CN101644876A - 可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统 - Google Patents

可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统 Download PDF

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本发明给出了一种可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其中相邻两个背投影单元间存在拼接缝，每个背投影单元由投影机、屏幕系统按照光路依次设置构成，屏幕系统包括菲涅尔透镜、背投影屏幕，相邻两个屏幕系统的菲涅尔透镜之间相互拼接，投影机投射出的光线范围略超出背投影屏幕显示图像范围，超出部分的光线投射到屏幕系统侧面，菲涅尔透镜相互拼接的侧面设有不影响屏幕正面显示图像边缘对应的光线在菲涅尔透镜内折射和传播的切角。本发明能将少量投影边缘光线引导至拼接缝，再从拼接缝向屏幕正面射出，从而消除了拼接显示屏上的图像拼缝，实现了拼接图像的完整显示。

Description

可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统
技术领域
本发明涉及背投影拼接显示领域，具体涉及一种可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统。
背景技术
投影拼接显示墙是一种特殊的投影显示应用，它是将多个显示单元的图像拼接在一起，实现超大屏幕超高分辨率的图像显示。由于技术的进步，现在的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，并未做到真正意义上的无缝拼接。
通常的投影单元拼接显示系统的结构如图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12，该拼接缝可以是实际的物理间隙，也可能是由屏幕连接材料所间隔。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主要包括固定支架23、菲涅尔透镜24、背投影屏幕25；其中背投影屏幕25可以与屏幕系统22一一对应，即只覆盖一个菲涅尔透镜24，也可以做成一块大屏幕，由多个背投影单元所共用，覆盖多个菲涅尔透镜。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，然后垂直地投向背投影屏幕25，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的范围恰巧覆盖满一个屏幕系统所对应的背投影屏幕区域。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12。因为没有投影光线到达此拼接缝12，在拼接的图像上拼接缝12处就形成了一条黑线，从而导致出现图像分割的现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，投影图像可以连续跨越拼接缝，完全消除拼接显示屏的图像拼缝。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其中相邻两个背投影单元间存在拼接缝，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，屏幕系统包括菲涅尔透镜、背投影屏幕，相邻两个屏幕系统的菲涅尔透镜之间相互拼接，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范围，超出部分的光线投射到屏幕系统侧面；所述菲涅尔透镜相互拼接的侧面设有切角。
所述菲涅尔透镜侧面的切角设置于菲涅耳透镜的四周靠近投影机一侧，其深度小于屏幕系统正面显示图像边缘对应的光线在菲涅尔透镜内部折射和传播路径位置，以不影响屏幕系统正面显示图像边缘对应的光线在菲涅尔透镜内部折射和传播为宜。
所述切角的切割面为平面或曲面。
所述拼接缝还设有由散射材料制成或表面粗糙的散射片。
所述拼接缝还设置有引导光线向屏幕系统正面传播的透光薄片。
所述散射片或透光薄片是屏幕系统的固定连接部分。
所述拼接缝填充有由散射材料制成的散射层。
所述屏幕系统还包括设置在菲涅耳透镜内侧的透光板。
所述透光板与菲涅耳透镜做成一体，菲涅耳透镜侧面设置有沟槽结构。
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超出背投影屏幕显示图像的范围，优选地超出范围在一个像素以内，超出部分的光线投射到屏幕系统的侧面。并在所述屏幕系统中菲涅尔透镜相互拼接的侧面设置切角，所设置的切角避免了投射到屏幕系统侧面的光线被菲涅尔透镜遮挡或进入菲涅耳透镜在其侧面发生全反射，从而顺利地通过屏幕系统的侧面进入到拼接缝内，再从背投影屏幕的正面射出。
进一步地，所述拼接缝内可以设置有散射层或散射片，以使投射到拼接缝内的光线得到适当的散射，以便与屏幕正面出射的光线相适应。所述的散射片可以是屏幕系统的固定连接部分本身。
所述拼接缝内也可以设置透光薄片，该薄片可引导进入所述拼缝的光线从屏幕系统的正面射出。所述的透光薄片也可以是屏幕系统的固定连接部分本身。
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内，从而消除了拼接缝隙处的黑线，达到有效消除图像拼接缝的效果，真正实现了图像的完整再现。
2)本发明提供的拼接显示系统，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是本发明拼接处的放大示意图之一。
图4是本发明拼接处的放大示意图之二。
图5是本发明拼接处的放大示意图之三。
图6是本发明拼接处的放大示意图之四。
图7是本发明拼接处的放大示意图之五。
图8是本发明拼接处的放大示意图之六。
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
本发明的结构如图3所示，整个拼接显示系统由多个背投影单元相互拼接组成，相邻两个背投影单元间存在一条拼接缝。其中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。屏幕系统包括固定支架23，以及依次固定连接的外层玻璃板40、背投影屏幕25、菲涅尔透镜41、透光板42，其中透光板42设置在菲涅尔透镜41内侧且安装在菲涅尔透镜41与固定支架23之间。菲涅尔透镜41与投影机一一对应，每个投影机的投射范围对准其所对应的菲涅尔透镜；相邻两个屏幕系统的菲涅尔透镜之间相互拼接。在本实施例中，外层玻璃板40、背投影屏幕25、透光板42也分别与投影机一一对应，由一个背投影单元单独使用。
为了消除相邻两个背投影单元拼接处所存在的拼接黑线，本发明所使用的投影机21投射出的光线26的范围相对于现有技术扩大，超出背投影屏幕25显示图像的范围，超出部分的光线投射到屏幕系统的侧面上；本发明在菲涅尔透镜41相互拼接的侧面上设置了切角，该切角设置于菲涅耳透镜的四周靠近投影机一侧，设置切角的切割面可以是平面，也可以是任意的曲面。该切割面尽可能向菲涅尔透镜中间深入，但不能影响菲涅尔透镜中用于投射屏幕正面显示图像边缘对应的投影光线，即切角深度小于屏幕系统正面显示图像边缘对应的光线在菲涅尔透镜内部折射和传播路径位置，从而使切角不影响屏幕正面显示图像对应边缘光线从菲涅尔透镜折射后投射到屏幕正面。超出背投影屏幕25显示图像范围的那小部分光线投射到切割面上和透光板42的边缘上，投射到菲涅耳透镜41切割面上的光线经切割面折射或散射后进入拼接缝，投射到透光板42的边缘上的光线从菲涅耳透镜41切割面外缘射出到拼接缝，这些光线进入拼接缝后照亮拼接缝，再经由拼接缝射出到屏幕系统正面；因而使图1中原来没有光线到达的拼接缝12被照亮，从而消除了拼接缝12处的黑线，达到有效消除图像拼接缝的有益效果。
本发明中，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0.5个像素以内。超出的数值在上述范围内，可以在消除拼接缝黑线的同时，保证图像的像素不丢失。
图3所示拼接结构属于拼接缝隙比较大的情况；在此种情况下，优选地可以在拼接缝中设置由散射材料制成的或表面粗糙的散射片，也可以在拼接缝填充由散射材料制成的散射层，散射片或散射层将进入拼接缝的光线引导到屏幕系统正面，消除拼接缝黑线的效果将更佳。
散射片可以设置在拼缝中，也可以是屏幕的固定连接部分本身，如图8中的43；此时，进入拼接缝的投影光线可顺着该散射片传播，再从屏幕正面方向射出，参与整个拼接屏的图像显示，消除图像的拼接缝。
本发明也可以应用在拼接缝更小，且外层玻璃板40、背投影屏幕25、透光板42分别与投影机一一对应的拼接结构中，如图4所示。本发明也可以应用在拼接缝更小，且外层玻璃板40由若干个背投影单元共用，背投影屏幕25、透光板42分别与投影机一一对应的拼接结构中，如图5所示。本发明还可应用在拼接缝更小，且外层玻璃板40、背投影屏幕25均由若干个背投影单元共用，透光板42与投影机一一对应的拼接结构中，如图6所示。本发明还可应用在拼接缝更小，且外层玻璃板40、背投影屏幕25、透光板42均由若干个背投影单元共用的拼接结构中，如图7所示。
本发明的屏幕系统可以没有外层玻璃板40。外层玻璃板40和透光板42可以是有机玻璃或其它任何可以透射光线的板材。当透光板42使用与菲涅尔透镜41相类似的材料时，它可以与菲涅尔透镜41做成一体的形式，所述菲涅耳透镜侧面的切角则变形为其侧面的沟槽结构。
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.可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其中相邻两个背投影单元间存在拼接缝，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，屏幕系统包括菲涅尔透镜、背投影屏幕，相邻两个屏幕系统的菲涅尔透镜之间相互拼接，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范围，超出部分的光线投射到屏幕系统侧面；所述菲涅尔透镜相互拼接的侧面设有切角。
2.根据权利要求1所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其特征在于：所述菲涅尔透镜侧面的切角设置于菲涅耳透镜的四周靠近投影机一侧，其深度小于屏幕系统正面显示图像边缘对应的光线在菲涅尔透镜内部折射和传播路径位置。
3.根据权利要求1所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其特征在于：所述拼接缝还设置有引导光线向屏幕系统正面传播的透光薄片。
4.根据权利要求1所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其特征在于：所述拼接缝还填充有由散射材料制成或表面粗糙的散射片。
5.根据权利要求3或4所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其特征在于：所述透光薄片或散射片是屏幕系统的固定连接部分。
6.根据权利要求1所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其特征在于：所述拼接缝设有由散射材料制成的散射层。
7.根据权利要求1所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其特征在于：所述屏幕系统还包括设置在菲涅耳透镜内侧的透光板。
8.根据权利要求7所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，其特征在于：所述透光板与菲涅耳透镜做成一体，菲涅耳透镜侧面的切角变形为其侧面的沟槽结构。
9.根据权利要求1所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，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。
10.根据权利要求9所述的可消除背投影单元拼接黑线的拼接显示系统，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0.5个像素以内。
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