CN101556425A - 一种背投影单元无缝拼接方法及专用光学结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种背投影单元无缝拼接方法,相邻两背投影单元间存在微小拼接缝隙,每个背投影单元由投影机及屏幕系统按照光路依次设置构成,其中屏幕系统包括固定支架、菲涅尔透镜、背投影屏幕。其特征在于投影机投射出的光线范围略超出背投影屏幕显示图象的范围,超出部分的光线投射到屏幕系统的侧面;在所述屏幕系统的侧面使用光学结构引导投射到屏幕系统侧面的光线出射到拼接缝隙。本发明利用设置在屏幕侧面的光学结构将投影边缘光束引导至拼接缝隙,进而向屏幕正面射出,从而消隐了拼接缝隙处的暗线,达到有效消隐图像拼接缝的效果,真正实现了图像的完整显示。
Description
技术领域
本发明涉及背投影单元拼接领域,具体涉及一种背投影单元无缝拼接方法及其专用的光学结构。
背景技术
投影拼接显示墙是一种特殊的、要求较高的投影显示应用,可将多屏图像拼接在一起,实现超大屏幕超高分辨率的图像显示。投影显示拼接技术可分为如下几种:单元拼接、整幕图像拼接和软边融合拼接等,其中单元拼接技术有技术成熟、工艺简单、安装方便等优点,被广泛的应用。由于技术的进步,现有拼接墙的图像拼缝已经做到很小,小于图像的一个像素,几乎没有图像的丢失。虽然如此,相邻单元之间也还是存在着明显的拼接缝,视觉上有一条明显的黑线,显示图像有被割裂的感觉,影响了图像的整体显示效果,难以实现全景的一体化显示,并非真正的无缝拼接技术。
通常的投影单元拼接显示系统的结构原理如图1所示。整个拼接显示系统由多个背投影单元11紧密拼接组成,相邻两个背投影单元间存在一条拼接缝隙12。如图2,每个背投影单元11由投影机21及屏幕系统22按照光路依次设置构成,为了减小系统厚度,多数情况下在投影机21及屏幕系统22之间还安装有反光镜,这里从略。屏幕系统22由固定支架23、菲涅尔透镜24、背投影屏幕25组成。在每个背投影单元11中,投影机21发出的投影光线26穿过菲涅尔透镜24并被菲涅尔透镜24折射,然后准直投向背投影屏幕25,最后在背投影屏幕25的作用下按合理的角度分布从背投影屏幕25的正面射出。投影光线26的范围恰巧覆盖满整个背投影屏幕25。由于安装固定以及屏幕系统22位置调整的需要,两个屏幕系统之间始终存在一定的拼接缝隙12。因为没有光线到达此拼接缝隙12,从而导致拼接缝隙12处形成一条暗线,从而导致出现图象分割的现象。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的不足,提供一种背投影单元无缝拼接方法,消隐了投影显示单元拼接缝隙处所形成的暗线。
本发明的另一目的是提供专用于背投影单元无缝拼接方法的光学结构。
本发明通过以下技术方案实现上述首要目的:一种背投影单元无缝拼接方法,相邻两背投影单元间存在拼接缝隙,每个背投影单元由投影机及屏幕系统按照光路依次设置构成,其中屏幕系统包括固定支架、菲涅尔透镜、背投影屏幕,其特征在于:投影机投射出的光线范围略超出背投影屏幕显示图象的范围,超出部分的光线投射到屏幕系统的侧面;在所述屏幕系统的侧面使用光学结构引导投射到屏幕系统侧面的光线出射到拼接缝隙。
所述投影机投射出的光线范围超出背投影屏幕显示图像的范围优选一个像素以内;特别优选半个像素以内。
本发明采用以下技术方案实现上述另一目的:专用于背投影单元无缝拼接方法的光学结构,为设置在屏幕系统侧面的散射光学结构或折射光学结构。
所述光学结构为在菲涅尔透镜边缘上设置的沟槽,沟槽表面为光滑面或磨砂面;所述沟槽的开口指向外侧,沟槽靠近屏幕的倾斜面与菲涅尔透镜正面的夹角大于屏幕正面显示图像对应边缘光线的角度,沟槽远离屏幕的倾斜面与菲涅尔透镜正面的夹角小于或等于60°。
上述屏幕系统还包括设在菲涅尔透镜与固定支架间的玻璃板;所述光学结构为在菲涅尔透镜和玻璃板相接触的面的边缘棱上所分别设置的切角,或为设置在玻璃板侧面上的散射层或透光微结构层;切角的切削面为光滑面或磨砂面,菲涅尔透镜上切角的切削面与菲涅尔透镜正面的夹角大于屏幕正面显示图像对应边缘光线的角度,玻璃板上切角的切削面与菲涅尔透镜正面的夹角小于或等于60°。
所述光学结构为设置在菲涅尔透镜侧面的散射层或透光微结构层。其中透光微结构层优选平行于菲涅尔透镜正面的台阶状微棱镜层,也可用有序排列的微球缺层、微锥体层。
所述光学结构为在屏幕系统与固定支架相接触的位置靠近固定支架处所设置的折射光楔;此时固定支架可为透光固定支架,或者为与屏幕系统接触的一端是透光的固定支架。
本发明的作用原理为:在现有的背投影显示单元基础上,首先使投影机投射出的光线范围稍微扩大,略超出背投影屏幕显示图象的范围(超出量在一个像素以内),超出部分的光线投射到屏幕系统的侧面。并在所述屏幕系统的侧面设置特定的光学结构,使投射到屏幕系统侧面的光线通过这些光学结构后,以一定角度出射到拼接缝隙,再从背投影屏幕的正面射出。
从以上技术方案和作用原理可知,本发明具有如下优点和效果:
1)本发明可使投影光到达原来没有光到达的拼接缝隙处,从而消隐了拼接缝隙处的暗线,达到视觉上有效消隐拼接图像分割线的效果,真正实现了图像的完整再现。
2)本发明提供的光学结构可以有多种形式,结构简单,工艺可行性好,成本增加少,利于推广应用。
3)本发明提供的拼接显示屏,可以一个背投影单元单独使用一块背投影屏幕,也可以多个背投影单元共用一块背投影屏幕,而且后者更能体现本发明的优越性。
附图说明
图1是现有拼接显示系统的结构示意图。
图2是现有技术中单个背投影单元的结构示意图。
图3是本发明的第一种光学结构的示意图。
图4是本发明的第二种光学结构的示意图。
图5是本发明的第三种光学结构的示意图。
图6是本发明的第四种光学结构的示意图。
图7是实施例1消隐拼接缝的拼接结构示意图。
图8是实施例2消隐拼接缝的拼接结构示意图。
图9是实施例3消隐拼接缝的拼接结构示意图。
图10是实施例4消隐拼接缝的拼接结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图,对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例所使用的光学结构如图3所示,整体拼接结构如图7所示,整个拼接显示系统主要由多个背投影单元11相互拼接组成,相邻两个背投影单元间存在一条拼接缝隙12。其中每个背投影单元11由投影机21及屏幕系统22按照光路依次设置构成。屏幕系统22主要由固定支架23、菲涅尔透镜31、背投影屏幕25组成。菲涅尔透镜31上制作有沟槽32,沟槽32的表面可以为光滑面,也可以为磨砂面,沟槽32的开口指向外侧,沟槽靠近屏幕的倾斜面与菲涅尔透镜正面的夹角大于屏幕正面显示图像对应边缘光线的角度,沟槽远离屏幕的倾斜面与菲涅尔透镜正面的夹角小于或等于60°,沟槽的深度以不遮挡投影机直接投射到屏幕上的光线为宜。本实施例投影机21投射出的光线26的范围相对于现有技术稍微扩大,略超出背投影屏幕25显示图象的范围,超出部分的光线投射到菲涅尔透镜31的侧面上;又由于本实施例中,菲涅尔透镜31的侧面处制作了沟槽32,因此超出部分的光线也即投射到了沟槽32上。投射到沟槽32上的光线26经沟槽32的光滑面折射(或磨砂面散射)后,射出到拼接缝隙12处,最后从屏幕系统正面射出。这样就能使原来没有光到达的拼接缝隙12处有光到达,从而消隐拼接缝隙12处的暗线,达到视觉上有效消隐拼接图象分割线的效果。
本实施例光线26超出背投影屏幕25显示图像范围的数值,优选超出一个像素以内,更优选超出半个像素以内。超出的数值在上述范围内,可以在消隐暗线的同时,保证图像的像素不丢失。
实施例2
本实施例所使用的光学结构如图4所示,整体拼接结构如图8所示,整个拼接显示系统主要由多个背投影单元11相互拼接组成,相邻两个背投影单元间存在一条拼接缝隙12。其中每个背投影单元11由投影机21及屏幕系统22按照光路依次设置构成。屏幕系统22主要由固定支架23、菲涅尔透镜41、玻璃板42、背投影屏幕25组成,其中玻璃板42安装在菲涅尔透镜41与固定支架23之间。菲涅尔透镜41与玻璃板42相接触的面的边缘棱上分别设有切角43和切角44,该两切角构成本实施例的光学结构。菲涅尔透镜上切角43的切削面与菲涅尔透镜正面的夹角大于屏幕正面显示图像对应边缘光线的角度,玻璃板上切角44的切削面与菲涅尔透镜正面的夹角小于或等于60°。切角43和切角44的表面均可以是光滑面,也可以是磨砂面。本实施例投影机21投射出的光线26的范围相对于现有技术扩大,略超出背投影屏幕25显示图象的范围,超出部分的光线投射到屏幕系统的侧面上;又由于本实施例中,屏幕系统的侧面设置了切角44及切角43,因此超出部分的光线实际上投射到了切角44上。投射到玻璃板上的切角44处的光线26经切角光滑面折射(或磨砂面散射)后,沿菲涅尔透镜的切角43外侧射出到拼接缝隙12处,最后从屏幕系统正面射出。这样就能使原来没有光到达的拼接缝隙12处有光到达,从而消隐拼接缝隙12处的暗线,达到视觉上有效消隐拼接图象分割线的效果。
本实施例光线26超出背投影屏幕25显示图像范围的数值,与实施例1相同,在此不赘述。
实施例3
本实施例所使用的光学结构如图5所示,整体拼接结构如图9所示,整个拼接显示系统主要由多个背投影单元11相互拼接组成,相邻两个背投影单元间存在一条拼接缝隙12。其中每个背投影单元11由投影机21及屏幕系统22按照光路依次设置构成。屏幕系统22主要由固定支架23、菲涅尔透镜24、背投影屏幕25组成。菲涅尔透镜24的侧面上制作有散射层51或透光微结构层52。本实施例投影机21投射出的光线26的范围相对于现有技术扩大,略超出背投影屏幕25显示图象的范围,超出部分的光线投射到屏幕系统的侧面上;又由于在本实施例中,屏幕系统的菲涅尔透镜24的侧面设置了散射层51或透光微结构层52,因此超出部分的光线实际上投射到了散射层51或透光微结构层52上。投射到散射层51或透光微结构层52上的光线26经散射层51散射或透光微结构层52透射后,射出到拼接缝隙12处,最后从屏幕系统正面射出。这样就能使原来没有光到达的拼接缝隙12处有光到达,从而消隐拼接缝隙12处的暗线,达到视觉上有效消隐拼接图象分割线的效果。其中透光微结构层可以为与菲涅尔透镜正面平行的台阶状微棱镜层,或为有序排列的微球缺层、微锥体层等微多面体层。
本实施例光线26超出背投影屏幕25显示图像范围的数值,与实施例1相同,在此不赘述。
实施例4
本实施例所使用的光学结构如图6所示,整体拼接结构如图10所示,整个拼接显示系统主要由多个背投影单元11相互拼接组成,相邻两个背投影单元间存在一条拼接缝隙12。其中每个背投影单元11由投影机21及屏幕系统22按照光路依次设置构成。屏幕系统22主要由固定支架23、菲涅尔透镜24、背投影屏幕25组成。在菲涅尔透镜24与固定支架23相接触的位置靠近固定支架23设置有一个光楔61,该光楔不能遮挡投射到屏幕正面的边缘光线。本实施例投影机21投射出的光线26的范围相对于现有技术扩大,略超出背投影屏幕25显示图象的范围,超出部分的光线投射屏幕系统的边缘上;由于本实施例中,在屏幕系统的边缘上设置了光楔61,因此超出部分的光线实际上投射到了光楔61上。投射到光楔61上的光线26被光楔61表面折射后,以与无光楔61情况下不同的倾角射向菲涅尔透镜24的侧面,从而避免在该侧面发生全反射而能从该侧面透射出来并射进拼接缝隙12处,最后从屏幕系统正面射出。这样就能使原来没有光到达的拼接缝隙12处有光到达,从而消隐拼接缝隙12处的暗线,达到视觉上有效消隐拼接图象分割线的效果。采用光楔61作为光学结构时,固定支架23或者固定支架与屏幕系统接触的一端可以进一步选用透光材料,例如将固定支架23的材质换成透光材料,或者将固定支架23与屏幕系统接触的一端的材料换成透光材料,以增加透射进拼接缝隙的光线数量。
本实施例光线26超出背投影屏幕25显示图像范围的数值,与实施例1相同,在此不赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种背投影单元无缝拼接方法,相邻两背投影单元间存在拼接缝隙,每个背投影单元由投影机及屏幕系统按照光路依次设置构成,其中屏幕系统包括固定支架、菲涅尔透镜、背投影屏幕,其特征在于:投影机投射出的光线范围略超出背投影屏幕显示图象的范围,超出部分的光线投射到屏幕系统的侧面;所述屏幕系统的侧面使用光学结构引导投射到屏幕系统侧面的光线出射到上述拼接缝隙,并进而从屏幕正面射出。
2.根据权利要求1所述的背投影单元无缝拼接方法,其特征在于:所述投影机投射出的光线范围超出背投影屏幕显示图像的范围一个像素以内。
3.根据权利要求2所述的背投影单元无缝拼接方法,其特征在于:所述投影机投射出的光线范围超出背投影屏幕显示图像的范围半个像素以内。
4.专用于权利要求1-3中任一项所述的背投影单元无缝拼接方法的光学结构,其特征在于:所述光学结构为设置在屏幕系统边缘的散射光学结构或折射光学结构。
5.根据权利要求4所述的光学结构,其特征在于:所述光学结构为在菲涅尔透镜边缘上设置的沟槽,沟槽表面为光滑面或磨砂面;所述沟槽的开口指向外侧,沟槽靠近屏幕的倾斜面与菲涅尔透镜正面的夹角大于屏幕正面显示图像对应边缘光线的角度,沟槽远离屏幕的倾斜面与菲涅尔透镜正面的夹角小于或等于60°。
6.根据权利要求4所述的光学结构,其特征在于:屏幕系统还包括设在菲涅尔透镜与固定支架间的玻璃板;所述光学结构为菲涅尔透镜与玻璃板相接触的面的边缘棱上分别设置的切角,或为设置在玻璃板侧面上的散射层或透光微结构层;所述切角表面为光滑面或磨砂面,菲涅尔透镜上切角的切削面与菲涅尔透镜正面的夹角大于屏幕正面显示图像对应边缘光线的角度,玻璃板上切角的切削面与菲涅尔透镜正面的夹角小于或等于60°。
7.根据权利要求4所述的光学结构,其特征在于:所述光学结构为设置在菲涅尔透镜侧面的散射层或透光微结构层。
8.根据权利要求6或7所述的光学结构,其特征在于:所述透光微结构层为台阶状微棱镜层,或为有序排列的微球缺层、微锥体层。
9.根据权利要求4所述的光学结构,其特征在于:所述光学结构为在屏幕系统与固定支架相接触的位置靠近固定支架处设置的折射光楔。
10.根据权利要求9所述的光学结构,其特征在于:所述固定支架为透光固定支架;或为与屏幕系统接触的一端是透光的固定支架。
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Kezhu road high tech Industrial Development Zone, Guangzhou city of Guangdong Province, No. 233 510670 Patentee after: Wei Chong group Limited by Share Ltd Address before: 510663 No. 6, color road, hi tech Industrial Development Zone, Guangdong, Guangzhou, China Patentee before: Guangdong Weichuangshixun Science and Technology Co., Ltd. |
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CP03 | Change of name, title or address | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110406 Termination date: 20200429 |
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |