CN101015218B - 使用多个投影显示器显示高分辨率图像的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了改进多个投影显示器的并列以生成更高分辨率图像的系统、设备及方法。公开的设备和方法用于通过光学装置改进接缝的混合，其中，采用边缘混合遮片以在混合区域中生成亮度倾斜。公开的设备和方法还用于通过修改重叠或混合区域中图像像素的亮度来校正光学混合接缝中的伪像。公开的设备、系统、和方法用于通过灵活地控制使用结合实时图像分析系统用于定位每个投影图像的侍服控制透镜支架的每个显示器的位置来保持每个接缝上的图像的分辨率和均匀性。

Description

使用多个投影显示器显示高分辨率图像的设备及方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2004年7月8日提交的标题为“Equipment andMethods for the Display of High Resolution Images Using MultipleProjection Displays”的美国临时专利申请第60/586,177号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及图像投影，更具体地，涉及用于通过将多个投影显示器并列(tile)在一起来产生高分辨率图像的技术和设备。

背景技术

基于空间光调制器(SLM)的投影显示器通常用在给定类型的单投影显示系统的空间分辨率不充分的应用中。在投影表面覆盖不能以期望亮度和图像质量通过单投影显示系统覆盖的较大区域或形状表面的情况下也需要投影显示器。

在这种情况下，通常使用并列排列的多个投影显示器。排列两个或多个投影显示器，使得它们的图像相邻并且形成水平和垂直元素的矩阵，从而与使用单个投影显示器覆盖相同的投影表面区域相比，得到的合成图像具有更高的分辨率和亮度。显示器的细分同样使投影表面的形状以及与投影点的距离改变，而不需要投影透镜过度的聚焦深度或特定的失真校正。通常期望观看者看到的由多个投影显示器形成的图像就像是由单个投影器产生的一样。这就需要多个图像之间的每个接缝是无法察觉的，并且还需要每个显示器高度的均匀性以及使多个投影显示器的诸如亮度、均匀性、和分辨率的特性尽可能地匹配。

当将投影显示器并列在一起时，相邻图像可对接在一起或重叠和混合。已经采用了电子和光学方法用于将两个或多个图像在重叠区域中混和。以Inova的美国专利第4,974,073号为例，电子方法依赖于在SLM之前对图像视频信号进行电子处理，以对重叠区域中每个显示器的亮度施加平滑可调约简(smooth adjustable reduction)，使得混和图像的最终亮度是均匀的。这种方法具有在重叠区域中两个显示的黑色电平相加在一起的缺点。当使用基于SLM的投影显示器，以全黑图像视频信号驱动这些显示器时，必然只有有限的光量到达投影屏幕。全黑图像视频信号是可提供给SLM的最小电平，因此，在重叠区域中改变图像亮度的电子处理方法不能消除重叠区域中增加的黑色电平。当两个投影器的图像视频信号变为全黑(例如，动画的字幕和第一个场景之间很平常)时，经常看到这种增加的黑色电平。这种增加的黑色电平将观众的注意力吸引到用于产生显示的多个子图像之间重叠的位置上，使得重叠位置处的所有残留伪像更加明显。

可以通过增加除重叠区域之外的每个显示器上的图像视频信号的黑色电平来遮盖增加的黑色电平，但这样减小了显示器的动态范围。当使用图像亮度的数字表示时，这种减小通常等于1比特，对于图像亮度的表示，依赖于8至10比特的系统的动态范围是严重的损失。

用于混和重叠区域中两个或多个图像的光学方法以Bleha等人的美国专利第6,017,123号为例。Belha将不透明刀形边缘混和遮片(knife edge blending mask)放置在图像光径中，在SLM之前或之后，或者在投影透镜之后。在合成投影显示中发生重叠的情况下，将遮片放置在由每个投影显示器产生的图像边缘处。该遮片不聚焦，结果，在投影图像显示的边缘处引起亮度的逐渐降低。Bleha还描述了通过使用中性密度滤光片以进一步控制重叠区域中的亮度降低的斜率，改进了重叠区域中亮度减小的特性，从而减小了由于亮度降低的斜率不足所引起的伪像。

Maximus等人的国际专利申请PCT/EP00/11910描述了由不透明区域、透明区域、以及不透明区域与透明区域之间的半透明区域所组成的软边缘板或混合遮片，当调节投影透镜以将投影器SLM装置的图像适当地聚焦在屏幕上时，将软边缘板或混合遮片放置在投影器中其图像模糊的位置中。这种软边缘混合遮片边缘的模糊图像提供了由遮片产生的亮度降低斜率的平滑。这种软边缘混合遮片的效果类似于Bleha描述的中性密度滤光片与刀形边缘混合遮片结合使用的效果。

在基于SLM的投影显示器中，显示器能够准确再生输入图像信号的颜色和亮度是很重要的。提供准确再生的基于SLM的投影显示器的一个特征是图像颜色和亮度的高度均匀性。如前所述，当并列这种显示器时，显示均匀性以及亮度和颜色的匹配也是很重要的。

为SLM装置提供的照明均匀性是确定投影图像的亮度均匀性的主要因素。如稍后将要描述的，照明光的性质也是颜色均匀性中的重要因素，尤其是在彩色投影显示器中通过多个SLM装置使用基于二向色滤光片的颜色分离和再结合装置的情况。

用于获得SLM装置均匀的照明源的方法是采用光均化器(lighthomogenizer)以改进由灯和在基于SLM的投影显示器中通常用作光源的反射器所提供的照明分布的均匀性。具有两种普通形式的光均化器：光管或集成棒(integrator bar)，以及微透镜阵列均化器(通常称为“蝇眼集成器(fly’s eye integrator)”)。

Creek等人的英国专利申请GB 2,352,836描述了用于当通过光学混合方法使用将透射型LCD装置采用作为SLM的投影器时，减少由于亮度降低的斜率不足所引起的伪像的方法。Creel主要关注由于利用一对微透镜阵列的光均化器提供给LCD的照明性质所产生的照明不均匀的问题。这种类型的光均化器在其输出处产生等于阵列中微透镜数的输入照明分布的多个重叠图像。在蝇眼集成器中，通过第一微透镜阵列将平行光聚焦在第二微透镜阵列上。第二微透镜阵列处的照明分布必需不均匀，以确保有效操作(第二阵列中的每个微透镜下部未充满光)。第二微透镜阵列处的照明分布被映在投影透镜的光瞳上，并且通过投影透镜的光的角分布是不均匀的。在投影透镜具有远心入射光瞳的最通常的情况中，调制器平面处的整体强度分布同样是不均匀的。如果考虑蝇眼集成器之后的一些场中所有点的强度分布，则每个场点的处强度分布是不均匀的，并且这种不均匀性对于所有场点是不变的。

当将对光的角分布起作用的边缘混合遮片插入蝇眼集成器之后的照明路径中时，遮片将对每个场点有差别地削减所包含的强度分布。这会引起由边缘混和遮片产生的照明倾斜(ramp)中的小变化或起伏。这种起伏形状依赖于强度分布，而不依赖估算强度分布的遮片之后的场点。

Creek还描述了通过在蝇眼均化器的输出与LCD面板之间插入扩散或散射元件来减少混合区域上起伏的方法。散射光使LCD面板上每个场点处的强度分布更加均匀，降低由于依赖于通过边缘混合遮片的削减的强度分布所引起的不均匀性。该系统具有扩散或散射作用同样减少随后到达投影透镜光瞳的光量的限制，降低了图像亮度。理解Creek描述的起伏源于在LCD面板处的所有场点上是恒定的全局不均匀亮度分布是同样重要的。如稍后将要描述的，这种效果及其原因与在使用光管或集成棒的系统中得到的效果及原因不同。

此外，在并列显示的重叠区域中的合成显示图像的亮度平滑化不能充分确保得到的合成显示具有期望的图像质量。用于产生合成图像的每个较小的投影显示器都具有由显示区域上减少的光以及其它不均匀光源(例如，投影器中光学部件调整的变化)得到的不均匀性。

Fielding的美国专利第5,386,253号描述了用于改进显示图像均匀性的方法。在Fielding的描述中，通过修改提供给SLM的像素亮度值，将观测远场的传感器用于测量投影图像的亮度，并且将该信息用于校正屏幕上的亮度分布。可将这种像素亮度的修改用于补偿投影图像的亮度，以实现任意期望的亮度分布。Fielding描述的方法不能够将屏幕给定区域的亮度增加到超过未经校正的系统中给定区域的亮度。结果，修改投影图像区域的像素亮度以实现例如均匀亮度的平场，通常会将显示亮度限制在投影图像的最小亮度区域的亮度。

Mayer III等人的美国专利第6,115,022号描述了与Fielding描述的可以将像素值的调节用于校正显示图像中的亮度不均匀性的方法。这种方法受到与Fielding的方法相同的限制，即，该方法不能够将屏幕给定区域的亮度增加到超过未经校正的系统中给定区域的亮度。结果，改变合成的投影图像区域的像素亮度以实现例如均匀亮度的平场通常会将显示器的亮度限制在用于产生合成图像的最小亮度投影器的亮度。

来自多个投影器的图像的最佳混合需要精确对准(alignment)投影屏幕上的相邻投影显示图像。例如，这需要防止图像特征(例如，在对角线)在合成显示上移动的不连续。此外，在重叠区域上应当维持合成显示的分辨率，还要求多个图像非常精确的对准。在使用多个投影显示器的情况下，重叠区域中的分辨率通常低于每个单独显示器的图像中心处(即，非重叠区域中)的分辨率。这是由于重叠区域中显示之间的未对准，以及由于重叠区域位于投影图像的边缘处，其中，投影透镜的残余像差降低了投影图像的清晰度。

在Vogeley的美国专利第5,153,621号中描述了一种方法，其中，由单个光源照亮两个光学对接的显示器，然后利用镜面系统通过单个透镜来投影它们的图像。将每个显示器的相邻边缘沿着投影透镜的光轴放置。Vogeley指出这种构造提供了在其接缝处具有最小亮度不连续性的两个或多个显示器的并列图像。Vogeley主要关注通过确保接缝处亮度的均匀性来使光学对接的显示之间的接缝不可见。然而，Vogeley没有继续进一步指出相邻显示的精确对准的必要性以实现均匀的投影显示。此外，Vogeley没有认识到通过将两个显示图像的相邻边缘放置在投影透镜的光轴上所提供的分辨率的改进。此外，Vogeley描述了不重叠相邻图像并且没有提供减小相邻图像之间的接缝或间隙的装置的系统。在这种系统中，不可避免地可以察觉到相邻图像之间有限的间隔。

当仅仅根据亮度均匀性和接缝的相对不可见考虑并列显示的均匀性时，利用重叠显示的方法产生优于光学对接显示的结果。在这点上，如果使用电子装置，定位调整和显示中亮度倾斜的斜率是关键因素，或者如果光学装置用于混和重叠显示，遮片的对准和定位是关键因素。这两种方法都允许单个显示像素电平的较小对准误差，由于上述投影透镜的限制，这在单个显示器外围在任何情况下都不能得到很好地解决。但是，如果期望在并列显示器上实现一致的分辨率，必须引入精确对准相邻显示的像素以及在出现重叠的边缘处避免各个显示器分辨率损失的方法。

通过调节每个投影器的物理关系使得它们的图像落在期望位置中的屏幕上来实现现有技术中多个投影显示器的对准。由于其尺寸和重量，基于SLM的投影器精确调节是更加困难的。Finnila等人的美国专利第5,847,784号中公开了用于通过移动SLM装置来对准多个光学对接的显示器的方法。该方法需要在SLM装置中安装附加部件，并且可能减小图像的质量和投影器中的稳定性。在使用用于加色(additive color)的三个SLM的彩色投影器中，对于图像质量，通常需要将这些装置相对于彼此精确对准。也就是说，在多个彩色投影显示器的每个彩色投影器中，每个投影器的三个SLM相对于彼此的对准对图像质量是关键的。此外，现代SLM投影器使SLM装置经受很大的光通量，导致装置的严重发热并且相关的彩色图像结合光学件。热稳定性的要求与允许单个SLM装置的位置调节的机构要求相冲突。

Finnila将并列图像的调节质量放在彩色面的调节质量之前，如图5所示的Finnila的专利，其中，为三种颜色的每一种使用单独的投影透镜。结果，必须在屏幕上完成颜色调整，并且很可能不能达到与通过每个彩色通道中SLM的并列对的对准所提供的相同容差或均匀性。

现有技术中交替移动SLM装置本身是在SLM像素矩阵上移动显示图像。然而，这具有两个重要的缺点。首先，位置调节限制于一个像素增量，使得不可能在两个相邻显示之间实现用于像素对准的像素。其次，必须在每个SLM的所有侧上建立不使用的显示像素的边界，使得可将图像移到SLM像素矩阵上而不会被修剪(crop)。

如果用在多投影显示器中的投影器是扫描型显示器(例如，CRT或基于激光的投影器)，则扫描系统可以允许装置扫描区域内图像位置的子像素调节。在Nagata等人的美国专利第6,193,375号中描述了这种类型的系统。该专利公开了用于通过调节每个显示器扫描点的位置来对准光学对接的扫描激光显示。然而，Nagata公开的技术不适合使用SLM装置，并且该专利没有指出适合加色显示器使用的实施例。

现有技术没有提供完全解决并列投影显示器的重叠区域中的均匀性问题以及其它伪像的方案。由于通常的投影显示器边缘处的有限分辨率，所以没有解决相邻显示器之间重叠区域中图像分辨率问题。

结果，由于接缝区域中的伪像、单个显示的不均匀性、以及多个投影显示之间较差的对准，所以并列的多个投影显示器的性能不是很满意。

发明内容

本发明通过引入使多个投影显示器的并列得到改进的方法和设备，致力于解决伪像、不均匀性、以及分辨率的问题，以生成更高分辨率的合成图像。公开的设备和方法用于通过使照明系统的强度分布平滑以及通过对用于产生重叠区域中亮度倾斜的边缘混合遮片进行特定设置来改进接缝的混合。公开的设备和方法还用于通过修改重叠或混合区域中图像像素的亮度来校正光学混合的接缝中的伪像。公开的设备、系统、和方法用于通过灵活地控制使用结合实时图像分析系统用于定位每个投影图像的侍服控制透镜支架的每个显示器的位置来保持每个接缝上的图像的分辨率和均匀性。

附图说明

参照附图阅读下面的详细描述，可以更好地理解本发明的这些和其它特征、方面、以及优点。

图1示出了根据现有技术的用于并列两个投影显示器以形成合成图像的投影系统；

图2示出了在图1所示系统中重叠区域的亮度曲线；

图3示出了根据现有技术的图1系统中用于投影器的照明源；

图4示出了图3照明源的强度分布；

图5示出了图3照明源的照度分布；

图6示出了图3照明源的强度分布上中心场点处集成棒的效果；

图7示出了根据现有技术的用于图1系统中投影器的颜色分离和再结合装置；

图8示出了根据现有技术的图1系统中投影器的光学构造；

图9示出了在两个场点处来自集成棒的照度分布与用于图8中系统的光源强度分布之间的关系；

图10示出了在光轴中心右侧的场点处图8的光学构造的集成棒输出处的强度分布；

图11示出了在场的右侧边缘处图8的光学构造的集成棒输出处的强度分布；

图12示出了在重叠对应于每个投影图像总宽度的50％的情况下两个重叠的投影图像之间的关系；

图13示出了在集成棒输出处具有刀形边缘混合遮片以在投影图像的右侧边缘产生亮度倾斜的图8的光学构造的集成棒输出处的强度分布；

图14示出了在集成棒输出处具有刀形边缘混合遮片以在投影图像的左侧边缘产生亮度倾斜的图8的光学构造的集成棒输出处的强度分布；

图15示出了在两个投影图像之间不同重叠量的重叠区域上的照度曲线；

图16示出了灯未对准的图8的光学构造的集成棒输出处的强度分布；

图17示出了在50％的两个投影图像(一个投影器具有未对准的灯)之间重叠的重叠区域上的照度曲线；

图18示出了根据本发明的对边缘混合遮片的改进配置；

图19示出了根据本发明的结合有散射元件的投影器的光学构造；

图20示出了根据本发明的对图8光学构造的集成棒的改进构造；

图21示出了由图20的改进构造所产生的重叠区域上的照度曲线；

图22示出了根据本发明的边缘混合遮片的可选构造；

图23示出了根据本发明的边缘混合遮片的第二可选构造；

图24示出了通过图8光学构造的三条光束的路径；

图25示出了通过图8光学构造跟踪的三条光束上的刀形边缘混合遮片的效果；

图26示出了根据本发明的通过图8光学构造跟踪的三条光束上的刀形边缘混合遮片改进构造的效果；

图27示出了根据本发明的用于并列两个投影显示器以形成合成图像的示例性投影系统；

图28示出了图27的本发明使用的边缘混合遮片；

图29是图27中示出的系统的调节处理的框图；

图30以图形形式示出图29中所示处理的各个步骤中的亮度曲线；

图31示出了图27中系统遮片处的彩色伪像；

图32是用于图27中所示系统以消除图31的彩色伪像的调节处理的框图；

图33是示出由图27中系统的两个投影器之间的图像未对准引起的分辨率效果的视图；

图34示出了根据本发明的用于对准图27中系统的两个图像的设备；

图35示出了根据合并有图34设备的本发明的用于并列两个投影显示器以形成合成图像的示例性投影系统；

图36示出了在图34系统的图像对准中使用的测试图案；

图37描述了在使用图34的系统对准图像中使用的图像信号；以及

图38描述了使用图34系统的边缘混合遮片的对准。

具体实施方式

为了改进描述的清晰度，将利用将两个投影器并列在一起以形成合成显示的实例来描述本发明，其中，水平排列两个投影图像。这是可包含多于两个投影器排列在构造中的系统的子集，其中，可以由水平、垂直、或两者结合排列的图像矩阵产生合成图像。应该理解，可将这里公开的本发明应用于更加复杂的结构或其它合适的结构。

图1以示意性形式示出了根据现有技术的用于并列两个投影显示器以形成无缝合成图像的投影系统的平面图。在该实例中，将被显示的图像被分为两半(左半部分和右半部分)，每部分都具有相同的高度，但是每个部分都为最终图像总宽度的近二分之一。合成图像形成在显示屏100上，其从两个投影系统(左侧投影器115和右侧投影器135)接收左半部分和右半部分的投影图像。左侧投影器接收对应于期望图像左半部分的图像输入信号加上期望图像中心处小的重叠区域，并且右侧投影器接收对应于期望图像右半部分的图像输入信号加上期望图像中心处小的重叠区域。除了边缘混合遮片103和123的位置之外，每个投影系统是相同的，并且将在下面通过参照左侧投影器115来详细描述投影系统。括号中的数字表示与图1中右侧投影器135对应的元件。

将表示将被显示图像的二分之一的输入视频或图像数据信号114(134)提供给输入电路112(132)，该输入电路提供了本领域技术人员所知的各种用于根据输入格式的要求将混合输入分为离散的红色、绿色、和蓝色或“RGB”信号分量的功能、用于提取图像帧定时信息的功能；以及诸如对比度控制、颜色平衡调节、图像定标、以及本领域技术人员所知的其它特征的功能。电路112(132)的输出是对应于图像的三个颜色分量RGB的三个离散的信号111(131)以及帧定时信号113(133)。这些信号被提供给显示控制和格式化电路110(130)，其又提供SLM装置106、107、和108(126、127、和128)所需的控制信号109(129)。每个SLM装置都由调制元件或像素的二维阵列组成，并且通过各种控制信号，每个像素调制将被投影的光的对应部分的通量，以形成对应于将被投影的图像的像素亮度的期望曲线图案(pattern)。可以使用各种类型的SLM装置，包括可变形镜面装置(DMD)、或者反射或透射型液晶显示装置。

每个SLM装置均对应于将被显示图像的三个颜色分量中的一个，并且颜色分离和再结合装置105(125)提供将输入的白光过滤为对应于可见光谱中的红色、绿色、和蓝色部分的三个光谱色带的光学部件，然后这种颜色分离光分别通过红色、绿色、和蓝色光照亮SLM装置106、107和108(126、127和128)。控制信号109(129)使单独的画面元素被控制，以调制落在SLM上的红色、绿色或蓝色光的通量，其又被颜色分离和再结合装置105(125)再结合为重叠红色、绿色和蓝色分量的单个图像，然后又通过透镜104(124)将图像投影到屏幕100上。本领域技术人员应该清楚，为了清楚，图1省略了投影器构造的多个细节，包括照明光源以及根据所使用的SLM类型而改变其具体构造和部件的颜色分离和再结合装置105(125)的细节。

图1中的左侧投影器115在屏幕100上产生投影图像102，该图像来自透镜104的大致呈图1中由连接104至102的虚线所示出的锥形光。类似地，图1中的右侧投影器135在屏幕100上产生投影图像122，该图像同样来自透镜124的大致呈由连接124至122的虚线所示出的锥形光。为了形成合成图像，102与122重叠一定量，如图1中的101所示。为了防止这种重叠在合成图像中心处可见为亮带，需要一些装置以随着图像102的右侧进入重叠区域101而逐渐减小其亮度，同样，随着图像122的左侧离开重叠区域101而逐渐增加其亮度。通过可调遮片103和123在图1的系统中执行这种功能。定位遮片103以使重叠区域101中左侧图像102的右半部分的亮度逐渐减小为黑色。类似地，定位遮片123以使右侧图像122的左半部分的亮度从黑色逐渐增加。遮片103和123的形式为刀形立体遮片或与滤光片结合的立体遮片(例如，在Bleha等人的美国专利第6,017,123号中所描述的)。遮片可由金属或诸如玻璃的透明材料(优选地，涂覆有抗反射涂层)制成，透明材料具有在透明材料的一部分涂覆不透明或反射金属、或介电涂层以形成遮片。

本领域技术人员应该明白，遮片103和123还可以位于投影器中的其它点，例如，如Belha等人所描述的，在SLM装置之前的照明系统中，或者在SLM装置与投影透镜之间。

当然，本领域技术人员应该明白，还可以采用Inova的系统(美国专利第4,974,073号)来改变输入图像信号114的右侧边缘以及输入图像信号134的左侧边缘的亮度，类似地，可以对输入图像信号进行预处理，以在适当的边缘上结合亮度倾斜，但是这两种方法都具有之前所述的增加重叠区域101中黑色电平的缺点。

图2是由图1中的系统投影的平场图像的表示。在200处示出整个屏幕图像，以及在201处示出重叠区域。当使用图1的系统时，通常会在混合区域上且从顶部到底部延伸屏幕的整个高度以亮度变化或变化亮度带的形式在接缝处出现残留伪像。重叠区域201中的虚线202和203举例示出了这些伪像。类似地，图2中的曲线图210在211和212处示出两个投影图像的每一个在屏幕水平轴上的理想亮度曲线，以及在213和214处示出每个图像的实际亮度曲线。通过在重叠区域中线性下降示出理想曲线211和212，但是可以使用任何曲线，只要每个图像的曲线相同并且在重叠区域上亮度互补。

220的曲线图示出图像在200处的合成亮度曲线。在各个情况中，曲线图的水平轴对应于投影图像200的表示的水平尺寸，以及曲线图的垂直轴示出屏幕上投影图像的相对亮度。通过图2中200处曲线图上的215和216以及合成亮度曲线220上的221和222示出的亮度曲线213和214中的不规则对应于重叠区域201中的条带伪像202和203。

当使用由基于SLM的投影器产生的光学混合图像的现有技术时，在混合区域中出现色移也是很平常的。这种色移不像照明变化那样明显。由于也是通过光学混合方法产生的照明变化更明显，使得色移不明显，所以不太容易看到色移。

在实施中，图1的系统在重叠区域中的混合特性不够好。即使使用Bleha等人的美国专利第6,017,123号中所描述的中性密度滤光片和多个遮片以减少重叠区域中的条带，但是重叠区域在特定种类的图像中仍是可见的。从现有技术中可以看出，没有完全理解集合有集成棒和基于灯和反射组合的高亮度照明系统的基于光学混合SLM的投影器重叠区域中亮度不规律问题的实质。因此，通过更好的理解这种系统中照明光的性质，开发了本发明。由于出现在使用图1系统的并列投影系统的重叠区域中的亮度不规律和色移是由用于照明SLM装置的光的性质引起的，所以下面将详细描述通常用于这种照明的现有技术。

通常使用氙弧灯和反射器产生高亮度投影器系统中的光。图3示出了灯和反射器组合部件的配置。在301处，示出具有电极302和303、和电弧室304的灯。光由灯301从电极302和303的电弧室端部之间的电弧305产生。电弧具有电极之间的长轴以及垂直于电极之间轴的短轴。电弧关于其长轴大致旋转对称。

因此，通过将灯301的电极轴沿着反射器306的光轴放置来使反射器306的效果最大化。反射器306通常是对应于椭圆一部分的旋转表面，并且电弧305位于该椭圆的第一焦点，以将聚集的光送至对应于该椭圆第二焦点的点处的焦点。

然而，灯301的轴向定位导致电极302和303阻挡了从弧305和反射器306形成的一些光。这产生了类似于图4曲线图的强度分布，在垂直轴上示出作为相对于光轴角度的正切函数的来自图3灯和反射器组合的强度分布。如图4中401处所示，由于图3中灯301的电极302和303所产生的阻挡，使得强度沿光轴下降至接近于0。因为该系统关于光轴旋转对称，所以穿过场在x和y中的分布相同。从而，在高功率投影系统中灯和反射器的强度分布是不均匀的。

图5示出了由图3灯和反射器组合所产生的相应的照度分布。该图相对于穿过图3中发射器306的第二焦点的场位置在垂直轴上示出照度的曲线图。如图所示，在501处，照度在中间达到峰值，并且朝向场的边缘逐渐下降。因为系统关于光轴旋转对称，所以穿过场在x和y中的分布相同。

由图3的灯和反射器组合所产生的图5的照度分布一般不够均匀，不能直接用于基于SLM的投影器中的照明源。一般来说，期望投影图像具有更加恒定的照度。因此，期望采用改进亮度均匀性的装置。这通常利用光管或集成棒来进行，通过内反射将输入光的多个图像在其自身上折叠，使得输出的照度分布大体上比输入的照度分布更加均匀。这种棒通常是矩形的，以匹配SLM装置的纵横比。选择集成棒的长度以确保进入棒的轴外光线在侧壁之间反射足够多的次数，使输出被充分均匀化。然后，将这种均匀化的光引至SLM装置。在基于SLM的投影器中，通常采用诸如图7中701所示的颜色分离和再结合装置。该装置占据重要的位置，并且需要使用照明中继系统以将集成棒的输出光聚在3个SLM装置702上，SLM装置通常安装在颜色分离和再结合装置装置上或与其相邻。输入至701的光703在形成为有色的、经过调制的光704之前，经过701至SLM装置702的较长路径。通常，远心设计该中继系统。远心设计使得颜色分离和再结合装置中二向色滤光片上的所有场点看起来具有相同的光线角度。在具有远心图像的中继中，所有场点的主光线角度平行于光轴，并且对于不垂直于光轴的表面，主光线的角度对于表面上的所有场点是相同的。这改进了由颜色分离和再结合装置中二向色滤光片产生的投影图像的颜色均匀性。

图8示出了用于结合有上述部件的基于SLM的投影器的光学系统的平面图。801处示出了灯和反射器，802处示出了集成棒。803处示出了照明中继，以及在804处示出颜色分离和再结合装置和3个SLM装置805。在806处示出投影透镜。

关于例如802的集成棒的重要实事是，如果输入光分布包含一定范围的角度，则输出分布将同样包含相同的角度范围。换句话说，虽然集成棒的输出照度分布(每单位区域的通量)基本是均匀的，但在输出处仍然出现输入强度分布(每个立体角的通量)。此外，在输入强度分布关于光轴对称的情况下，输出强度分布与输入分布相同。然而，当仅考虑单个场点时，集成棒输出处的强度分布存在显著差别。可将来自集成棒输出上的任意场点的强度分布以一阶示出，以组成集成棒输入处的照度分布的多个图像，其由集成棒中的反射生成，由光源的强度分布加权。当考虑由于光源的有限尺寸，作为集成棒输入上场点函数的输入强度分布中的微小变化时，存在更高阶的效果。然而，这些更高阶的效果仅对多个图像的每一个中的强度分布产生微小的改变，并可以安全地忽略。图6中示出了强度分布，其是集成棒向后朝向光源观看的来自光轴上单个场点的视图。如601处看到的图5输入照度分布的多个图像，其中，最暗的阴影表示照度分布最亮的部分。多个图像形成由线602和603表示的网格。网格中的每个单元格包含通过如之前在图4中示出的输入强度分布所加权的输入照度分布的图像。网格中的每个单元格对应于集成棒的输入相对的立体角(从所选场点在其输出处观看)。源图像的数量是出现在集成棒中的反射数的函数。延长集成棒将产生更大的反射数，并且将因此产生更大数量的输入照度分布的图像。

如图6所示，在每个场点处，集成棒输出处的强度分布是输入至集成棒的光的强度分布与输入照度分布的多个图像的乘积。图9以截面图表示这种情形，其中，光轴从左向右。901处的线表示由集成棒中的反射所产生的输入照度分布的多个图像。通过照明系统的孔径所形成的角902可跟踪至集成棒904输出处的最终照度分布中心处的场点903。在905处跟踪相同角到远离输出照度分布中心的场点906。该图示出了在每个场点处输入照度分布的多个图像相对于输入强度分布的移动。本质上，随着给定的参考点在集成棒的输出上移动，可以认为源照度分布的多个图像连续地移动相位。在图6中，可以将这种相移视为被限制在由图6所示的网格线表示的每个单元格中。换句话说，在集成棒的输出处得到的多个图像的每一个中的输入照度分布的图像位置中存在依赖于场位置的移动，并且这种移动导致作为场点函数的集成棒输出处强度分布的改变。

在图10和图11中进一步示出了强度分布内图像的相移。图10是来自垂直方向中光轴上的场点并且在水平方向上向光轴的右侧移动场的四分之一宽度的视图。在1001处再次看到输入照度分布的多个图像，但与图6相比，每个单元格中的这些图像向右移动了。图11是来自垂直方向中光轴上的场点并且在水平方向上移动至场的最右端的视图。通过将图10中1001处示出的输入照度分布的图像与图11中1101处示出的输入照度分布的图像相比，可以看出图像被进一步向右移动。

如之前所述，为了混合两个重叠的图像，需要在两个图像重叠的区域内使一个图像的亮度逐渐降低以及另一个图像的亮度互补地逐渐增加。当两个亮度曲线精确匹配时产生不被察觉的接缝。这通过在成像系统中在SLM装置之前或之后插入边缘混合遮片(例如，不透明刀形混合遮片)来完成。现在，当引入遮片时，如果仔细考虑强度分布上相移的影响，就可以了解利用边缘混合遮片进行混合的现有技术系统中出现照度变化或条带的原因。

图12示出了在重叠对应于每个投影图像总宽的50％的情况下宽度相同的两个重叠的投影图像的关系。左侧的投影图像1201对应于图1中的102，以及右侧的投影图像1202对应于图1中的122。重叠区域1203对应于图1中的101。点1204是从重叠区域的左侧边缘穿过重叠区域的距离的25％。出于说明的目的，重新参照图8，现在集成棒802的输出处引入将不透明刀形混合遮片引入投影器的照明系统。设置刀形混合遮片使其削弱照明系统的强度分布，以在从重叠区域的起始到重叠区域另一侧的图像边缘的图像上产生亮度降低。对于两个投影器的每一个，将遮片引入至光轴的相对侧，以产生重叠区域上的两个互补的亮度倾斜。遮片可由金属或诸如玻璃的透明材料(优选地，涂覆有抗反射涂层)制成，透明材料具有在透明材料的一部分涂覆不透明或反射金属、或介电涂层以形成遮片。本领域技术人员应该明白，显然可有构造合适遮片的其它方法。

图13示出了从场点1204观看的图12中左侧投影图像1201的强度分布的对应图。实线1301示出了相对于场点1204的左侧投影器边缘混合遮片的位置。类似地，图14示出了从场点1204观看的图12中右侧投影图像1202的强度分布的对应图。实线1401示出了相对于场点1204的边缘混合遮片的位置。然后，通过对左侧投影器的如图13所示的混合遮片位置的左侧的所有角上的强度进行积分，接着将其与对右侧投影器的如图14所示的混合遮片位置的右侧的所有角的强度的积分相加，来获知混合区域内该点处的总照度。由于相移，将产生的总通量不同于在任一图的整体强度分布上积分的结果。

可以执行类似的步骤以估计混合区域上每个场点处的照度，并且图15中1501处的曲线示出了该估计结果。曲线图示出了相同宽度的两个投影图像的重叠区域W上作为位置x函数的平场图像的照度曲线，其中，重叠区域W对应于每个投影图像总宽度的50％。

图15还在1502处示出了相同宽度的两个投影图像的重叠区域W上作为位置x函数的平场图像的照度曲线，其中，重叠区域W对应于每个投影图像总宽度的10％，以及在1503处，两个图像是100％重叠。详细的分析说明了仅在混合区域是图像宽度的100％并且两个图像完全重叠时照度变化与混合区域上位置的函数才精确同相的情形。在所有其它情况中，照度变化是不同相的，最差的情况是对应于重叠区域是每个投影图像总宽度的50％的变化。这是重叠区域上照度变化的最差情况，因为在这种情况下，在混合区域上作为位置函数的照度变化正好是180度异相。

以上的描述涉及完全对准系统的亮度均匀性的局限性。图16示出了当灯相对于集成棒未对准时产生的强度分布。图17示出了当把来自如图16所示未对准的投影器的图像与使用两个图像之间50％重叠准确对准的图像合并时，产生的屏幕亮度的非均匀性。这示出了一般如何通过光学系统中的未对准而恶化均匀性。

对图8的观察建议可在系统中的其它点设置刀形边缘混合遮片，例如，在照明中继803的输入或输出处、或在SLM装置805附近、或在投影透镜806之后。这些位置表示从与屏幕共轭的任何图像平面偏移的平面。然而，仍然存在作为所有这些情况中场点的函数而变化的强度分布的削减。此外，由于投影器的照明系统的构造，使得不太可能很好地匹配任意两个系统的强度分布，因此照度变化的幅度将很可能大于诸如图15中1502处所示的照度。

可通过本质上减小或消除边缘混合遮片对投影系统中光的不均匀强度分布的作用来解决重叠区域中不规律的问题。这可以通过使强度分布更加均匀或通过随机化强度曲线内图像的分布来完成。

可将重叠区域中照度变化和条带的频率理解为由集成棒产生的输入照度分布的图像数的函数。这些图像是随着输入光的每条光线穿过集成棒而出现的内部反射数目的正函数。较长的棒使每条光线受到更多的内部反射或反弹，因此，较长的集成棒产生更多的输入照度分布的图像。当使用刀形边缘混合遮片时，更多的图像在重叠区域中产生更大数量的照度变化或条带，但是这些照度变化的每一个也相应变小。当每一个照度变化更小时，同时也减小了投影图像中亮度变化的幅度。因此，通过延长集成棒来增加内部反射的数目在一定程度上减小了条带的可见度。

同样，由于集成棒的水平和垂直尺寸或横截面相对于其长度改变，所以与其长度相比具有较小横截面的棒将产生更多输入照度分布的图像。因此，当从集成棒输出处的任何场点看时，每个方向(水平和垂直)上得到的输入照度分布的多个图像的数量将因此是集成棒纵横比的函数。相比于较大尺寸的集成棒，较小尺寸的集成棒将在每个单元区域具有相对更多的多源图像。上述方法的另一种简单说法是每个多源图像中保持集成棒的纵横比，并且当集成棒具有矩形形状时，多源图像将具有矩形形状。

如前所述，集成棒的形状通常是矩形的，并且该矩形的纵横比通常与投影器中使用的SLM装置的纵横比匹配。由于多源图像的数目是出现在集成棒中内部反射数目的函数，并且对于窄尺寸的棒内部反射数目将更大，所以当引入刀形边缘混合遮片(当刀形边缘与图18所示的窄尺寸相交时)时所产生的照度变化的幅度将减小。图18中的1801表示具有相对于垂直尺寸的较窄水平尺寸1802的投影图像区域。将集成棒定向在如图18中1820处的窄尺寸相对应的方向中。设置边缘遮片1803以与投影的图像的窄尺寸1802相交，因此集成棒的窄尺寸在投影器中。

在动画应用中，通常图像的水平尺寸为垂直尺寸的1.66至2.39倍之间。在使用单个投影器的基于SLM装置的投影显示器中，可以通过设置具有相应纵横比的SLM、或使用SLM的区域的子集、或当投影到屏幕上时通过使用用于将SLM的纵横比转换为期望纵横比的变形透镜来实现该纵横比。

当将多个投影显示器并列在一起时，产生的合成图像的纵横比是单个显示器的纵横比、所使用的显示器的数目、以及每个显示器之间的重叠量的函数。例如，在图1的配置中，其中将两个投影器并列在一起，如果每个投影器的纵横比是1.33∶1，并且每个投影器的图像的主要尺寸是水平的，那么合成图像(假设两个显示之间重叠10％)将具有2.394∶1的纵横比。可选地，如果每个投影器图像的主要尺寸是垂直的，两个显示之间重叠10％，则产生的合成图像将具有大约1.35∶1的纵横比。现在可以理解，根据合成图像的期望纵横比，可以具有水平或垂直地设置SLM装置主要尺寸的优点。

对于集成棒，同样存在当水平或垂直设置SLM装置的纵横比时，照明系统中的集成棒同样使其水平或垂直设置的主要尺寸对应于SLM装置位置的情况。如图18所示，通过选择单个投影显示器的定向，使得刀形边缘1803穿过每个投影图像1801的较小轴1802，相比于刀形边缘穿过每个显示较大轴的设置，可以相应地减小由刀形边缘混合遮片所产生的条带的可见度。

在投影器中使用的SLM装置的纵横比为2或更大，并且对应的集成棒与SLM的纵横比相匹配的情况下，该集成棒可能在窄轴上被充满(overfill)。这是因为照明源(灯和反射器)通常具有径向对称性，而目前集成棒在水平和垂直尺寸之间完全不对称。在填充的方向上，选择集成棒输入处强度分布更加均匀的部分。这表示，如同在集成棒输出处所看到的，沿着多个输入的照度分布的每个单元格的相应轴，照度分布更加均匀，并且随着场点在平行于填充方向的方向上穿过集成棒减小了每个单元格内这些多个图像的移动的影响。这将产生照度变化幅度的相应减少，其中，照度变化是当如图18所示引入刀形边缘混合遮片1803使其与投影图像1801的窄轴相交时所产生的。

可通过设置照明系统以在两个方向上填充集成棒的输入，以效率为代价将这种方法应用于任何形状的集成棒。

另一种使强度分布更加均匀的方法是将散射或扩散元件加入到照明系统中。这在图19的示例性实施例中示出。在1901处示出了灯和反射器，以及在1902处示出了集成棒。在边缘混合遮片1904之前将散射器1903插入在集成棒1902的输出处，散射光随后行进到照明中继1905。散射器通过散射光线来改变集成棒输出处的强度分布。选择散射角度以提供所需的混合区域上亮度不规则性的降低，而不会由于散射器作用所产生的光的整体角度分布的增加而导致光的显著损失。注意到，因为图6中所示的图像的去除是必需的，所以所需的散射量随着集成棒的长度而减小，并且每个图像的角度范围随着集成棒的长度线性地减小。因此，通过足够长的集成棒，通常可将由散射导致的损耗保持在3-5％以下。图19省略了类似于图8中所示的投影器光学系统的剩余部分。应该理解，边缘混合遮片1904可位于集成棒和散射器之后的多个位置。图19示出的位置是一个实例，并且考虑到投影器的光学系统，边缘混合遮片的其它适合位置对本领域的技术人员来说是很明显的。

通过与SLM装置的纵横比匹配的均匀矩形横截面的传统集成棒，集成棒输出处的输入照度分布的多个图像以作为场点函数的规律方式变化。由于对于混合区域中的每个位置(除混合区域中心之外)两个图像的对应场点不同的事实，所以对由这种系统投影的两个图像的所有有用的部分重叠，引入边缘混合遮片产生图像中的照度变化和条带，导致输入照度分布的移动图像之间的相位差。混合区域上的这种相位的差是恒定的，导致通常很清晰的明显图案。另一种减小混合区域上照度变化的方法是改变作为集成棒输出处场点函数的输入图像移动的方式。

在图20中示出了用于实现上述目的的第一种方法。在2001处示出了灯和反射器，以及在2004处为照明中继。矩形横截面的立体集成棒2002的第一部分之后是2003处的由多个集成器(全部由微小的气隙和反射涂层分离)组成的第二部分，由这两部分形成合成集成器。第二部分中较小棒的每一个可以是任意形状(例如，正方形或三角形)，但是在任何情况下，较小棒的总横截面通常等于第一部分集成棒的横截面积。较小棒用于两个目的。第一是用于在强度分布中产生更多的图像，而不用付出集成棒长度增加的代价。第二是可以设计较小棒以产生源图像更加复杂的重叠图案。尽管这些图像的移动仍旧作为场点函数出现，但是复杂图案消除了重叠图像之间明显的相位关系，使得当消弱照度并对其积分时出现的照度变化的幅度都减小并且实际上更加随机。还可以通过多种方法将较小棒设计成锥形，以进一步修改集成棒输出处的源图像图案，但是当把多个较小棒的锥度相加在一起时，期望数字孔径(NA)结果与SLM装置的光学扩展量(etendue)相匹配。应该理解，这种方案不是光学扩展量有效的，并且在光学扩展量限制的系统中，随着较小棒的明显锥度变得更加显著而增加的效率将会损失。为了调节合成集成器的NA以适合被照明的SLM装置，还期望在合成集成器的输入和输出端之间引入整体锥形。通常，期望使较小棒的部分跟随有立体矩形棒的另一个部分(均匀或锥形的横截面)，以进一步平滑在SLM装置之前的照度分布。

图21是示出当使用类似于图20中示出的分离集成棒时在由刀形边缘混合遮片混合的两个图像之间的重叠区域上的照度分布曲线的视图。在图21的情况中，在一定长度的具有矩形横截面的立体集成棒之后是具有相同横截面的集成棒，但是其在矩形横截面的对角线上被分为两部分，并且在该被划分的部分之后是相同横截面的附加立体集成棒。第一部分和最后的部分是集成棒总长度的四分之一，并且中间部分是集成棒总长度的二分之一或者是第一部分和最后部分长度的两倍。

在图21的2101处，示出了对应于图12中1201的左侧图像的混合区域(混合有刀形边缘，并且其中两个图像之间的重叠是每个图像宽度的50％)的照度曲线。该结果对应于通过现有技术中合并有例如图8所示的集成棒的典型照明系统产生的结果。在2102处，曲线图示出了作为水平穿过混合区域的位置函数的照度。在2103处，曲线图示出了作为垂直通过混合区域中心的位置函数的照度。在2104处，通过表示混合区域中照度变化的放大形式的灰度级示出了重叠区域的外观。类似地，在2105处示出了对应于图12中1202的右侧图像的照度曲线。在2106处示出当两个图像重叠时合成的照度曲线。其对应于图15中1501处所示的照度曲线。注意到，在示出的混合区域的灰度级图像中，当两个图像重叠时，照度曲线的变化在垂直方向上在整个图像上延伸，产生了之前图2中所示的垂直条带或条纹。

在图21中的2107处，示出了对应于图12中1201的左侧图像的混合区域(混合有刀形边缘，并且其中两个图像之间的重叠是每个图像宽度的50％)的照度曲线。该结果对应于由包括由三个部分组成的集成棒(如上所述，中间部分沿着横截面的对角线分为两个部分)的图20的本发明所产生的结果。在2108处，曲线图示出了作为水平穿过重叠区域的位置函数的照度。在2109处，曲线图示出了作为垂直通过混合区域中心的位置函数的照度。在2110处，通过表示混合区域中照度变化的放大形式的灰度级示出了重叠区域的外观。类似地，在2111处，示出了对应于图12中1202的右侧图像的照度曲线。在2112处示出了当两个图像重叠时产生的照度曲线。注意到，在示出的混合区域的灰度级图像中，照度变化更小，并且由程度不同的随机区域组成，使得照度变化难以被看到。

用于改变作为集成棒输出处的场点函数的输入图像移动的方式的第二种方法是改变图像中的移动图案。例如，将图20中集成棒的输入部分的形状变为圆形或椭圆形，并且将输出部分变为具有与输入部分匹配的横截面的单个矩形棒，这样可以产生环形图案，而不是矩形的单元格。这种单元形状中的输入图像移动与重叠区域上的场位置的常规方式不相关，因此，对两个混合图像的照度变化的合成图案不包含特定可见的图案。

另一种对于由两个基于SLM的投影器(每一个都结合有集成棒)产生的两个光混合图像的重叠区域中出现的照度变化的解决方案是改变边缘混合遮片的形状，使得重叠区域中每个场点处两个图像的之间的通量差减小。如之前在图15中所示的，这些差是由在每个集成棒输出处得到的输入照度分布的多个图像的依赖于场位置的移动的相位差所产生的。如图15中所示，该相位差也是两个图像之间重叠量的函数。

这可以通过考虑如图1所示设置的一对投影器(产生左侧投影图像102和右侧投影图像122，且具有重叠区域101)来理解。通过调节一个投影图像相对于另一个投影图像的位置，重叠量101可以从两个图像完全重叠的100％变化为两个图像完全并排或并列的0％。如之前图15中所示，相位差的范围为当两个图像100％重叠时的0度到当两个图像之间的重叠减小为50％的180度。随着重叠进一步的减小，相移继续增加，当图像完全并列时达到360度。因为该系统是轴对称的，所以从180至360度的相移的影响对应于从180至0度的相移的影响。

图15还示出了在由每个刀形边缘混合遮片产生的光下降曲线中出现的波纹。进一步考虑该现象，如图13和14所讨论的，说明由于输入照度分布的多个图像相对于遮片移动作为场点函数，所以形成了这些波纹。实际上，这些移动产导致了由遮片削减的多个图像的每一个所占有的区域的变化量。这种移动以对称方式出现，其中，多个图像的数目以及移动量作为由照明系统(包括集成棒几何结构)的构造所确定的场点函数。

因此，用于减少由边缘混合遮片所产生的光下降曲线中的波纹的方法是设计遮片的形状，以考虑到输入照明分布的多个图像移动作为场点函数的方式。这将使得遮片的效果较少依赖于输入照度分布的多个图像的移动，同时保持其对总照度的整体效果，使得混合区域上的照度曲线将随着从光下降曲线中的波纹的减小而逐渐下降。这在图22的示例性实施例中示出。该图在2201处示出了类似于如之前所述的图6中所示的输入照度分布的多个图像的一部分。在图22中，最亮的阴影表示照度分布的最亮部分。多个图像形成网格，并且网格的每个单元格对应于从所选场点在其输出处观看时集成棒的输入相对的立体角。在2202处示出了边缘遮片，遮片功能上对应于对于图1中左侧投影器115的图1中103处示出的遮片。类似于图19中的1904，遮片位于投影器115的照明系统的集成棒的输出处，并且省略了散射器1903。使遮片2202成形，使得朝向图右侧水平地穿过重叠区域，遮片的相应效果是以恒定方式逐渐增加多个图像的每一个的遮蔽，即使多个图像的每一个相对于遮片产生位移作为场点函数。这产生了混合区域上的照度曲线，其中，该曲线随着从光下降曲线(例如，从传统刀形边缘混合遮片所产生的)中产生的波纹的减小而逐渐降低。

在图22中的2203处再次示出输入照度分布的多个图像的一部分和第二遮片2204。遮片在功能上对应于图1中右侧投影器135的图1中123处示出的遮片。类似于图19中的1904，遮片2204同样位于投影器135照明系统的集成棒的输出处，并且省略了散射器1903。遮片2204的形状与在2202处示出的遮片在形状上互补，并且被成形，使得朝向图的左侧水平地穿过重叠区域，遮片的相应效果是以恒定方式逐渐地增加多个图像的每一个的遮蔽，即使多个图像的每一个相对于遮片产生位移作为场点函数。由于遮片2202和2204随着在光下降曲线中波纹的减小产生了重叠区域上相应投影图像的照度曲线的逐渐下降，同样减少了重叠区域中条带的出现，改善了两个图像之间的混合质量，并且使得合成图像具有减少的条带伪像，以及减小的重叠区域中亮度的变化。

通过考虑图22可以理解，为了使重叠区域具有均匀且固定的照度等级，有必要使两个边缘混合遮片具有精确的互补关系，使得两个遮片的合并效果覆盖整个重叠区域。考虑如图22中例如在2202处所示的遮片可以理解，通过在水平方向上增加图案深度可以改变输入照度分布的多个图像的图案关系。在图22中2202处示出的实例中，选择图案深度以对应于输入照度分布的图像的一次出现，但是，为了改变遮片对在由遮片产生的光下降曲线中波纹减少的影响，还可以是两次或多次。

因为重叠区域中达到的混合质量依赖于斜度互补并且轮廓尽可能相同的每个图像的混合区域上的照度曲线，在图22的2205处示出为右侧投影器产生互补遮片的可选方法。这里，边缘混合遮片2206和2205处示出的输入照度分布的图像的关系与遮片2202和2201处示出的照度分布的图像的关系刚好相同。

对比图22中的2201和2205，表明两个遮片2202和2206图案的完全配准要求必须垂直移动一个投影图像对应于遮片图案二分之一循环的距离。可以通过将一个投影器中SLM装置上的图像位置在相对方向上移动相同量，来将两个投影的图像保持配准。由于每个投影图像将被遮盖(一种情况下是在顶部，另一种情况是在底部)以形成连续的整体图像，所以会出现相应的图像高度的损失，但是在实际系统中，将存在更多的源图像并且遮片间距将更小，使得所需的垂直相移变小，因此，使画面高度的损失尽可能小。

换句话说，如果要以互补方式对准两个遮片，则遮片2206的设计需要来自右侧投影器的图像(对应于图1中的122)垂直移动使遮片2206的遮片轮廓与遮片2202的轮廓互补(交叉)的量。

应该注意，随着场点在垂直方向上穿过重叠区域，会产生类似于水平方向上所看到的相移效果。在刀形边缘混合遮片的情况下，由于垂直相移平行于遮片边缘，所以这不会导致通量分布中的任何场点依赖改变。然而，在上面提出的遮片的情况下，必须考虑垂直相移，并且可能出现屏幕照度中的波纹或变化。如前所述，在垂直方向上得到的输入照度分布的多个图像的数目与照明系统中集成棒的纵横比相关。如果是集成棒的垂直尺寸明显小于水平尺寸的纵横比，则每个单元区域中集成棒的垂直尺寸将具有相对较多的多个源图像。在这种情况下，由于相移而可能出现的任何照度变化将相应较小，并且出现波纹的可能也较小。

如图22中遮片2202和2204所示，如果两个图像之间不存在垂直偏移，那么由于多个源图像全部以相同方式在两个投影图像的每个垂直场点处移动，所以不会出现波纹，因此，不会产生在水平情况下看到的相位不同的问题。

图22的遮片可由金属或诸如玻璃的透明材料(优选地，涂覆有抗反射涂层)制成，透明材料具有在透明材料的一部分涂覆不透明或反射金属、或介电涂层以形成遮片。对本领域技术人员来说，很明显有其它构成合适遮片的方法。

本发明与之前所述的Maximus等人的发明不同，因为这里遮片的图案和位置是根据照明系统(包括集成棒几何结构)的构造来选择的。而在Maximus等人的描述中，图案是基于其在光学系统中的位置来选择的，使得投影在屏幕上的图像是模糊的并且没有任何衍射效果。

参照图23中的示例性实施例可以理解使每个边缘混合遮片成形以在混合区域中产生更加均匀的照度曲线的可选方法。该图在2301处示出了来自两个投影器(对应于图1中的两个投影器115和135)的类似于如之前所述的图6中所示的输入照度分布的多个图像的一部分的表示。示出了50％重叠的输入照度分布的多个图像的两种表示。在一个投影器的集成棒的输入处得到的输入照度分布的多个图像的每一个中的照度分布的峰值由2302处的小圆圈表示，以及在另一个投影器的集成棒的输出处得到的输入照度分布的多个图像的每一个中的照度分布的峰值由2303处的小x符号表示。一个投影器的边缘混合遮片(例如，对应于图1中左侧投影器115的遮片103)由实线2304表示，类似于图19中的1904，该遮片可位于投影器115中照明系统的集成棒的输出处，且省略了散射器1903。

可以看出，由图23中的2301表示的重叠区域中两个照度分布的峰值出现在输入照度分布的多个图像的交替单元格中，这对应于如图1在1203处所示的两个投影图像50％重叠的情况。注意到，如果遮片相对于2305处的虚线轮廓表示的照度分布移动，则遮片的效果保持相同。遮片的移动还对应于场点(从其看到两个照度分布)的移动。

在图23中2304处示出的遮片形状是考虑到的照明系统(包括集成棒几何结构)的构造以及在两个投影器中的集成棒的输出处得到的输入照度分布的多个图像之间的相移来选择的。对于本领域的技术人员来说，显然有实现该目的的其它形状的遮片，并且可以在不背离本发明精神的情况下可以采用这些可选形状。

图23的遮片可由金属或诸如玻璃的透明材料(优选地，涂覆有抗反射涂层)制成，透明材料具有在透明材料的一部分涂覆不透明或反射金属、或介电涂层以形成遮片。对本领域技术人员来说，很明显有其它构成合适遮片的方法。

本发明与之前所述的Maximus等人的发明不同，因为这里遮片的图案和位置是相对于依赖于重叠的相移和照明系统(包括集成棒几何结构)的构造来选择的，而在Maximus等人的发明中，图案是基于其在光学系统中的位置来选择的，使得图像投影在屏幕上是模糊的，而没有任何衍射效果。

因此，可通过单独或结合使用这些技术中的任意技术，减少或消除光混合构造中照度的不规则性。对于本领域技术人员来说，显然还有这些发明的其它实施例，并且都包含在本发明的精神之中，本发明是以更好地理解基于SLM的投影器的照明系统中光性质为基础的。还应当理解，可将这些技术应用于多于两个任意图案中的投影图像的重叠与混合。

基于SLM的投影器中照明光的刀形边缘的作用还可以扩展到对混合区域中图像颜色的附加作用。基于SLM的彩色投影器通常采用使用二向色带通滤光片的颜色分离和再结合装置，以在照明SLM装置之前将白光分为三个光谱带(对应于红色、绿色、和蓝色)，然后在投影透镜之前将来自三个SLM的每一个的调制光再结合。这些滤光片具有作为经过滤光片的光的入射角的函数的光谱反射率和透射率。在典型的颜色分离和再结合装置中，使用的入射角不等于0度。二向色滤光片的波长移动通过下面的等式近似：

${\mathrm{\λ}}_s=\frac{\mathrm{\λ}}{n}*\sqrt{n^2-{\sin }^2\mathrm{\θ}}---\left(1\right)$

其中，

λ_s＝由倾斜角θ产生的波长

λ＝0度入射角的波长

n＝二向色涂层堆叠的有效反射率

如等式(1)所示，使用非0入射角的滤光片，当入射角较大时，将其透射光谱向较短波长移动，以及当入射角较小时，将其透射光谱向较长波长移动。基于SLM的投影器的颜色分离和再结合装置中的二向色滤光片的配置通常利用每个滤光片的选择反射和透射特性的结合。因此，投影图像上的颜色均匀性需要在光到达颜色分离和再结合装置中的每个二向色滤光片处的角度的均匀性。

重新参照集成棒输出处的强度与照度分布之间关系的论述，可以看出，即使通过角度范围在每一个场点处基本相同的源的远心成像，二向色滤光片上的每个场点仍旧看到角度范围。这就表示，在精密标度上，由于光线与角度范围内的该点相交，所以滤光片上的每个场点实际上颜色不均匀。颜色均匀性实际上是通过将每个场点的颜色与其周围场点的颜色进行平均而得到的。

图24示出了类似于图8并结合有集成棒2401、照明中继2402、滤色器2403、单个SLM装置2404、以及投影透镜2405的投影系统的光线图。在该图中，将中继和投影透镜元件视为理想元件，由在2406至2409处的垂直线示出。在2410处示出照明中继的远心光阑，以及在2411处示出投影透镜的光阑。出于清晰的目的，省略了颜色分离和再结合装置部件的细节，并且同样出于清晰的目的，该图仅示出了一个SLM装置。此外，以相对于SLM(通常是反射装置)的展开构造绘出该光线图。

三条光束传播穿过该系统。光束2412表示来自重叠区域边缘处的右侧投影图像2415(类似图1中的图像122)的最左侧边缘的光。光束2413表示来自右侧图像上更加靠近重叠区域中心的点的光，以及光束2414表示在重叠区域右侧的光。

如果现在将对应于图1中的刀形边缘混合遮片123的刀形边缘插入三条光束的路径中，通过所需遮片晕映或削减来自每束光线的变化量，以产生朝向接缝左侧边缘亮度的逐渐下落。图25示出了在由遮片2501削减之后产生的三条光束各自的光线角。2503处的光束对应于图24中的光束2412，2504对应于图24中的光束2413，以及2505对应于图24中的光束2414。由2502表示滤色器，并且如从图25中可以看出的，由于遮片2501的削减效果，每条光束在滤光片2502处的角度范围基本不同。

现在明白，由于图25中所示的光线削减改变光线角度的效果为在混合区域上引起色移。如之前示出的等式所预测的，当削减具有较小入射角的光线时，这种移动将朝向光谱的蓝色端，以及当削减具有较大入射角的光线时，这种移动将朝向光谱的红色端。因为对于削减光线的遮片的改变效果在混合区域上同样连续，所以混合区域上是逐渐且大致平滑的色移。

现在介绍用于通过削减光关于光轴对称的光以减少在重叠区域上出现的彩色伪像来改善均匀性的方法。图26示出了如何将刀形边缘混和遮片的可选构造引入图24的系统中。这需要两个遮片2602和2604。将遮片2602引入到集成棒2601与照明中继2603之间。将第二遮片2604引入到照明中继2603的输出处。配置两个遮片，使得通过遮片2604平衡遮片2602的效果，以对称地削减由照明中继2603在滤色器2605上成像的远心照明光的强度分布。图26还示出了由遮片2602和2604削减之后，在三条光束的每一个的滤色器2605处的合成光线角。2606处的光束对应于图24中的光束2412，2607处的光束对应于图24中的光束2413，以及2608处的光束对应于图24中的光束2414。从图26可以看出，由于遮片2602和2604的削减作用，现在每条光束的滤色器2605处的角度范围基本类似。

虽然本发明的前述实施例使用光学混合装置减少了显示的混合区域中的伪像，但是可以使用本发明的其它实施例进一步改善该结果，其还可以改善合成显示的均匀性，例如，如图2中217和218处所示的来自多个投影显示的每一个的图像中心处的亮度较高。图27以示意形式示出了根据本发明实施例的用于并列两个投影显示器以形成合成图像的示例性投影系统的平面图。在该实例中，将要被显示的图像分为两半部分(左半部分和右半部分)，每半部分都具有相同的高度，但是均具有最终图像总宽度的一半。在接收来自两个投影系统(左侧投影器2719和右侧投影器2739)的左投影图像和右投影图像的显示屏幕2700上形成合成图像。左侧投影器接收对应于期望图像的左半部分加上在期望图像中心处的小部分重叠区域的图像输入信号2718，以及右侧投影器接收对应于期望图像的右半部分加上期望图像中心处的小部分重叠区域的图像输入信号2738。除了边缘混合遮片2703和2723的位置，每个投影系统是相同的，下面可以通过参照左侧投影器2719详细描述投影系统。括号中的数字表示图27中右侧投影器2739的对应元件。

表示将被显示的图像一半的输入视频或图像数据信号2718(2738)被提供给输入电路2717(2737)，输入电路提供了本领域技术人员所知的用于将合成输入分离为输入格式所要求的离散的红色、绿色、和蓝色或“RGB”信号分量的各种装置、用于提取图像帧定时信息的装置、以及提供诸如对比度控制、色彩平衡调节、图像定标、和本领域技术人员所知其它特征的装置。电路2717(2737)的输出是对应于输入图像的三个颜色分量RGB的三个离散信号2715(2735)以及输入图像帧定时信号(2716)2736。

然后，以像素为单位处理输入图像颜色分量信号，以调节预定数目像素的亮度，从而在重叠区域的两侧获得更加均匀的图像并且进一步减少重叠区域上伪像的可见度。这种处理是由像素亮度修改处理器2712(2732)结合来自像素亮度修改数据存储器2714(2734)的像素亮度修改数据2713(2733)来执行的。这些存储器包含需要亮度修改的相应SLM的每个像素位置所对应的许多位置。例如，可将该系统构造为仅在重叠区域中修改图像亮度，在这种情况下，存储器2714(2734)包含足够的像素亮度修改位置以对应于图像的重叠区域中每个像素。可选地，像素亮度修改存储器可包含与每个SLM上的像素一样多的位置。

像素亮度修改处理器2712(2732)利用存储在像素亮度修改存储器2734(2734)中的修改值2713(2733)来调节输入图像分量信号2715(2735)的亮度值。根据需要使用定时信息2716(2736)，以选择对应于显示图像将要修改部分的将要修改的像素，并且还确定存储器2714(2734)中合适的像素亮度修改位置的地址。在本领域技术人员所知的像素亮度修改处理器2712(2732)中可以实现许多类型的处理。例如，像素亮度修改存储器可包括表示对像素亮度期望修改的0至1之间的小数值，并且这些数值可与由输入图像信号确定的每个像素的亮度值相乘，以产生每个像素修改的亮度值。

每个像素亮度处理器2712(2732)产生提供给显示控制和格式化电路2710(2730)的输出2711(2731)，该电路又提供SLM装置2706、2707、和2708(2726、2727、和2728)所需的控制信号2709(2729)。每个SLM装置由调制元件或像素的两维阵列组成，并且根据各种控制信号，每个像素调制将被投影光的对应部分的通量，以形成对应于将被投影图像的像素强度的期望图案。可以采用各种类型的SLM装置，包括可变形镜面装置(DMD)、或者反射或透射型液晶显示装置。

每个SLM装置对应于将被显示的图像的三个颜色分量中的一个，并且颜色分离和再结合装置2705(2725)提供将输入白光过滤为对应于可见光谱中红色、绿色、和蓝色部分的三个光谱色带所需的光学部件，然后，该颜色分离的光分别以红色、绿色、和蓝色光照亮SLM装置2706、2707、和2708(2726、2727、和2728)。控制信号2709(2729)使各个画面元素被控制，以调制落在SLM上的红色、绿色、或蓝色光的通量，其又被颜色分离和再结合装置2705(2725)再结合为红色、绿色、和蓝色分量叠加的单个图像，然后又通过透镜2704(2704)投影到屏幕2700上。本领域技术人员很明白，为了清晰在图27中省略了投影器结构的许多细节，包括照明光源和颜色分离和再结合装置2705(2725)的元件，其中，颜色分离和再结合装置的详细结构和部件根据所使用SLM装置的类型而不同。

图27中的左侧投影器2719在屏幕2700上产生投影图像2702，该图像来自透镜2704的大致呈图27中由连接2704至2702的虚线所示出的锥形光。类似地，图27中的右侧投影器2739在屏幕2700上产生投影图像2722，该图像同样来自透镜2724的大致呈由连接2724至2722的虚线所示的锥形光。为了形成合成图像，2702与2722重叠一定量，如图27中的2701所示。为了防止这种重叠在合成图像中心处可见为亮带，使用可调节遮片2703、2723，以随着图像2702的右侧进入重叠区域2701而逐渐减小其亮度，同样，随着图像2722的左侧离开重叠区域2701而逐渐增加其亮度。定位遮片2703以使左侧图像2702右半部分的亮度在重叠区域2701中逐渐降至黑色。类似地，定位遮片2723以使右侧图像2722左半部分的亮度从黑色开始逐渐增加。遮片2703和2723的形式可以是如图1所示的刀形边缘，或者是如图28所示的锯齿状边缘混合遮片，其在共同未决美国申请在第10/312,069号中进行了描述，其全部内容结合与此作为参考。可将以图28中2800和2801为例的具有互补图案的两个遮片分别与投影器2719和2739一起使用。遮片的这种结构具有通过将重叠区域分为一系列对角元素来进一步减小重叠区域可见度的优点。这使在图2中描述的亮度不规则性更加不明显。

利用图29中所示的过程减小图2中描述的亮度不规则性。首先，在步骤2910中，利用适当的测试图案将来自如图27所示的投影器2719和2739的投影图像对准在屏幕2700上。首先，设置每个投影器中每一个像素修改存储器的位置，以留下未改变的相应像素位置。利用每个投影图像的中间作为参考，相对于另一个图像平衡每个投影图像的亮度。此外，还调节颜色平衡使得两个投影图像的颜色匹配。然后，在步骤2912中调节遮片2703和2723，以在两个图像之间产生期望混和2701。下面，在步骤2914中，将全白色输入信号提供给投影器2719和2739，以将每个投影器中每个SLM的所有像素驱动至最大亮度。之后，在步骤2916中，阻挡右侧投影器2739的输出，并且在对应于像素亮度可由投影器中像素亮度修改存储器位置修改的屏幕区域的屏幕上的多个位置处测量来自投影器2719的图像亮度。类似地，在步骤2918中，阻挡左侧投影器2719的输出，并且在对应于像素亮度可由投影器中像素亮度修改存储器位置来修改的屏幕区域的屏幕上的多个位置处测量来自投影器2739的图像的照度。应当理解，虽然在像素亮度可由投影器中像素亮度修改存储器位置来修改的区域中可以对屏幕上的每个像素测量图像的照度，但这并不是必需的。作为替代，可以在像素亮度可由投影器中像素亮度修改存储器位置修改的屏幕区域中的代表点处测量屏幕照度，然后，可利用插值法(例如，线性插值法)或曲线拟合法(例如，三次样条(cubic spline))来计算所有像素亮度修改存储器位置的值。

在图像的像素亮度修改区域中，屏幕照度测量生成由每个投影器产生的图像的亮度图。然后，在步骤2920中，将其与期望亮度曲线进行比较。期望亮度曲线是根据合成显示的所需均匀性来确定的，并且对于不同的显示应用可以是不同的。观察距离与显示亮度也将对确定所需均匀性起到重要作用。相比于从更远距离观察的大显示器，接近观察者的大显示器需要较小区域上的均匀性。当观察距离较大时，中心至边缘的均匀性会比诸如重叠区域的较小区域更加重要。类似地，因为当整个显示器亮度很高时，观察者对亮度差不太不敏感，所以非常亮的显示能承受更大的绝对亮度的不均匀性。

通常，在屏幕中间重叠区域中的均匀性较高，而朝向外部边缘的逐渐下落是可以接受的，因为这是投影显示的一般特性。因为消除这些整体变化通常会导致整体亮度的减小，所以接受这种逐渐的下落也是整体亮度的考虑。

然后，在步骤2922中，使用测量曲线与期望曲线之间的差别，以计算用于像素亮度修改存储器位置的一组亮度修改数据值。

在每个投影器中仅对重叠区域进行像素亮度修改的情况下，可以使用投影器中的其它装置，以在测量重叠区域中的亮度之前确保两个图像之间整体亮度的匹配。如果没有这么做，那么一个或另一个投影器的重叠区域中的初始转变可显示出亮度“梯度”，以使较亮的投影器的整体亮度达到重叠区域开始处的范围内。可选地，可将倾斜的整体亮度曲线与理想亮度曲线进行卷积(convolve)。

在对每个投影图像的整个区域进行像素亮度修改的情况下，可通过使用像素亮度修改获得图像混合的改善，以使每个投影器的亮度曲线更加均匀。优选地，在步骤2910中，将每个投影器调节至最大亮度。然后，步骤2920的亮度曲线对比将产生包括较亮图像的亮度减小的像素修改值，使得整个屏幕上亮度曲线均匀。图30示出了使用图27的系统在图29的处理中各个步骤处亮度曲线的图形表示。图30中在3000处曲线示出两个投影图像每一个的诸如在图27中的投影屏幕2700上得到的亮度轮廓的测量亮度曲线，3002相对于左侧投影器，以及3003相对于右侧投影器。曲线图的水平轴对应于投影图像的水平尺寸，以及曲线图的垂直轴示出屏幕上投影图像的相对亮度。曲线图3000上的3001表示重叠区域。注意到，在曲线图3000中，亮度曲线3002的峰值高于对应于从右侧投影器输出的更亮光的亮度曲线3003的峰值。如上所述，将两个投影器设定为最大光输出。

在曲线图3010中示出期望的亮度曲线。曲线3011是给提供校正每个SLM的整个图像区域上的像素强度的图3的系统所使用的。在3012处为左侧投影器以及在3013处为右侧投影器示出重叠区域中每个投影器的理想下降曲线。理想曲线3012和3013在重叠区域中线性下降，但是也可以使用任意曲线，只要每个图像的曲线在重叠区域上相同并且亮度互补。

期望的亮度曲线3011同样考虑屏幕边缘处的下落，即，曲线图3000中的3014和3015，其是通过这种形式的亮度轮廓所保持的。图30中3020处的曲线示出了存储在左侧投影器的像素亮度修改存储器中以校正曲线3002从而与期望曲线3011匹配的像素亮度修改值的曲线。由该曲线表示的值的范围为0到1.0。曲线3020上的区域3021是具有值1.0的平坦区域，其通常是不需要校正(例如，在屏幕的外部左边缘处下降)的区域。3022处的向下弯曲的区域校正左侧投影器的额外光输出。类似地，曲线3030示出了必须存储在右侧投影器的像素亮度修改存储器中以校正曲线3003从而与期望曲线3011匹配的亮度修改值的曲线。

应当理解，图30的实例应用于在对应于图27中2700的屏幕上水平进行的一组测量。在一些情况下，采用图29的方法的在屏幕上进行单个测量并计算像素亮度修改存储器的所有行的像素修改值就可以了，其中，修改值对应于像素亮度可通过投影器中的像素亮度修改存储器位置来修改的区域中在垂直方向上的图像的行。在其它情况下，期望对像素亮度可通过投影器中的像素亮度修改存储器位置修改的区域中垂直方向上的图像的多个或全部行执行图29的处理。

尽管图27的系统和图29的处理显著改善了接缝上亮度曲线的均匀性，但仍然存在如之前图25中所示的由边缘混和遮片对强度分布的影响所产生的色移。在图31中示出了这些色移，并且表现为与例如图28中所示的锯齿状边缘混合遮片的锯齿相关的色移的小区域的形式。图31表示由图27的系统投影的平场中性灰色图像。在3100处示出整个屏幕图像，以及在3101处示出重叠区域。在3101处，重叠区域包含一系列接近椭圆的区域，其交替地在3102处为红色以及在3103处为蓝色。如上所述，这些有色区域是由遮片对投影器的强度分布的作用所产生的。当引入遮片时，由于投影器的颜色分离和再结合装置中的每一个二向色滤光片处的角度变化，使得重叠区域的不同区域由导致颜色变化的光的不同角度分布组成。在具有直边缘混和遮片的系统中，同样由于遮片的作用，重叠区域中的亮度不连续很显然，使得颜色变化不易察觉。当使用图28所示的锯齿状边缘混和遮片时，由于遮片对角线特征的心理物理效应，亮度的不连续不太容易被注意到，使得颜色变化更加容易察觉。

此外，这些区域可以部分地从由投影图像的红色、绿色和蓝色分量跟踪的光线的不同路径产生，由于在光学系统中的色散，这些光线经过透镜近场中的不同路径，为了会聚在屏幕上的相同点，该透镜在遮片位置处。

图32的修改校正过程减少了这些伪像。首先，在步骤3210中，使用适当的测试图案在屏幕2700上对准来自图27中的投影器2719和2739的投影图像。首先设置每个投影器中的每一个像素亮度修改存储器位置，以留下未改变的相应像素位置。利用每个投影图像的中心作为参考，相对于另一个平衡每个投影图像的亮度。还调节颜色平衡使得两个投影图像在颜色上匹配。之后，在步骤3212中，调节锯齿状边缘混合遮片2703和2723，以在两个图像之间产生期望混合2701。接下来，在步骤3214中，将全红色输入信号提供给投影器2719和2739，使得每个投影器中红色图像SLM的所有像素驱动至最大亮度。接下来，在步骤3216中，阻挡右侧投影器2739的输出，并且在对应于像素亮度可由投影器中像素亮度修改存储器位置修改的屏幕区域的屏幕上的多个位置处测量来自投影器2719的图像照度。类似地，在步骤3218中，阻挡左侧投影器2719的输出，并且在对应于像素亮度可由投影器中像素亮度修改存储器位置修改的屏幕区域的屏幕上的多个位置处测量来自投影器2739的图像照度。

在图像的亮度校正区域中，这生成由每个投影器产生的红色图像的亮度图。然后，在步骤3220中，将其与期望亮度曲线进行比较。然后，在步骤3222中，使用测量曲线与期望曲线之间的差来计算用于红色像素亮度修改存储器位置的一组亮度修改值。然后，如3224所示使用提供给投影器2719和2739的全绿色输入信号重复该处理，使得每个投影器中绿色图像SLM的所有像素达到最大亮度，并且使用提供给投影器2719和2739的全蓝色输入信号，使得每个投影器中蓝色图像SLM的所有像素达到最大亮度。应当理解，虽然在像素亮度可由投影器中像素亮度修改存储器位置修改的区域中可以测量屏幕上每个像素的每种颜色的图像照度，这并不是必需的。作为替代，可以在像素亮度可由投影器中像素亮度修改存储器位置修改的屏幕区域中的代表点处测量每种颜色的屏幕照度，然后，可利用插值法(例如，线性插值法)或曲线拟合法(例如，三次样条)来计算每种颜色的所有像素亮度修改存储器位置的值。

如图29中所示的过程，在每个投影器中仅对重叠区域进行像素亮度修改的情况下，可以使用投影器中的其它装置，以在测量重叠区域中的亮度之前确保两个图像之间整体亮度的匹配。如果没有这么做，那么一个或另一个投影器的重叠区域中的初始转变可显示出亮度“梯度”，以使较亮的投影器的整体亮度达到重叠区域开始处的范围内。在对每个投影图像的整个区域进行像素亮度修改的情况下，可通过使用像素亮度修改来获得图形混合的改善，以使每个投影器的照度曲线更加均匀。优选地，在步骤3210中，将每个投影器调节为最大亮度。然后，步骤3220的亮度曲线比较将产生包括较亮图像的亮度减小的像素修改值，使得整个屏幕上的亮度曲线均匀。类似地，假设在步骤3220中三种颜色的每一个的期望亮度曲线的相对幅度表示期望的颜色平衡，则通过投影器中的亮度修改处理来实现投影器之间的颜色匹配，消除了使用其它投影装置来调节颜色平衡的需要。

然后，像素亮度修改处理起到减小图31中描述的颜色伪像可见度的作用，产生更加不明显的重叠区域并提高了图27的并列投影显示器的图像质量。

可使用各种方法来测量从屏幕反射的光。这些方法包括各种类型的电子传感器，例如，光电二极管或摄像机。对于本实施例，优选地，测量装置能够准确测量屏幕的所选区域，而不会受邻近照明区域的干扰。在一些实施例中，适当地在少量测量点之间采用内插法，或者使用大于像素分辨率的区域的测量法并进一步处理测量数据，以获得与期望照明曲线进行对比的值。

在图27中描述的本发明以及图29和图32的过程中，分别在每个过程的第一步骤2910和3210中，涉及来自两个投影器的图像的对准，并且在第二步骤2912和3212中，涉及遮片的调节以混合图像。在一个实施例中，观察者人为地控制投影图像的位置以及相对于投影光束的遮片位置。为了获得最好的图像质量，适当的对准是很关键的。例如将通过两个投影器并列的结构投影的图像被提供给具有一定数目像素的投影器，在每条水平线上，使重叠区域期望为特定大小。此外，重叠区域中的图像由来自两个投影器的每一个的像素强度的变化部分组成。如图33所示，未对准将减小投影图像的分辨率。在该图中，通过两个光栅之间不同的未对准量示出在各个投影器的光栅线间距处的交替黑线和白线MTF图案。对于单个投影器，1/2像素的未对准将MTF减小至其值的70％。大于1/2像素对准误差可在重叠区域中产生极为详细的图像明显的恶化，并且当投影移动图像时，通过重叠区域的细节将引起明显的细节模糊。大于一个像素的未对准还会在线或其它边缘穿过重叠区域时产生不连续性。两个图像的精确对准依赖于两个投影器(相对于投影屏幕位于相同平面)的图像平面。这表示必须通过公共参考平面对准每个投影器的图像平面定向的所有六个自由度。如果投影器装配有可调放大率的透镜，则通过一个自由度(即，沿着透镜到每个投影器的屏幕轴(z轴))放松对准要求。

本发明的一个实施例为用于形成合成图像的多个投影图像采用改进且自动对准系统。图34以示意形式示出了提供图27的系统所使用的自动对准的功能的示例性投影器。为了说明的目的，简化了示例性实施例中的系统，并且仅提供用于投影图像理想对准所需的6个自由度中的3个的调节。图34A示出了观察投影透镜的前视图，以及图34B示出了侧视图。3401是围绕投影器部件的轮廓。3402表示具有SLM装置的颜色分离和再结合装置，它们对应于图27中的2705、2706、2707、和2708。来自3402的图像通过投影透镜3403聚焦于投影屏幕(未示出)上。该透镜设置有可通过例如电机操作的透镜放大率调节机构3411。可通过透镜位置调节机构在水平和垂直方向上平移透镜3403的支架。例如，可通过电机3404和驱动系统3407在水平方向上平移透镜3403的支架，以及可通过电机3405和驱动系统3406在垂直方向上平移透镜3403的支架。

图像对准处理的自动操作还需要适当调节锯齿状边缘混合遮片3408的位置，使得图像亮度的逐渐降低从每个投影器的图像区域中的适当位置开始。图27系统中每个投影器的混合遮片的彼此平行也很重要，并且这需要遮片相对于光轴转动。为了简化，图34中未示出遮片转动调节。如前所述，对于边缘混合遮片，投影器的光学系统中存在多个适当的位置，通常选择这些位置使得当SLM图像聚焦在投影屏幕上时，边缘混合遮片将不会锐聚焦。因此，可以理解，沿投影轴的遮片位置同样重要，并且本发明的一些实施例可以包括用于调节沿着光轴的遮片位置的附加装置。

可通过边缘遮片位置调节机构(例如，电机3409和驱动系统3410)在水平方向上平移锯齿状边缘混合遮片3408。

通过输入3413接收位置控制命令的控制器3412控制电机3404、3405、3409以及驱动放大率调节机构3411的电机。可以设置其它位置调节机构，以相对于屏幕调节投影透镜的间距和偏转以及使投影图像关于光轴转动。通过用于投影器光学系统(例如，结合有用于每个支架调节器的精确电机驱动)的运动可调装配适当的5个自由度，可以完成所有所需的调节。

图35以局部透视图的形式示出了根据图27的系统并包含图34的调节机构的两个投影器的示例性配置。在3501处示出了投影屏幕。该屏幕接收来自左侧投影器3503的左侧图像3502以及来自右侧投影器3505的右侧图像3504。两个图像重叠以形成重叠区域3508。重叠区域的中心部分3507由相机3506观察。通过对准计算机3509接收来自相机3506的图像，其分析图像并将控制信号发送至两个投影器3503和3505。对准计算机3509还设置有输出3510，该输出可用于与两个投影器的图像源一起控制两个投影器3503和3505的对准图像的选择。

通过参照图35、36和37可以理解对准处理。在这些图中，3601和3602对应于在屏幕3501的重叠区域3508中投影的一对一个像素宽的线。线3601由左侧投影器3503投影并位于发送至投影器3503的图像中，使得该线在与右侧投影器3505投影的图像存在规定关系的重叠区域3508中，其中，右侧投影器3505投影同样位于重叠区域3508中规定位置中的线3602。在图36中，将线示为白色背景上的黑色线，但是图37中示出的响应对应于黑色背景上的白线。当通过相机3506使视图3507范围中的部分线成像时，来自相机3506的每条扫描线将产生类似于3701所示的信号，其中，线3601对应于对应于峰值3702，以及线3602对应于峰值3703。在这种情况下，两条线相隔两个像素以上，并且信号3702和3703是截然不同的。如果取消投影器中包括的边缘混合遮片，使得重叠区域被完全照明，那么可以定位线3601和3602，使得如果完全对准了投影器，则两条线在重叠区域中相隔一个像素。通过对准计算机3509分析来自相机3506的信号，其得到每个峰值的形心并估算两个峰值的间距。然后，对准计算机发送在水平方向上移动透镜的透镜定位命令至其中一个投影器(例如，投影器3505)，使线3602移动到更接近线3601。这产生类似于图37中3704所示的信号。此外，3705示出由线3601的图像产生的响应，以及3706示出由线3602的图像产生的响应。当这两条线相隔一个像素时，屏幕上的图像将表现为如图36中3603所示。这对应于图37中3707所示的信号。这里，响应是单个信号3710，该峰值由信号3708和3709组成。这表示两个图像的水平对准是合适的。

可以使用由两个投影器投影的水平线，并且分析从相机3506接收的图像的连续水平扫描线获得的信号，以类似方式实现两个图像的垂直调节。使用对准计算机3509中的图像处理技术来完成所需分析。应当理解，图36的水平线和垂直线仅是为了说明的目的。可以分析适当尺寸的任何二维图形，以确定图形的形心并计算一个投影图像相对于另一个所需的调节。还应当理解，在一些情况下，可以仅通过调节一个投影器来完成两个投影器的图像平面对于公共参考平面的所需对准，而在其它情况下，可通过调节两个投影器以确定更好地利用投影器对准机构调节范围的新的公共参考平面，来优化所需的移动范围。

通过图34中所示电机3411驱动的透镜3403的可调放大率提供对准的进一步改进。为了使图像的对准在整个重叠区域上是适当的，优选地，两个投影图像的放大率应当匹配。这可以使用图35的系统与例如图36中3604所示出的测试图像来实现。该图像由两条垂直线与两条水平线组成。这些线以精确相等的水平和垂直间距在提供给两个投影器的两个图像中排列。图35中的左侧投影器3503投影两条垂直线3605和3607。图35中的右侧投影器3505投影两条水平线3606和3608。图像计算机3509从相机3506接收图像。计算测试图中每条线的形心并比较水平和垂直间距。如果垂直线形心之间的距离与水平线形心之间的距离不匹配，则通过对适当的投影器控制器发出命令的图像对准计算机3509调节一个投影器的放大率，以调节对应透镜的放大率，直到形心之间的距离相匹配。

应当理解，图36的水平和垂直线仅是为了说明的目的。可以分析适当尺寸的任何二维图形，以确定图形面积，并计算一个投影图像相对于另一个所需的放大率调节。

该对准处理的目的是在多个投影器配置中的图像之间实现至少1/2的像素对准。这种精度要求每个投影器的图像平面与公共参考屏幕对准。可以处理由投影器显示的图像，以校正投影器与投影器的对准误差。难以达到小于一个像素的精度，使得这种方法通常不适合于高分辨率应用。

图35中投影系统自动对准的最后步骤是正确定位边缘混合遮片(图34中3408处所示)。这可以如图38所示完成。除重叠区域之外，每个投影器上显示的图像是黑色的。在图38中的3801处以图形形式示出来自该图像的水平线。每个图形的水平尺寸对应于屏幕上的水平位置，而垂直尺寸对应于亮度。由3801表示的图像产生通过图35中相机3506所观察到的3802处示出的照度曲线。首先，从左侧投影器投影图像，然后将边缘混合遮片移至投影光束内，直到由相机观察到的照度曲线与图3803中所示的目标照度曲线相匹配。通过混合区域的宽度确定该目标曲线，并且其具有对应于由边缘混合遮片产生的亮度下降的亮度下降曲线。图35中的图像对准计算机3509命令左侧投影器3503根据要求调节遮片。由于通过边线混合遮片在照度轮廓中造成的不规则性，所以在由对准计算机3509执行的处理中，将平滑算法应用于由相机观察到的照度曲线。然后，对右侧投影器重复该过程。当完成遮片对准时，然后执行图29和32的像素亮度校正过程。

应当理解，如上所述，当系统结合有如前所述的用于相对于光轴调节边缘混合遮片位置的装置时，必须在沿着混合区域的多个点处执行将由边缘混合遮片产生的测量亮度下降与目标照度曲线进行对比的处理，该处理将以图29的系统的垂直方向进行。然后，可以调节边缘混合遮片相对于光轴的旋转，以在整个屏幕高度上为混合区域提供恒定宽度。

应当理解，前面的描述仅是出于说明的目的，并且可以将本发明的原理应用于多于两个投影器，以及可应用于从水平地、垂直地、或二者结合配置的图像矩阵产生合成图像的结构中配置的投影器。本发明目的在于包含所有这些可选配置，都可在不背离本发明精神的情况下实施。

Claims (41)

1.一种投影系统，至少具有两个投影器，每个投影器均产生子图像，其中，所述子图像被投影到屏幕上以形成合成图像，并且重叠所述子图像的边缘部分以形成重叠区域，每个投影器均包括：

光源，用于产生光；

输入电路，用于接收表示所述子图像的图像数据信号，并且将所述图像数据信号分离为单独的红色、绿色、和蓝色的颜色分量信号以及帧定时信号，所述颜色分量信号具有用于所述子图像每个像素的像素亮度数据；

像素亮度修改数据存储器，用于存储像素亮度修改数据；

像素亮度修改处理器，用于接收所述颜色分量信号、所述帧定时信号、和所述像素亮度修改数据，并且基于所述像素亮度修改数据来调节所述颜色分量信号的所述像素亮度数据，以生成修改的颜色分量信号；

显示控制和格式化电路，用于接收所述修改的颜色分量信号，并且基于所述修改的颜色分量信号生成控制信号；

至少一个空间光调制器SLM装置，用于接收所述控制信号，并且基于所述控制信号调制从所述光源接收的光，以产生所述子图像；

边缘混合遮片；以及

投影透镜，用于投影所述子图像，

其中，所述边缘混合遮片包括如下边缘图案：

形状为在所述重叠区域内以恒定方式逐渐增加所述子图像的每一个的遮蔽；

形状为与其他投影器的遮片在形状上互补。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述边缘混合遮片位于所述子图像的光路中，用于逐渐减小所述子图像的边缘部分的投影亮度。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述边缘混合遮片为刀形边缘遮片或锯齿状边缘遮片。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述像素亮度修改处理器是三个独立的处理器，每一个对应于一个彩色通道。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述像素亮度修改处理器仅调节所述重叠区域中的所述颜色分量信号像素的所述像素亮度数据。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述像素亮度修改数据是从0至1的值的集合，并且通过将所述颜色分量信号与所述像素亮度修改数据相乘产生所述修改的颜色分量信号。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，每个投影器均具有多个SLM装置，以呈现颜色光谱，并且每个投影器还包括与所述SLM装置相关的颜色分离和再结合装置。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述SLM装置是可变形镜面装置、反射型液晶装置或透射型液晶装置。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，每个投影器还包括：集成器，位于所述光源和所述SLM装置之间；散射器，位于所述集成器和所述SLM装置之间，用于改变所述集成器输出处的光的强度分布；照明中继，位于所述散射器和所述SLM装置之间。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述边缘混合遮片位于所述散射器和所述照明中继之间、所述照明中继和所述SLM装置之间、或者在所述SLM装置之后。

11.根据权利要求2所述的系统，其中，每个投影器还包括：集成器，位于所述光源与所述SLM装置之间，所述集成器具有在所述集成器输入处并具有横截面的第一部分和至少具有两个子集成器的第二部分；以及照明中继。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述子集成器由气隙分离。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述子集成器涂覆有反射涂层。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二部分具有与所述第一部分的所述横截面相同的合成横截面。

15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述子集成器朝向所述子集成器的输出呈锥形。

16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述集成器朝向所述集成器的输出呈锥形。

17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述集成器还包括位于所述集成器输出处的第三部分，使得所述第二部分位于所述第一部分和所述第三部分之间。

18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述集成器输入处的所述横截面不同于所述集成器输出处的横截面，并且其中，所述输入处的横截面面积等于所述输出处的横截面面积。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述集成器输入处的所述横截面为圆形或椭圆形，以及所述集成器输出处的所述横截面是矩形。

20.根据权利要求1所述的系统，其中，每个投影器还包括：集成器，位于所述光源和所述SLM装置之间；照明中继，位于所述集成器和所述SLM装置之间，其中，以互补图案选择所述边缘混合遮片的边缘，以考虑作为每个子图像的场点函数的输入照度分布的移动。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述边缘混合遮片位于所述集成器和所述照明中继之间、所述照明中继和所述SLM装置之间、或者在所述SLM装置之后。

22.根据权利要求1所述的系统，其中，每个投影器还包括：集成器，位于所述光源和所述SLM装置之间；照明中继，位于所述集成器和所述SLM装置之间，其中，根据依赖于重叠的相移和所述投影器照明系统的结构来选择所述边缘混合遮片的图案和位置。

23.根据权利要求1所述的系统，其中，每个投影器还包括：集成器，位于所述光源和所述SLM装置之间；照明中继，位于所述集成器和所述SLM装置之间；所述边缘混合遮片包括第一边缘混合遮片和第二边缘混合遮片，所述第一边缘混合遮片，位于所述集成器和所述照明中继的输入之间；以及所述第二边缘混合遮片，位于所述照明中继的输出处，其中，定位所述第一边缘混合遮片和所述第二边缘混合遮片，使得通过所述第二遮片平衡所述第一遮片的效果，以对称地削减穿过所述集成器的光的强度分布。

24.根据权利要求1所述的系统，还包括自动对准系统，能够自动地对准所述屏幕上的所述子图像。

25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述自动对准系统包括：

相机，能够接收来自所述屏幕的所述合成图像；

对准计算机，能够分析所述合成图像并生成位置控制信号；

控制器，能够接收来自所述对准计算机的所述位置控制信号；

透镜放大率调节机构，与每个投影透镜相关联，能够接收来自所述控制器的所述位置控制信号，并基于所述位置控制信号调节所述投影透镜的放大率；以及

透镜位置调节机构，与每个投影透镜相关联，能够接收来自所述控制器的所述位置控制信号，并基于所述位置控制信号调节所述投影透镜的位置。

26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述边缘混合遮片位于所述子图像的所述光路中，用于逐渐减小所述子图像边缘部分的投影亮度，并且每个投影器还包括边缘混合遮片位置调节机构，与每个边缘混合遮片相关联，能够接收来自所述控制器的所述位置控制信号，并基于所述位置控制信号移动所述边缘混合遮片的位置。

27.一种用于使用至少具有两个投影器的投影系统在屏幕上投影子图像以形成合成图像的方法，每个投影器均产生子图像，所述方法包括步骤：

在像素亮度修改数据存储器中存储每个投影器的像素亮度修改数据；

接收表示每个投影器子图像的图像数据信号；

将所述图像数据信号分为具有像素亮度数据的颜色分量信号；

使用所述像素亮度修改数据调节所述像素亮度数据，以生成修改的颜色分量信号；

从所述修改的颜色分量信号中生成控制信号；

使用由所述控制信号控制的空间光调制器来调制光，以生成子图像；

通过边缘混合遮片遮盖每个所述子图像的边缘部分；以及

在屏幕上投影所述子图像，使得所述子图像形成合成图像，并且重叠所述子图像的边缘部分以形成重叠区域，

其中，所述边缘混合遮片包括如下边缘图案：

形状为在所述重叠区域内以恒定方式逐渐增加所述子图像的每一个的遮蔽；

形状为与其他投影器的遮片在形状上互补。

28.根据权利要求27所述的方法，所述通过边缘混合遮片遮盖每个子图像的边缘部分，使得当将所述子图像投影到所述屏幕上时，所述子图像的所述边缘部分生成更加混合的重叠区域。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所使用的所述投影系统具有第一投影器和第二投影器，并且通过包括以下步骤的方法确定所述像素亮度修改数据：

在所述屏幕上对准所述子图像；

调节边缘混合遮片，以实现期望的混合重叠区域；

将全白色子图像提供给每个投影器；

阻挡所述第一投影器的输出，并在对应于所述第二投影器中所述像素亮度修改存储器位置的数目和位置图案的所述屏幕的像素位置处，测量由所述第二投影器产生的所述子图像的照度，以生成所述第二投影器的亮度图；

除去所述第一投影器输出的阻挡，阻挡所述第二投影器的输出，并在对应于所述第一投影器中所述像素亮度修改存储器位置的数目和位置图案的所述屏幕的每一个像素位置处，测量由所述第一投影器产生的所述子图像的照度，以生成所述第一投影器的亮度图；

将两个投影器的所述亮度图与根据合成显示所需的均匀性确定的期望亮度曲线进行比较；以及

通过确定所述亮度图与所述期望亮度曲线之间的差，计算所述像素亮度修改存储器位置的亮度修改数据。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，所使用的所述投影系统具有第一投影器和第二投影器，并且通过包括以下步骤的方法确定所述像素亮度修改数据：

在所述屏幕上对准所述子图像，平衡每个子图像的亮度，以及平衡所述子图像的颜色，使得所述子图像的颜色匹配；

调节所述边缘混合遮片，以实现期望的混合重叠区域；

将全红色子图像提供给每个投影器；

阻挡所述第一投影器的输出，并在对应于所述第二投影器中所述像素亮度修改存储器位置的数目和位置图案的所述屏幕的像素位置处，测量由所述第二投影器产生的所述子图像的照度，以生成所述第二投影器的红色亮度图；

除去所述第一投影器输出的阻挡，阻挡所述第二投影器的输出，并在对应于所述第一投影器中所述像素亮度修改存储器位置的数目和位置图案的所述屏幕的像素位置处，测量由所述第一投影器产生的所述子图像的照度，以生成所述第一投影器的红色亮度图；

将两个投影器的所述红色亮度图与根据合成显示所需的均匀性确定的期望亮度曲线进行比较；

通过确定所述红色亮度图与所述期望亮度曲线之间的差，计算所述像素亮度修改存储器位置的红色亮度修改数据；

将全绿色子图像提供给每个投影器；

阻挡所述第一投影器的输出，并在对应于所述第二投影器中所述像素亮度修改存储器位置的数目和位置图案的所述屏幕的像素位置处，测量由所述第二投影器产生的所述子图像的照度，以生成所述第二投影器的绿色亮度图；

除去所述第一投影器输出的阻挡，阻挡所述第二投影器的输出，并在对应于所述第一投影器中所述像素亮度修改存储器位置的数目和位置图案的所述屏幕的像素位置处，测量由所述第一投影器产生的所述子图像的照度，以生成所述第一投影器的绿色亮度图；

将两个投影器的所述绿色亮度图与所述期望亮度曲线进行比较；

通过确定所述绿色亮度图与所述期望亮度曲线之间的差，计算所述像素亮度修改存储器位置的绿色亮度修改数据；

将全蓝色子图像提供给每个投影器；

阻挡所述第一投影器的输出，并在对应于所述第二投影器中所述像素亮度修改存储器位置的数目和位置图案的所述屏幕的像素位置处，测量由所述第二投影器产生的所述子图像的照度，以生成所述第二投影器的蓝色亮度图；

除去所述第一投影器输出的阻挡，阻挡所述第二投影器的输出，并在对应于所述第一投影器中所述像素亮度修改存储器位置的数目和位置图案的所述屏幕的像素位置处，测量由所述第一投影器产生的所述子图像的照度，以生成所述第一投影器的蓝色亮度图；

将两个投影器的所述蓝色亮度图与所述期望亮度曲线进行比较；以及

通过确定所述蓝色亮度图与所述期望亮度曲线之间的差，计算所述像素亮度修改存储器位置的蓝色亮度修改数据。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，通过手动操作完成所述子图像的对准和所述边缘混合遮片的调节。

32.根据权利要求30所述的方法，其中，通过所述投影系统执行所述子图像的对准。

33.根据权利要求30所述的方法，其中，通过所述投影系统执行所述边缘混合遮片的调节。

34.根据权利要求32所述的方法，其中，通过包括以下步骤的方法执行所述子图像的对准：

通过所述第一投影器将所述重叠区域中的第一形状投影到所述屏幕；

通过所述第二投影器将所述重叠区域中的与所述第一形状具有预定关系的第二形状投影到所述屏幕；

通过相机使所述第一形状和所述第二形状成像，以确定所述第一形状和所述第二形状的对准，从而生成对准输出；

通过对准计算机分析所述对准输出，以确定所述第一形状与所述第二形状的间隔；

基于所述第一形状与所述第二形状的间隔生成控制信号；以及

通过所述控制信号控制至少所述第一投影器的透镜的移动，以对准所述第一形状和所述第二形状。

35.根据权利要求32所述的方法，其中，通过包括以下步骤的方法执行所述子图像的放大：

通过所述第一投影器将所述重叠区域中的两条垂直线投影到所述屏幕；

通过所述第二投影器将所述重叠区域中的与所述垂直线具有预定关系的两条水平线投影到所述屏幕，其中，所述垂直线之间隔开与所述水平线之间相等的距离；

使所述垂直线和所述水平线成像，以确定每条线的形心、所述垂直线之间的距离、以及所述水平线之间的距离；以及

如果所述垂直线的所述形心之间的距离与所述水平线的所述形心之间的距离不匹配，则控制适当投影器上的透镜放大率调节机构，以调节所述投影透镜的放大率，直到所述垂直线的所述形心之间的距离与所述水平线的所述形心之间的距离匹配。

36.一种投影系统，至少具有两个投影器，每个投影器均产生子图像，其中，所述子图像被投影到屏幕上以形成合成图像，并且重叠所述子图像的边缘部分以形成重叠区域，每个投影器均包括：

光源，用于产生光；

输入电路，用于接收表示所述子图像的图像数据信号，并且将所述图像数据信号分离为单独的红色、绿色、和蓝色的颜色分量信号以及帧定时信号，所述颜色分量信号具有用于所述子图像每个像素的像素亮度数据；

至少一个空间光调制器SLM装置，用于调制从所述光源接收的光，基于此产生所述子图像；

集成器，位于所述光源和所述SLM装置之间；

散射器，位于所述集成器和所述SLM装置之间，用于改变所述集成器输出处的光的强度分布；

边缘混合遮片；

照明中继，位于所述散射器和所述SLM装置之间；以及

投影透镜，用于投影所述子图像，

其中，所述边缘混合遮片包括如下边缘图案：

形状为在所述重叠区域内以恒定方式逐渐增加所述子图像的每一个的遮蔽；

形状为与其他投影器的遮片在形状上互补。

37.根据权利要求36所述的投影系统，其中，将所述边缘混合遮片可位于所述集成器和所述SLM装置之间或者在所述SLM装置之后。

38.一种自动对准系统，使用在至少具有两个投影器的投影系统中，每个投影器均产生子图像，其中，所述子图像被投影到屏幕上以形成合成图像，并且重叠所述子图像的边缘部分以形成重叠区域，所述投影器是权利要求1中所述的投影器，所述自动对准系统包括：

相机，能够从所述屏幕接收所述合成图像；

对准计算机，能够分析所述合成图像并生成位置控制信号；

控制器，能够接收来自所述对准计算机的所述位置控制信号；

透镜放大率调节机构，与每个投影透镜相关联，能够接收来自所述控制器的所述位置控制信号，并基于所述位置控制信号调节所述投影透镜的放大率；

透镜位置调节机构，与每个投影透镜相关联，能够接收来自所述控制器的所述位置控制信号，并基于所述位置控制信号调节所述投影透镜的位置。

39.根据权利要求38所述的系统，其中，所述边缘混合遮片位于所述子图像的光路中，用于逐渐减小所述子图像边缘部分的投影亮度，并且每个投影器还包括边缘混合遮片位置调节机构，与每个边缘混合遮片相关联，能够接收来自所述控制器的所述位置控制信号，并基于所述位置控制信号移动所述边缘混合遮片的位置。

40.一种用于对准由具有投影透镜的第一投影器投影的第一子图像以及由具有投影透镜的第二投影器投影的第二子图像的方法，每个投影器均具有边缘混合遮片以阻挡所述子图像边缘部分的投影，以并列方式将所述子图像合成在屏幕上，使得对准所遮盖的边缘部分以生成具有所述两个子图像重叠区域的合成图像，所述第一投影器和所述第二投影器均是权利要求1中所述的投影器，所述方法包括：

通过所述第一投影器将所述重叠区域中的第一形状投影到所述屏幕；

通过所述第二投影器将所述重叠区域中的与所述第一形状具有预定关系的第二形状投影到所述屏幕；

通过相机使所述第一形状和所述第二形状成像，以确定所述第一形状和所述第二形状的对准，从而生成对准输出；

通过对准计算机分析所述对准输出，以确定所述第一形状与所述第二形状的间隔；

基于所述第一形状与所述第二形状的间隔生成控制信号；以及

通过所述控制信号控制至少所述第一投影器的透镜的移动，以对准所述第一形状和所述第二形状。

41.一种用于将由具有投影透镜的第一投影器投影的第一子图像的放大率与由具有投影透镜的第二投影器投影的第二子图像的放大率进行匹配的方法，每个投影器均具有边缘混合遮片以阻挡所述子图像边缘部分的投影，以并列方式将所述子图像合成在屏幕上，使得对准所遮盖的边缘部分以生成具有所述两个子图像重叠区域的合成图像，所述第一投影器和所述第二投影器均是权利要求1中所述的投影器，所述方法包括：

通过所述第一投影器将所述重叠区域中的两条垂直线投影到所述屏幕；

通过所述第二投影器将所述重叠区域中的与所述垂直线具有预定关系的两条水平线投影到所述屏幕，其中，所述垂直线之间隔开与所述水平线之间相等的距离；

使所述垂直线和所述水平线成像，以确定每条线的形心、所述垂直线之间的距离、以及所述水平线之间的距离；以及

如果所述垂直线的所述形心之间的距离与所述水平线的所述形心之间的距离不匹配，则控制适当投影器上的透镜放大率调节机构，以调节所述投影透镜的放大率，直到所述垂直线的所述形心之间的距离与所述水平线的所述形心之间的距离匹配。

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