CN1735831A - 用于图像投影的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在单芯片上组合有光源、调制器以及控制电路的固体投影设备。例如，投影仪可以包括几组VCSEL，每个都与一组MEM镜面相关联，并与控制电路相连接。该设备也可以包括用于密封的各种Pyrex层和斜面层。该设备还可以包括与该光源相关联的检测器。这些检测器用于确定投影表面的形状和位置、建造姿态接口并确定投影点的可操作性。本发明还涉及使用该器件用于操纵该图像、产生缩放、屏蔽、反转图像、定位和梯形失真校正等的方法。本发明可以用在投影显示设备、便携式显示设备、平视显示、视网膜显示、背面和正面投影显示，以及其它的显示应用。

Description

用于图像投影的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2001年11月6日申请的题为“用于投影显示的装置”的美国临时申请No.60/333266的优先权，其全部被引用在此作为参考。

本申请要求2001年11月6日申请的题为“用于图像投影的装置”的美国临时申请No.60/333178的优先权，其全部被引用在此作为参考。

技术领域

本发明涉及便携式投影设备。具体而言，本发明涉及可操作的显示图像的便携式投影设备。

背景技术

商业和其它的职业(function)正朝着移动的方式发展。随着便携式计算设备以及包括膝上型计算机、蜂窝式电话和个人数字助理(PDA)日益广泛的使用，其中，可以使用很多典型的便携式显示器和便携式投影设备。然而，典型的显示技术是非常不方便的，它们质量差，功率消耗大。

许多典型的投影设备是设计连接到一台计算机，通常是一台桌上型计算机的大型(large)的投影设备。由于膝上型计算机的增加(proliferation)，投影设备变得越来越便携，市场也随之扩大。近来，销售商开发了一种装置，它能使PDA(诸如掌上型或袖珍型的PC设备)与一个投影仪相连并能用于讲座(drive a presentation)，从而取消了对膝上型计算机的需要。同样地，许多高端投影仪具有存储和显示Powerpoint文件的能力，而不需要采用外部设备。这些投影仪的典型用户是以讲座(presentation)为目的的团体用户(corporate user)，但是，市场正在向着家庭剧院、专业化的显示和训练仿真应用的方面扩展。

显示投影系统通常是体积大、笨重和功率消耗高的设备。它们需要用高功率的和高温的光源来工作。这就意味着它们需要相当大的冷却和电源供给。当前的设备需要相当的复合光学系统(complex optics)来聚焦并掾纵显示以进行“梯形失真校正”和图像缩放等。为了与环境方面的问题相适应，也需要对显示进行手工校正。较小元件的使用正在使典型设备变小，但是基本上所使用的技术是陈旧的技术。仍然存在功耗高、尺寸大、耐用性和可用性差等问题。这些典型的显示技术包括阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子体显示、光闸或DLP(数字光处理器)投影仪。

许多典型的便携式投影仪其宽度和深度与大的膝上型计算机的尺寸相当，但其高度为膝上型计算机的两倍。一个典型的单元的尺寸是1.9”h×9”×7”，重2.9磅(约1.31544千克)。这个装置是基于TI DLP(数字光处理器)技术，输出为800 ANSI流明(Lumen)(显示亮度的一种计量单位)，并支持XGA(1024×768)分辨率。根据其特征、亮度和分辨率，许多典型产品的价格在3000到10000美元范围。

使用当前技术能减少的尺寸和重量是有限的。为了准确地与精密光学元件进行组装以制造当前的设备，就需要易碎的、功率消耗大的和昂贵的灯泡。这就会使得生产成本高和利润少。因此，当前的设备只用在特殊的用途上，并一项典型的业务在一个地方往往只有一或两台。尽管当前的设备只有3磅重，似乎比较便携，但是，它在使用200小时左右之后就需要更换灯泡，而且价格高达200-300美元。

常常用ANSI流明来计量投影仪的亮度。在投影仪的技术规格说明书中，这个度量是用“亮度”来标记的，但在技术上它是发光功率的度量。流明是光量(quantity of light)的一个度量，而不是照度(illumination)或亮度(brightness)。为了确定亮度，流明的数量被按照面积来划分以得到每平方英尺上的流明(lumens/sq.ft.)。

投影仪的ANSI流明测量的规格与投影图像的尺寸无关，通常用在屏幕周围9个点上的测量结果来得到一个平均值。许多典型的显示投影仪的ANSI流明的位于800-1100 ANSI流明之间。

与此相反，典型的电视画面具有大约20-30流明/平方英尺的亮度。对800ANSI流明的投影仪的比较依靠显示图像的尺寸。要记住的是，为了得到亮度的数值，我们将用流明额定值除以显示面积。如果假设屏幕不吸收太多的光，800流明的投影仪的亮度与显示尺寸为7.5英尺(约2.286米)的典型的电视机的亮度相当。

典型的800流明的投影仪的亮度在屏幕上产生对角线为7.5英尺的图像(可覆盖27平方英尺的面积)是30流明/平方英尺(用800流明除以27平方英尺)。对于更大的显示器，图像是不大亮的(less bright)。例如，对于一个对角线为10英尺的图像(可覆盖48平方英尺)，同样的投影仪将只有17流明/平方英尺(800/48＝17)的亮度。

许多典型的投影仪或者是LCD(液晶显示器)或者是DLP(数字光处理器)投影仪。两种投影仪都使用以恒定亮度发光的高强度灯。LCD面板上的每个象素都起着一个微小光闸的作用，以阻挡某一些光，并改变屏幕上的亮度。DLP投影仪有一个由微小镜面构成的阵列，光线或者通过透镜投影到屏幕上或者投影到投影仪中的黑色“光吸收器”(light sink)上，以便吸收掉不需要的光。不管是一个像素还是全部像素发射最大限度的光，灯泡的亮度都不会改变。(由于LCD上的像素不能完全阻挡住光，即使是在像素的镜面指向光吸收器的情况下，DLP投影仪也会漏光，因此，两种类型的投影仪通常都产生不十分理想的黑色)。

一个100瓦的灯泡通常仅输出5-7瓦的可见光，其余的能量浪费在发热上。100瓦的灯泡发出的光相当于800流明，但是，一个输出为800流明的投影仪通常需要250瓦的灯泡。这是因为灯泡在所有的方向上都输出光。反射器(reflector)的缺陷、光的泄漏以及通过LCD面板和透镜时吸收的光，使得光在离开投影仪之前，耗费了大约一半的光强度。有些光在穿过房间而投影到屏幕上时也因散射而损失掉了。这样就使得从灯泡到屏幕上的光损失了许多能量。

为了使灯泡发出非常“白”的颜色，灯丝必须在很高的温度下工作，这就需要更高的电压和功率大得多的电源。这也会增加由于发热而损耗的电力。

许多典型的投影仪和许多典型的电视机之间的差别在于投影方法有所不同。在电视机的CRT(阴极射线管)中，光是通过让聚焦的电子束投影到阴极射线管内表面上的荧光体上而产生的。电子束照亮了非常小的点，并使这个点在屏幕表面上从左到右、从上到下快速地移动，直到覆盖整个的表面为止。这发生得如此之快，以致肉眼注意不到，而只看到作为一个完整(solid)图像的画面。

为了改变该点的亮度，电子束的强度要根据需要而变化。在CRT中，对亮度的主要限制是它的最大的射束电流。产生一个完整画面所需要的平均功率要低得多。如果仅有10％的屏幕需要最大的亮度，那么，仅在10％的时间内需要最大功率。对于扫描式的显示器而言，需要两个度量，这就是平均功率(相当于ANSI流明)和峰值功率。因为很少需要整个屏幕都是白的，所以对于相同质量的画面来说，平均功率可以是很低的。

基于CRT的投影仪通常使用3个非常亮的CRT，并通过透镜聚焦来投影图像。然而它们既重又大。有时也将CRT用于背投电视机上。CRT投影仪的峰值与平均(ANSI)流明之比通常是5∶1。例如，一个额定160ANSI流明的CRT投影仪将有超过800的峰值流明。由于CRT能够完全切断射束电流，因此，CRT能提供一个理想的黑色级别。对于画面质量而言，一个纯净的黑色和一个明亮的白色是一样重要的。由于这个基本的不同，具有典型的160流明ANSI亮度和800以上峰值亮度的CRT投影仪看起来确实比额定为800流明的LCD投影仪更加明亮。

早期的计算机监视器(绿色屏幕)往往不能按需要扫描足够多(在足够高的刷新速率下)的线数，它们的荧光体具有较长的持续时间(即在受到电子束的冲击后它们能持续较长时间的发光)。在器件不能足够快地扫描的情况下，为了克服电子器件的限制，就需要设计出持续时间长的荧光体来克服该限制并改进显示质量。

所有的荧光体都不可避免地具有一定的持续时间。与此矛盾的是，随着显示电子器件更快地发展，可以更快地驱动电子束的扫描(即具有更高的刷新率)，CRT的制造商不得不设法最小化CRT中荧光体的持续时间。计算机监视器越来越多地使用在较高的刷新速度下具有较短持续时间的荧光体，以便减少图像的闪烁并得到像视频图像那样的活动画面的轮廓鲜明的图像(crisper image)。

除了显示上的问题外，与器件的连接也证明是成问题的。对于膝上型计算机的典型的显示设备使用的连接并不能用于其它的便携式计算设备。对于许多便携式设备而言，交叉兼容性是有限的，并且必须使用多种显示设备。

这些问题长期存在于许多显示场所之中，这其中包括平视显示器、计量(gauge)显示器、背投电视、正面投影电视、计算机监视器、蜂窝电话显示屏、PDA显示屏、便携式投影仪、照相复印机的成像系统。如此，这个解决方案可以应用到各种显示应用之中。

同样，许多典型的显示设备在显示性能、接口规格和便携性方面都存有问题。此外，许多典型的显示器显得体积庞大、沉重、昂贵、高功耗、产生热量多、机械结构复杂、难于安装和/或易破碎，等等。对于本领域的技术人员，在比较这样的现有技术和在此所述的本发明之后，将会更加清楚地认识到现有技术的许多其它方面的问题和缺点。

发明内容

在具有至少一个衬底层(substrate layer)的单个光投影单元中能够得见本发明的各个方面。该单元可以有一个具有若干电磁能量源的衬底层，一个具有若干微型机电镜面的衬底层和一个具有计算电路的衬底层。每个微型机电镜面可唯一的与一组电磁能量源相关联。此外，计算电路可以驱动电磁能量源和微型机电镜面以产生图像。这些电磁能量源可以包括微型激光器、毫微点(nanodot)和VCSEL(垂面腔面发射激光器)等。这组电磁能量源可以包括红、蓝、绿光源。此外，这组电磁能量源还可以包括红外光源和其它光源。与衬底层相集成的可以是透明层。这些透明层可以用作光楔(wedge)以帮助引导光或密封敏感元件。

在投影点(proxel)单元中可以得见本发明的其它方面。投影点单元可以有一组电磁能量源，每个都发射不同的波长。这组能量源与一个电磁能量调制器相关联，并用此调制器来引导从能量源发出的光。一组这些投影点单元可以组合在一个单个的芯片状单元中以便利于图像的投影。这些不同的波长可以包括红、蓝、绿和红外线等。此外，电磁能量源可以是毫微点、VCSEL、发光二极管和微型激光器等。电磁能量调制器可以是一个微型机电镜面。此外，该投影点单元还可以包括一个光检测器。这样的光检测器可以用于确定镜面位置、可操作性、校准和与目标物体的邻近(proximity of object)等。

从投影装置中也可得知本发明的其它的一些方面，该投影装置包括一个具有几个光源的衬底，具有几个微型机电镜面的第一调制器衬底以及具有几个微型机电镜面的第二调制器衬底。这些部件都可以与一个计算电路一起集成到一个单个的芯片状的单元中。该单元可以进一步包括若干与衬底层相集成的透明层。这些透明层可以用作为光楔以帮助引导光或用以密封和保护敏感部分。

从具有多个投影点的集成投影仪的使用方法中也可得见本发明的其它的一些方面。该方法包括调节分配给各个投影点的范围和数据，并引导光的发射以便与一个或多个光调制器相协调，以产生一个图像。

如此，说明了一个用于图像投影的设备。根据本发明的详细说明，并结合附图一起考虑，本发明的其它方面、优点和新特征将会变得更加清楚。

附图说明

结合附图并参照下面的说明，将能更全面地了解本发明及其优点，图中用相同的标号来标明相同的特征，其中：

图1是根据本发明示出了一个投影设备的示意方块图；

图2和3是根据本发明示出了另一个投影装置的示意方块图；

图4是示出一个用在如图1、2和3中的投影设备中的投影点的图画；

图5A、5B和5C是根据本发明示出了在投影设备中的投影点的配置的图；

图6A、6B、6C和6D是根据本发明示出了投影光配置的示意图；

图7A、7B、7C和7D是根据本发明示出了投影属性的图；

图8是出了关于投影设备的视场的感测(sensing)从目标物体上反射的光的示意方块图；

图9是示出了由如图1、2和3中所见的本发明使用的范例的方法的方块流程图；

图10A、10B、10C和10D是示出了在图4中所见的投影点的一个范例实施例的示意图；

图11是在如图4中所见到的投影点的另一个典型实施例；

图12A、12B、12C和12D是示出了如在图4中所见的投影点的另外几个范例实施例的示意图；

图13A、13B、13C、13D和13E是示出了如在图1、2和3中所见的一个分层的(layered)投影设备的范例实施例的示意图；

图14A、14B和14C是示出了如在图13A、13B、13C、13D和13E中所见的投影设备的范例实施例的示意图；

图15和16是示出了用于操纵如在图1、2和3中所见的投影设备的电路的范例实施例的示意方块图；以及

图17、18、19A、19B、19C、19D、20、21、22和23是示出了如在图1、2和3中所见的投影设备的应用的示意图。

具体实施方式

本发明涉及基于具有集成的光源和光调制器的投影设备的便携式显示设备的创造。一个可能的应用包括一个基本的扫描投影系统。其它的范例的应用包括平视显示器、背面投影显示器、姿态接口(gesture interface)和复印机(copier)等。

光源和光调制器可以集成到一个单个的单元或光投影装置中。这个单元可以包含几个光学地结合的层。此外，该单元还可包含与光源和光调制器电连接的计算电路。如此，所述层可以是与其它材料集成在一起的半导体层，以形成一个单芯片状的单元。该单元可以采取芯片状的形式，并由各种半导体、衬底和混合半导体层等制成。该单芯片状的单元可以投影来自各种子单元和称为(termed)投影点的光，以产生一个图像。

图1是根据本发明的用于图像投影的系统10的示意方块图。光源12产生电磁信号，所述电磁信号冲击到调制设备14上。调制设备14引导来自设备22的电磁信号。可以通过聚焦设备16来引导电磁信号。所述电磁信号可以被引导以冲击到特定目标物体18上。此外，传感器20可以检测散射的电磁信号，并用这些电磁信号来控制光源12、调制设备14和/或所述聚焦设备16。

这些设备可以位于分离的单元中，或在一个单个的衬底上，或者在其它的各种组合中。例如，可将VCSEL装置和MEM镜面放在一个衬底上。VCSEL可以产生一束光束。该光束可以冲击到镜面上。该镜面将该光束引导到屏幕或其它显示器上。此外，在该装置上还可以包括一个光传感器。该反射光可以被检查到和测量以确定反射物体的距离和反射光的其它性质。

半导体光源技术可以采取各种不同的形式。这些形式可以包括LED(发光二极管)、RC LED、NRC LED、表面LED、薄膜LED、OLED、VCSELS、EEL(边缘发射激光器)、可调的多色激光器、二极管激光器和毫微点(nanodot)等。

调制设备可采取各种不同的形式。这些形式包括数字光处理器、振动式MEM镜面、图像校正活塞镜面(piston mirror)阵列、具有镜面的毫微米(nano)或微米(micro)译码器(translator)，固定镜面、液晶单元(liquid crystal cell)、具有可变反射率的设备，以及其它空间光调制器，等等。此外，空间光调制器可以是振幅和/或相位调制器。它们都可以用于本发明之中。

本发明可以使用数字信号处理器。这个处理器可以用来控制、操纵半导体光发射器技术和/或调制设备，和/或与半导体光发射器技术和/或调制设备通信。此外，本发明还能够在数字信号处理器的指示下用调制设备引导由半导体光发射器技术产生的电磁能量。此外，该数字信号处理器可以与包括便携式计算设备等的计算设备通信。

在一个范例的实施例中，本发明可以采取扫描投影显示器的形式。该显示器可以使用集成在单个芯片上的基于MEM的镜面和半导体光源阵列。将基于MEM的镜面和半导体光源组合到“投影点”元件中。每个“投影点”元件都有一个或多个光源以及一个或多个调制设备。投影点元件可以配置在集成设备上以利于诸如电子缩放、屏蔽和梯形失真(keystone)校正等功能。如此，系统将变得极为耐用、功率消耗较低，并且只有火柴盒大小。此外，投影图像的分辨率和尺寸并不受设备尺寸的限制，产量(yield)不会容易地受像素误差的影响。这样，它就可以起到个人显示器或组投影仪(groupprojector)的功能。

在另一个实施例中，扫描投影显示器可以具有集成在单块芯片上的基于MEM的镜面、半导体光源阵列和LiDAR(激光雷达)成像阵列。所述LiDAR可以用于跟踪显示表面以控制显示尺寸，并能够进行失真校正，为基于姿态的用户接口跟踪用户的移动，和/或扫描用户提供的目标物体(二维或三维的)供输入之用。

在另一个实施例中，集成的设备将一个或多个振动式镜面与在投影点元件中的VCSEL组合在一起。该设备将与投影点相关联的像点投影到屏幕上并迅速移动它们以产生一个画面。这与传统的使用诸如单个的DLP或LCD的空间光调制器通过透镜来引导光的光调制方案不同。而该装置更类似于电视机。在电视机中，为了产生一束电子束，必须将阴极封闭在真空中并加热到相当高的温度。然后，电子束冲击屏幕表面上的荧光体以产生一个光点。相反，半导体光源将电子直接转换为光子并将光子发射到即使在发送一段相当长的距离也不会散开的光束中。而且，具有多个投影点，能够以极高的扫描速度来扫描图像。

或者，通过将单个光源通过一组镜面似的(mirrored)表面、易变反射表面、光束分裂器以及其它的定向设备引导到相位或频率调制器以产生一个彩色显示。结果产生的改变了频率的一个或多个光束被引导以形成一个图像。

尽管单光源的方案是可行的，但是设计可以包括多个同时扫描的光源，以增加亮度和提高图像的稳定性。

图2是根据如图1中所见的系统的投影系统的范例实施例的示意性方块图。在此实施例中，光源32、MEM镜面36和控制电路34都可以放在分离的衬底或衬底层上。光源32可以是一个单光源、一组光源或光源阵列等。

或者，还可以把器件安放在单个的衬底上。图3是根据如在图1中所见的系统的投影系统的范例实施例的示意方块图。在此实施例中，控制电路56、集成光源和定向设备54都放在一个单个的衬底上。然而，其它各种组合也是可能的。

图4示出了在投影点元件中的集成光源和光调制器的范例的实施例。在这个实施例中，一组光源74产生在不同波长的光。这个光冲击镜面76和78，并被从所述镜面76和78引导和投影以产生一个图像。在此情况下，光源和光调制器的集合(collection)称为(termed)投影点。然而，可以设想到其它各种不同的实施例。

光源组74可以采取各种不同的形式，这包括VCSEL、毫微点(nanodot)、边缘发射激光器(EEL)、LED(发光二极管)、RCLED、NRC LED、表面LED和OLED，等等。在图4所示的例子中，装有一组VCSEL的单晶片层与调制层叠放在一起。

如图4中所见的光调制器包括一组镜面76和78。这些镜面根据要求改变光线79的方向以再现一个图像。在一个范例实施例中，至少有一个镜面是振动式的镜面。用一个或多个振动式镜面的路径对来自光源的光投影进行计时，以便照亮构成图像的特定的点。

然而，也可以设想出其它各种调制器。例如，镜面可以是数字的。或者，也可以使用其它的调制装置，诸如杠杆臂(leaver arm)、棱镜和成角度的Pyrex(硼硅酸盐耐热玻璃)等。

在集成设备的表面上可以配置不止一个投影点。投影点的数量和配置提供了各种特征，诸如投影点冗余、可变宽高比、电子的animorphics和panamorphics、屏蔽、反向扫描、隔行扫描、组式扫描和局部组式扫描等。

可以这样来配置投影点，以使其投影的范围与其它的投影点相重叠。以这种方式，可由一组相邻的投影点来承担失效的投影点的责任。投影点可在它们范围内的一个有限的区域中投影，以允许各种不同的特征，包括图像缩放、屏蔽(masking)、梯形失真校正等。与典型的DLP投影仪不同，单个投影点对一个以上的像素或一个在其上能够发生各种光投影的扩展路径负责。典型的DLP投影为一个像素分配一个单个的数字镜面。该镜面用开/关像素状态进行投影。因此，上述的许多特征都是不可能的。

阵列的模式也是至关重要的。图5A示出了在集成设备表面92上的典型的投影点94配置或阵列。每个投影点在布局(composition)上都可以是一致的，或者随行、列而发生变化，或者以关于芯片92表面的其它模式。例如，每个投影点可以具有一组投影可见光的VCSEL和两个振动式镜面。或者，可以根据投影点的投影来配置具有单波长的投影点。可以建立红光发射投影点、蓝光发射投影点和绿光发射投影点的投影点行。在另一个例子中，可根据一个模式来配置发射不同波长的投影点。

这个特征的一个方面是减少了线扫描。投影点可以扫描一条线或一条线的一部分。则一组投影点可以同时扫描多条线。在另一个实施例中，投影点可以来回地扫描同样的一条线或在反向扫描时扫描随后的一条线。在具有800线的典型的CRT监视器上，光束要横过屏幕扫描800次。对每条水平线重复水平扫描。相反，具有800个或更多投影点的设备不需扫描超过一次就能产生每条水平线。另一方面，投影点能够垂直扫描并产生在水平线上每个像素。因此，能够更快地刷新屏幕。相似的，投影点能够双向扫描。投影点的数量和双向扫描使得能够进行隔行扫描，并具有极高的分辨率。

在使用大量的设备时也能够具有冗余。可适当地改变各种设备以补偿一个或多个相邻设备的损失。这种改变是很简单的，如调整扫描范围和通过软件或硬件分配给任何给定投影点的数据。

此外，传感器及其它不可见光源可以和可见光源放在一起。它们可以用来检测视场中目标物体的位置和移动。

然而，可以设想出各种不同的配置。图5B示出了一个圆形的或Fresnel(菲涅耳)状的配置。图5C示出一个类似椭圆形的配置。可将投影点按不同的形状来配置，如矩形或不规则的形状。这些配置中的每一个对于特定的应用都产生优点。例如，图5A的配置可以用在便携式投影仪或背面投影电视。图5B和5C的配置可以应用在更特殊的应用上，如用在显示器面板、平视显示器和表面不平的目标物体上。

图6A示出具有单振动式镜面的投影点的扫描线配置。可以沿着给定扫描线(如在顶部标出的扫描线)来投影光线。通过对光源(如VCSEL)的激活进行定时，系统可以产生沿着顶部扫描路径标出的完整的循环。然而如果想要使用振荡器的全部范围，就可以将光线投影到沿所标出的一段顶部路径的任何一点上。底部路径可以代表第二投影点。如果配置了多个投影点，就可以同时扫描一个图像的所有的线。

在第二实施例中，下面的线可以代表第一投影点的另一条路径。如果将一个振荡镜面和至少具有两个方位的数字镜面结合在一起，光源就可以投影在不同路径的任何一点上，以便于完全扫描振动式镜面。如果配置了大量这样的投影点，就能实现局部组式扫描(partial gang scan)。

图6B示出了另一个实施例，其中，各个投影点都有重叠的范围。以这种方式，如果任何一个投影点不起作用或受到损坏，在此区域中的其它的投影点就会承担起该投影点范围的选择的部分的责任；提供冗余。这样的配置也能实现电子缩放特性，按此特性，各个相邻的投影点可以在投影点的中心范围内的指定范围。如所分配的范围所指示的，相同图像数据能够在较小和较大的区域中投影。

如果在调制中使用两个振动式镜面，就能产生如图6C所示的正弦路径。可以对光定时，以在沿此路径的任何一点上发射。如果两个镜面的振荡速率之比大于1比1，就能产生可以改变给定区域的覆盖的各种正弦路径。这样的指标可以通过生产制造来固定，或者用软件或硬件参数或开关来改变。

图6D示出了来自两个数字镜面的输出的另一个潜在的实施例。如果两个镜面中的每一个都有两个位置，任何给定投影点就能产生一组四个象素。或者，如果每个镜面都有三个位置，任何给定投影点就能产生9个象素。然而，可以设想到不同的组合。这样的特征还可以用来提供重叠和冗余。

图7A、7B、7C和7D还示出了用投影点来产生的不同效果或特性。例如，图7A示出了以扩展方式改变给定投影点的范围。这样的责任区域的控制可以用来提供诸如梯形失真校正、宽高比变化和图像缩放的特征。图7B示出了责任区的类似的改变，其中，责任区被压缩或者缩窄了。这也可以产生诸如梯形失真校正、缩放和宽高比变化的特征。图7C示出了使用不到全部可用投影点的情况。在此情况下，可以提供屏蔽。图7D示出了使用一个或多个投影点投影到不能工作的投影点的区域中。如符号“×”所示，不工作的投影点不能产生像素或扫描线。相邻的投影点就会承担起两个投影点的任务。或者，远处的一个投影点可以对投影区承担责任，或者由一个投影点的组合来补偿由不工作的投影点造成的损失。利用这些功能，可以提供各种特性，诸如改变宽高比、支持多种宽高比、基于软件的梯形失真校正、animorphics、panamorphics、屏蔽、扫描、隔行扫描和组式扫描。

另一方面，设备阵列也可能产生一组散射的、会聚的、干涉的(interfering)或附加的(additive)光束。这组光束可以产生附加的颜色阵列。或者，对于一些应用，可配置设备以产生干涉图(interference pattern)。这些干涉图可以建造低振幅的区域和高振幅的区域。而且，可以配置设备以产生重叠模式(overlapping pattern)。各种不同的模式可以以一中在给定位置增加光强度以超过单个设备的强度的方式操作。

在另一个实施例中，可以给投影点提供电磁能量源，如在图8中所例示的，所述能量源可以是可见的，也可以是不可见的。可以采用一个感测机制来检测在视场中的目标物体、投影表面的外观和/或在投影表面以外的物体。该能量源可以与位于芯片102中的检测器一起使用，以检测目标物体或投影表面的形状或角度。例如，芯片102可以用可见光谱和红外光束投影一个图像。例如，红外光束可以从物体106和108或屏幕104反射。然后，可以用芯片102中的检测器来确定目标物体的形状、目标物体的位置、屏幕104的形状和屏幕104所在的角度。然后可以自动进行校正，改变投影点的范围、扫描分派给每个投影点的数据以及其它特性，以产生一个校正的图像。例如，如果将屏幕104放在方位112的角度上，芯片102就能自动校正投影的图像以对新角度加以补偿并保持图像的质量。适当地选择屏幕材料也能够检测屏幕对面的物体，诸如物体110。在另一个范例的实施例中，也可用投影点调制器作为光收集源(light collection source)，使用利用检测的光收集方案或光投影方案来收集沿给定路线的光。可以设想一个姿态接口。

例如，可以使用一个LiDAR系统来检测屏幕的位置、方向(orientation)、表面质量和其它参数。然后这个信息还可以被用来调整聚焦、指向和光的发射。此外，该系统可以检测在屏幕前面的物体并相适应地投影以便补偿失真。以这种方式，该系统可以有一个适应的光学性能。LiDAR系统可建在每个投影点之中，包括分离的投影，或者采取另外的形式，与投影点阵列和芯片分离或集成在一起。

也可将光检测器与每个投影点元件集成在一起，以便确定镜面的位置，检测从给定投影角度反射的光和/或确定投影点光源的可操作性。当然，还可以设想其它各种不同的用途。

图9示出了利用投影点配置实现各种可能的功能的范例方法。该系统可以接收也可以不接收如方块122所指示的指令。例如，这些指令可以包括指示缩放、改变宽高比或调整图像要求等。这些指令可由用户、控制器或反馈机制等提供。

这个系统也可以用传感器和检测器来构成。利用这些装置，如方块124所示，该系统可以感测环境。在此情况下，诸如屏幕角度、屏幕形状、在光路上其它物体的存在的投影特性的感测可以用来结合其它指令以确定每个投影点的最佳范围和数据的分配。如方块126中所示，通过软件和/或硬件的排队，投影点的范围可以被调整以达到期望的图像特征。如方块128中所示，可以通过向各个投影点控制单元提供选择数据来实施图像投影。

以这种方式，可以提供各种特征，诸如改变宽高比、支持多种宽高比、animorphics、panamorphics、梯形失真校正、屏蔽、扫描、隔行扫描和组式扫描等。例如，系统的预试可以确定各种不同的投影点的可操作性，并且感测能力可以帮助确定哪个投影点是操作的。然后，该集成设备可以存储可操作性信息，并利用这点决定投影点的新的范围，以便在投影点中达到冗余。或者，通过感测屏幕的角度或屏幕相对于投影的角度可以达到对梯形失真的校正。通过调整投影点的范围和光投影的定时以减少图像的视线缩短(foreshortening)。各种光学元件可以与光源组合在一起，或者作为设备的部分装在光路中，用于聚焦或改变光束的光学性质的目的。镜面也可以包括光学元件和或特定的表面形状或特征，以达到特定的光学调节或改变光束的性质。

图10A、10B和10C是投影点的范例实施例。投影点系统130可以被开发具有一个或多个光源132和两个镜面134和136。随着镜面134和136的振动或移动，光源132按节拍(in time)投影光以产生投影光束138。在这个范例实施例中，镜面134和136可以振动以便在光的方向上产生一个垂直交叉(perpendicular)的变化。例如，镜面134可以振动以便在投影光束中产生垂直偏离，镜面136可以振动而在投影光束138中产生水平偏离。反之亦然。

或者，一个镜面可以是静止的或固定的。这将能减少对活动镜面的尺寸要求。可将双轴的活动镜面与静止镜面结合起来使用，以产生一个扫描投影。而且，可以设想数字镜面和振动式镜面的各种组合。

图10A是系统130的侧视图。该系统位于普通的衬底140上。将一个或一组光源132安装在该衬底之中，镜面134和136同样那样。没有示出包含在衬底140中的适合的电连接或导体连接以及绝缘结构。图10B示出了投影点的顶视图。在一个范例实施例中，从一个或一组光源132发出的光通过用镜面134进行上调制或下调制(modulate up or down)，然后反射到镜面136上。这里是如图10B所示的一侧到另一侧的(side-to-side)调制。然而，也可以交换角色。而且，镜面可以按不同的速度振动。如果这些比率定为2∶1、3∶1或其它的比率，就会产生正弦曲线或各种其它的形状。定时的光投影就会沿着这个曲线产生像素或线。这些由一个或多个投影点产生的像素或线的组合可以组合以产生一个图像。

图10C示出了另一个实施例，其中，集成设备是由各种不同的层142、144、146组成。在这个实施例中，光源132和其它的电子电路放置在层142。第一镜面134放在层146上，第二镜面136放在层144上。这些层可以相互连接，并且每层都可以有控制电路的不同部件。在这个组合中，由镜面134和136来调制由光源132产生的定时的光，以产生投影光束138。然后将此投影光束用在与其它的光束的组合中以产生图像。

图10D示出了另一个实施例，其中，在变化的(varying)晶片层上产生一组光源。这些晶片层可用来产生具有不同波长的光源。在这个范例实施例中，光源152、154和156分别位于层168、166和164上。光源152、154和156的每一个都具有不同的波长，如红、蓝或绿。结合控制电路，光源152、154和156根据时间信号发射一个光束，随后该光束由镜面158和160进行调制，以产生调制光束162。调制光束162结合来自其它的投影点的其它光束产生一个图像。

在图11中可见另一个实施例或投影点。图11示出了一组边缘发射激光器(EEL)182、184和186。每个边缘发射激光器都有一个不同的波长，如红、蓝或绿。可将这些激光器指向镜面188或其它的调制器。整个配置可以位于一个普通的衬底190上。然而，也可以设想各种不同的光源和调制系统。

图12A示出了另一个实施例。在此情况下，光源202位于衬底208中。镜面204位于衬底212中。在衬底208和212之间是一个透明层210，如Pyrex(硼硅酸盐耐热玻璃)。透明层210可以成一个角度。由光源202产生的光以一个角度冲击到镜面204上，然后从衬底204的开孔214引出，以产生一个调制光束206。

图12B示出了另一个范例实施例，其中，光源222位于层224中。用具有透射(transmissive)光指向元件228的杠杆臂(lever arm)226来调制和/或引导由光源222产生的光，以产生调制光束230。在图12C所示的另一个实施例中，将光源226放在光束224上。可以利用光束的移动或振动并结合其它的调制器以产生上述的效果。如此，还可以设想光束、数字镜面、振动式镜面和其它光调制器构成的各种不同的组合。

图12D描述了另一个实施例，其中，LCD板层(LCD panel layer)与一个或多个镜面层集成一起。可以用LCD层对一个或多个光源进行过滤或调制。可以使用一个或多个镜面层对来自LCD层的光发射进行扫描。

图13A、13B、13C、13D和13E示出具有集成光源和调制装置的分层设备的各种不同的实施例。图13A与图10C相似，光源和调制层以所示的分层方式配置。此外，在第一调制层上可以覆盖一个透明层，以便有效地密封该调制层，并防止灰尘、湿气和其它的污物损坏和降低调制器或光源的性能。而且，可将电路层连接在源层的下面。或者，可以将电路层和源层、第一调制器层或第二调制器层集成在一起。

图13B示出了这个系统的一个范例的变形，其中，第一调制器层和第二调制器层密封在两个透明层之间。随后，可在这个结构上将电路层和源层连接起来。这个结构的优点是，在生产制造的过程中较早地将调制器层密封起来，以防止损坏并提高成品率。图13C是另一个变形，其中，电路层放在第一调制器层和第二调制器层之间。这种配置的优点是可以保持电路层靠近调制器层。另外，在第一调制器层和第二调制器层之间的期望的光路可以大于两个邻近层所允许的光路。在这种情况下，诸如电路层或透明层的位于第一和第二调制器层之间的第三层能在调制器之间提供较大的距离。

图13D和图13E示出了在集成设备中成角度的透明层的放置。在这些情况在的每一种情况下，成角度的透明层都能改变光入射的相对角度。在反射调制器(mirrored modulator)的情况下，如果光源垂直于静止的反射面，系统就必须始终偏转镜面以使光线反射到随后的镜面。此外，对于光调制而言，并非镜面的整个范围都是可用的。使光的入射成一定角度可以起到增加投影点范围的作用。在图13D中，成角度的透明层或楔位于第一和第二调制器层之间。当光线冲击到第一调制器层上时，就按一定的角度被反射到第二调制器层上。如果两个调制器层是平行的，第一调制器就必须工作以执行一个附加的角度的运动。然而，如果使用所述楔形透明层，就可以使用第一调制器的全部范围。图13E示出了另一例子，其中，楔形透明层是放在调制器层和源层之间。在此情况下，入射在第一调制层上的光相对于保存了一定范围的第一调制器被再次改变了一定角度(angled)。

图14A示出了楔形透明层的一个更详细的例子。在此情况下，一组VCSEL 252放置在层260中。VCSEL产生一个定时的光信号，该光信号冲击镜面254和256以产生一个调制光258。镜面254和256可以是静止镜面、数字镜面、单轴振动式镜面、双轴镜面或一些组合。在此范例实施例中，由诸如Pyrex的材料制成的楔形透明层266是放在第一调制器层268和第二调制器层262之间。来自VCSEL 252的光在自动入射角内冲击镜面254。如此，就可以利用镜面254的全部活动范围。而且，电路可以或可以不放在层264中，并且系统也可以或可以不用透明层270密封起来。

图14B示出了系统的另一个实施例，其中，楔形透明层292放置在源层290和调制器层298及294之间。在此情况下，来自VCSEL 282的光按照将光指向镜面286的自动入射角冲击镜面284。镜面286产生光束288。这里同样，可将电路层296放在调制器层294和298之间，并可用透明层300来密封该系统。

图14C示出了透明层的另外用途，以便在制造处理的早期阶段有效地密封调制器层。在此情况下，调制器层322是密封在透明层320和324之间。类似地，将调制器层328密封在透明层326和330之间。将调制器层和与它们相关联的透明层重叠在一起，以便使光束318首先冲击调制器314，然后是调制器316。在一个特殊的情况下，调制器层可以包含相同的电路设计。顶部的调制器层上下颠倒并相对于底部的调制器层旋转90度，然后将两个调制器层结合起来。然后再将这两个调制器层与控制电路和集成光源连接起来。以这种方式，就能实现单个调制器层的设计在每个器件中使用两次。

图15示出了系统使用的范例电路。电路340包括一个帧缓存器342、一个视频处理器子系统344和各个投影点控制单元346、348、350和352等。帧缓存器可以接收和存储视频数据和/或控制数据和提供控制输出。该数据被提供给解释(interpret)数据和控制指令的视频处理器子系统344。该视频处理器子系统还将指令和控制数据进行再分，并将指令和控制数据提供给投影点控制单元346、348、350和352。然后，所述投影点控制单元结合操纵投影点元件以产生图像。

帧缓存器342可以采取各种不同的形式。这些形式包括RAM(随机存取存储器)和各种存储器电路。或者，每个投影点都可以有一个帧存储器，在每个投影点上分离的帧存储器可以用于每个波长，芯片可以有一个包含帧缓存器的单个的存储器或各种不同组合。

视频处理器子系统344可以采取各种形式。这些形式可以包括数字信号处理器等。

投影点控制器346、348、350和352可以采取图16示例的形式。图16示出了用于控制投影点的电路。串行RGB数据输入到转换器362中。由串行RGB信号得出的时钟信号引导到写地址发生器366。RGB数据被引导到颜色信道分离电路364。分离的信道信号被引导到它们各自的线缓存器370、372和374中。在这里，它们根据写地址发生器366产生的写地址进行存储。然后，线缓存器370、372和374根据由读地址发生器368产生的读地址信号进行读取。根据调制镜面和像素时钟的移动或位置来确定读地址信号。例如，可以根据一个方向上的移动来生成地址以产生光脉冲。然后，根据相反的移动来生成地址以产生光脉冲。对于水平线，可以根据从左到右的图像扫描来生成地址以产生像素。然后在镜面反转方向时，可以根据从右到左的扫描来读取数据。以这种方式，每次扫过镜面都可以产生像素。写地址发生器366和读地址发生器368也可以通信以保证适当的地址处理。

RGB数据从线缓存器370、372和374中分别发送到相应的DAC(数模转换器)376、378和380。DAC 376、378和380可以接收与亮度相关的信号。而且，DAC 376、378和380可以分别接收与每个发射器382、384和386相关的校准信号。该校准信号可以是在生产制造时确定的一个补偿值(offset)，以补偿设备之间的变异性。例如，可对器件进行测试并将校准了的偏移(shift)存储在每个投影点和发射器的配置存储器(configuration memory)390中。

在图16的例子中，示出了红、蓝、绿发射器(分别为382、384和386)。此外，也可以产生其它波长的信号。例如，一个与红外信号相关联的附加信号可以输入到线缓存器和DAC。

串行控制数据和状态数据可以在视频处理器子系统和转换器388之间进行通信。可将数据引导到配置存储器390中。该配置存储器可以存储发射器校准信息、亮度信息以及与垂直驱动和水平驱动相关的参数。在这个范例实施例中，配置存储器将与垂直驱动相关的参数提供给垂直驱动DAC 394。然后，垂直驱动器DAC 394向垂直镜面驱动器396发出信号。在数字镜面的情况下，镜面可以采取期望的位置。在振动式镜面的情况下，可以用指示水平镜面的振动和位置的给定频率驱动镜面来进行振动。

配置存储器390也根据水平镜面的振动提供定时。在这个范例实施例中，水平镜面驱动器399按已知的频率驱动水平振动式镜面。镜面传感器398感测镜面的位置。在这个例子中，当镜面达到振动范围的一个极限时，镜面传感器398产生一个信号。该传感器信号被提供给像素定时电路392，其根据位置、尺寸和分辨率数据来确定发送给读地址发生器368的像素时钟信号和方向信号。

能够改变投影的范围、发射器的发光定时和发光的持续时间，以产生期望效果。例如，可以在一个较窄的水平振动范围内发送RGB数据，也可以在扩展到整个范围内。以这种方式，可能实现各种特性。可以使用信号和数据定时来产生变化的(varying)宽高比、多种宽高比、梯形失真校正、animorphics、panamorphics、屏蔽、扫描、缩放、隔行扫描、反向的信号(reverted signal)、反转信号(reverse signal)、透镜位移和组式扫描。

如此，可将图1、2和3所示的集成系统用于各种应用之中。图17示出了一个背面投影电视或监视器，其中，集成设备412投影到反射表面(mirroredsurface)414上，随后投影到屏幕416上。或者，集成设备412也可以直接或通过各种光学器件投影到屏幕416上。

在另一个实施例中，图18示出了一个平视显示器，其中，集成设备432位于一个仪表板(dashboard)434上，并将图像436投影在挡风玻璃(windshield)430上。也可以用集成设备432或类似设备来创建仪表板(instrument panel)438、440和旅行屏幕(travel screen)442。例如，所述旅行屏幕可以用来显示地图或运行方向、来自车辆的后视图(rear view)或任何其它的图像数据。平视显示可以用在汽车、卡车、船舶、巡航船、飞机或其它应用上。甚至可以将平视显示图像投影在建筑物(building)和其它建筑物(structure)的窗户上。

这个系统可以被用来提供与环境状况、新闻、仪表板、报警指示器、增强的视觉图像、空气运动相关的信息以及其它的信息。例如，该系统可以被用在小轿车上以便提供附加的安全带警告。而且，该系统还可以用来将夜视图像覆盖在视场(vision field)上，以便为汽车加强对行车事故的识别。

而且，该系统可以被用来代替仪表板。例如，在背投投影仪(rear projector)的实施例中，该系统可以从仪表盘(dash)的后面来投影仪表板(instrumentpanel)。或者，可以用正面投影的方式或按各种其它的配置来投影仪表板(panel)。另外，可以用投影仪系统来投影来自映射系统、后视系统、气候控制系统、音频系统和其它系统的信息。该实施例也可用于诸如船舶、飞机、卡车及其它交通工具中的等同系统。

此外，显示区域可以采取各种形状。这些形状与仪器板、仪表、挡风玻璃及其它装置的轮廓相关。另外，该显示器可以有以动态变化形状的方式投影图像的功能。

图19A、19B、19C和19D示出了用在范例的小型投影设备中的集成设备。该系统可以与计算机、PDA或其它计算设备相连接。或者，该单元可以作为一个独立的(self-contained)投影设备。投影设备452具有一个能在目标屏幕454上投影的弹出式(popup)投影仪456。图19B是投影设备452的俯视图。集成设备可以装在弹出式投影仪456中。这个系统可以有或可以没有光学器件458。图19C是靠近装有光学器件458的弹出式臂杆456所见的小型投影设备452的侧视图。该系统也可以具有包括诸如串行端口、并行端口、USB、火线(fire wire)、SCSI、IrDA、智能介质的各种连接器和视频输入等的输入设备和诸如软盘驱动器、移动式硬盘驱动器、智能介质读取器、CD或DVD等的驱动462。图19D示出了具有臂杆(arm)456和光学器件458的设备452的前视图。

然而，可以在墙上、窗户上或其它表面上进行投影。而且，可以将这个设备配置来在不平坦的表面上、奇特形状的表面上或成角度的表面上投影。或者，可以使用诸如LiDAR的感测设备来检测表面的形状并控制投影以便对该表面进行补偿。

在另一个范例实施例中，投影设备可以是膝上型计算机、PDA或其它的计算设备的一部分。该投影仪可以将图像投影在膝上型计算机的屏幕上。以这种方式，可将膝上型计算机上的跳动显示(flip up display)较少到表面应用(surface application)，甚至消除跳动。在另一个例子中，PDA可以在墙上、桌上、纸张上、手上、眼镜上甚至眼睛上投影显示。

通过控制每个投影点的光束偏转和指定的范围，这个投影仪能够调节投影图像的水平和垂直位置。从而能够实现一种形式的自动梯形失真校正，该梯形失真校正是基于这样的一个假设，即投影仪是放在垂直于显示表面的位置上。由于用电子地调节投影仪的图像，因此能够测量投影点的角度偏转的变化，并且可用所述角度变化来计算所需的梯形失真校正中的相应变化。这个方案可应用于在水平或垂直方向上的偏转或二者的组合。由于图像是在投影图像的表平面上移动的，使得能够自动校正图像的梯形失真。也可以使用各种传感器的方法，如倾斜传感器、红外传感器或来自观看者(viewer)的反馈。

图20示出另一个范例实施例，其中，将基于芯片或单元的投影系统与一个卡集成在一起或插入到计算设备。投影仪单元468安装在接头466上。接头466可允许投影单元468的多轴旋转。投影单元468也通信地连接(communicatively coupled)到卡464。这个卡464可以采取PCMCIA卡、PCI卡或智能卡等形式。

图21示出了集成设备的另一个典型的用途。集成设备472将光线投影到捆起来的一组光纤上。可将这组光纤操纵(guided)或模制(molded)成各种形状以产生图像表面。

在图22所示的另一个用途中，集成设备492可以在屏幕494上投影。投影点的移动范围和光源的定时信号可以用来在表面949上产生图像。而且，可以使用与每个投影点分开或相关的检测装置来确定屏幕的形状、角度或位置，并调节每个投影点的移动范围或责任范围，以便相应地加以补偿。

这样的系统也可用在触摸屏的应用上。例如，图23示出了一个公用信息机(kiosk)的配置。公用信息机500有一块可移动的板502，其上有光投影芯片504和耐用屏幕506。由于触摸检测是基于来自芯片504的光投影，因此，这个屏幕可以是无源的，并可由较为粗糙的材料制成。

在适用于传统的正投影面和背面投影的应用的同时，所述光投影设备的唯一的属性包括：尺寸极小、功率消耗低、产生的热量少。这些属性使得投影技术能够用于前所未有的广泛应用中。这些应用既包括正面投影，也包括背面投影。所述投影装置可以和万向接头安装在一起，以允许通过手工操作来对准投影设备。所述光投影装置还具有图像校正能力，甚至在芯片的方位与屏幕表面的正常角度成相当大的角度时也是这样，无论或左或右，或上或下。灵活的定位能力还使得该设备具有不寻常的应用范围。

一些独特的应用包括：

橱柜般大小的背面投影显示器，其尺寸在高度和宽度上接近于屏幕尺寸，并且深度小于屏幕对角线尺寸的三分之一，并且有一个可以折叠成扁平包装的外壳。

粗糙的(rugged)公用信息机，其使用便宜的、易于更换的屏幕，并将有源显示部件保护在一个小的外壳中。由于屏幕是一个粗糙而又便宜的无源部件，因此，对于触摸屏而言，这类公用信息机是很理想的。

汽车用、航空用和船用显示器，能够在挡风玻璃上投影它们的图像，但是体积小得足以能安放在仪表盘上而不需要组合式的(complex)外壳。这些设备能够当作为可插到电源上的零件市场(aftermarket)设备来使用而不需要更多的安装。对于导航和系统监控，这类的应用可以起到信息显示器的功能。

汽车用、航空用和船用显示器，能够在背投屏幕上投影它们的图像，并用灵活的可配置的显示器来代替当前的“仪表盘”仪器。

嵌入应用，其中将光投影装置安装在许多电子设备中。这包括能够显示多组捕获视频和图像而不用外部显示设备的可携式摄像机和数字照相机。还包括嵌入到游戏控制器、手提电子玩具和专用工具。此外，通过将所述投影仪嵌入便携式DVD播放器或膝上型计算机中，并用无源屏幕来代替现有的显示器，也能够取代在相同的装置的LCD面板。

嵌入到交通工具中用于信息显示和娱乐。所述设备可以嵌入到飞机或其它交通工具的顶部(overhead)或其它的部件，以便用于在座位靠背和舱壁(bulkhead)上投影显示。

附加到各种接口卡，诸如小型闪光器件(compact flash)、PCMCIA或其它器件，以扩大现有器件的显示能力。

小型讲词提示机，可以容易地放在地板上或讲台上而不会挡住演讲人的视域。

动态信号，能方便地放置在零售环境中，还能够显示活动图像和可刷新的(refreshable)信息。

可配置的应用，可以将该设备从安装在护目镜上的平视显示器转换为用于在传统表面上投影成组的大幅图像，或者将用在个人DVD或游戏机控制台上的显示器以及背面或正面投影仪转换为大屏幕显示器。

然而，还可以设想出各种不同的可能利用所述光投影装置的应用。

如此，描述了一种便携式显示系统。鉴于上述对本发明和附图的详细说明，对于本领域的技术人员而言，其它的更改和变动将会显得更加清楚。如同下面的权利要求中所描述的，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以进行各种变更和修改。

Claims (23)

1.一种公用信息机设备，该公用信息机设备包括：

一个包含多个投影点的投影设备，每个投影点包括至少一个电磁能量源和至少一个电磁能量调制器；以及

一个显示数据源，该投影设备根据该显示数据源将图像投影在无源显示器屏幕上。

2.根据权利要求1所述的公用信息机设备还包括：

一个用于感测无源显示器屏幕的姿态的感测装置。

3.根据权利要求1所述的公用信息机设备，其中每个投影点还包括：

一个电磁能量传感器。

4.根据权利要求3所述的公用信息机设备，其中每个投影点还包括：

一个发射不可见的电磁能量的不可见电磁能量源，电磁能量传感器感测反射的不可见电磁能量。

5.根据权利要求4所述的公用信息机设备，其中反射的不可见电磁能量被解释为无源显示器屏幕的姿态接口的一部分。

6.一种图像投影装置，该图像投影装置包括：

一个含有多个投影点的投影设备，每个投影点包括至少一个电磁能量源和至少一个电磁能量调制器；以及

一个连接到该投影设备的接口卡，该接口卡接收图像数据，并且该投影设备根据该图像数据进行投影。

7.根据权利要求6所述的图像投影装置，其中该接口卡是PCI卡。

8.根据权利要求6所述的图像投影装置，其中该接口卡是PCMCIA卡。

9.根据权利要求6所述的图像投影装置，其中每个投影点还包括：

一个电磁能量传感器；以及

一个发射不可见的电磁能量的不可见电磁能量源，该电磁能量传感器感测反射的不可见电磁能量。

10.一种显示装置，该显示装置包括：

一个包括多个投影点的投影设备，每个投影点包括至少一个电磁能量源和至少一个电磁能量调制器，该投影设备放在靠近挡风玻璃的地方，该投影设备将图像数据投影在挡风玻璃上。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其中该挡风玻璃位于道路运输交通工具上。

12.根据权利要求10所述的显示装置，其中该挡风玻璃位于飞机上。

13.根据权利要求10所述的显示装置，其中该挡风玻璃位于船舶上。

14.一种背投显示装置，该背投显示装置包括：

一个包括多个投影点的投影设备，每个投影点包括至少一个电磁能量源和至少一个电磁能量调制器；

一个无源屏幕，该无源屏幕包括一个在观察表面背面的光冲击表面；

一个图像数据输入，该图像数据输入通信地连接到投影设备，该投影设备根据通过图像数据输入接收的图像数据将电磁能量投影到无源屏幕的光冲击表面上。

15.根据权利要求10所述的背投装置，其中每个投影点还包括：

一个电磁能量传感器；以及

一个发射不可见的电磁能量的不可见电磁能量源，该电磁能传感器感测反射的不可见电磁能量。

16.根据权利要求15所述的背投装置，其中该反射的电磁能量被解释为姿态接口的一部分。

17.一种便携式投影单元，该便携式投影单元包括：

一个包括图像数据输入设备的主体，该图像数据输入设备提供图像数据；以及

一个连接到主体的投影臂，该投影臂包括一个含有多个投影点的投影设备，每个投影点包括至少一个电磁能量源和至少一个电磁能量调制器，该投影设备根据该图像数据进行投影。

18.根据权利要求17所述的便携式投影单元，其中每个投影点还包括：

一个电磁能量传感器；以及

一个发射不可见的电磁能量的不可见电磁能量源，该电磁能传感器感测反射的不可见电磁能量。

19.根据权利要求18所述的便携式投影单元，其中该反射的电磁能量被解释为姿态接口的一部分。

20.一种便携式计算机，该便携式计算机包括：

一个根据程序提供显示数据的计算电路；以及

一个包括多个投影点的投影设备，每个投影点包括至少一个电磁能量源和至少一个电磁能量调制器，该投影设备根据该显示数据投影图像。

21.根据权利要求20所述的便携式计算机，其中每个投影点还包括：

一个电磁能量传感器；以及

一个发射不可见的电磁能量的不可见电磁能量源，该电磁能传感器感测反射的不可见电磁能量。

22.根据权利要求21所述的便携式计算机，其中该反射的电磁能量被解释为姿态接口的一部分。

23.根据权利要求21所述的便携式计算机，还包括：

一个无源屏幕，该投影设备将显示数据投影在该无源屏幕上。

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