CN105573028A - 光学成像处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学成像处理系统，其中，系统包括屏幕、入射光源和至少一个光学传输介质，光学传输介质设置于由入射光源出射，投影到屏幕的光学成像路径中；光学传输介质的入射面面向入射光源，光学传输介质的出射面面向屏幕；其中，光学传输介质的入射面和出射面之间包括至少一个腔体，腔体的截面形状为等腰梯形或由两个等腰梯形组成的六边形，并且腔体中包括光线传输区域和用于容置物体的光线消隐区域，光学成像路径绕过光线消隐区域，经由光线传输区域穿过光学传输介质，从而将非透明物体放置于光线消隐区时该物体不可见，可以解决现有的投影系统中，将非透明物体集成到屏幕上的方法存在实现难度较大的问题。

Description

光学成像处理系统

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学成像处理系统。

背景技术

随着投影技术的发展，市场上出现了越来越多的低成本、高亮度的短焦投影产品。利用多个这样的短焦投影组成的阵列，可以构造出无缝的大尺寸显示系统。随着投影的普及，类似的大尺寸显示系统的成本将不断降低，从而有可能用于会议及家庭娱乐。在实际应用过程中，如果显示的屏幕较大，则安装屏幕时需要有支撑结构件的配合。同时这样的屏幕用于视频通讯时，还需要考虑合理的摄像头的布置。这些问题在屏幕尺寸变大时都将成为技术上的难题。

但现有技术中，支撑结构件往往为非透明材料构成，对于在不影响投影效果的前提下如何将支撑结构件安装在屏幕表面的问题，目前还没有有效的解决办法。另外，对于把采集系统集成到显示屏幕上的方法主要是有把摄像头及采集透镜安装在屏幕中心。通过在屏幕上开孔或者利用电可切换的散射物质做屏幕使得摄像头可以拍摄到屏幕前的场景。例如，在背投系统的屏幕上使用了聚合物分散液晶(polymerdispersedliquidcrystal，PLDC)，利用液晶的特性，使得屏幕在一定的时间内透明，从而可以采集图像。

然而，上述采用电可切换物质做屏幕的最大缺陷是，相机只能在屏幕透明的瞬间采集图像，因此要求相机具有更高的灵敏度。另外，相机快门必须具备非常短的启动及/关闭时间以避免闪烁效应，同时还必须提供复杂度同步系统，以保证相机和屏幕的同步。

因此，现有技术中，将采集系统或支撑结构件等非透明物体集成到显示屏幕上的方法存在实现难度较大的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种光学成像处理系统，用以解决现有的投影系统中，将非透明物体集成到显示屏幕上的方法存在实现难度较大的问题。

第一方面，提供一种光学成像处理系统，包括：

入射光源、屏幕、和至少一个光学传输介质，所述光学传输介质设置于由所述入射光源出射，投影到所述屏幕的光学成像路径中；

所述光学传输介质的入射面面向所述入射光源，所述光学传输介质的出射面面向所述屏幕；其中，所述光学传输介质的入射面和出射面之间包括至少一个腔体，所述腔体的截面形状为等腰梯形或由两个所述等腰梯形组成的六边形；

所述腔体中包括光线传输区域和用于容置物体的光线消隐区域，所述光学成像路径绕过所述光线消隐区域，经由所述光线传输区域穿过所述光学传输介质。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述腔体包括：

用于所述入射光源所发射的入射光进行入射的第一面；

用于所述入射光进行反射的第二面；

用于所述入射光进行出射的第三面；

其中，所述第一面和所述第三面分别构成所述等腰梯形的两腰；若所述入射光在所述第一面上的入射点为所述等腰梯形的一侧腰的中点时，则所述入射光在所述第三面上的出射点为所述等腰梯形的另一侧腰的中点。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述第二面贴附用于增加反射系数的镀膜。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述入射光在所述第一倾斜面上的入射角小于全反射角。

在第一方面第四种可能的实现方式中，所述光线消隐区域的截面形状为等腰三角形或由两个所述等腰三角形组成的四边形。

根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述光学传输介质的腔体中的光线消隐区域所容置的物体包括所述屏幕的支撑杆和图像采集设备中的至少一个。

根据第一方面、第一方面的第一种、第二种、第三种、第四种或第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述屏幕包括背投屏幕，所述入射光源包括投影机。

本发明实施例提供的光学成像处理系统，其中，系统包括屏幕、入射光源和至少一个光学传输介质，光学传输介质设置于由入射光源出射，投影到屏幕的光学成像路径中；光学传输介质的入射面面向入射光源，光学传输介质的出射面面向屏幕；其中，光学传输介质的入射面和出射面之间包括至少一个腔体，腔体的截面形状为等腰梯形或由两个等腰梯形组成的六边形，并且腔体中包括光线传输区域和用于容置物体的光线消隐区域，光学成像路径绕过光线消隐区域，经由光线传输区域穿过光学传输介质，从而将非透明物体放置于光线消隐区时该物体不会遮挡光线传输，造成阴影，可以解决现有的投影系统中，将非透明物体集成到屏幕上的方法存在实现难度较大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为光学传输介质的界面示意图；

图2为光线在腔体中的传输示意图；

图3为光线消隐区域的示意图；

图4为不同腔体高度时，消隐区域宽度与入射角的关系；

图5为不同腔体高度时，消隐区域高度与入射角的关系；

图6为不同腔体高度时，消隐区域高度与消隐区域宽度的关系；

图7为S极化及P极化光线在德芙腔体中传输的传输率与入射角的关系示意图；

图8为不同极化光的反射率与入射角的关系示意图；

图9为德芙腔体消隐屏幕支撑杆的模型平面图；

图10为沿屏幕方向的支撑杆消隐的模型立体图；

图11为包含有相机模组、电路板及采集孔的德芙腔体模型的立体示意图；

图12为包含有相机模组、电路板及采集孔的德芙腔体模型的侧面示意图；

图13为利用光学杆减小采集孔尺寸的对比示意图；

图14为包含有相机模组、电路板及采集孔的德芙腔体模型的顶面示意图；

图15为介质为有机玻璃的双德芙腔体的界面示意图；

图16为安装有相机模组及相应电路板的结构设计示意图；

图17为安装有相机模组及相应电路板的侧视光线传输仿真图；

图18为包含消隐光模块的投影系统的结构示意图；

图19为包含消隐光模块的又一种投影系统的结构示意图；

图20为包含多个消隐光模块的一种投影系统的结构示意图；

图21为包含单个消隐模块的投影系统组成的投影矩阵的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有的投影系统中，将采集系统集成到显示屏幕上的方法存在实现难度较大的问题，本发明实施例所述的光学成像处理系统中，利用光学消隐技术，可以把不透明的物体集成到现有的投影系统中的前投或背投屏幕中，或者集成到投影光路中，也不会产生物体的阴影；且本发明实施例提供的光学成像处理系统不需要复杂的控制电路，结构简单、易于制造，结构紧凑，易于与光学屏幕集成，易于可靠、稳固地安装。

本发明实施例提供一种光学成像处理系统，包括：屏幕、入射光源和至少一个光学传输介质；光学传输介质设置于由所述入射光源出射，投影到所述屏幕的光学成像路径中；

所述光学传输介质的入射面面向所述入射光源，且所述入射光垂直于所述光学传输介质的入射面入射，所述光学传输介质的出射面紧贴所述屏幕，或所述光学传输介质位于所述系统的光学成像路径中；

其中，所述光学传输介质的入射面面向所述入射光源，所述光学传输介质的出射面面向所述屏幕；其中，所述光学传输介质的入射面和出射面之间包括至少一个腔体，所述腔体的截面形状为等腰梯形或由两个所述等腰梯形组成的六边形；腔体中包括光线传输区域和用于容置物体的光线消隐区域，所述光学成像路径绕过所述光线消隐区域，经由所述光线传输区域穿过所述光学传输介质。

具体的，光线消隐区域的截面形状为等腰三角形或由两个所述等腰三角形组成的四边形。

需要说明的是，为了描述简便，可将前述所提及的腔体记为德芙腔体。

举例来说，所述屏幕包括背投屏幕，所述入射光源包括投影机。所述光学传输介质的腔体中的光线消隐区域用于放置的物体包括但不限于所述背投屏幕的支撑杆和/或相机。

举例来说，在所述背投屏幕的前端设有与所述相机的采集视角对应的采集孔。在所述相机与所述背投屏幕的前端之间设有光学杆，用以在保持所述相机的采集视角的基础上，减小所述背投屏幕的前端设置的采集孔尺寸。

利用本发明实施例所述的光学成像处理系统包括的光学传输介质，容易将采集系统(例如相机或摄像头)放置在光学传输介质的腔体中形成的光线消隐区域，而且不会产生采集系统的阴影，因此，可以解决现有的投影系统中，将采集系统集成到显示屏幕上的方法存在实现难度较大的问题

基于上述的光学成像处理系统，穿过腔体的入射光将被上下翻转，因此在光学成像路径上的入射图像也将上下翻转，本发明实施例还提供一种投影机，包括：处理器和发射器。

处理器，用于确定图像的目标区域以及翻转轴；所述目标区域是所述图像中，由经过所述腔体传输的入射光进行投影的区域；所述翻转轴是所述目标区域中，利用经过所述等腰梯形的腰中点进行传输的入射光进行投影的直线；沿所述翻转轴对所述目标区域进行翻转处理，得到翻转处理后的入射图像。

发射器，用于发射入射光，以利用所述入射光对所述进行翻转处理后的图像进行投影。

因为光线折射会导致图像翻转，利用本发明实施例所述的投影机，是沿翻转轴对目标区域进行预翻转处理，使得经过光学传输介质后，出射图像与入射图像一致。

下面通过附图对本发明实施例所述的系统的具体实现方式进行详细的说明：

本发明实施例以在背投屏幕中集成相机及支撑件为例。该方案还可以与其它的显示技术如正投屏幕及平面显示设备配合使用。

本发明实施例的光学传输介质使用了经过优化设计的前述腔体，即德芙腔体，图1为光学传输介质的界面示意图，如图1所示，介质中包括充满空气的腔体，其中，空气的折射系数n_A。腔体的剖面为梯形，位于折射系数为n_S及宽度为Sw的介质中。腔体沿着介质Z方向延伸，梯形截面由坐标点P1、P2、P3、P4确定。其中，该腔体包括有P1和P2组成的第一倾斜面，P2和P3组成的顶面，P3和P4组成的第二倾斜面，以及P1和P4组成的底面构成。若入射光在第一倾斜面入射，则记第一倾斜面为第一面，记顶面为第二面，记第二倾斜面为第三面。

图2为光线在腔体中的传输示意图，如图2所示，假设垂直于介质入射面的光线照射到腔体上。腔体的第一倾斜面与底面之间的倾角为B，因此，入射光与腔体的第一倾斜面之间的夹角为B，入射光在腔体的第一倾斜面上的入射角是A＝90-B。假设入射光被折射到角度C，则

其中，n_S为介质的折射率，n_A为空气的折射率。

入射光以角度D入射到腔体的顶面，D＝C-A。入射光被反射到腔体的第二倾斜面，然后又在第二倾斜面被再次折射到与介质出射面垂直的方向。理想情况下，我们希望在第一斜面中点入射光在与入射点相同的高度(y坐标)的位置射出腔体。这就要求腔体是对称的。假设d是腔体的中线宽度的一半(从中点到第一倾斜面)，h是第一倾斜面中点到第一倾斜面下部尖角在y方向的距离，d、h与入射角度关系由以下等式确定：

$d=\frac{w}{2\tan \left(D\right)},h=\frac{w}{2\tan \left(B\right)},$ 其中w是腔体的高度。

如果以P₁为原点，可以得到腔体的4个顶点的坐标为：

1)P₁＝(0,0)

2)P₂＝(2h,w)

3)P₃＝(2d,w)

4)P₂＝(2d+2h,0)

图2中的倾角θ_R＝π/2-D。这个角度是相对于顶部反射面的入射角度。该角度决定了光线在腔体中的传输路径。

利用光学软件Zemax仿真计算，可以得出，在腔体中有一个截面为三角形的区域，该区域没有光线经过的。在其中放置物体不会影响光线的传输，因此可以成为光线消隐区域。图3为光线消隐区域的示意图，如图3所示，该光线消隐区域的范围是一个高度为p，宽度为2^l的等腰三角形。其中l＝d+h。从图3中可以得出：p＝(d+h)tan(D)。

因此，可以获得一个沿着底面方向的三角形的光线消隐区域。

本发明实施例中，还可以在光学传输介质中使用在上下对称的双德芙腔体，即腔体的截面形状由两个图2所示等腰梯形组成的六边形，则光线消隐区域将具有菱形结构，即由两个图3所示等腰三角形组成的四边形，则光线消隐区域的高度增加为2p。

需要说明的是，当腔体第一倾斜面与底面的角度不变时，介质的折射系统增大时，折射角将增大，光线消隐区域宽度将减小，光线消隐区域高度将增大。介质的折射系统减小时，折射角将减小，光线消隐区域宽度将增加，光线消隐区域高度将减小。

下面分析在不同腔体高度w时，光线消隐区域宽度2l、光线消隐区域高度p与入射角A的关系：

图4为不同腔体高度时，消隐区域宽度与入射角的关系，如图4所示，在腔体高度w分别为3、4、5、6毫米时，消隐区域宽度2L与入射角A的关系，假设介质的折射系统为1.5时，入射角A的上限(临界角)为41.8度，大于41.8度的入射光将在腔体第一表面产生全反射。可以看出，当入射角A增加时，消隐区域宽度将减小；当腔体高度w增加时，消隐区域宽度将增加。

图5为不同腔体高度时，消隐区域高度与入射角的关系，如图5所示，在腔体高度为3、4、5、6毫米时，消隐区域高度与入射角度的关系，可以看出，当入射角度增加时，消隐区域高度也会增加，特别是在接近临界角时。

图6为不同腔体高度时，消隐区域高度与消隐区域宽度的关系，如图6所示，在腔体高度分别为3，4，5，6毫米时，消隐区域高度与消隐区域宽度的关系成反比。

需要说明的是，光线在腔体内传输需要经过第一、第二倾斜面的两次折射和顶面的一次反射。在纯电介质构成的腔体中，在三个表面都可以观察到反射损耗。这些损耗可以通过标准的针对S极化及P极化的菲涅尔反射/传输系数计算得到。

图7为S极化及P极化光线在德芙腔体中传输的传输率与入射角的关系示意图，如图7所示，假设介质的折射系数为1.5。可以看到，对于最小的20度入射角时，S极化及P极化的传输效率分别是0.45及0.2。在入射角增加时，传输效率将下降，在入射角的临界角41.8度时，由于发生全反射，传输率将变为0。传输率仅与入射角有关，与腔体宽度无关。

在小入射角时，传输效率主要取决于顶面的反射损耗。在大入射角时，传输率取决与腔体的第一、第二倾斜面的菲涅尔损耗。对于本发明中的德芙腔体，如果入射角是A，顶面的反射角为：

其中，n_S为介质的折射率，n_A为腔体的折射率。

本发明中，假设介质的折射系数为1.5时，分析了入射角从20度到41.8度之间的传输率。20度是一个可以获得适当消隐区域宽度的入射角，41.8度是腔体第一倾斜面会发生全反射的临界角。与之相对应的腔体顶面的反射角是79.1度到41.8度。

为了检测顶部反射的作用，可以分析出对S-极化、P-极化及平均极化(非极化)的入射光，其空气/介质表面的反射率与入射角的关系。图8为不同极化光的反射率与入射角的关系示意图，如图8所示，假设介质折射系数为n_s＝1.5，需要指出，在图8中，x平面的角度是θ_R。当入射角增加时，S-极化光线的反射率将增加，直到在入射角90度时反射率达到100％。P极化光线反射率将降低，在角度为布鲁斯特角时，反射率为0，然后逐步增加，当入射角度达到90度时，反射率增加直到100％。

不同极化光的顶部反射率与反射角的变化关系如下：

1)对于P极化光，反射角θ_R为41.8度时，顶部反射率为1.2％，反射角θ_R为79.1度时，顶部反射率为20.6％。在反射角θ_R为布鲁斯特角时，顶部反射率为0；

2)对于S-极化光，反射角θ_R为41.8度时，顶部反射率为8.2％，反射角θ_R为79.1度时，顶部反射率为51％；

3)对于非极化光，反射角θ_R为41.8度时，顶部反射率为4.7％，反射角θ_R为79.1度时，顶部反射率为35.8％。

为了减小损失，需要降低顶面的反射率。本实施例中，可以通过在腔体顶面增加铝镀膜，此时，对于任意入射角的非极化光线，其反射率变化在95％到90％之间，很显然，传输率也得到很大的提高。假设介质折射系数为n_s＝1.5，仿真实验得到：S-极化光线在低入射角时传输损失最小，P-极化的光在36.4度的入射角时损失最小(传输率为77.9％)。

本发明实施例中，可以用涂层工艺或者安装反射铝带的方法在德芙腔的顶面增加铝反射表面。还可以通过限制投影仅发射S-极化光的方法来减小传输损耗。理想情况下，可以使用全息投影技术与金属反射面相结合的方法。该方法可以重新分布光线来克服德芙腔体的损失，同时对投影效率带来最小的影响。

假设上述光学传输介质应用于背投系统中，如果需要构造一个由多个背投屏幕拼接组成的大屏幕，如2×2屏幕或更大的屏幕，一种方法是利用沿着屏幕的金属杆来提供支撑结构予以支撑，但是，金属杆将遮挡到一部分图像，而利用本发明所述的光学传输介质，可以利用介质中的德芙腔体中的光线消隐区域来隐藏金属杆。

图9为德芙腔体消隐屏幕支撑杆的模型平面图，图10为沿屏幕方向的支撑杆消隐的模型立体图，如图所示：

从左侧入射的光线，入射光经过折射及反射后在腔体的一个区域将形成无光线穿越的消隐区域。在这个消隐区域，可以放置支撑用的金属管，投影光线将围绕金属杆传输，因此在屏幕右侧，金属管将不可见。因为在介质的右侧是屏幕扩散层，所以从屏幕右侧过来照明光将被扩散层散射，因此从照明光源也无法看到支撑结构的金属管。

在上述设计中，穿过腔体的光线将被上下翻转，因此，投影图像也将上下翻转，本实施例利用相应的翻转算法来校正这种投影图像的翻转。

以X_ij表示入射图像的像素坐标点，其中i表示行数(y方向的像素坐标)，j为列数(x方向的像素坐标)。

假设腔体沿水平方向放置，获取入射图像通过光学传输介质中的腔体在第一倾斜面上的像素位置信息X_ij，i＝m,…,m+k；j＝n,…,n+L；其中m，n表示腔体所对应的图像起始位置，k,L表示腔体所对应的图像行数及列数。

对所述像素位置信息进行翻转处理，得到翻转处理后的入射图像X′_ij,X′_ij＝X_i+k-s,j,其中s＝1,…,k；j＝n,…,n+L；

经过翻转处理之后，获取所述翻转处理后的入射图像通过所述腔体在第二倾斜面上的像素位置信息，即可得到与所述入射图像对应的出射图像。

举例来说，对于上下对称的双德芙腔，翻转处理为：

以X_ij表示入射图像，其中i表示行数，j为列数；假设腔体沿水平方向放置，入射图像通过光学传输介质中的腔体在第一倾斜面上的像素位置信息为X_ij，其中，i＝m,…,m+2k；j＝n,…,n+2L，其中，，n表示腔体所对应的图像起始位置，2k,2L表示腔体所对应的图像行数及列数。

翻转处理后的入射图像的像素位置信息为：

X'_i+k-s,j＝X_i+s-1,j；X'_i+k-s,j＝X_i+2k-s,j；其中s＝1,…,k；j＝n,…,n+L；

翻转处理算法可以通过投影系统中的硬件或软件来实现。对于多投影融合的系统，该翻转处理算法也可以在投影融合处理软件中实现。因为可以利用图像处理软件与之配合，因此，本发明的消隐处理可以简单化。

在上述仿真中，假设入射光与腔体第一倾斜面的夹角为30度。介质的折射系数为1.5，可以得到的消隐区为三角形，三角形底边的长度(消隐区域宽度)为14.2毫米，高度为2毫米。腔体的尺寸可以线性扩展，如果宽度减半，高度将减小到1毫米。

图中所示的支撑杆可以通过粘帖的方式固定在腔体上。粘帖不会扩展到消隐区外。

下面实施例中，以利用双德芙棱镜腔体来安装和消隐相机为例进行说明，相机模组的关键参数如下：

传感器尺寸：1/6inch

有效像素：1296×976(126万像素)

像素尺寸：1.9微米×1.9微米

模组尺寸(长/宽)：5.2毫米×4.4毫米

模组高度：3.2毫米

光圈：2.8

视角：63°(对角线)；

功耗：135mW；

相机模组利用球形阵列引脚连接到母板上以提供电源、控制信号及输出图像。假设母板沿消隐腔体方向扩展，高度为4.4毫米，长度为24毫米，并且母板厚度小于0.5毫米。

相机模组集成了晶圆相机，外形是锥形的，底面积5.2毫米×4毫米，锥形高度是3.2毫米，顶部的面积是3.1毫米×3.1毫米。在屏幕德芙腔体的介质上开63度的锥形孔，使得锥形孔具有与相机视角相同而不影响采集。

假设腔体净高为5毫米，根据双德芙腔体的对称特性，p＝2.5毫米。如果假设投影出射光线为P极化光，屏幕介质的折射系数为1.5。最佳入射角为36.4度。选择P-极化光是因为其传输效率最高并且入射角最大，因而可以支撑更为紧凑的结构。

A＝36.4°

P＝2.5mm

w＝3.657mm

h＝1.348mm

d＝3.669mm

L＝10.033mm

P1，P2，P3，P4的坐标分别为：

P₁＝(0,0)

P₂＝(2.696,3.657)

P₃＝(7.336,3.657)

P₂＝(10.033,0)

进一步假设，在德芙腔体左右的介质厚度为1毫米，则整个介质的宽度为12毫米；利用Zemax构造了系统模型，并调整参数使得相机模块正好位于腔体的消隐区内，同时成像孔直径刚好与63度视角匹配。

图11为包含有相机模组、电路板及采集孔的德芙腔体模型的立体示意图，图12为包含有相机模组、电路板及采集孔的德芙腔体模型的侧面示意图，如图11所示，包括：双德芙腔体、相机模组、子板、采集孔、以及在采集孔右侧的屏幕散射层。其中，采集孔的设计为刚好允许相机模组在63度视角工作。锥形腔体从最大尺寸4.4毫米变为2.2毫米。图中画出了在y方向伞状分布的光线穿过腔体。从图12可以看出，光线没有被相机模组或子板遮挡。为了扩大消隐区间以容纳相关部件，需要增加p值到3毫米，因此，屏幕的宽度也将相应的增加到12毫米。

但是，从图12中看出，虽然y方向的散射光穿过了屏幕，并且没有任何遮挡。但是，由于采集孔的最大直径是4.4毫米，在4.4毫米内的图像将被损失掉，为此，本发明实施例中，采用光学竿把相机的光学部分扩展到屏幕的表面，图13为利用光学杆减小采集孔尺寸的对比示意图，如图13所示，可以把相机的成像面提前，利用这种方案采集孔可以减小到3毫米。

图14为包含有相机模组、电路板及采集孔的德芙腔体模型的顶面示意图，如图14所示，子板可以扩展到24毫米，这样可以为相机的电子接口提供足够的空间。相机的连接电缆(电源、控制线、信号线)可以沿着腔体的方向布置，也可以利用WIFI或光信号来传输数据及供电。

在实际使用中，对于在双德芙腔体中中安装相机时还需要设计特定的结构，使得安装的相机不影响到投影光线。下文将描述一种透明的安装相机同时不影响光线的传输的机械结构。图15为介质为有机玻璃的双德芙腔体的界面示意图，如图15所示，消隐区域呈菱形，高度2p，宽度2(d+h)，如果使用金属支撑来安装部件将会阻挡光线，因此可以使用透明光学结构来支撑。

支撑结构利用透明材料做成，如有机玻璃。为了保证入射光的传输不被偏转，若入射光在所述第一倾斜面上的入射点为构成腔体剖面的等腰梯形的一侧腰的中点时，则入射光在所述第二倾斜面上的出射点为所述等腰梯形的另一侧腰的中点。另外，在支撑结构的上下表面还需要铝镀膜，以最小化反射损耗。前后表面最好能够利用增透膜以最小化传输损耗。

图16为安装有相机模组及相应电路板的结构立体示意图，如图16所示，电路板直接安装在支撑架上，在支撑架上有开孔以容纳相机。

图17为安装有相机模组及相应电路板的侧视光线传输仿真图，这个仿真利用了Zemax的模型。可以看出，光线穿越支撑杆时没有产生变形。因此可以很可靠的把相机及电路板安装于腔体中而不产生任何阴影。在仿真中假设在上下表面使用了铝涂层。

利用上述方案，本发明实施例可以构造出集成有隐藏摄像装置的投影系统，图18为包含消隐光模块的一种投影系统的结构示意图，如图18所示，投影系统包含投影机，背投屏幕及位于在紧贴屏幕，位于投影机光轴上的光学模块(相当于上述描述的光学传输介质)，该光学模块包含有德芙腔体。按照前述的设计方法，该德芙腔体中消隐区域可以消隐在其中的物体。因此可以在其中安装支撑架，采集模块等。

图19为包含消隐光模块的又一种投影系统的结构示意图，在实际的系统中，光学模块(相当于上述描述的光学传输介质)可能需要安装到非光轴的位置。此时需要根据光学模块放置的位置调整德芙腔体的形状。根据前面的设计，调整需要满足以下两个条件：

A,需要保证光学模块的面向投影的方向与入射光保持垂直；

B,德芙腔的中轴线与入射光平行。

进一步，当系统中需要多个消隐区域时，根据上述的原则，可以根据每个消隐区域的需要放置的位置，设计不同的光学模块，图20为包含多个消隐光模块的一种投影系统的结构示意图。

利用多个上面介绍的投影系统，可以组成投影矩阵，图21为包含单个消隐模块的投影系统组成的投影矩阵的示意图。

本发明实施例所述的技术方案可以在背投屏幕上集成不透明的物体而不产生阴影。因此，可以在屏幕上使用机械支撑结构并且集成采集系统而不影响图像质量。本发明实施例的方案同样可以应用于其他场合，如发光显示器中。

进一步地，本发明实施例提供的系统结构非常简单，仅需要两次折射、一次反射。由于消隐区域反转了经过其传输的图像，因此可以利用数字图像处理方法把这部分图像进行翻转处理重新恢复其图像，可以保持整个系统图像的一致性，紧凑及简单的腔体结构可以保证简单及低成本的制造。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种光学成像处理系统，其特征在于，包括：入射光源、屏幕、和至少一个光学传输介质，所述光学传输介质设置于由所述入射光源出射，投影到所述屏幕的光学成像路径中；

所述光学传输介质的入射面面向所述入射光源，所述光学传输介质的出射面面向所述屏幕；其中，所述光学传输介质的入射面和出射面之间包括至少一个腔体，所述腔体的截面形状为等腰梯形或由两个所述等腰梯形组成的六边形；

所述腔体中包括光线传输区域和用于容置物体的光线消隐区域，所述光学成像路径绕过所述光线消隐区域，经由所述光线传输区域穿过所述光学传输介质。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述腔体包括：

用于所述入射光源所发射的入射光进行入射的第一面；

用于所述入射光进行反射的第二面；

用于所述入射光进行出射的第三面；

其中，所述第一面和所述第三面分别构成所述等腰梯形的两腰；若所述入射光在所述第一面上的入射点为所述等腰梯形的一侧腰的中点时，则所述入射光在所述第三面上的出射点为所述等腰梯形的另一侧腰的中点。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述第二面贴附用于增加反射系数的镀膜。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述入射光在所述第一倾斜面上的入射角小于全反射角。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述光线消隐区域的截面形状为等腰三角形或由两个所述等腰三角形组成的四边形。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述光学传输介质的腔体中的光线消隐区域所容置的物体包括所述屏幕的支撑杆和图像采集设备中的至少一个。

7.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述屏幕包括背投屏幕，所述入射光源包括投影机。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

在所述背投屏幕的前端设有与所述图像采集设备的采集视角对应的采集孔。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

在所述图像采集设备与所述背投屏幕的前端之间设有光学杆；所述光学杆用于在保持所述图像采集设备的采集视角不变的基础上，减小所述背投屏幕的前端设置的采集孔尺寸。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述投影机包括：处理器和发射器；

所述处理器，用于确定图像的目标区域以及翻转轴；所述目标区域是所述图像中，由经过所述腔体传输的入射光进行投影的区域；所述翻转轴是所述目标区域中，经过所述等腰梯形的腰中点进行传输的入射光进行投影的直线；沿所述翻转轴对所述目标区域进行翻转处理，得到翻转处理后的入射图像；

所述发射器，用于发射入射光，以利用所述入射光对所述进行翻转处理后的图像进行投影。