具有多观看段的三维混合屏幕 本发明涉及用于视频投影的屏幕，更具体地说，涉及一种带有其上以可与3D物理现实的自然观察相比较的真实感投影一个图象或一系列图象的多个三维(3D)段的混合观看屏幕。在另一个方面，本发明涉及一种具有多个3D显示段的基于桌面的观看屏幕，这允许观众使用其周边视觉。
显示系统广泛用在种种图象显示用途中，大多数系统采用平面或基本上平面的显示表面，即具有一个固有限制视场的平直壁屏。尽管有可能通过简单地增大平面显示屏幕的垂直和水平尺寸扩展观众的视场，但这种扩展一般导致图象的不可接收级失真。为了使用户从外围观看物体，已经开发了这样一种显示技术，该技术一般使用多个投影机把相邻图象投影在大曲面屏幕的相邻部分上，从而观众能以在3D空间中的深度感觉观看物体。
因而，当今四种屏幕类型通常用来帮助各种各样的图象显示用途。这四种屏幕类型是：1)一个平直壁，2)多个相邻平直壁，3)一个圆顶，及4)一个能是半环形的弯曲曲面面板。所有这些显示表面能包括立体3D图形，并且一些用途要求它是成功的。
没有一种屏幕类型持久的原因在于，显示系统遇到的不同问题和目的最好单独由上述种种类型的只有一种解决。
因而，希望提供一种把四种屏幕类型组合在一种整体结构中的混合屏幕。
同样希望提供一种用来观看使用单视频投影机或多视频投影机的曲面、圆顶、平直壁及多壁类型显示的各种3D组合地混合屏幕。
而且，希望提供一种带有一个凹内视表面的可携带、自支撑刚性结构，该表面适于定位在一个桌面上或在一个可运动支撑台上。
而同样希望提供一种给观众一种深度感觉而不需要立体投影和立体眼镜的经济观看表面。
根据本发明，在带有一个用来观看视频图象的凹显示表面的一种多段混合投影屏幕结构中实现以上和其他目的和优点。把尺寸定成定位在一个桌面上的混合屏幕包括三个段，并且段能分成子段，从而能观看覆盖子段的一个或多个的3D显示。段包括：一个凹圆顶顶段；一个半圆柱形壁段，能是半环形的并且具有匹配圆顶的最大直径的直径；及一个平直半圆底板段，固定到圆柱形壁的下边缘上。
在一个最佳实施例中，3D显示表面是一种把包括一个平直壁、多个相邻平直壁、一个圆顶、及一个曲面的四种常用屏幕类型的观看特征相组合的整体结构。因而，显示表面包括用来观看3D显示的多个段。这些段的种种组合也可以用来观看，如与平直壁一起的圆顶顶段，及进一步能把种种段划分成用来详细观看的子段或子区域。
在使用中，一个接收多个同时输入的视频投影机连接到一个计算机上，允许把计算机的绘图输出投影、放大、及聚焦到混合屏幕上。因而，计算机产生的信号控制要显示的视图，并且视图包括段或子段显示、以及连续视图的动画显示，这种动画显示把栩栩如生的运动赋予物体并且从数据体导出，以显示来自整个数据体的信息。
根据本发明的多段混合屏幕能用于各种有用的显示，包括：1)一种一百八十度显示，仅使用半圆柱形壁面；2)一种一百八十度乘九十度显示，仅使用圆顶平顶表面；3)一种一百八十度曲面加上底板显示，使用半圆柱形壁屏幕面板加上底板段的组合；4)一种单壁或三壁显示，使用划分成一个或多个子区域的半圆柱形壁屏幕面板；5)一个单壁加上底板，使用半圆柱形壁面板和底板的组合；及6)一种带有一个底板的粮仓形状，其中照亮整个凹3D显示表面。
在另一个最佳实施例中，提供一种桨状较小平直辅助屏幕。该桨状屏幕能由观众保持，并且定位在混合屏幕内部的体积内。一个安装在凹屏幕表面外侧上的电磁发射机，与一个安装在桨状屏幕上的接收机相组合，检测可运动桨贯穿混合屏幕内定义的空间的位置和取向，并且一个相互作用图象显示在桨上，表示在检测空间位置处存在的数据。在模拟显示中，在桨上的图象能表示与后视镜对应的视图。在诸如地震数据显示的其他用途中，桨能显示地震振幅或属性，例如岩层的石油物理性质。
而且本发明的其他目的和优点对于熟悉本专业的技术人员由如下详细描述和附图容易成为显然的，其中仅表示和描述本发明的几个最佳实施例之一。尽管用来实现本发明想到的最好模式表明成应用于一个具体形状的3D显示表面，但要认识到，本发明适于其他和不同的实施例，如把视频图象投影到半球显示表面的内部上、球的外表面上、或在壁之间的角部。而且本发明的几个不同细节在种种明显方面经受改进，而都不脱离本发明。因而，本发明的描述和附图在本质上认为是说明性的，而不是限制性的。
图1是布置在一个普通尺寸居室中的视频投影系统的示意剖视侧视图，表示根据本发明的全屏投影光线观看体积。
图2是类似于图1的视图，表示用于一个具体段或子区域的投影光线观看体积。
图3是混合屏幕的立体图。
图4是辅助桨状屏幕的示意视图。
图5(a)-5(b)是分别用于圆顶段的顶部和下部水平支撑件的平面视图，这些支撑件按图3中所示定位。
图5(c)是半圆柱形下部屏幕面板的前剖视图。
首先参照图1至5(c)，下文将更详细地描述本发明的表示投影屏幕。一般地，当前最佳的混合屏幕能用来显示由一个视频投影机投影的图象，并且具有对于多种工业用途的明显实用性，这些用途包括，但不限于：
1)制造设计回顾，
2)人机模拟，
3)安全性训练，
4)视频游戏，
5)电影摄影机
6)科学3D观看，
7)医疗显示，及
8)地震数据显示。
如最好表示在图1和2中的那样，最好是用来观看一般指示在20处的视频图象的3D结构的混合投影屏幕，具有形成一个凹显示表面的三个主要段。诸段包括：一个凹圆顶顶段30；一个半圆柱壁段22，具有与圆顶下边缘匹配的直径；及一个平直半圆底板段25。也表明在图5(c)中的半圆柱形下部段22，边对边地接合到圆顶30的下边缘上。由线23表明的投影光线，指示在图1中全屏20的观看体积的极限。在图2中，投影线23表明用于混合屏幕的一个具体段或子区域的观看体积。混合屏幕20的凹显示表面一般指示在24处，并且包括通过边对边安装在半圆柱形屏幕段22上升高到桌28上方的圆顶段30。如果希望，圆柱形下段能划分成左、中及右子区域显示，从而三个独立壁视图能同时显示在三个定义的子区域上。仍然参照图1和2，半圆柱形显示屏幕22的下边缘固定到平直半圆形底板段25上，并因而支撑在桌28上方的圆顶段。进一步表明在图1和2中的是坐在混合屏幕前面的观众50。
用来接收图象的任何适当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、玻璃纤维或模压塑料当前是最佳的。在表明的最佳实施例中，在图1和2中指示为字母A和B；在图3中指示为C、D和E；及在图5(b)中指示为F和G的混合屏幕的尺寸表示在下面的表1中： 表1 典型混合屏幕尺寸 A B C D E F G 27″ 14′ 31″ 553/4″ 72″ 30″ 6″
视频投影机32能定位在离开屏幕20的任何适当距离处以照明整个内部表面、或整个表面的各子区域，并且最好是按图1和2中所示安装在壁上。到投影表面的后部上的投影也是可能的。具有适于与本发明使用的高亮度和分辨率的投影机兼容的可买到计算机工作站是一种叫作Impression1280的型号，并且可从叫作ASK、在挪威Fredrikstad的公司得到。
图3是混合屏幕20的立体图，表示顶部水平支撑件60和下部水平件63的位置。图3另外表明能与混合屏幕一起使用的选择性特征。这些特征包括一个立体发射机54、四个声频扬声器56、及一个电磁发射机58。直接连接到计算机上的立体发射机54的使用对于用投影系统观看是可选择的，并且需要电池供电镜来检测来自立体发射机54的红外信号。一种适当的发射机是从叫作Stereo Graphics，San Rafael，CA的公司得到的型号ESGI。
附加信息借助于四个声频扬声器能供给到用户。例如，当特定值在数据体中变化时，音调的高度或振幅能响应桨或光标的位置变化。使用立体或四重声频将允许定位与显示的适当区域相对应的声音的源。
现在参照图4，表明有辅助桨状屏幕的一个示意视图，该辅助桨状屏幕如前面叙述的那样，能贯穿在混合屏幕内的空间可检测地定位。桨状屏幕的最佳尺寸是约30.5cm的正方形(约一英尺的正方形)，并且能包括诸如固定到一个手柄62上的圆形或椭圆形之类的其他形状、和一个安装在桨后侧上的电磁接收机64。接收机64与安装在混合屏幕20上的发射机58合作，如图3中所示，以检测在混合屏幕的凹体积内的桨的位置。
图5(a)和5(b)表明用于混合屏幕20的圆顶形段30的水平结构件60和63的形状，这些结构件按图3中表明的那样定位。而且，这些图表示垂直安装的肋类型结构件65的位置，肋类型结构件65又支撑未表明的、形成凹圆顶观看表面的三角形圆顶面板。
在本公开中，仅表明和描述了本发明的最佳实施例，但如上述那样，要理解，本发明适用于都在这里表示的发明性概念范围内的各种其他环境和各种其他结构组合的用途。