡 101位置傳感器 130旋轉(zhuǎn)軸 140平衡塊部分
具體實(shí)施例方式
在下文中，參照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。

如圖1的側(cè)視圖和圖2的俯視圖所示，應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置，為了在屏幕1上顯示沒(méi)有失真的圖像光，根據(jù)經(jīng)受失真校正處理的圖像信號(hào)，從作為圖像投影單元的投影機(jī)2中投影圖像光，所述屏幕1作為圖像顯示單元包括具有面對(duì)觀察者的凹形表面的任意形狀的投影平面。

在如下實(shí)施方式中，所給出的案例的說(shuō)明中非立體圖像從投影機(jī)2中投影到屏幕1上。然而，立體圖像可以被顯示在屏幕1上。在這種情況中，圖像顯示裝置使使用者佩戴偏振眼鏡，所述偏振眼鏡的左右眼鏡片傳遞具有不同偏振方向的圖像光線并且交替地以偏振方法從投影機(jī)2中投影多種類(lèi)型圖像光線，所述圖像光線提供其間視差并且具有不同偏振方向?？纱娴?，圖像顯示裝置使使用者佩戴液晶光閘眼鏡，并且以時(shí)間分割方法從投影機(jī)2的投影其間設(shè)置視差的圖像光線。以偏振方法在屏幕1上顯示立體圖像的情況中，屏幕1是由保存圖像光的偏振方向的材料制成的，并且具有不同偏振方向的左右眼圖像光線從投影機(jī)2的兩個(gè)光投影窗口投影。以時(shí)間分割方法在屏幕1上顯示立體圖像的情況中，左右眼圖像光線交替地從單一光投影窗口以時(shí)間分割方式投影，并且左右圖像光線的投影與的液晶光閘眼鏡左右光閘的開(kāi)關(guān)同步。

而且，在偏振方法的情況下，作為立體圖像被投影其上的屏幕1，使用帶有鋁粉或者類(lèi)似物施加在投影平面的表面上的所謂的銀幕。而且，屏幕1的形狀可以不僅是如圖1或者如下所述所示的半球圓頂，而且也可以是平面屏幕、使用部分圓柱面的二次曲面屏幕、或者由半球圓頂屏幕、平面屏幕、二次曲面屏幕多種結(jié)合而組成的屏幕。即使在這種多樣形狀的屏幕1的情況中，圖像顯示裝置根據(jù)每種形狀執(zhí)行圖像失真校正過(guò)程。

在這種圖像顯示裝置中，投影機(jī)2設(shè)置在安裝臺(tái)4上。圖像顯示裝置包括連接投影機(jī)2和屏幕1的連接機(jī)構(gòu)3，所述連接機(jī)構(gòu)3具有在三個(gè)位置的結(jié)合機(jī)構(gòu)3a、3b和3c以及兩個(gè)臂3d和3e。在如圖2所示的圖像顯示裝置中，兩個(gè)結(jié)合機(jī)構(gòu)3a，3a設(shè)置在位置a，所述a在投影機(jī)2在X軸方向的兩端；兩個(gè)結(jié)合機(jī)構(gòu)3c，所述3c設(shè)置在位置c，所述c在X軸(橫向)方向中在側(cè)邊緣部分中，在Y軸(垂直)方向中大致在屏幕1的中心；兩個(gè)結(jié)合機(jī)構(gòu)3b，所述3b設(shè)置在臂連接點(diǎn)b，所述b在臂3d、3d與臂3e、3e之間。這個(gè)連接機(jī)構(gòu)3可以自動(dòng)地或者人工地改變屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)。

在圖1和2所示的圖像顯示裝置中，所示的連接機(jī)構(gòu)3在Y軸和Z軸(縱向)方向中改變屏幕1和投影機(jī)2之間相對(duì)位置和姿勢(shì)，但連接機(jī)構(gòu)3也可以改變?cè)赬軸方向中的相對(duì)位置和姿勢(shì)。在圖1中圖像顯示裝置顯示了投影機(jī)2被設(shè)置在安裝臺(tái)4上的情況。安裝臺(tái)4在底面上可以包括腳輪，從而可以移動(dòng)。而且，屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)可以被設(shè)置為通過(guò)腳輪改變。

連接機(jī)構(gòu)3的結(jié)合機(jī)構(gòu)3a至3c設(shè)置為分別地結(jié)合角度傳感器，所述傳感器獲得用于測(cè)量屏幕1和投影機(jī)2之間相對(duì)位置和姿勢(shì)的角度信息。如圖1所示，結(jié)合在結(jié)合機(jī)構(gòu)3a中的角度傳感器測(cè)量角度θa，所述角度θa在投影機(jī)2的光軸和臂3d之間；結(jié)合在結(jié)合機(jī)構(gòu)3b中的角度傳感器測(cè)量角度θb，所述角度θ b在臂3d和臂3e之間的b點(diǎn)；結(jié)合在結(jié)合機(jī)構(gòu)3c中的角度傳感器測(cè)量角度θc，所述角度θc在半球屏幕1的徑向和臂3e之間；
在這種圖像顯示裝置中，這些功能性結(jié)構(gòu)如圖3所示，投影機(jī)2和屏幕1通過(guò)連接機(jī)構(gòu)3連接，結(jié)合在連接機(jī)構(gòu)3的結(jié)合機(jī)構(gòu)3a至3c中的三個(gè)角度傳感器組成傳感器部分11。圖1中所示箭頭指示角度θ、θa、θb和θc的正方向。

由傳感器部分11檢測(cè)的角度θa至θc由圖像信息處理部分12讀取。圖像信息處理部分12包括，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)和類(lèi)似物，并包括圖像產(chǎn)生部分(圖像創(chuàng)造部分)21、校正處理部分22、校正參數(shù)計(jì)算部分23、坐標(biāo)計(jì)算部分24，其與傳感器部分11相連。

坐標(biāo)計(jì)算部分24接收由傳感器11測(cè)量的角度θa至θc，并且計(jì)算屏幕1的位置c(Xs，Ys，Zs)相對(duì)投影機(jī)2的位置a(Xp，Yp，Zp)，所述投影機(jī)2的位置(Xp，Yp，Zp)基于角度θa至θc的當(dāng)前值和預(yù)先存儲(chǔ)的連接機(jī)構(gòu)3的臂3d和3e的長(zhǎng)度La和Lb被設(shè)置到原點(diǎn)。坐標(biāo)計(jì)算部分24計(jì)算屏幕1和投影機(jī)2之間相對(duì)姿勢(shì)，其為屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的光軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

例如，坐標(biāo)計(jì)算部分24使用如下運(yùn)算式計(jì)算屏幕1相對(duì)于投影機(jī)器人的原點(diǎn)(Xp，Yp，Zp)的Z軸和Y軸方向位置Zs和Ys Zs＝Lacos(θa)-Lbcos((θa)+(θb)) Ys＝Lasin(θa)-Lbsin((θa)+(θb)) 坐標(biāo)計(jì)算部分24也計(jì)算相對(duì)姿勢(shì)θ，所述是投影機(jī)2的光軸和屏幕1的投影平面之間的相對(duì)角度，使用如下運(yùn)算式 姿勢(shì)θ＝θa+θb+θc-180
坐標(biāo)計(jì)算部分24判斷是否屏幕1被安裝在投影機(jī)2的投影范圍外側(cè)，所述判斷是基于屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和距離以及投影機(jī)2的區(qū)域角度。當(dāng)投影機(jī)2的圖像光不投影在屏幕1上時(shí)，坐標(biāo)計(jì)算部分24判斷屏幕1不存在并且停止投影圖像光。

希望地，坐標(biāo)計(jì)算部分24計(jì)算屏幕1和投影機(jī)2之間的距離；注意投影機(jī)2的展開(kāi)程度或者圖像光的密度；然后控制投影機(jī)2的放大和/或調(diào)焦機(jī)構(gòu)。這個(gè)允許圖像光投影在屏幕1的整個(gè)表面上。

校正參數(shù)計(jì)算部分23接收?qǐng)D像觀察者的預(yù)先設(shè)定位置、屏幕1的投影平面的形狀、從坐標(biāo)計(jì)算部分24獲得的相對(duì)位置和姿勢(shì)、投影機(jī)2的視角的當(dāng)前值，和偏離量，所述偏離量是垂直投影機(jī)2的預(yù)先設(shè)置的光軸的方向的虛擬投影面與光軸之間的交點(diǎn)與在虛擬投影平面上投影的圖像的中心點(diǎn)之間的差。校正參數(shù)計(jì)算部分23產(chǎn)生失真校正表作為用于當(dāng)圖像信號(hào)被投影在屏幕1上時(shí)校正失真的校正參數(shù)。

如圖4所示，投影機(jī)2的視場(chǎng)角是表示從投影機(jī)2投影在虛擬投影平面上的圖像光的圖像投影范圍的值。這個(gè)虛擬投影平面是垂直地位于投影機(jī)2的光軸上的平面。投影機(jī)2的視場(chǎng)角是區(qū)域的垂直角度和區(qū)域的水平角度。這個(gè)投影機(jī)2的視場(chǎng)角是比率，所述比率是投影機(jī)2和虛擬投影平面之間的距離與投影到虛擬投影平面上的圖像的高度和寬度之比。一般而言，投影機(jī)2視場(chǎng)角以角度表示，所述角度為比率的反正切函數(shù)。校正參數(shù)計(jì)算部分23可以輸入基于圖像寬度的比率或者基于圖像高度的比率作為校正參數(shù)。

如圖4和圖5所示，偏離量包括垂直偏離量和水平偏離量，所述偏離量分別地表示從軸中心點(diǎn)到投影的圖像的中心點(diǎn)在垂直方向和水平方向的距離。圖5顯示垂直偏離量和水平偏離量，圖6僅僅顯示垂直偏離量。從投影在屏幕1上圖像的軸的差距越大，偏離量越大。從軸到屏幕1上投影圖像的中心點(diǎn)的距離根據(jù)投影機(jī)2和虛擬投影平面之間的距離與偏離量的比率變化。因而，校正參數(shù)計(jì)算部分23可以輸入比率作為校正參數(shù)。當(dāng)投影機(jī)2和屏幕1之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)以及屏幕1的投影平面的形狀已知時(shí)，通過(guò)投影機(jī)2投影在屏幕1上的圖像光位置和范圍依靠投影機(jī)區(qū)域的圖像和偏離量。

這個(gè)失真校正表是屏幕1的平面投影平面和任意形狀的投影平面的網(wǎng)模之間的相應(yīng)地圖，按照所述失真校正表執(zhí)行坐標(biāo)變換。具體地，失真校正表被用到變換用于在平面投影平面上顯示的圖像信號(hào)到用于在任意形狀的投影平面上顯示的輸出圖像信號(hào)在像素基礎(chǔ)上。

圖像產(chǎn)生部分21產(chǎn)生用于投影圖像在平面上的平面圖像信號(hào)，并且輸出其到校正處理部分22。依靠從圖像產(chǎn)生部分21接收的平面圖像信號(hào)，根據(jù)由校正參數(shù)計(jì)算部分23計(jì)算的校正參數(shù)，校正處理部分22執(zhí)行校正程序，即使當(dāng)平面圖像信號(hào)被投影在屏幕1的投影平面上時(shí)，允許觀察者從觀察者位置看沒(méi)有失真的圖像。校正處理部分22變換平面圖像信號(hào)成用于顯示在像素基礎(chǔ)上任意形狀的投影平面上的輸出圖像信號(hào)，以產(chǎn)生輸出圖像信號(hào)，并且然后提供其到投影機(jī)2上。因而，根據(jù)屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，經(jīng)過(guò)失真校正的圖像光通過(guò)投影機(jī)2被投影在屏幕1上。

如上所述，應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置，即使當(dāng)屏幕1和投影機(jī)2通過(guò)連接機(jī)構(gòu)3連接時(shí)，通過(guò)測(cè)量屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，圖像信號(hào)可以自動(dòng)地經(jīng)受失真校正處理，這樣在屏幕上顯示沒(méi)有失真的圖像成為可能。而且，使用圖像顯示裝置，通過(guò)在屏幕1上顯示立體圖像，顯示允許觀察者容易地識(shí)別出深度的身臨其境的圖像是可以的。

而且，使用應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置，即使當(dāng)屏幕1的位置因?yàn)槲挥谄聊?和投影機(jī)2之間的障礙或者類(lèi)似物而改變時(shí)，通過(guò)基于屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)的新值再一次執(zhí)行失真校正處理，沒(méi)有失真的清楚且身臨其境的圖像可以不受障礙物或者類(lèi)似物的陰影的影響顯示在屏幕上。例如，當(dāng)觀察者是醫(yī)生時(shí)，屏幕1和投影機(jī)2的位置可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)3布置，從而在手術(shù)室中床、儀表、照明裝置和類(lèi)似物位于屏幕1和投影機(jī)2之間。因而，即使在如手術(shù)室的小空間里，投影病人的得病位置的圖像并且允許手術(shù)者看著沒(méi)有失真的清楚圖像指導(dǎo)手術(shù)是可以的。

而且，參照?qǐng)D1至3說(shuō)明的圖像顯示裝置可以在圖像信號(hào)處理部分12中包括用于識(shí)別觀察者語(yǔ)音的語(yǔ)音識(shí)別功能或者檢測(cè)觀察者操作的操作輸入功能，還可以進(jìn)而包括基于觀察者的語(yǔ)音或者操作而輸入指令以改變屏幕1的位置和姿勢(shì)的單元。當(dāng)來(lái)自觀察者的指令被輸入，連接機(jī)構(gòu)3根據(jù)指令改變屏幕1的位置和姿勢(shì)，因而改變屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)。圖像信號(hào)處理部分12的校正參數(shù)計(jì)算部分23和坐標(biāo)計(jì)算部分24根據(jù)在屏幕1中的位置和姿勢(shì)的改變更新校正參數(shù)，因而屏幕1位于根據(jù)觀察者意愿的位置時(shí)允許觀察者看沒(méi)有失真的圖像。

而且，根據(jù)來(lái)自觀察者的指令，屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)被意愿地改變以后，結(jié)合機(jī)構(gòu)3a至3c包括鎖機(jī)構(gòu)以固定屏幕1和投影機(jī)2之間改變的相對(duì)位置和姿勢(shì)。屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)通過(guò)觀察者的指令改變以后，屏幕1的位置因而可以被確定地固定。

以這種方式固定屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)以后，圖像顯示裝置預(yù)先設(shè)置用于屏幕1和投影機(jī)2之間固定的相對(duì)位置和姿勢(shì)的觀察者的觀察位置，并且監(jiān)視觀察者的觀察位置。當(dāng)觀察者的被監(jiān)視的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)置的觀察位置時(shí)，圖像顯示裝置可以通知觀察者。換句話說(shuō)，屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)被固定以后，當(dāng)觀察者的觀察點(diǎn)從適當(dāng)位置偏離時(shí)，這個(gè)圖像顯示裝置通知被顯示在屏幕1上的圖像不能被在適當(dāng)位置中的觀察者觀察。

如圖7所示，除了如圖1和2所示的結(jié)構(gòu)外，這個(gè)圖像顯示裝置包括距離測(cè)量傳感器5和作為觀察點(diǎn)觀察位置監(jiān)視部分6，作為通知單元的通知功能部分7。

距離測(cè)量傳感器5是，例如，連接到屏幕1的距離傳感器。距離測(cè)量傳感器5的例子是通過(guò)投影紅外線光并接收在光反射器上反射的光測(cè)量距離的傳感器，所述光反射器連接到預(yù)定物品，所述預(yù)定物品由觀察者，例如手術(shù)者的帽子、面具或者在手術(shù)室中內(nèi)視鏡檢測(cè)的手術(shù)過(guò)程中使用的立體偏振眼鏡；基于圖像測(cè)量距離并且用圖像獲得裝置捕獲測(cè)量目標(biāo)例如手術(shù)者的眉毛的傳感器。通過(guò)距離測(cè)量傳感器5測(cè)量的距離被提供到觀察位置監(jiān)視部分6用為觀察者的觀察位置的通知。而且，距離測(cè)量傳感器5可以檢測(cè)，例如，觀察者站在其上的底座的位置和觀察者(手術(shù)者)穿戴的物品的位置。換句話說(shuō)，表示觀察者的觀察位置的被檢測(cè)目標(biāo)只需要是當(dāng)觀察者的觀察位置改變時(shí)移動(dòng)的物品，諸如觀察者穿戴的物品或者觀察者站在其上的底座。

觀察位置監(jiān)視部分6通過(guò)由距離測(cè)量傳感器5和監(jiān)視器測(cè)量的距離計(jì)算觀察者的觀察位置和屏幕1之間的距離，是否計(jì)算的距離與預(yù)先存儲(chǔ)的觀察位置和屏幕之間的距離在允許的范圍被改變或者更多。當(dāng)觀察位置監(jiān)視部分6檢測(cè)到觀察者的位置偏離預(yù)先確定的觀察位置，通知功能部分7被驅(qū)動(dòng)。

根據(jù)預(yù)先設(shè)置在觀察位置監(jiān)視部分6中的觀察者的觀察位置，在屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)是固定的情況下，對(duì)于這種固定情況的最好的觀察者的觀察位置可以通過(guò)觀察位置監(jiān)視部分6計(jì)算作為推薦的觀察者的站位(觀察位置)，基于屏幕1與被設(shè)置到原點(diǎn)的投影機(jī)2的位置a(Xp，Yp，Zp)的相對(duì)位置c(Xs，Ys，Zs)和屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)姿勢(shì)，即投影機(jī)2相對(duì)投影機(jī)2的光軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。這里位置a(Xp，Yp，Zp)通過(guò)圖像信號(hào)處理部分12的坐標(biāo)計(jì)算部分24計(jì)算。

根據(jù)來(lái)自觀察位置監(jiān)視部分6的控制信號(hào)，通知功能部分7通知觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)定的觀察位置。通知功能部分7是聲音輸出單元，當(dāng)觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)定的觀察位置時(shí)，輸出聲音到觀察者；當(dāng)觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)定的觀察位置時(shí)，投影機(jī)2改變圖像信號(hào)的顏色；并且當(dāng)觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)定的觀察位置時(shí)，光發(fā)射單元投影光到觀察者。

通知功能部分7可以設(shè)置被提供有據(jù)此觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)置的觀察位置的指示數(shù)量(距離)的信號(hào)，并且根據(jù)偏離量改變通知水平或者方式。

例如，當(dāng)通知功能部分7是聲音輸出單元時(shí)，觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)置的觀察位置越多，產(chǎn)生以通知觀察者的聲音程度(聲音頻率)越高，通過(guò)所述聲音通知觀察者的觀察位置偏離多少。另外，通知水平或方式可以根據(jù)觀察者觀察位置偏離預(yù)設(shè)觀察位置的方向而改變。

例如，當(dāng)通知功能部分7是光投影單元時(shí)，根據(jù)觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)置的觀察位置的數(shù)量和方向，發(fā)射的光的強(qiáng)度、閃爍頻率和顏色可以改變。這使通知觀察位置偏離預(yù)先設(shè)置的觀察位置多少并且同時(shí)通知偏離的方向成為可能。

而且，當(dāng)觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)置的觀察位置時(shí)投影機(jī)2被用作通知功能部分7，從投影機(jī)2役向屏幕1的圖像光的顏色可以改變。例如，圖像信號(hào)處理部分12被設(shè)置成包括信號(hào)處理功能以產(chǎn)生用于改變?cè)谄矫鎴D像信號(hào)中的色彩密度和色調(diào)的參數(shù)，其是通過(guò)圖像產(chǎn)生部分21依靠接收來(lái)自觀察位置監(jiān)視部分的輸出產(chǎn)生的。從圖像產(chǎn)生部分21提供到校正處理部分22的圖像色彩密度和色調(diào)因而改變以同時(shí)地通知觀察者的觀察位置偏離預(yù)先設(shè)置的觀察位置及數(shù)量(距離)以及偏離的方向。

接下來(lái)，說(shuō)明應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置的另一種結(jié)構(gòu)的例子。在如下的說(shuō)明中，與上述說(shuō)明的圖像顯示裝置相同的結(jié)構(gòu)和操作給予相同標(biāo)號(hào)，并且其省略了其細(xì)節(jié)說(shuō)明。然而，上述結(jié)構(gòu)顯示地可應(yīng)用到如下圖像顯示裝置中。

首先，參照?qǐng)D8到15說(shuō)明能夠任意改變應(yīng)用了本發(fā)明的圖像顯示裝置中的投影機(jī)2的位置的結(jié)構(gòu)。

如圖8所示，圖像顯示裝置包括連接機(jī)構(gòu)3和投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41，所述投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41驅(qū)動(dòng)投影機(jī)2投影圖像光的方向，因而從投影機(jī)2投影的圖像光的光軸匹配屏幕1的預(yù)定位置。這個(gè)投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41設(shè)置在安裝臺(tái)4上。投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41支撐投影機(jī)2并且在垂直和橫向中驅(qū)動(dòng)投影機(jī)2。投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41由例如直線和轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件聯(lián)合組成。

如圖9所示，圖像信號(hào)處理部分12包括驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31，所述驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31接收通過(guò)傳感器部分11和坐標(biāo)計(jì)算部分24檢測(cè)并計(jì)算的屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，并且計(jì)算投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的驅(qū)動(dòng)方向和數(shù)量，因而投影機(jī)2的光軸被指到屏幕1的中心作為預(yù)定位置。

驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31提供包括計(jì)算的投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的驅(qū)動(dòng)方向和數(shù)量的驅(qū)動(dòng)參數(shù)到投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41，并且使投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41改變投影機(jī)2的位置。而且，驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31提供通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算部分24計(jì)算的屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)的通知和驅(qū)動(dòng)參數(shù)到校正參數(shù)計(jì)算部分23。通過(guò)驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31計(jì)算驅(qū)動(dòng)參數(shù)的過(guò)程稍后說(shuō)明。

校正參數(shù)計(jì)算部分23計(jì)算坐標(biāo)計(jì)算部分24相應(yīng)投影機(jī)2投影被投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41改變的圖像光的方向計(jì)算的相對(duì)位置和姿勢(shì)，并且在改變后更新校正參數(shù)。

在這種結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置中，其操作過(guò)程如圖10所示，當(dāng)傳感器部分11在步驟S1中檢測(cè)到屏幕1的移動(dòng)，坐標(biāo)計(jì)算部分24在步驟S2中讀取傳感器部分11的傳感器值，并且坐標(biāo)計(jì)算部分24計(jì)算屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，并且在步驟S3中輸出其到驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31。

在步驟S4中，驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31從當(dāng)前相對(duì)位置和姿勢(shì)計(jì)算投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，所述投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41允許投影機(jī)2的光軸被指到屏幕1的中心，并且在步驟S5中輸出計(jì)算的驅(qū)動(dòng)參數(shù)到投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41。在步驟S6中，投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的直線或者轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件被驅(qū)動(dòng)以改變投影機(jī)2的光軸方向。

在接下來(lái)的步驟S7中，校正參數(shù)計(jì)算部分23基于屏幕1和已經(jīng)被投影驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41驅(qū)動(dòng)的投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)更新校正參數(shù)。在步驟S8中，校正處理部分22根據(jù)用于已經(jīng)被驅(qū)動(dòng)的投影驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的校正參數(shù)執(zhí)行用于平面圖像信號(hào)的失真校正過(guò)程。在步驟S9中，投影機(jī)2在屏幕1上投影圖像，因而顯示沒(méi)有失真的圖像。

接下來(lái)，說(shuō)明通過(guò)驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31計(jì)算驅(qū)動(dòng)參數(shù)的過(guò)程。

如圖11所示，投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41包括直線執(zhí)行部件41a、41b、41c(此后，分別稱(chēng)為X軸、Y軸、Z軸直線執(zhí)行部件41a、41b、41c)，其分別地在X軸、Y軸、Z軸方向上直線地驅(qū)動(dòng)投影機(jī)2。直線執(zhí)行部件41a至41c由插入其中的接地連接41d接地連接在安裝臺(tái)4上，并且由插入其中的結(jié)合接連41e連接到轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件41f和41g。轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件41f是使投影機(jī)2的光軸A圍繞結(jié)合連接41e作為中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件。轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件41g是使投影機(jī)2的光軸A圍繞垂直與光軸和轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件。圖11顯示了屏幕1自動(dòng)地或者人工地移動(dòng)并且位于投影機(jī)2的投影范圍外側(cè)的情況。

連接機(jī)構(gòu)3由轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3g(3g1、3g2)組成、轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3h和轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i(3i1、3i2)。轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3g結(jié)合在連接機(jī)構(gòu)3a中并且設(shè)置在從虛擬接地點(diǎn)延伸的接地連接3f的頂端。結(jié)合在連接機(jī)構(gòu)3b中的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3h設(shè)置具有臂3d和轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3g。結(jié)合在連接機(jī)構(gòu)3c中的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i設(shè)置具有臂3e和轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i。屏幕1的參照位置是屏幕1的中心位置b。

在如圖12和圖13所示的上述投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41和連接機(jī)構(gòu)3中，在坐標(biāo)系統(tǒng)U中，投影機(jī)2的接地平面的位置是U[xBp，yBp，zBp]投影機(jī)2的姿勢(shì)是U[e1p,e2p，e3p]；屏幕1的接地平面的位置是U[xβs，yβs，zβs]屏幕2的姿勢(shì)是U[e1s，eBp，eBp]如圖12所示，改變投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件41f、41g的轉(zhuǎn)動(dòng)連接i的角度由θip表示，改變投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)的直線執(zhí)行部件41a至41c的直線連接i的長(zhǎng)度由dip表示。如圖13所示，在改變屏幕1的位置和姿勢(shì)的連接機(jī)構(gòu)3中，連接機(jī)構(gòu)3a至3c的轉(zhuǎn)動(dòng)連接的角度由θis表示
在圖像顯示裝置的坐標(biāo)系統(tǒng)U中，屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的位置(X，Y，Z)通過(guò)如下運(yùn)算式1至3表示。

在運(yùn)算式1和2中，l2表示臂3d的長(zhǎng)度；l3表示臂3d的長(zhǎng)度；ls表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i和屏幕1的中心位置之間的距離；θ1s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3g1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；θ2s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3g2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；θ3s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3h的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；θ4s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；θ5s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；d1p表示X軸直線執(zhí)行部件41a的改變距離；d2p表示Z軸直線執(zhí)行部件41c的改變距離；d3p表示X軸直線執(zhí)行部件41b的改變距離；θ4p表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件41f的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；θ5p表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件41g的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。對(duì)于細(xì)節(jié)，如圖11所示，θ1s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3g1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，其圍繞接地連接3f轉(zhuǎn)動(dòng)；θ2s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3g2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，其圍繞臂3d轉(zhuǎn)動(dòng)且方向?yàn)榇怪庇谵D(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3g1的轉(zhuǎn)動(dòng)軸；θ3s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3h的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，其圍繞臂3d轉(zhuǎn)動(dòng)且方向?yàn)榇怪北?e；θ4s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，其轉(zhuǎn)動(dòng)圍繞方向?yàn)槠叫杏谵D(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3h的轉(zhuǎn)動(dòng)軸；θ5s表示轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，其圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件3i1的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)且方向?yàn)榇怪庇谄聊?的投影平面的垂直線。

在圖像顯示裝置的坐標(biāo)系統(tǒng)U中，屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的姿勢(shì)(e1、e2、e3)通過(guò)如下運(yùn)算式4至6表達(dá)。

而且，在坐標(biāo)系統(tǒng)U中，屏幕1的位置U[xs，ys，zs]是由如下運(yùn)算式7至9表達(dá)
公式8 公式9
而且，在坐標(biāo)系統(tǒng)U中，屏幕1的姿勢(shì)U[e1s，e2s，e3s]由如下運(yùn)算式10至12表達(dá) 公式10 公式11 公式12
而且，在在坐標(biāo)系統(tǒng)U中，投影機(jī)2的姿勢(shì)U[xp，yp，zp]由如下運(yùn)算式13至15表達(dá) 公式13 公式14 公式15
而且，在在坐標(biāo)系統(tǒng)U中，投影機(jī)2的姿勢(shì)U[e1p，e2p，e3p]由如下運(yùn)算式16至18表達(dá) 公式16 公式17 公式18
由運(yùn)算式1至3表示的屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的位置通過(guò)計(jì)算屏幕1的位置與投影機(jī)2的位置的相對(duì)關(guān)系而獲得，所述屏幕1的位置由運(yùn)算式7至9表示，所述投影機(jī)2的位置由運(yùn)算式13至15表示。由運(yùn)算式4至6表示的屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的位置通過(guò)計(jì)算屏幕1的位置與投影機(jī)2的位置的相對(duì)關(guān)系而獲得，所述屏幕1的位置由運(yùn)算式10至12表示，所述投影機(jī)2的位置由運(yùn)算式16至18表示。

在上述圖像顯示裝置中，當(dāng)投影機(jī)2的位置由投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的平移運(yùn)動(dòng)控制時(shí)，驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31控制投影機(jī)2在X軸方向中改變距離d1p和投影機(jī)2在Y軸方向中改變距離d3p，從而投影機(jī)2的光軸指向到屏幕1的中心部分。允許投影機(jī)2的光軸指向到屏幕1的中心部分的改變距離d1p和d3p，顯示在如下運(yùn)算式19和20中。


運(yùn)算式19和20中的A、B、Z通過(guò)如下運(yùn)算式21至23表達(dá)。運(yùn)算式21中的A是通過(guò)運(yùn)算式1獲得的屏幕1在X軸方向上對(duì)投影機(jī)2的相對(duì)位置。運(yùn)算式22中的B是通過(guò)運(yùn)算式2獲得的屏幕1在Y軸方向上對(duì)投影機(jī)2的相對(duì)位置。運(yùn)算式23中的Z表示通過(guò)運(yùn)算式3獲得的屏幕1在Z軸方向上對(duì)投影機(jī)2的相對(duì)位置。

當(dāng)從這些運(yùn)算式19至23計(jì)算投影機(jī)2在Y軸方向上的改變距離d3p時(shí)，驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)參數(shù)，因而如在圖14中所示，投影機(jī)2通過(guò)改變距離d3p移動(dòng)，并且驅(qū)動(dòng)Y軸直線執(zhí)行部件41b，從而屏幕1的中心部分與投影機(jī)2的光軸相交。

當(dāng)投影機(jī)2的姿勢(shì)通過(guò)在投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41中的轉(zhuǎn)動(dòng)控制時(shí)，驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31控制投影機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ4p和θ5p，從而投影機(jī)2的光軸指向到屏幕1的中心部分。允許投影機(jī)2的光軸指向到屏幕1的中心部分的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ4p和θ5p，顯示在如下運(yùn)算式24和25中。


運(yùn)算式24和25中的X、Y、Z通過(guò)上述運(yùn)算式26至28表達(dá)。運(yùn)算式26中的A是通過(guò)運(yùn)算式1獲得的在X軸方向上屏幕1與投影機(jī)2之間的相對(duì)位置。運(yùn)算式27中的B是通過(guò)運(yùn)算式2獲得的在Y軸方向上屏幕1與投影機(jī)2之間的相對(duì)位置。運(yùn)算式28中的Z是通過(guò)運(yùn)算式3獲得的在Z軸方向上屏幕1與投影機(jī)2之間的相對(duì)位置。

從這些運(yùn)算式24至26計(jì)算投影機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ5p以后，驅(qū)動(dòng)參數(shù)計(jì)算部分31產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)參數(shù)，從而，如圖15所示投影機(jī)2通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ5p轉(zhuǎn)動(dòng)，并且使轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件41g通過(guò)θ5p轉(zhuǎn)動(dòng)，從而投影機(jī)2的光軸與屏幕1的中心部分相交。

即使當(dāng)屏幕1如圖11所示人工地移動(dòng)并且位置投影機(jī)2的投影范圍的外側(cè)時(shí)，由于具有這樣結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置，投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41可以被控制，從而投影機(jī)2的光軸被指到屏幕1的中心部分。因而在屏幕1上確定投影沒(méi)有失真的圖像是可能的。

接下來(lái)，在應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中，參考圖16至23給予說(shuō)明允許來(lái)自投影機(jī)2的圖像光確定地投影在屏幕1的整個(gè)表面的結(jié)構(gòu)。

如圖16中所示，這個(gè)圖像顯示裝置包括情況檢測(cè)機(jī)構(gòu)52，其是檢測(cè)屏幕1的圖像顯示范圍的攝影機(jī)，并且判斷圖像光是否被投影到屏幕1的整個(gè)表面上。這種判斷過(guò)程是由圖像處理部分61執(zhí)行的，如圖17所示，其連接到情況檢測(cè)機(jī)構(gòu)52。當(dāng)圖像處理部分61判斷圖像光沒(méi)有被投影到屏幕1的整個(gè)表面上，屏幕驅(qū)動(dòng)計(jì)算部分63參照存儲(chǔ)在相應(yīng)表存儲(chǔ)部分62中的相應(yīng)表，并且屏幕1與投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)被改變，從而圖像光被投影在屏幕1的整個(gè)表面。

當(dāng)圖像光沒(méi)有被投影到屏幕1的整個(gè)表面上時(shí)，只有屏幕1的位置和姿勢(shì)可以被改變，或者只有投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)可以被改變?？蛇x擇地，屏幕1和投影機(jī)2兩者的位置和姿勢(shì)都可以被改變，從而來(lái)自投影機(jī)2的圖像光被投影在屏幕1的整個(gè)表面上。

圖像信號(hào)處理部分12的圖像處理部分61接收?qǐng)D像的圖像信號(hào)，其通過(guò)情況檢測(cè)機(jī)構(gòu)52檢測(cè)；分析圖像信號(hào)；并且然后，判斷顯示在屏幕1上的圖像中是否有陰影。例如，當(dāng)有比預(yù)定亮度較低亮度的一組像素時(shí)，圖像處理部分61測(cè)定這組像素為陰影。在屏幕上產(chǎn)生陰影的原因包括的情況為障礙位于從投影機(jī)2到屏幕1的光路徑上阻礙光線；屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的光軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)角度大并且屏幕1的部分阻礙了圖像光。

當(dāng)判斷在屏幕1上有陰影時(shí)，圖像處理部分61判斷屏幕1的區(qū)域包括陰影并且將其通報(bào)屏幕驅(qū)動(dòng)計(jì)算部分61。相應(yīng)表存儲(chǔ)部分62存儲(chǔ)說(shuō)明包括陰影的屏幕1的區(qū)域與屏幕1的位置和姿勢(shì)被改變的方向之間的相應(yīng)關(guān)系，和改變的量。因而，屏幕驅(qū)動(dòng)計(jì)算部分63產(chǎn)生用于屏幕1的驅(qū)動(dòng)參數(shù)，在參照相應(yīng)表之上被圖像處理部分61通知包括陰影的區(qū)域，并且輸出控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)屏幕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51，為了改變屏幕1的位置和姿勢(shì)從而陰影不顯示在屏幕1上，其由在連接機(jī)構(gòu)3a至3c中的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行元件組成。

例如如圖18所示，通過(guò)將屏幕1的半球投影表面分成八個(gè)區(qū)域，圖像處理部分61預(yù)定圖像投影區(qū)域1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6和1-8，并且判斷哪個(gè)圖像投影區(qū)域包括陰影。在相應(yīng)表中，記錄屏幕1從包括陰影的圖像投影區(qū)域向其中心位置移動(dòng)的移動(dòng)方向和量。例如，當(dāng)通過(guò)圖像處理部分61判斷圖像投影區(qū)域1-5包括陰影時(shí)，屏幕1在由圖18中的箭頭指示的方向上或者在從圖像投影區(qū)域1-5到圖像投影區(qū)域1-1的方向上移動(dòng)。

當(dāng)在接連機(jī)構(gòu)3a至3c中的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由從屏幕驅(qū)動(dòng)部分63到屏幕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)以改變屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)，屏幕1的位置和姿勢(shì)的改變通過(guò)傳感器部分11檢測(cè)。屏幕1與投影機(jī)2之間的相對(duì)的位置和姿勢(shì)被重新計(jì)算，并且校正參數(shù)被更新。來(lái)自圖像產(chǎn)生部分21的圖像信號(hào)使用更新的校正參數(shù)經(jīng)過(guò)失真校正處理，從而使在屏幕1上顯示沒(méi)有失真和陰影的圖像成為可能。

圖像信號(hào)處理部分12輸入從坐標(biāo)計(jì)算部分24獲得的屏幕1與投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，并且通過(guò)投影范圍計(jì)算部分65計(jì)算投影機(jī)2的當(dāng)前投影范圍。這個(gè)投影范圍計(jì)算部分65基于投影機(jī)2的光軸方向、投影機(jī)的視場(chǎng)角(angle of field)、屏幕1的中心位置、屏幕1和投影機(jī)2之間距離等等判斷圖像光是否投影在屏幕1的整個(gè)表面上。當(dāng)判斷圖像光沒(méi)有投影在屏幕1的整個(gè)表面上時(shí)，投影驅(qū)動(dòng)位置計(jì)算部分64產(chǎn)生改變投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)并且驅(qū)動(dòng)投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41。

投影驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的直線和轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件被驅(qū)動(dòng)以改變投影機(jī)2相對(duì)屏幕1的位置和姿勢(shì)以后，校正參數(shù)通過(guò)校正參數(shù)計(jì)算部分23更新。來(lái)自圖像產(chǎn)生部分21的圖像信號(hào)使用更新的校正參數(shù)經(jīng)過(guò)失真校正處理，使在屏幕1上顯示沒(méi)有失真和陰影的圖像成為可能。

上述圖像顯示裝置的操作如圖19所示。如圖19所示的操作包括屏幕1的位置和姿勢(shì)和改變的操作和投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)和改變的操作。

在圖像顯示裝置中，屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)通過(guò)步驟S1和S3程序計(jì)算以后，投影機(jī)2的投影范圍在步驟S11中通過(guò)投影范圍計(jì)算部分65計(jì)算，并且在步驟S12中判斷圖像光是否被投影到這樣合適的投影范圍之內(nèi)，即圖像光被投影在屏幕1的整個(gè)表面上。當(dāng)判斷圖像光被投影到這樣合適的投影范圍之內(nèi)時(shí)，處理程序到達(dá)步驟S7以其后步驟，否則處理程序到達(dá)步驟S13。

在步驟S13中，在圖像顯示裝置中，投影機(jī)2被驅(qū)動(dòng)到的位置通過(guò)投影驅(qū)動(dòng)位置計(jì)算部分64計(jì)算，從而，投影機(jī)2的投影范圍是在合適的投影范圍之內(nèi)，并且驅(qū)動(dòng)參數(shù)被提供到投影驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41。在步驟S14中，投影驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的直線和轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件因而被驅(qū)動(dòng)以改變投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)。

投影機(jī)2的投影范圍在步驟S12被判斷是在合適的投影范圍之內(nèi)以后，用于失真校正處理的校正參數(shù)根據(jù)視場(chǎng)角的數(shù)據(jù)計(jì)算，所述視場(chǎng)角通過(guò)稍后說(shuō)明的放大/調(diào)焦調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整，并且在步驟S8中使用計(jì)算的校正參數(shù)執(zhí)行用于平面圖像信號(hào)的失真校正處理。然后在步驟S9中圖像通過(guò)投影機(jī)2投影。

在步驟S8隨后的步驟S15中，在圖像顯示裝置中，圖像處理部分61，分析通過(guò)情況檢測(cè)機(jī)構(gòu)52檢測(cè)的屏幕1的投影情況并且判斷圖像是否被投影在屏幕1的整個(gè)表面上。當(dāng)圖像光被地投影在屏幕1上時(shí)沒(méi)有陰影，處理程序達(dá)到步驟S19即屏幕1和投影機(jī)2之間的當(dāng)前位置和姿勢(shì)被保持，結(jié)束程序。

另一方面，當(dāng)在步驟SW15中判斷屏幕1的圖像投影范圍包括陰影時(shí)，圖像處理部分61計(jì)算包括陰影的圖像投影區(qū)域并且通知屏幕驅(qū)動(dòng)計(jì)算部分63。

接下來(lái)，在步驟16中，屏幕驅(qū)動(dòng)計(jì)算部分63按照在步驟S15中判斷包括陰影的圖像投影區(qū)域參照相應(yīng)表存儲(chǔ)部分62的相應(yīng)表；并且在步驟S17中計(jì)算屏幕1的位置和姿勢(shì)的移動(dòng)方向和量，并且然后提供驅(qū)動(dòng)參數(shù)到屏幕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51。在步驟S18中，結(jié)合在屏幕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51的連接機(jī)構(gòu)3a至3c中的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件可以因而被驅(qū)動(dòng)以改變屏幕1的位置和姿勢(shì)。

參照?qǐng)D16至19在說(shuō)明的圖像顯示裝置中，來(lái)自投影機(jī)2的圖像光可以通過(guò)如下程序被投影在屏幕1的整個(gè)表面上通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算部分24計(jì)算屏幕1和投影機(jī)2之間的距離和從投影機(jī)2投影的圖像光伸展或者縮合程度；和包括在圖16中的投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的控制放大機(jī)構(gòu)(用于伸展或者縮合圖像光)和調(diào)焦機(jī)構(gòu)(用于根據(jù)屏幕1的距離調(diào)焦)。

如圖19中的點(diǎn)劃線表示的過(guò)程，在這個(gè)圖像顯示裝置中，當(dāng)在步驟S12中判斷圖像光不是在合適的投影范圍之內(nèi)時(shí)，圖像光被投影在屏幕1的整個(gè)表面上，投影范圍計(jì)算部分65在步驟S31中計(jì)算投影機(jī)2的意愿的投影范圍，并且投影驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41的放大/調(diào)焦調(diào)整機(jī)構(gòu)被驅(qū)動(dòng)，從而圖像光被投影到意愿的投影范圍。放大和調(diào)焦可以因而被調(diào)整，從而提供合適的投影范圍，即圖像光被投影在屏幕1的整個(gè)表面上。

而且，在如圖20所示的圖像顯示裝置中，屏幕1的圖像顯示情況可以不僅通過(guò)情況檢測(cè)機(jī)構(gòu)52而且通過(guò)檢測(cè)在屏幕1半球邊緣中的圖像顯示情況的多個(gè)光傳感器71被判斷。如圖21中所示的這種圖像顯示裝置中，圖像信號(hào)處理部分12包括連接到光傳感器71的光傳感器信號(hào)處理部分81、相應(yīng)表存儲(chǔ)部分82和驅(qū)動(dòng)位置計(jì)算部分83。

光傳感器71分別地設(shè)置在如圖18所示圖像投影范圍1-1至1-8的外圍邊緣部分。當(dāng)在屏幕1的外圍邊緣部分有陰影時(shí)，陰影的產(chǎn)生可以由任何一個(gè)光傳感器71檢測(cè)。當(dāng)通過(guò)光傳感器71的任何一個(gè)檢測(cè)的圖像光量的減少產(chǎn)生的陰影時(shí)，光傳感器信號(hào)處理部分81通知驅(qū)動(dòng)位置計(jì)算部分83包括陰影的圖像投影區(qū)域。響應(yīng)通知，參照相應(yīng)表存儲(chǔ)部分82的相應(yīng)表，屏幕1的位置和姿勢(shì)的移動(dòng)方向和量被計(jì)算用于控制屏幕驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)51的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

在如圖22中所示的上述圖像顯示裝置的操作中，當(dāng)根據(jù)屏幕1和投影機(jī)2之間當(dāng)前相對(duì)的位置和姿勢(shì)沒(méi)有失真的圖像將通過(guò)步驟S1至S8的操作顯示，光傳感器信號(hào)處理部分81在步驟S21中判斷放置在屏幕1的外圍邊緣中的任何一個(gè)光傳感器71是否因?yàn)楸粰z測(cè)的少量光響應(yīng)陰影的產(chǎn)生。

當(dāng)光傳感器信號(hào)處理部分81判斷任何一個(gè)光傳感器71沒(méi)有檢測(cè)陰影的產(chǎn)生時(shí)，程序達(dá)到步驟S19。當(dāng)任何一個(gè)光傳感器71已經(jīng)檢測(cè)陰影的產(chǎn)生時(shí)，步驟S16至S18的程序被執(zhí)行以改變屏幕1的位置和姿勢(shì)，從而陰影不顯示在屏幕1上。

接下來(lái)參照?qǐng)D23說(shuō)明，在應(yīng)用了本發(fā)明的圖像顯示裝置中，能夠提供通過(guò)在鏡子上反射來(lái)自投影機(jī)2的圖像光的任意投影范圍的結(jié)構(gòu)。

在這個(gè)圖像顯示裝置中，投影機(jī)2的光軸指向屏幕1的相反方向，投影機(jī)2投影的圖像光在鏡子91上反射以投影在屏幕1上。在這個(gè)鏡子91中，提供了允許圖像光的反射角度根據(jù)來(lái)自圖像信號(hào)處理部分12的控制信號(hào)改變的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件92。

在這種結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置中，圖像光投影位置、光軸、投影機(jī)2的視場(chǎng)角預(yù)先設(shè)置。圖像信號(hào)處理部分12計(jì)算屏幕1的當(dāng)前位置和姿勢(shì)以計(jì)算在相對(duì)鏡子91的姿勢(shì)(轉(zhuǎn)動(dòng)角度)的屏幕1中心位置的位置和姿勢(shì)。然后圖像信號(hào)處理部分12計(jì)算鏡子91的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，由于轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件92的控制，所述角度允許在鏡子91上反射的圖像光投影在屏幕1的整個(gè)表面上。

圖像信號(hào)處理部分12計(jì)算屏幕1和鏡子91之間的位置和姿勢(shì)，從而在鏡子91上反射的圖像光顯示在屏幕1的整個(gè)表面，沒(méi)有失真產(chǎn)生校正參數(shù)并且執(zhí)行失真校正處理。

具有這種結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置，即使當(dāng)改變投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)的投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41沒(méi)有設(shè)置并且屏幕1位于在任意位置和姿勢(shì)時(shí)，顯示沒(méi)有失真的圖像是可能的。而且，增加投影機(jī)2放置的位置的靈活性是可能的。

接下來(lái)說(shuō)明在應(yīng)用本發(fā)明的圖像顯示裝置中，測(cè)量觀看圖像的觀察者的位置的結(jié)構(gòu)。

在預(yù)先說(shuō)明的圖像顯示裝置中，觀察者的觀察位置被預(yù)定設(shè)置適用于使用在失真校正程序的校正參數(shù)的計(jì)算。然而，具有這種圖像顯示裝置的位置傳感器101連接到觀察者戴的眼鏡100以用圖像信號(hào)處理部分12檢測(cè)觀察者的位置。為了這種檢測(cè)觀察者的觀察位置的功能，位置傳感器101是磁性傳感器。

在這種圖像顯示裝置中，位置傳感器101的位置在每個(gè)預(yù)定的時(shí)間階段被檢測(cè)，并且屏幕1的高度位置被控制從而等于觀察者的觀察位置。在這個(gè)情況中，通過(guò)連接機(jī)構(gòu)3a至3c的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件改變的屏幕1的高度位置實(shí)現(xiàn)的，響應(yīng)在屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)的改變，投影機(jī)2的位置和姿勢(shì)更新，因而總是在屏幕1的整個(gè)表面上顯示沒(méi)有失真的圖像。而且，具有圖像顯示裝置，屏幕1的位置可以被控制從而具有如觀察者的觀察位置相同的高度，因而屏幕1被設(shè)置到屏幕1的顯示容易看到的位置。

接下來(lái)說(shuō)明應(yīng)用了本發(fā)明的圖像顯示裝置，圖像顯示裝置包括如圖25所示的連接投影機(jī)2和屏幕1的連接機(jī)構(gòu)110代替先前說(shuō)明的接連機(jī)構(gòu)3。

如圖26(C)中所示連接機(jī)構(gòu)110由如圖26(a)所示的平行連接機(jī)構(gòu)和如圖26(b)所示的平行連接機(jī)構(gòu)互相連接組成。在圖26(a)所示的平行連接結(jié)構(gòu)包括臂連接點(diǎn)111-1、111-2、111-3和111-4和在四側(cè)邊使臂與轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)連接。在圖26(b)中所示的平行連接結(jié)構(gòu)包括臂連接點(diǎn)111-1和臂連接點(diǎn)111-5、111-6、111-7和在四側(cè)邊有的轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)。在圖26(b)中所示的平行連接機(jī)構(gòu)的111-1至111-8分別地由在圖中能在垂直方向(在Y軸方向)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)組成。在如下的說(shuō)明中，如圖26(c)所示的連接機(jī)構(gòu)110的臂連接點(diǎn)111-1至111-8集中只是稱(chēng)為“臂連接點(diǎn)111”。

每個(gè)如圖26(a)和26(b)所示的平行連接機(jī)構(gòu)由兩對(duì)由四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)相互連接的平行臂組成。

如圖26(a)中所示的平行連接機(jī)構(gòu)包括以平行與投影機(jī)2的光軸固定到投影機(jī)2上的臂112-1(第一臂)，和在光軸方向上在不同點(diǎn)處連接到臂112-1的臂(第二臂)并且總是垂直于提供連接結(jié)合41的地面。如圖26(b)中所示的平行連接機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)相同長(zhǎng)度的臂112-2(第三臂)，其在垂直方向上的不同位置連接到第二臂，并且總是平行與圖像光(總是平行于臂112-2)的光軸，并且臂總是垂直于地面。在屏幕1側(cè)上的臂112-2的末端連接到臂112-3(第四臂)，其構(gòu)成屏幕1的外圍邊緣的部分，并且在上下方向上連接到屏幕1的中心部分。在臂112-2和臂112-3之間的臂連接點(diǎn)111-5和111-6結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)，臂112-3總是垂直于地面。

任何一個(gè)臂連接點(diǎn)111結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件，所述轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件在垂直上下方向和投影機(jī)的光軸的方向轉(zhuǎn)動(dòng)全部臂連接點(diǎn)111的轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)。結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件的臂連接點(diǎn)111是臂連接點(diǎn)111-1至111-8中的任何一個(gè)。當(dāng)臂連接點(diǎn)111之一通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件驅(qū)動(dòng)并且轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其它臂連接點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)并且相互協(xié)力轉(zhuǎn)動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件相同的轉(zhuǎn)動(dòng)量。

轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件被設(shè)置的需要位置是圖26(C)中的臂連接點(diǎn)111-3或者111-4。其原因是如轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件的重力部件使整個(gè)連接機(jī)構(gòu)的重量當(dāng)位于連接到投影機(jī)2的部分處是小于當(dāng)位于臂的頂部時(shí)。

而且，獲得用于測(cè)量屏幕1和投影機(jī)2之間相對(duì)位置和姿勢(shì)的角度信息的角度傳感器被設(shè)置用于臂連接點(diǎn)111中至少一個(gè)?；谕ㄟ^(guò)這個(gè)角度傳感器獲得的角度信息，圖像信號(hào)處理部分12計(jì)算屏幕1和投影機(jī)2之間相對(duì)位置和姿勢(shì)，并且根據(jù)所計(jì)算的相對(duì)位置和姿勢(shì)校正來(lái)自投影機(jī)2的圖像光。

如圖25所示，在這種結(jié)構(gòu)的連接機(jī)構(gòu)110中，平行從投影機(jī)2投影的圖像光的光軸的臂112-1與投影機(jī)2連接。因而當(dāng)投影機(jī)2由投影驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41在全景攝影(pan and tilt)方向驅(qū)動(dòng)時(shí)，在臂112-1的兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)和其它轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，當(dāng)投影機(jī)2由投影機(jī)2的投影驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41驅(qū)動(dòng)從而引導(dǎo)圖像光向上在圖27(a)中所示的情況中時(shí)，如圖27(b)所示，全部轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)被轉(zhuǎn)動(dòng)以保持臂112-1和臂112-2平行。如圖28所示，當(dāng)臂連接點(diǎn)111-1和111-7轉(zhuǎn)動(dòng)以驅(qū)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)110從(a)狀態(tài)到(b)狀態(tài)時(shí)，臂112-2總是相互平行。

在這時(shí)，在連接機(jī)構(gòu)110中，在臂連接點(diǎn)111處角度θ1和θ2的總和總是180度。因而，臂112-1和臂112-2與屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)無(wú)關(guān)，總是平行于投影機(jī)2的圖像光的光軸，因而投影機(jī)2的圖像光的光軸總是指向屏幕1的中心位置。

包括上述連接機(jī)構(gòu)110的圖像顯示裝置可以包括延伸機(jī)構(gòu)120A和120B，其如圖29所示延伸和減少臂122-2的長(zhǎng)度。延伸機(jī)構(gòu)120A和120B人工地或者自動(dòng)地延伸或者縮合以改變屏幕1和投影機(jī)2之間的距離。在臂112-2的長(zhǎng)度被設(shè)置到自動(dòng)地改變的情況中，延伸機(jī)構(gòu)120A和120B需要包括直線執(zhí)行部件。當(dāng)延伸機(jī)構(gòu)120A和120B人工地或者自動(dòng)地延伸或者縮合以移動(dòng)預(yù)定位置的處的屏幕1到由屏幕1′表示的位置時(shí)，所述屏幕1′比預(yù)定位置更遠(yuǎn)離投影機(jī)2，圖像光處理部分12根據(jù)屏幕1和投影機(jī)2之間相對(duì)位置的改變執(zhí)行用于從投影機(jī)2投影的圖像光的失真校正。

這允許圖像顯示裝置總是引導(dǎo)投影機(jī)2的光圖像的光軸到屏幕1上，并且增加屏幕1和投影機(jī)2在縱向方向中的位置的靈活性。

而且，如圖30所示，包括連接機(jī)構(gòu)110的圖像顯示裝置可以包括總是保持屏幕1的投影平面相對(duì)投影機(jī)2處在確定角度的功能。這個(gè)功能由臂112-4(第五臂)執(zhí)行，其總是平行臂112-1和臂112-1并且平行于從投影機(jī)2投影的圖像光的光軸。臂112-4的一端在屏幕1的外圍邊緣中上下方向上被連接到屏幕1的中心位置，并且臂112-4的兩端被連接到相同長(zhǎng)度的兩個(gè)臂112-3，所述臂112-3分別地連接到兩個(gè)臂112-2。連接臂112-3和臂112-4的臂連接點(diǎn)111結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)。

如圖31所示，連接機(jī)構(gòu)110如(d)中所示的由(a)中所示的平行連接機(jī)構(gòu)、(b)所示平行連接機(jī)構(gòu)、和(c)所示的平行連接機(jī)構(gòu)組成，彼此相互連接。(c)所示的平行連接機(jī)構(gòu)包括臂接連點(diǎn)111-10、111-5、111-8和111-9以及由轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)連接的四個(gè)側(cè)邊。(b)所示平行連接機(jī)構(gòu)的臂接連點(diǎn)111-5和(c)所示平行連接機(jī)構(gòu)的臂接連點(diǎn)111-5安裝在彼此上。

這樣允許圖像顯示裝置總是引導(dǎo)屏幕1的投影平面以確定角度朝向投影機(jī)2。因而，不需要執(zhí)行改變?nèi)鐖D10中的步驟S1至S7中用于圖像光失真校正的失真校正參數(shù)的程序，即使當(dāng)投影機(jī)2由投影機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)41驅(qū)動(dòng)時(shí)，總是顯示沒(méi)有失真的圖像是可能的。

而且，如圖32所示，包括連接機(jī)構(gòu)110的圖像顯示裝置可以包括圍繞投影平面的中心位置在在投影平面的中心點(diǎn)處相互垂直的任意方向自由地轉(zhuǎn)動(dòng)屏幕1投影平面的功能。

這個(gè)連接機(jī)構(gòu)110包括圍繞臂112-3在臂112-3頂端轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)114，其連接到在屏幕1側(cè)上的臂112-2的末端并且垂直地平面。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)114連接到臂113，其在屏幕1的外圍邊緣中在垂直方向從其中心點(diǎn)被連接到屏幕1的兩個(gè)末端。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)114自動(dòng)地或者人工地轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)114設(shè)置自動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)114結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因而當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)114被驅(qū)動(dòng)時(shí)，屏幕1的投影平面通過(guò)臂113在水平方向圍繞投影平面在上下方向中的中心點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。而且，連接機(jī)構(gòu)110包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)115，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)115在臂113和屏幕1的連接點(diǎn)處和在垂直于屏幕1的投影平面的垂直線的方向轉(zhuǎn)動(dòng)臂112-3。因而，當(dāng)這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)115人工或者自動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，屏幕1的投影平面圍繞屏幕1的投影平面的中心點(diǎn)在前后方向中水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)115設(shè)置為自動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)115結(jié)合轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部件。

在這種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)110被設(shè)置的情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)114和115轉(zhuǎn)動(dòng)以改變屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的姿勢(shì)時(shí)，圖像信號(hào)處理部分12基于改變的姿勢(shì)更新失真校正參數(shù)以使投影機(jī)2投影沒(méi)有失真的圖像光。

具有上述圖像顯示裝置，即使當(dāng)屏幕1在水平和前后方向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，投影平面的中心點(diǎn)和投影機(jī)2之間的相對(duì)距離是固定的，因而總是投影沒(méi)有失真的圖像光在屏幕1上。

而且，上述包括連接機(jī)構(gòu)110的圖像顯示裝置可以包括制動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖33所示所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)固定轉(zhuǎn)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)在任何臂連接點(diǎn)111之一中。

這個(gè)制動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在組成連接機(jī)構(gòu)110的臂130末端處的轉(zhuǎn)動(dòng)部分132、擠壓部分133、壓力產(chǎn)生部分134，其容納在每個(gè)臂連接點(diǎn)111的殼體131中。壓力產(chǎn)生部分134由例如彈簧機(jī)構(gòu)組成并且給由彈簧產(chǎn)生的壓力到擠壓部分133。擠壓部分133通過(guò)壓力產(chǎn)生部分134產(chǎn)生的壓力與轉(zhuǎn)動(dòng)部分132接觸以抑制轉(zhuǎn)動(dòng)部分132的轉(zhuǎn)動(dòng)。

在制動(dòng)機(jī)構(gòu)中，為轉(zhuǎn)動(dòng)連接到臂連接點(diǎn)111的臂130，如圖34(a)所示，轉(zhuǎn)動(dòng)部分132不壓向擠壓部分133。為了使臂130進(jìn)入防止其轉(zhuǎn)動(dòng)的鎖止?fàn)顟B(tài)，如圖34(b)所示，由壓力產(chǎn)生部分134產(chǎn)生的壓力提供到壓力部分133，并且轉(zhuǎn)動(dòng)部分132通過(guò)壓力部分133被壓從而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。

具有上述圖像顯示裝置，即使當(dāng)連接機(jī)構(gòu)110被人工地操作以改變屏幕1和投影機(jī)2之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)時(shí)，不用在臂連接點(diǎn)111中的轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行部分，臂連接點(diǎn)111可以通過(guò)制動(dòng)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定地固定。

而且，如圖35中所示，包括連接機(jī)構(gòu)110的圖像顯示裝置可以包括在投影機(jī)2中補(bǔ)償屏幕1的重量的功能。

這個(gè)功能由平衡部分140執(zhí)行，所述平衡部分140包括臂141和重量部分142。臂141被連接到臂在地面?zhèn)壬系纳煺刮恢蒙?，所述臂為連接到臂112-1的兩端并且垂直地面的臂。臂141平行臂112-1和112-2。重量部分142的重量根據(jù)需要的屏幕1相對(duì)投影機(jī)2的位置設(shè)置。重量部分142的重量可以任意改變。

以投影機(jī)2的中心點(diǎn)在前后方向被設(shè)置為支撐的點(diǎn)，平衡部分140通過(guò)重量部件提供投影機(jī)2保持投影機(jī)姿勢(shì)在預(yù)定姿勢(shì)的力。

由于包括平衡部分140的圖像顯示裝置，減少用于操作者在垂直方向(Y軸方向)移動(dòng)屏幕1需要的力并且提高操作性能是可能的。而且，用執(zhí)行部分驅(qū)動(dòng)屏幕1比在不包括平衡部分140的結(jié)構(gòu)中需要較小的驅(qū)動(dòng)力。

上述實(shí)施例只是本發(fā)明的例子。因而，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，顯然地根據(jù)所述設(shè)計(jì)或者類(lèi)似的沒(méi)有背離根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及實(shí)施例的范圍的多種改變是可以的。

例如，在上述說(shuō)明中，從投影機(jī)2投影到屏幕1上的圖像類(lèi)型不是特定的。然而，在圖像顯示裝置被放置在手術(shù)室中和在內(nèi)視手術(shù)中內(nèi)視攝像頭被直接地插入病變組織的情況中，從內(nèi)視攝像頭獲得的視頻信息(圖像信號(hào))被輸入進(jìn)圖像信息處理部分12的圖像產(chǎn)生部分21，并且從投影機(jī)2投影到屏幕1上，使提供給手術(shù)者身臨其境的圖像成為可能。

而且，內(nèi)視攝像頭獲得的圖像信息也從投影機(jī)2投影到屏幕1，設(shè)置在手術(shù)室中并且測(cè)量目標(biāo)情況的來(lái)自多種類(lèi)型的測(cè)量設(shè)備的信息(血壓計(jì)和脈搏表)可以被投影在屏幕1上。在這種情況下，通過(guò)血壓計(jì)和脈搏表測(cè)量的表示數(shù)值的特征信息被添加在圖像信號(hào)中，所述圖像信號(hào)通過(guò)圖像產(chǎn)生部分21產(chǎn)生并且經(jīng)受通過(guò)校正處理部分22的圖像失真校正處理程序，然后，圖像光從投影機(jī)2投影。具有這個(gè)圖像顯示裝置，實(shí)現(xiàn)在其中手術(shù)情況可以被顯示給手術(shù)者的手術(shù)室成為可能，其通過(guò)圖像產(chǎn)生部分21產(chǎn)生用于顯示手術(shù)情況的圖像信號(hào)，包括由內(nèi)視攝像頭捕獲的圖像信號(hào)和目標(biāo)的生物信息(血壓、脈搏等等)，并且將其從投影機(jī)2投影到屏幕1上。

在這種手術(shù)室中，當(dāng)實(shí)時(shí)顯示從內(nèi)視攝像頭獲得的圖像給手術(shù)者，并且同時(shí)實(shí)時(shí)地顯示更新的目標(biāo)的生物信息給手術(shù)者時(shí)，手術(shù)的進(jìn)步成為可能。因而，來(lái)自內(nèi)視攝像頭的圖像和生物信息可以從相同的觀察點(diǎn)觀察。而且，通過(guò)給予圖像顯示裝置以手術(shù)的導(dǎo)航角色，提供手術(shù)可以在其中正確并且快速地完成的手術(shù)室在為可能。

而且，例如由計(jì)算機(jī)圖形或者類(lèi)似物通過(guò)顯示目標(biāo)的圖像在屏幕1上，并且通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形顯示手術(shù)的程序在屏幕1上，基于從手術(shù)者戴著的具有傳感器的手套上獲得的傳感器信號(hào)，根據(jù)對(duì)手術(shù)者的手的監(jiān)視，圖像顯示裝置可以與手術(shù)模擬程序合作構(gòu)成執(zhí)行虛擬手術(shù)模擬的模擬器。在這種情況中，根據(jù)帶有傳感器的手套的傳感器信號(hào)，圖像產(chǎn)生部分21產(chǎn)生手術(shù)地點(diǎn)的CG圖像。具有這種手術(shù)模擬器，由于顯示在屏幕1的圖像是沒(méi)有失真的圖像，觀察者(手術(shù)者)可以沉浸在模擬世界如同沒(méi)有對(duì)圖像感覺(jué)奇怪的虛擬現(xiàn)實(shí)。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明為觀察者提供現(xiàn)實(shí)的圖像空間，并且實(shí)現(xiàn)投影圖像在屏幕上以產(chǎn)生真實(shí)的圖像的感覺(jué)的愿望。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，包括
圖像投影單元，所述圖像投影單元接收?qǐng)D像信號(hào)并且投影圖像光；
圖像顯示單元，所述圖像顯示單元包括任意形狀的投影面，來(lái)自圖像投影單元的圖像光被投影到其上；
連接單元，所述連接單元包括多個(gè)臂，和連接機(jī)構(gòu)，所述臂連接圖像投影單元和圖像顯示單元，所述連接機(jī)構(gòu)允許圖像投影單元和圖像顯示單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)人工地或者自動(dòng)地改變；
測(cè)量單元，所述測(cè)量單元測(cè)量圖像投影單元和圖像顯示單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)；和
圖像信號(hào)處理單元，所述圖像信號(hào)處理單元計(jì)算用于從圖像投影單元投影到圖像顯示單元上的圖像光的失真校正的校正參數(shù)，并且基于計(jì)算的校正參數(shù)為輸入進(jìn)圖像投影單元的圖像信號(hào)執(zhí)行失真校正處理；其中所述校正參數(shù)的計(jì)算基于通過(guò)測(cè)量單元測(cè)量的相對(duì)位置和姿勢(shì)、預(yù)先設(shè)置的觀察者的觀察位置、圖像顯示單元的投影平面的形狀、從圖像投影單元投影的圖像光的視場(chǎng)角、交點(diǎn)和投影圖像在虛擬投影平面上的中心點(diǎn)之間差異的偏離量，其中所述交點(diǎn)為與圖像投影單元的預(yù)先設(shè)置的光軸垂直的虛擬投影平面與光軸的交點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中連接單元改變圖像投影單元的圖像光投影方向以匹配從圖像投影單元投影的圖像光的光軸與圖像顯示單元的投影平面的預(yù)定位置，
測(cè)量單元響應(yīng)于圖像投影單元通過(guò)連接單元的圖像光投影方向的改變，測(cè)量圖像顯示單元相對(duì)圖像投影單元的位置和姿勢(shì)的位置和姿勢(shì)，并且
響應(yīng)于通過(guò)測(cè)量單元測(cè)量的新的相對(duì)位置和姿勢(shì)，圖像信號(hào)處理單元基于新的相對(duì)位置和姿勢(shì)更新校正參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像顯示裝置，還包括顯示情況判斷單元，所述顯示情況判斷單元檢測(cè)圖像顯示單元的圖像投影范圍，并且判斷是否圖像光被投影在整個(gè)圖像顯示單元上，其中
當(dāng)通過(guò)顯示情況判斷單元判斷圖像沒(méi)有投影在整個(gè)圖像顯示單元上時(shí)，連接單元改變圖像顯示單元和圖像投影單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)以允許圖像光投影在整個(gè)圖像顯示單元上；和
圖像信號(hào)處理單元根據(jù)圖像投影單元和圖像顯示單元之間的改變的相對(duì)位置和姿勢(shì)更新校正參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像處理單元，進(jìn)一步包括
顯示情況判斷單元，所述顯示情況判斷單元檢測(cè)在圖像顯示單元的邊緣部分的圖像顯示情況，并且判斷圖像光是否被投影在整個(gè)圖像顯示單元，其中
當(dāng)通過(guò)顯示情況判斷單元判斷圖像沒(méi)有被投影在整個(gè)圖像顯示單元時(shí)，連接單元改變圖像顯示單元和圖像投影單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，以允許圖像光被投影在整個(gè)圖像顯示單元；并且
圖像信號(hào)處理單元根據(jù)改變的圖像顯示單元和圖像投影單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)更新校正參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述的圖像處理單元，其中能夠改變圖像光的反射方向的反射鏡設(shè)置在圖像投影單元和圖像顯示單元之間，圖像投影單元的圖像光通過(guò)反射鏡投影在圖像顯示單元上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的圖像處理單元，進(jìn)一步包括
觀察位置測(cè)量單元，所述觀察位置測(cè)量單元測(cè)量觀察者的觀察點(diǎn)，其中
連接單元控制圖像顯示單元的高度以匹配由觀察位置測(cè)量單元測(cè)量的觀察位置的高度，和
圖像信號(hào)處理單元根據(jù)圖像顯示單元的高度變化更新校正參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)所述的圖像處理單元，進(jìn)一步包括
指令輸入單元，所述指令輸入單元檢測(cè)觀察者的語(yǔ)音或者操作，并且基于檢測(cè)的語(yǔ)音或者操作，輸入指令以改變圖像顯示單元的位置和姿勢(shì)，其中
連接單元根據(jù)由指令輸入單元輸入的指令改變圖像顯示單元的位置和姿勢(shì)，并且
圖像信號(hào)處理單元根據(jù)圖像顯示單元改變的位置和姿勢(shì)更新校正參數(shù)
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像顯示裝置，其中
指令輸入單元檢測(cè)觀察者的語(yǔ)音或者操作，并且基于語(yǔ)音或者操作輸入指令以固定圖像顯示單元的位置和姿勢(shì)，并且
連接單元根據(jù)由指令輸入單元輸入的指令固定圖像顯示單元的位置和姿勢(shì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其中
連接單元包括
第一臂，所述第一臂設(shè)置成與從圖像投影單元投影的圖像光的光軸平行，并且固定到圖像投影單元上；
多個(gè)第二臂，所述第二臂與第一臂在光軸方向中的不同位置相連接，并且垂直地連接到地面；
多個(gè)第三臂，所述第三臂與每一第二臂在垂直方向中的不同位置相連接，并且平行于圖像光的光軸；和
第四臂，所述第四臂從第三臂垂直地連接到地面，并且連接到圖像顯示單元，和
第一臂和第二臂的連接點(diǎn)、第二臂和第三臂的連接點(diǎn)、第三臂和第四臂的連接點(diǎn)自由地轉(zhuǎn)動(dòng)以允許從圖像投影單元投影的圖像光的光軸投影在圖像顯示單元的投影面的任意位置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中
連接單元包括延伸機(jī)構(gòu)，所述延伸機(jī)構(gòu)改變第二臂的長(zhǎng)度，并且所述延伸機(jī)構(gòu)自動(dòng)地或者人工地延伸或者收縮以改變顯示投影單元和圖像顯示裝置之間的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，包括
第五臂，所述第五臂以相對(duì)圖像投影單元的投影面預(yù)定角度固定圖像顯示單元的投影面，并且與圖像光的光軸平行地連接到圖像投影單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中
第四臂包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)允許投影面相對(duì)圖像投影單元的姿勢(shì)圍繞投影面的預(yù)定位置自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，其中
第一和第二臂、第二和第三臂、第三和第四臂的連接點(diǎn)中的任何一個(gè)包括制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述制動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)以允許從圖像投影單元投影的圖像光的光軸投影在圖像顯示單元的投影面的任意位置上。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像顯示裝置，包括
平衡重，所述平衡重產(chǎn)生力，所述力保持圖像投影單元的姿勢(shì)在預(yù)定的姿勢(shì)以保持圖像顯示單元的位置相對(duì)圖像投影單元在預(yù)定的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任何一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，其中
圖像投影單元投影由一個(gè)或者多個(gè)圖像光投影部分提供的具有視差的圖像光線，以使圖像顯示單元顯示立體圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的圖像顯示裝置，包括
觀察點(diǎn)監(jiān)視單元，所述觀察點(diǎn)監(jiān)視單元監(jiān)視觀察者的觀察位置并且檢測(cè)監(jiān)視的觀察位置從預(yù)定的設(shè)置觀察點(diǎn)偏離；和
通知單元，所述通知單元通知觀察點(diǎn)監(jiān)視單元是否檢測(cè)到監(jiān)視到的觀察位置從預(yù)定的設(shè)置觀察點(diǎn)偏離。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像顯示裝置，其中
通知單元是輸出聲音到觀察者的聲音輸出單元，并且通過(guò)使聲音輸出單元輸出聲音，觀察點(diǎn)監(jiān)視單元通知監(jiān)視的觀察點(diǎn)偏離預(yù)定觀察位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的圖像顯示裝置，其中
觀察點(diǎn)監(jiān)視部分根據(jù)被監(jiān)視的觀察位置從預(yù)定觀察位置偏離的量或者方向，改變從圖像輸出部分輸出的聲音的狀態(tài)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像顯示裝置，其中
圖像投影單元作為通知單元，并且監(jiān)視部分的觀察點(diǎn)通過(guò)改變圖像投影單元投影的圖像光的顏色，通知監(jiān)視的觀察位置偏離預(yù)定觀察位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖像顯示裝置，其中
觀察點(diǎn)監(jiān)視部分根據(jù)監(jiān)視的觀察點(diǎn)偏離預(yù)定觀察位置的量或者方向，改變圖像投影單元投影的圖像光的狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像顯示裝置，其中
通知單元是發(fā)射光到觀察者的光發(fā)射單元，并且觀察點(diǎn)監(jiān)視部分通過(guò)使光發(fā)射單元發(fā)射光，通知監(jiān)視的觀察位置偏離預(yù)定的觀察位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像顯示裝置，其中
觀察點(diǎn)監(jiān)視部分根據(jù)監(jiān)視的觀察位置偏離預(yù)定觀察位置的量或者方向，改變光發(fā)射單元發(fā)射的光的狀態(tài)。
23.一種用于圖像顯示裝置的圖像失真校正方法，所述圖像顯示裝置包括
圖像投影單元，所述圖像投影單元接收?qǐng)D像信號(hào)并且投影圖像光；圖像顯示單元，所述圖像顯示單元包括任意形狀的投影面，來(lái)自圖像投影單元的圖像光被投影其上；連接單元，所述連接單元包括多個(gè)臂和連接機(jī)構(gòu)，所述臂連接圖像投影單元和圖像顯示單元，所述連接機(jī)構(gòu)允許圖像投影單元和圖像顯示單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)人工地或者自動(dòng)地改變；和測(cè)量單元，所述測(cè)量單元測(cè)量圖像投影單元和圖像顯示單元之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)；所述圖像失真校正方法包括步驟
計(jì)算校正參數(shù)，所述校正參數(shù)用于校正圖像投影單元投影在圖像顯示圖像光的失真，所述計(jì)算基于通過(guò)測(cè)量單元測(cè)量的相對(duì)位置和姿勢(shì)、觀察者的預(yù)定位置、圖像顯示單元的投影面的形狀、從圖像投影單元投影的圖像光的視場(chǎng)角、交點(diǎn)和中心點(diǎn)之間差異的偏離量，所述交點(diǎn)為與圖像投影單元的預(yù)先設(shè)置的光軸垂直的虛擬投影平面與光軸的交點(diǎn)，所述中心點(diǎn)為在虛擬投影平面上投影圖像的中心點(diǎn)；和
基于校正參數(shù)為輸入進(jìn)圖像投影單元的圖像信號(hào)執(zhí)行失真校正處理。
全文摘要
一種圖像顯示裝置包括接收?qǐng)D像信號(hào)并且投影圖像光的投影機(jī)2和包括任意形狀的投影平面的屏幕。投影機(jī)2和屏幕1由連接機(jī)構(gòu)3a至3c和連接機(jī)構(gòu)3b和3d連接。投影機(jī)2和屏幕1之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)可以自動(dòng)地或者人工地改變。測(cè)量投影機(jī)2和屏幕1之間的相對(duì)位置和姿勢(shì)，并且計(jì)算用于校正從投影機(jī)2投影到屏幕1的圖像光的失真的校正參數(shù)，所述計(jì)算來(lái)自觀察者的觀察位置的預(yù)先的設(shè)定和投影機(jī)2的投影面的形狀?；谟?jì)算的校正參數(shù)，輸入進(jìn)投影機(jī)2的圖像信號(hào)經(jīng)受失真校正處理。因而，即使屏幕的位置被改變，允許觀察者看到清楚圖像也是可能的。
文檔編號(hào)H04N5/74GK101390406SQ20078000619
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者星野洋, 河村亮, 山本厚行 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社