專利名稱：：包括投影拱罩的光學投影系統的制作方法
技術領域：
：本發明涉及視覺投影系統，更具體地說，涉及包括投影拱罩的視覺投影系統。
背景技術：
：半球形的光學投影系統用來把圖像投影到拱罩的內表面上。在天文館中、在商業和軍事的飛行模擬器中以及在各種半球形的劇場中使用半球形的光學投影系統。由于當前在視覺真實性和圖像的三維再現方面的興趣，正在研究用來投影圖像的半球形光學投影系統，它能夠模擬真實的環境。典型地，半球形的光學投影系統包括相對較大的拱罩，它的最大直徑由大約4米到大于30米。這樣的系統很好地適用于呈現給大量的觀眾。然而，這樣的系統可能是大型的，很麻煩，并且成本常常高達幾十萬美元，因此，使得它們對于許多應用來說太昂貴而無法接受。
發明內容按照本發明的視覺工作站的實施例適宜于由一個觀察者使用，它包括一個拱罩，該拱罩有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面。一個工作表面設置在該拱罩前端的前面并與該拱罩前端相鄰。該工作表面在該工作表面與該拱罩相對的一側確定一個觀察者區域。該觀察者區域的尺寸確定并構形成容納該觀察者，且該觀察者區域相對于該球形的內拱罩表面定位，使得當觀察者在該觀察者區域中時可以看見該球形的內拱罩表面。把一個投影儀設在該觀察者區域與該拱罩之間。該投影儀可以把一個被截斷的球形投影投射到該內拱罩表面上。按照本發明的另一實施例，用來由一個觀察者使用的一種視覺顯示系統包括一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面。一個支撐表面設置在該拱罩前端的前面。該系統構形成在支撐表面與內拱罩表面之間保持一個規定的距離。一個投影儀由該支撐表面支撐。此投影儀有效的把一個被截斷的球形投影投射到該內拱罩表面上。按照本發明的又一實施例，用來由一個觀察者使用的一種視覺顯示系統包括一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面。一個投影儀有效的把一個被截斷的球形投影投射到該內拱罩表面上。該被截斷的球形內拱罩表面的最大直徑不大于兩米。按照本發明的又一實施例，用來由一個觀察者使用的一種視覺顯示系統包括一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面。該系統還包括一個圖像源，它包括一個圖像像素的陣列。一個投影儀有效的把該圖像像素的陣列作為一個被截斷的球形投影投射到該內拱罩表面上。由該投影儀投影到該內拱罩表面上的該圖像像素的陣列的像素的數目是可以調節的。最好，被截斷的球形投影在相鄰的圖像像素之間有不變的分開角度。最好，該截斷的球形投影包括一個軸向上不對稱的被截斷的球形主圖像。最好，該圖像像素的陣列確定一個陣列中心，該投影儀包括一個透鏡組件，它有一個光軸；并且，該光軸相對于該陣列中心的位置是可以調節的。按照本發明的又一實施例，用來由一個觀察者使用的一種視覺顯示系統包括一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面。一個圖像源顯示源圖像。該源圖像包括一個主圖像和與一個該主圖像相鄰的次要圖像。提供一個投影儀，它可以選擇性地操作把該源圖像作為一個被截斷的球形投影投射到該內拱罩表面上，使得把該主圖像和該次要圖像都投影到該內拱罩表面上，并且，替代地，只把該主圖像投影到該內拱罩表面上。最好，該投影儀可以選擇性地操作把該源圖像的全部投影到該內拱罩表面上。最好，該源圖像有一個中心，該投影儀包括一個透鏡組件，它有一個光軸，并且，該系統包括用來調節該光軸與該源圖像的中心的相對位置的裝置。最好，該主圖像是被截斷的圓形。此外，該源圖像最好是長方形的。按照本發明的又一實施例，一個把圖像顯示在一個拱罩上的方法，該拱罩有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面，該方法包括如下步驟提供一個源圖像，它包括一個主圖像和一個與該主圖像相鄰的次要圖像。對源圖像進行投影，使得只把主圖像作為一個被截斷的球形投影投射到該內拱罩表面上。然后，對源圖像進行投影，使得把主圖像和次要圖像作為一個被截斷的球形投影都投射到該內拱罩表面上。最好，進行投影的每個步驟包括使用有一個光軸的透鏡組件對源圖像進行投影，該方法還包括調節光軸與源圖像的中心的相對位置的步驟。最好，該主圖像是被截斷的圓形，并且，對源圖像進行投影使得只投影主圖像的該步驟包括使光軸與源圖像的中心間隔開。對于熟悉本技術的普通技術人員通過閱讀下面的附圖和對優選實施例的詳細描述將會理解本發明的目的，這些描述對于本發明僅只是說明性的。圖1為按照本發明的光學投影系統的前向透視圖；圖2為圖1所示的光學投影系統的不完全的頂視圖；圖3為圖1所示的光學投影系統的不完全的前向透視圖；圖4為圖1所示的光學投影系統的后向透視圖；圖5為圖1所示的光學投影系統的正視圖；圖6為圖1所示的光學投影系統的側視圖；圖7為圖1所示的光學投影系統的不完全的側視圖；圖8為表示圖1所示的光學投影系統的示意性方框圖；圖9為二維圖像板的示意性表示，它形成圖1所示的光學投影系統的一部分，并顯示出第一圖像；圖10為圖9所示的二維圖像板的示意性表示，它顯示出另外的第二圖像；圖11為圖1所示的光學投影系統的拱罩的正視圖，在該拱罩上顯示第一光學投影；圖12為圖1所示的光學投影系統的拱罩的正視圖，在該拱罩上顯示另外的第二光學投影；圖13為按照本發明的另一實施例的光學投影系統的前向透視圖；圖14為按照本發明的又一實施例的光學投影系統的前向透視圖；圖15為按照本發明的又一實施例的光學投影系統的左側前向透視圖；圖16為圖15所示的光學投影系統的右側前向透視圖；圖17為圖15所示的光學投影系統的正視圖；圖18為圖15所示的光學投影系統的側視圖；以及圖19為按照本發明的又一實施例的光學投影系統的前向透視圖；圖20為按照本發明的又一實施例的光學投影系統的前向透視圖；以及圖21為按照本發明的又一實施例的光學投影系統的不完全的前向透視圖。具體實施例方式下面將參考著附圖更充分地描述本發明，在這些附圖中示出了本發明的優選實施例。然而，可以以許多不同的形式實現本發明，且本發明不應該解釋為限于在其中描述的實施例；而是，提供這些實施例以使本文件的公開將是充分和完整的，并且將把本發明的范圍充分傳達給本領域的技術人員。在全部文件中相同的附圖標號表示相同的部件。參見圖1-7，在這些圖中示出了按照本發明的第一實施例的視覺顯示系統或工作站100。該工作站包括一個拱罩110、一個工作臺130、一個整體地用附圖標記150表示的支撐框架、一個投影儀120、一個圖像發生器124(見圖2)，以及一個座位140(最好是一把椅子，如圖所示)。投影儀120包括投影透鏡組件122。該工作站適宜于由一個使用者或觀察者U使用。圖像發生器124可以是一個通用的計算機、視頻播放器、數字相機或者任何其它適當的裝置。如由下面的描述將更清楚的那樣，工作站100提供給觀察者U一個視覺上身臨其境的經歷。此外，工作站100提供了一個方便且有效的工作環境，它可以包括單個的模件化部件，可以進一步把這些部件分解成為便攜式的。如在這里所使用的那樣，拱罩110的“前面”是拱罩110的開放端。“左”和“右”由觀察者U的角度表示。如在圖1和2中所示出的那樣，工作站100也可以包括各種外圍部件，從而增強它作為工作站的實用性。設置有鍵盤144、一對音箱142、電話146以及鼠標148。可以省去這些裝置中的某些或者全部。例如，該光學投影系統100可用作一僅顯示的系統或者作為一個相互作用有限的工作站。為了清楚起見，在圖3-7中沒有示出上述這些裝置。拱罩110最好由模塑的LEXANTM、KYDEXTM、CELTECTM、SINTRATM、聚丙烯或者其它適用的重量輕的剛硬材料制成。拱罩110有一個內部的截斷球形的投影表面112。該投影表面112在一個前面的周邊邊緣114終止。如在圖2中所示出的那樣，此前邊緣114確定一個豎直的前平面F-F。此前平面F-F最好基本上與拱罩110的水平的中心軸線X-X和投影表面112垂直。拱罩110也有接附到前邊緣114上的包圍的飾帶115。投影表面112適合用來反射入射光，用于將投影顯示給觀察者U。雖然表面112可以是白色的，但是，它最好是涂色的，或者涂覆上一層基本上不透光的漆。更可取的是，涂色或者漆為大約在5％與20％之間的灰色。拱罩110可以由一種不透光的材料制成，或者用一種不透光的材料涂覆在它的外表面。屏幕表面也可以由保持偏振的材料制成。拱罩110是一個截斷的球，最好是一個半球，并且，關于它的水平的中心軸線X-X最好是軸對稱的(見圖7)，如圖所示。最好，拱罩110的水平視野和豎直視野大約在140度與180度之間，更可取地大約為150度。參見圖7，拱罩110的內投影表面112的最大直徑D(即，在前邊緣114處的直徑)應該不大于2米。更可取地，最大直徑D大約在0.5米與2米之間，最可取地，最大直徑D為大約1.5米。T形的支座154以向上的取向支撐著拱罩110，該支座形成支撐框架150的一部分。可以用其它的支撐件代替支座154，或者除了支座154以外還使用其它的支撐件。對于許多應用來說，最好把拱罩110可拆開地緊固到支座154上，或者可拆開地與支座154相互鎖住，以容許為了運輸和移動該工作站100而把它拆開。可選地(未示出)，拱罩110可以由多個可接裝并且可拆下的分段構成。支座154可以由木材、纖維板、塑料或者任何其它適用的材料制成。工作臺130例如由腿152支撐，這些腿形成支撐框架150的一部分。對于許多應用來說，最好把工作臺130與腿152可拆開地連接起來。工作臺130可以由木材、塑料、金屬或者任何其它適用的材料制成。如在圖1-3中最清楚地看到的那樣，工作臺130有一個主要部段132，此部段為觀察者U提供一個工作表面，并且為投影儀120提供一個支撐表面。該工作表面最好如所示水平地取向。把此主要部段132的前邊緣131A設置在鄰近拱罩110的前面。可選地(未示出)，前邊緣131A可以鄰接著拱罩110的前表面(即，飾帶115)。工作臺130的一個切掉的部分133形成側翼134和主要部段132的后邊緣131B。在工作臺130與拱罩110相對的那個側面上鄰近后邊緣131B形成一個觀察者區域135。如圖所示，此觀察者區域135進一步由側翼134確定，這些側翼是可選的。最好，前平面F-F與后邊緣131B之間的距離G不大于25英寸。更可取的，此距離G大約在5與15英寸之間，最可取的，大約為10英寸。最好，后邊緣131B的長度L至少為40英寸。最好，工作臺130提供一個至少為1000平方英寸的工作表面積。如將由圖認識到的那樣，觀察者區域135構形成且尺寸確定成容納一個處于坐著狀態的觀察者U，他有規定范圍以內的大小和尺寸，使得在觀察者U與拱罩110之間，更具體地說與投影表面112之間提供一個規定的取向和相對位置，如下面將討論的那樣。規定的觀察者范圍可以包括例如對典型的成人預期的大小和尺寸，以及對在規定的年齡組中典型的兒童預期的大小和尺寸，這取決于對工作站100所要求的應用。座位140最好是一把椅子。如圖所示，座位140有一個支撐支座，并且該座位不與系統100的其余部分連接起來。另外，可以把座位140接附于拱罩110、工作臺130和/或支撐框架150上，或者與它們做成一整體。在如圖所示的實施例中，工作站100布置成由一個坐著的觀察者U使用。替代地(未示出)，工作站100可適于由一個站立的觀察者使用。在這樣的情況下，可以在豎直方向上伸展支撐框架150，以升高工作臺130和拱罩110，并且，觀察者區域135可重新構形成在站立的觀察者U與拱罩110和投影表面112之間提供所要求的取向和相對位置。參見圖2、3和5-8，工作站100包括一個光學投影系統121，該系統包括投影儀120、透鏡組件122(包括一個終端透鏡122A)，以及計算機124。投影儀120包括一個圖像板101和適當的電子裝置103(見圖8)用來接收、解釋和/或轉換來自計算機124的信號。圖像板101可以是任何適用的二維圖像源，一個有限的單位面積確定了它的分辨率。在這里所使用的“像素”這個詞指的是任何這樣的單位面積。最好，圖像板101包括所形成的圖像像素的一個陣列，例如，如在液晶顯示裝置中可以提供的那樣。然而，也可以使用不分段的圖像源或其它分段的圖像源(例如，有掃描線的圖像源)，在這種情況下，它的分辨率可以由其它的單位面積確定。最好并且如圖所示，把投影儀120固定到工作臺的主要部段132的下表面上。可以把投影儀120固定地或松散地安裝在工作臺130的頂面上。另一方案是(未示出)，可以把投影儀安裝在它自己的與工作臺無關的立柱上。最好把計算機124設置在工作臺130的下面，并且用一個適當的連接器(未示出)把計算機連接到投影儀120上。參見圖2、3和7，大部分透鏡組件122設置在一個盒子120A內，終端透鏡122A伸展在最前面并伸出盒子120A。投影儀120的其余部件的大多數或全部設置在盒子120A中，且在透鏡組件122的左面。這樣布置提供一個特別是沿著觀察者與拱罩之間的長度相當緊湊的投影儀。投影儀120、透鏡組件122(包括透鏡122A)以及計算機最好如在屬于Colucci等人在1996年1月29日提交的題為“TiltableHemisphericalOpticalProjectionSystemsandMethodsHavingConstantAngularSeparationofProjectedPixels”的美國專利5762413中所描述的那樣，此專利已經轉讓給本申請的受讓人，此專利的內容整體地結合在這里作為參考。適用的投影儀包括可以由在LongBeach，CA的EpsonCorp.獲得的EpsonPowerLite710c，以及可以由在Wilsonville，OR的InFocusSystemsInc.獲得的LP330DragonFly。本發明的光學投影系統也可以采用在屬于Colucci等人的在1996年3月19日提交的題為“DualPolarizationOpticalProjectionSystemsandMethods”的正在共同審查中的申請序列號No.08/618442中描述的雙偏振光學投影系統和方法，此專利已經轉讓給本申請的受讓人，此專利的內容整體地結合在這里作為參考。本發明的光學投影系統也可以采用在屬于Idaszak等人的在1997年2月26日提交的題為“Systems，MethodsandComputerProgramProductsforConversingImageDatatoNonplanarImageData”的正在共同審查中的申請序列號No.08/806788中描述的系統、方法和計算機程序產品，此專利已經轉讓給本申請的受讓人，此專利的內容整體地結合在這里作為參考。對于本領域的普通技術人員來說通過閱讀這里的描述和所引用的文件，對于在這里描述的光學投影系統作出適當的改變將是明顯的。參見圖8，光學投影系統121把一個截斷的球形投影10投射到截斷的球形拱罩110的內投影表面112上。投影10在相鄰的像素之間有不變的分開角度，這一角度用dθ表示，該角度在相鄰的像素10A-10N之間不變。分開角度不變的截斷球形光學投影系統121是一個有f-θ焦距分布的反轉遠距照相系統。圖像的高度與f-θ成正比，其中f是透鏡的焦距，而θ是在圖像位置的投影角度。由屬于Colucci等人的美國專利No.5762413的公開內容可以進一步認識到光學投影系統121的優選結構和特性。最好并且如圖所示，終端透鏡122A的前表面基本上與投影表面112的前平面F-F重合。另一方案是，可以把終端透鏡122A向前設置在平面F-F內，并且位于由拱罩110的投影表面112所確定的內部容積內。投影10最好橫過大約180度的整個視場伸展。然而，如果終端透鏡122A定位于投影表面112的內部容積內，應該使用大于180度的視場。特別是，投影儀120和透鏡組件122定位于觀察者U與投影表面112之間。終端透鏡122A位于拱罩110的豎直方向的中點VMP的下面(見圖7)。觀察者U的位置最好使得當觀察者U坐在觀察者區域135中時，他/她的頭位于拱罩110的豎直方向的中點VMP的上方。工作臺130和觀察者區域135趨于使觀察者U的位置成為，觀察者的頭H保持在離開投影表面的前邊緣114大約在0到15英寸之間，更可取地大約為10英寸。這樣的定位連同上述部件的優選尺寸、構形和相對布置為觀察者U提供一種真實的三維視覺環境，圖像的畸變或不一致達到最小，這些將隨觀察者在觀察者區域135內的位置變化。工作站100提供一種特別身臨其境的視覺環境，其中，當觀察者U直接向前觀察拱罩100的里面時，投影的圖像基本上在所有的方向上完全橫過觀察者的周邊視場伸展。另一方案是(未示出)，可以由拱罩110的前邊緣確定投影表面的前表面。例如，可以省去飾帶115，或者投影10可以伸展到飾帶115的面向內的表面。可選地，工作站100可以適用于顯示立體圖像。觀察者U可以戴上帶快門的眼鏡，這種眼鏡與對應左圖像和右圖像的投影同步地交替打開和關閉左眼和右眼的視場。采用保持偏振的屏幕材料，可以投影出立體圖像。在屬于Colucci等人的在1996年3月19日提交的題為“DualPolarizationOpticalProjectionSystemsandMethods”的申請序列號No.08/618442中描述了一種適用的方法。參見圖9和10，最好對投影到拱罩110上的圖像進行改進，以增強圖像的分辨率。下面的討論描述了繪制和投影圖像的實施例，然后，描述繪制和投影圖像的一個優選實施例，以便利用相同的設備和相同的投影表面積獲得較高的分辨率。圖9示出了在二維圖像板101上顯示一圖像20A。在圖像板101上顯示的方式與在一個平面的顯示裝置比如傳統的CRT或其它的二維屏幕上顯示圖像20A的方式相對應。圖像板101可以例如是一種活性基質液晶顯示裝置，比如Epson0.9英寸的Poly-silicon(多晶硅)，TFT。然而，將會認識到，圖像板101可以是任何適用的二維圖像顯示裝置。按照第一實施例，圖像20A包括一個圓形的主圖像22A，在圖像板101的邊界以內完全繪制該圖像。透鏡組件122相對于圖像板101構形并布置成，把整個圓形的主圖像22A投影到截斷的球形拱罩的內投影表面112上。圖像20A的中心C1與拱罩110的中心重合。把主圖像22A繪制到圖像板101的規定數目的像素上，像素的數目由所采用的圖像軟件和硬件來限制。透鏡組件122把主圖像22A放大，其放大的程度需要使得當被投影時主圖像22A的周邊基本上與投影表面112的前邊緣114共伸展。按照另外的優選實施例，通過放大圖像和截斷圖像可以提高投影的主圖像22A的分辨率，如在圖10所示出的那樣。在二維圖像板101上顯示的另外的優選圖像20包括一個截斷的主圖像22，該圖像與主圖像22A相比被放大了。主圖像22的形狀為一個截斷的圓。與主圖像22A的下部對應的下面的被截斷的部分23處在圖像板101的范圍以外，因此，沒有被圖像軟件和硬件繪制到圖像板的像素上。當投影系統121對主圖像22進行投影作為在三維投影表面112上的投影10時(見圖8)，主圖像22如在圖11中顯示的那樣出現。通過對透鏡組件122進行如下所述的構形和操作實現這樣的投影。在傳統的投影系統中，使投影透鏡的光軸保持與圖像板101的中心C1(該中心也是圖像20的中心)重合。相反，按照本發明，把透鏡組件122在豎直方向上相對于圖像板101移動，或者是圖像板101在豎直方向上相對于透鏡組件122移動，使得透鏡組件122的光軸與主圖像22的中心C2重合。結果，投影到投影表面112上的主圖像22的中心C2與拱罩110的中心C3重合(見圖11)。透鏡組件122把主圖像22放大，其放大的程度需要使得當被投影時主圖像22的周邊基本上與投影表面112的前邊緣114共伸展。最好透鏡組件122構造并構形成，使得圖像20在主圖像22外面的一部分最好基本上全部被透鏡組件122剪切掉(即，不被投影)。投影10包括一個下面的沒有圖像的截斷區域12(在圖像22的下邊緣T與投影表面112的下周邊之間形成)，該區域與主圖像22的被截斷的部分23相對應。區域12最好是黑色的。下邊緣T與在圖像板101上繪制和顯示時圖像20的下邊緣相對應。因此，把主圖像22投影到投影表面112上，作為一個被截斷的球形投影，它在軸向上是不對稱的(拱罩110水平的中心軸線是參考軸線)。通過與在圖像板101上的主圖像22A相比把主圖像22的尺寸放大，只需要對圖像22作較少的放大就可以把它投影到所要求的投影面積。結果，獲得了較高的分辨率(即，每單位面積投影的像素(或者圖像板101的其它單位面積)的比值較高)。最好把主圖像22的尺寸和工作臺130的位置確定成使得在投影10中圖像22的下邊緣T位于工作臺130的上表面以下一距離K(見圖7)，大約在12與20英寸之間。這樣，顯著地減小或者消除了觀察者U對已經被截斷的圖像的任何辨認。參見圖10，設計許多計算機程序界面顯示裝置用來在傳統的二維矩形顯示裝置比如顯示裝置101上使用。例如，MicrosoftTM、Windows98TM操作系統可以把次要圖像26比如各種插圖、菜單、其它的工作臺控制和視窗控制按鈕設置在主圖像22以外的顯示圖像區域24中。因為投影10只包括主圖像22，在拱罩110中看不到這些次要圖像26和圖像區域24。為了使觀察者可以看到圖像20的這些外面的部分，工作臺100可以設有適宜于顯示出完整圖像20的第二二維顯示監視器。替代地并且是優選地，工作站100通過提供調節投影10的裝置解決上述問題，該裝置可以選擇性地把圖像區域24的某些部分或全部投影到投影表面112上，使得不再需要次要的顯示裝置。更具體地說，可以重新調節透鏡組件122，以便使其向里(即，使圖像板101的放大倍數較小)，從而減小用于主圖像22的投影表面112的面積。結果，可以把圖像區域24的某些部分或全部投射到投影表面112上。再強調一下，透鏡組件122把圖像板的像素陣列中較大數目的像素投射到投影表面112上。隨后，觀察者可以使透鏡組件向外，返回到投影10，其中主圖像22充滿投影表面112。可以例如用手或者用一個桿(未示出)或者用一個適當連接的伺服馬達(未示出)把透鏡組件122向里拉和向外推。為了降低把給定數量的圖像區域24顯示到投影表面112上所需要的放大的程度，最好還如下地調節透鏡組件122。為了由投影10(圖11)轉換到投影10A(圖12)，如剛才所討論的那樣，要把透鏡組件122向里拉。此外，在豎直方向上使透鏡組件122相對于圖像板101移動，或者是圖像板在豎直方向上相對于透鏡組件122移動，使得透鏡組件122的光軸與圖像板(因此與圖像20)的中心C1重合。因此，把圖像20的中心投影到拱罩110的中心C3上。結果，圖像24的最大的對角線長度橫過投影表面112的整個直徑伸展。投影10A包括主圖像22、圖像區域24的一部分或全部(包括次要圖像26)以及一個放大的截斷區域12A。觀察者可以看到并操縱次要圖像26，并隨后返回到原來的投影10，為的是更好地觀察。將會認識到，如果需要，可以把透鏡組件122向里拉，其數量比看到整個圖像20所必需的數量小。也將會認識到，可以把透鏡組件的光軸在豎直方向上相對于圖像板101重新放置，其數量比使圖像的中心C1與拱罩的中心C3對準所必需的數量小。參見圖13，在此圖中示出了按照本發明的另一實施例的工作站200。工作站200與工作站100相對應，區別如下。工作站200與工作站100的區別在于，借助于支撐框架250把工作臺230接附到拱罩210上。更具體地說，用連接片253A和螺栓255把腿252上的腳253固定到拱罩的前支座板254A上，以形成連接256。腳253有規定的長度。這樣，把工作臺230與投影表面212之間的距離固定在一個規定的距離。從而把觀察者(未示出)與投影表面212之間的距離和投影儀220與投影表面212之間的距離固定。可以以上面關于工作站100描述的方式中的任何方式改變、增補和使用工作站200。參見圖14，在此圖中示出了按照本發明的另一實施例的工作站300。工作站300與工作站100相對應，區別如下。工作站300與工作站100的區別在于工作臺330直接接附于到拱罩310上，并支撐著該拱罩。在拱罩310的飾帶315上形成狹縫317。工作臺330的部分337插進這些狹縫317中，使得可以把工作臺330的前邊緣331A設置在各狹縫中，以形成連接356。可以通過粘接劑、壓配合或者其它適當的裝置把部分337保持在狹縫317中。拱罩310在連接部分356處從工作臺330懸置。工作臺330與投影表面312之間的距離是固定的。從而也把觀察者(未示出)與投影表面312之間的距離和投影儀320與投影表面312之間的距離固定。可以以上面關于工作站100描述的方式中的任何方式改變、增補和使用工作站300。參見圖15-18，在這些圖中示出了按照本發明的另一實施例的光學顯示系統400。此系統400適宜于用來向站立的觀察者顯示圖像，并且不提供工作表面。此系統400包括分別與拱罩110、投影儀120、透鏡122A和計算機124相對應的一拱罩410、一投影儀420、一、個終端透鏡422A(圖17和18)，以及一計算機或者其它的圖像產生裝置(未示出)。一個伸展的支座450支撐著拱罩410。拱罩的中心的位置最好為離開地面的高度大約在48與72英寸之間。一個支撐件460以與工作站100相同的方式和構形將投影儀420和透鏡122A相對于拱罩410定位。支撐件460包括多個固定到拱罩410和平臺464上的支撐臂462。可以以上面關于工作站100描述的方式中的任何方式改變、增補和使用光學顯示系統400。參見圖19，在此圖中示出了按照本發明的另一實施例的光學顯示系統500。此系統500與系統400相對應，區別如下。此系統500適宜于用來向一組坐著的觀察者顯示圖像，并且提供工作臺或者工作表面530。把工作臺530接附到拱罩510上。在拱罩510的飾帶515形成狹縫517。把工作臺530的部分537插進這些狹縫517中，使得可以把工作臺530的前邊緣531設置在各狹縫中，以形成連接556。可以通過粘接劑、壓配合或者其它適當的裝置把部分537保持在狹縫517中。一個支座550支撐著拱罩510，與支座450相比，降低了支座550的高度。另一方案是(未示出)，系統500可以是自由的，不安裝到工作臺530上。可以以上面關于工作站100描述的方式中的任何方式改變、增補和使用光學顯示系統500。參見圖20，在此圖中示出了按照本發明的另一實施例的光學顯示系統600。此系統600包括一個單獨的支座652，它與支撐拱罩610的支座654分開。一投影儀630支撐在支座652的頂部處的一個支撐平臺630上。參見圖21，在此圖中示出了按照本發明的另一實施例的光學顯示系統700。此系統700與工作站100相對應，區別如下。投影儀720由工作臺730懸伸出，并豎直地設置(即，與投影儀120相比關于橫向的水平軸線旋轉90度)，使得透鏡組件722在豎直方向上取向。一個肘狀的鏡部件727設在水平取向的終端透鏡722A與透鏡組件722的其余部分之間。系統700的這種布置使得在工作臺730的下面的腿可以有更大的空間。上述內容是對本發明的說明，不應理解為對本發明的限制。雖然已經描述了本發明的示例性實施例，但是，本領域的技術人員將很容易認識到，在這些示例性實施例中可以作出許多改變，而實質上不偏離本發明的新穎的內容和優點。因此，所有這些改變意在包括在本發明的范圍以內，如在權利要求書中所確定的那樣。在權利要求書中，裝置加上功能的條款希望包括在這里所描述的實現所陳述的功能的結構，并且不僅包括結構的等價物，而且包括等價的結構。因此，應該理解到，上述內容是對本發明的說明，不應理解為是把本發明限制于所公開的特定實施例，并且，希望把對于所公開的實施例的改進以及其它實施例包括在所附的權利要求書的范圍以內。由下面的權利要求書確定本發明，并把權利要求書的等價物包括在這里。權利要求1.一種用來由一個觀察者使用的視覺工作站，所述工作站包括a)一個拱罩，其具有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面；b)一個設置在所述拱罩前端的前面并與該前端相鄰的工作表面，所述工作表面在所述工作表面與所述拱罩相對的一側確定一個觀察者區域，把所述觀察者區域的尺寸確定和構形成容納所述觀察者，且所述觀察者區域相對于所述球形的內拱罩表面定位，使得當觀察者處在所述觀察者區域中時可以看見所述球形的內拱罩表面；以及c)一個設置在所述觀察者區域與所述拱罩之間的投影儀，所述投影儀可以把一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上。2.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述球形的內拱罩表面的最大直徑不大于兩米。3.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述拱罩有一個水平的中心軸線，并且所述工作表面水平地設置。4.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述工作表面和所述觀察者區域構形成由一個坐著的觀察者使用。5.按照權利要求4所述的工作站，其特征在于，其包括一個設置在所述觀察者區域中的座位。6.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述工作表面和所述觀察者區域構形成由一個站立的觀察者使用。7.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述工作站構形成在所述內拱罩表面與工作表面之間保持一個規定的距離。8.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述工作表面安裝到所述拱罩上。9.按照權利要求8所述的工作站，其特征在于，所述工作表面直接安裝到所述拱罩上。10.按照權利要求9所述的工作站，其特征在于，所述拱罩由所述工作表面懸伸出。11.按照權利要求8所述的工作站，其特征在于，其包括一個支撐框架，它支撐著所述工作表面和所述拱罩中的每一個，其中，所述支撐框架將所述工作表面與所述拱罩彼此連接起來。12.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，其包括鍵盤、電話、話筒以及計算機輸入裝置中的至少一個。13.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述球形的內拱罩表面是灰色的。14.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于所述拱罩具有一個豎直方向上的中點；所述投影儀包括一個終端透鏡；所述終端透鏡位于所述豎直的中點的下面；以及當所述觀察者坐在所述觀察者區域中時，所述觀察者的頭在所述豎直的中點的上方。15.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于所述球形的內拱罩表面確定一個前平面；所述投影儀包括一個終端透鏡；以及所述終端透鏡設置在所述前表面內，或者設置在所述拱罩內。16.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述截斷的球形投影至少橫過180度伸展。17.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述球形的內拱罩表面的豎直方向和水平方向上的視野大約在140度與180度之間。18.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述截斷的球形投影包括一個軸向上不對稱的被截斷的球形圖像。19.按照權利要求18所述的工作站，其特征在于，其包括一個圖像源，它有一個中心，并且其中所述投影儀包括一個透鏡組件，它有一個光軸；并且所述光軸與所述圖像源的所述中心間隔開。20.按照權利要求19所述的工作站，其特征在于，所述圖像源包括一個圖像像素的陣列，且所述投影儀有效的把所述圖像像素的陣列作為一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上，在相鄰的圖像像素之間有不變的分開角度。21.按照權利要求20所述的工作站，其特征在于，其包括一個圖像源，它包括一個圖像像素的陣列，其中，所述投影儀有效的把所述圖像像素的陣列作為一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上；并且，由所述投影儀投影到所述內拱罩表面上的所述圖像像素陣列的像素數目是可以調節的。22.按照權利要求1所述的工作站，其特征在于，所述投影儀包括在豎直方向上取向的透鏡組件、在水平方向上取向的終端透鏡以及一個在透鏡組件與終端透鏡之間的鏡部件。23.一種用來由一個觀察者使用的視覺顯示系統，所述系統包括a)一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面；b)一個設置在所述拱罩前端的前面的支撐表面；以及c)一個由所述支撐表面支撐的投影儀，所述投影儀有效的把一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上；d)其中，所述系統構形成在所述內拱罩表面與所述支撐表面之間保持一個規定的距離。24.按照權利要求23所述的系統，其特征在于，其包括一個在所述拱罩與所述支撐表面之間伸展的支撐臂，其中，所述支撐臂在所述內拱罩表面與所述支撐表面之間保持所述規定的距離。25.按照權利要求23所述的系統，其特征在于，所述系統構形成由一個站立的觀察者使用。26.按照權利要求23所述的系統，其特征在于，其包括一個支撐著所述拱罩的支座。27.按照權利要求23所述的系統，其特征在于，所述拱罩有一個水平的中心軸線。28.一種用來由一個觀察者使用的視覺顯示系統，所述系統包括a)一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面；以及b)一個有效的把一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上的投影儀；c)其中，所述被截斷的球形內拱罩表面的最大直徑不大于兩米。29.按照權利要求28所述的系統，其特征在于，所述拱罩有一個水平的中心軸線。30.按照權利要求28所述的系統，其特征在于，其包括一個支撐著所述拱罩的支撐框架。31.按照權利要求28所述的系統，其特征在于，所述球形的內拱罩表面是灰色的。32.按照權利要求28所述的系統，其特征在于，其確定一個規定的觀察者區域，且其中，所述拱罩有一個豎直方向上的中點；所述投影儀包括一個終端透鏡；所述終端透鏡位于所述豎直的中點的下面；并且當所述觀察者坐在所述觀察者區域中時，所述觀察者的頭處于所述豎直的中點的上方。33.按照權利要求28所述的系統，其特征在于所述球形的內拱罩表面確定一個前平面；所述投影儀包括一個終端透鏡；以及所述終端透鏡設置在所述前表面內，或者設置在所述拱罩內。34.按照權利要求28所述的系統，其特征在于，所述截斷的球形投影至少橫過180度伸展。35.按照權利要求28所述的系統，其特征在于，所述球形的內拱罩表面的豎直方向和水平方向上的視野大約在140度與180度之間。36.按照權利要求28所述的工作站，其特征在于，所述截斷的球形投影包括一個軸向上不對稱的被截斷的球形圖像。37.按照權利要求36所述的系統，其特征在于，其包括一個圖像源，它有一個中心，且其中，所述投影儀包括一個透鏡組件，它有一個光軸；并且所述光軸與所述圖像源的所述中心間隔開。38.按照權利要求37所述的系統，其特征在于，所述圖像源包括一個圖像像素的陣列，且所述投影儀有效的把所述圖像像素的陣列作為一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上，在相鄰的圖像像素之間有不變的分開角度。39.按照權利要求28所述的工作站，其特征在于，其包括一個圖像源，它包括一個圖像像素的陣列，且其中，所述投影儀有效的把所述圖像像素的陣列作為一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上；并且，由所述投影儀投影到所述內拱罩表面上的所述圖像像素的陣列的像素數目是可以調節的。40.按照權利要求28所述的系統，其特征在于，所述投影儀包括在豎直方向上取向的透鏡組件、在水平方向上取向的終端透鏡以及一個在透鏡組件與終端透鏡之間的鏡部件。41.一種用來由一個觀察者使用的視覺顯示系統，所述系統包括a)一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面；b)一個圖像源，它包括一個圖像像素的陣列；c)一個投影儀，它有效的把所述圖像像素的陣列作為一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上；并且，d)其中，由所述投影儀投影到所述內拱罩表面上的所述圖像像素陣列的像素數目是可以調節的。42.按照權利要求41所述的系統，其特征在于，所述被截斷的球形投影在相鄰的圖像像素之間有不變的分開角度。43.按照權利要求41所述的系統，其特征在于所述圖像像素的陣列確定一個陣列中心；所述投影儀包括一個透鏡組件，它有一個光軸；并且所述光軸相對于所述陣列中心的位置是可以調節的。44.按照權利要求41所述的系統，其特征在于，所述截斷的球形投影包括一個軸向上不對稱的被截斷的球形主圖像。45.一種用來由一個觀察者使用的視覺顯示系統，所述系統包括a)一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面；b)一個圖像源，它顯示源圖像，所述源圖像包括一個主圖像和與一個所述主圖像相鄰的次要圖像；c)一個投影儀，它可以選擇性地操作把所述源圖像作為一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上，使得把所述主圖像和所述次要圖像都投影到所述內拱罩表面上，并且，替代地，只把所述主圖像投影到所述內拱罩表面上。46.按照權利要求45所述的系統，其特征在于，所述投影儀可以選擇性地操作把所述源圖像的全部投影到所述內拱罩表面上。47.按照權利要求45所述的系統，其特征在于所述源圖像有一個中心；所述投影儀包括一個透鏡組件，它有一個光軸；并且所述光軸相對于所述中心的位置是可以調節的。48.按照權利要求45所述的系統，其特征在于，所述主圖像是被截斷的圓形。49.按照權利要求48所述的系統，其特征在于，所述源圖像是矩形的。50.一種把圖像顯示在一個拱罩上的方法，該拱罩具有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面，所述方法包括如下步驟提供一個源圖像，它包括一個主圖像和一個與所述主圖像相鄰的次要圖像；對源圖像進行投影，使得只把主圖像作為一個被截斷的球形投影投射到所述內拱罩表面上；然后，對源圖像進行投影，使得把主圖像和次要圖像作為一個被截斷的球形投影都投射到所述內拱罩表面上。51.按照權利要求50所述的方法，其特征在于，進行投影的每個步驟包括使用有一個光軸的透鏡組件對源圖像進行投影，所述方法還包括調節光軸與源圖像的中心的相對位置的步驟。52.按照權利要求51所述的系統，其特征在于，所述主圖像是被截斷的圓形，并且，對源圖像進行投影使得只投影主圖像的所述步驟包括使光軸與源圖像的中心間隔開。53.一種用來由一個觀察者使用的視覺工作站，所述工作站包括a)一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面；以及b)一個設置在所述拱罩前端的前面并與該拱罩前端相鄰的工作表面，所述工作表面在所述工作表面與所述拱罩相對的一側確定一個觀察者區域，所述觀察者區域的尺寸確定并構形成容納所述觀察者，且所述觀察者區域相對于所述球形的內拱罩表面定位使得當所述觀察者在所述觀察者區域中時可以看見所述球形的內拱罩表面。54.一種用來由一個觀察者使用的視覺顯示系統，所述系統包括a)一個拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面；b)一個設置在所述洪罩前端的前面的支撐表面，所述支撐表面適于支撐著一個投影儀；以及c)其中，所述系統構形成在所述內拱罩表面與所述支撐表面之間保持一個規定的距離。55.一種顯示圖像的方法，所述方法包括如下步驟提供一個豎直方向上的拱罩，它有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面，內拱罩表面確定一個水平的中心軸線，并且其最大直徑不大于兩米；并且將圖像作為一個被截斷的球形投影投射到內拱罩表面上。全文摘要一種用來由一個觀察者使用的視覺工作站，其包括一個拱罩，此拱罩有一個敞開的前端和一個被截斷的球形的內拱罩表面。一個工作表面設置在該拱罩前端的前面并與該拱罩前端相鄰。該工作表面在該工作表面與該拱罩相對的一側確定一個觀察者區域。把該觀察者區域的尺寸確定并構形成容納觀察者，該觀察者區域相對于該球形的內拱罩表面的位置使得當觀察者在觀察者區域中時可以看見球形的內拱罩表面。把一個投影儀設置在觀察者區域與拱罩之間。該投影儀可以把一個被截斷的球形投影投射到該內拱罩表面上。文檔編號H04N5/74GK1422417SQ01807809公開日2003年6月4日申請日期2001年1月3日優先權日2000年2月8日發明者R·L·伊達斯扎克,R·W·小措貝爾,D·科盧茨,S·巴盧申請人:伊留門斯公司