CN107305316A

CN107305316A - 一种背投系统及屏幕

Info

Publication number: CN107305316A
Application number: CN201610244690.4A
Authority: CN
Inventors: 布莱恩·罗伯森; 李昆; 初大平; 姚峻
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd; Cambridge Enterprise Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd; Cambridge Enterprise Ltd
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2016-04-19
Publication date: 2017-10-31
Anticipated expiration: 2036-04-19
Also published as: CN107305316B; WO2017181728A1

Abstract

本发明公开了一种背投系统及屏幕，用于在实现深度信息采集的同时增强用户的观看感受。所述投影系统包括：包括散射层的投影屏幕，用于呈现图像；投影设备，用于向投影屏幕投射可见光，以使得投影屏幕呈现图像；深度采集设备，与投影设备位于所述投影屏幕的同一侧，用于通过投影屏幕向位于投影屏幕的另一侧的对象投射不可见光，以及接收对象对不可见光进行反射的反射光，进而获得对象的深度信息，不可见光的波长大于可见光的波长；其中，散射层对来自投影屏幕的一侧的可见光和不可见光进行瑞利散射，散射层对可见光的散射强度大于散射层对不可见光的散射强度。

Description

一种背投系统及屏幕

技术领域

本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种背投系统及屏幕。

背景技术

根据投影机设置在投影系统中的位置，可以将投影系统分为前投影系统和背投影系统，一般将投影机设置于投影屏幕后方的投影系统称作背投影系统，也称背投系统，由于可将投影设备隐藏地放置于投影屏幕背后，用户在观看投影的过程中可以不用看到投影设备，对用户来说感觉更好，因此背投系统已广泛应用于多种场景，例如远程视频会议场景或家庭娱乐场景，等等。

在使用背投系统的过程中，在较多情形下可能需要采集场景中对象的深度信息，例如在远程会议视频场景中，需要采集主讲人员的图像信息以传递给会议对端，为了能够获得较好的图像质量，也就还需要采集主讲人员的深度信息，例如将采集深度信息的设备称作深度采集设备。例如深度采集设备一般包括红外发射器和红外摄像头，红外发射器发射不可见光，例如红外光，红外光在主讲人员表面形成漫反射，再通过红外摄像头获得反射回的红外光，通过反射回的红外光就可以获得主讲人员的深度信息。

一般地可以将深度采集设备设置于投影屏幕的后方，并将投影屏幕设置为透光的，这样深度采集设备所投射的红外光能够透过投影屏幕而投射到投影屏幕前方的物体上进而实现深度信息的采集，然而这也使得位于投影屏幕前方的用户除了能看到投影的图像，也能够看到投影屏幕后方的物体，例如投影设备、深度采集设备和其它物体，进而干扰投影图像的观看效果以及影响用户的观看体验，另外，例如投影设备的光源(例如灯泡)也可能刺射到用户的眼睛，影响用户对投影图像的观看感受。

发明内容

本发明实施例提供一种背投系统及屏幕，用于在实现深度信息采集的同时，增强用户的观看感受。

第一方面，提供一种背投系统，该背投系统包括投影屏幕、投影设备和深度采集设备。其中，投影屏幕包括散射层，用于呈现图像；投影设备用于向投影屏幕投射可见光以使得投影屏幕呈现图像；深度采集设备，与投影设备位于投影屏幕的同一侧，用于通过投影屏幕向位于投影屏幕的另一侧的对象投射不可见光，以及接收对象对不可见光进行反射的反射光，进而获得对象的深度信息；其中，散射层用于对来自所述投影屏幕的一侧的可见光和不可见光进行瑞利散射，并且散射层对可见光的散射轻度对于散射层对不可见光的散射强度，这样可以使得位于投影屏幕的另一侧的用户看不到位于投影屏幕的一侧的物体，并使得深度采集设备能够获得对象的深度信息。

本发明实施例中，不可见光的波长大于可见光的波长，例如，可见光包括三基色光，即包括蓝色可加光、绿色可见光和红色可见光，不可见光包括红外光或远红外光。

本发明实施例中，可以将位于投影屏幕的一侧看作是位于投影屏幕的后方，即投影设备和深度采集设备均位于投影屏幕的后方，通过投影屏幕中的散射层的散射作用，可以用于确保位于投影屏幕后方的深度采集设备对位于投影屏幕前方的对象准确地进行深度采集，同时还可以确保位于投影屏幕后的投影设备的正常投影，满足用户的投影需求，另外由于投影屏幕还可以对位于其后方的物体起到遮挡作用，这样使得用于无法看到位于投影屏幕后方的对象，例如看不到位于投影屏幕后的投影设备和深度采集设备，这样可以在投影屏幕后方的空间内放置其它物体，提高空间利用率，并且当投影屏幕足够大的时候，相当于是在用户前方放置了一堵幕墙，投影设备所包括的光源或者深度采集设备上一些指示灯均无法对用户对投影图像的观看造成干扰和影响，进而可以提高用户的观影感受，同时，由于将深度采集设备放置到了投影屏幕的后方，还可以尽量保证投影屏幕正面的美观，提高投影系统的整洁。

另外，由于可以将深度采集设备设置于投影屏幕背后的空间范围内的任意一个位置，基于其位置可调，进而可以通过改变深度采集设备的位置来动态地调整深度采集设备的采集范围，以确保其能够尽量完整地采集投影屏幕前方的图像的深度信息，以提高深度信息采集的准确性。

需要说明的是，之所以投影设备投射出的可见光在投影屏幕上形成的图像可见，而投影屏幕后方的物体却不可见，该现象首先可参照背投电视屏幕后方的物体不可见但背投电视却可以成像，或者参照当物体贴近毛玻璃时，是可以隔着毛玻璃看清物体的轮廓的，具体的原理可以是当投影屏幕的另一侧的物体距离投影屏幕较远时，物体表面反射出的可见光(此时物体相当于光源)在传播了一定长度后才被散射，人眼很难根据散射后的可见光的逆传播方向确定光源位置，但是投影设备能够将可将光聚焦在投影屏幕处，这就等效于投影设备将作为光源的投影图像放在了投影屏幕处，当等效出的投影图像的可见光在开始传播的地方就被散射，即使方向改变了，但投影图像的散射后的可见光的逆传播路径仍然可以聚焦于投影图像处，因此投影图像看起来并没有模糊，因此投影屏幕的散射对投影图像的呈现的影响很低。再者，由于投影屏幕的另一侧的光线很暗，因此投影图像的可见光的强度比物体的可见光强度要高许多，因此投影设备投射出的可见光在投影屏幕上形成的图像可见，然而投影屏幕后方的物体却不可见是可以实现的。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，散射层包括直径位于瑞利散射直径范围内的散射颗粒。其中，位于瑞利散射直径范围使得散射颗粒对可见光以及不可见光以瑞利散射的方式进行散射。

由于瑞利散射的散射强度与入射光的波长的四次方成反比，本发明实施例中，为了使得散射层对于可见光具有较大的散射强度以及对于不可见光具有较小的散射强度，又由于不可见光的波长大于可见光的波长，而在多种类型的散射中，瑞利散射的散射特性决定了其散射强度是随着波长的增大而减小的，并且散射强度与入射光的波长的四次方成反比，即说明其散射强度随波长增加的降低幅度是比较大的，这也正符合本发明实施例中对于散射层的要求，所以本发明实施例利用瑞利散射的特性来满足散射层对于可见光和不可见光的散射强度的要求，即本发明实施例中的散射层具有瑞利散射的散射特性。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，投影设备投射的可见光包括蓝色可见光和红色可见光；散射层还包括直径位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒；其中，红光共振颗粒在红色可见光下产生等离子体共振效应以增强对红色可见光的散射强度，使得散射层对红色可见光的散射强度与散射层对蓝色可见光的散射强度之间的差值小于预设的红光平衡散射强度。

本发明实施例中，由于三种可见光中的蓝色可见光的波长最短，在进行瑞利散射时的散射强度是最大的，所以可以以蓝色可见光的散射强度为基准，通过掺入红光平衡直径范围的红光共振颗粒以增强对红色可见光的散射强度，以尽量减小红色可见光与蓝色可见光之间的散射强度的差距，通过降低散射差异来减弱投影显示时的差异，进而提升投影质量。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，投影设备投射的可见光包括蓝色可见光和绿色可见光；散射层还包括直径位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒；其中，绿光共振颗粒在绿色可见光下产生等离子体共振效应以增强对绿色可见光的散射强度，使得散射层对绿色可见光的散射强度与散射层对蓝色可见光的散射强度之间的差值小于预设的绿光平衡散射强度。

本发明实施例中，由于三种可见光中的蓝色可见光的波长最短，在进行瑞利散射时的散射强度是最大的，所以可以以蓝色可见光的散射强度为基准，通过掺入绿光平衡直径范围的绿光共振颗粒以增强对绿色可见光的散射强度，以尽量减小绿色可见光与蓝色可见光之间的散射强度的差距，通过降低散射差异来减弱投影显示时的差异，进而提升投影质量。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，散射层还包括直径位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒和位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒；其中，红光共振颗粒在红色可见光下产生等离子体共振效应以增强对所述红色可见光的散射强度，绿光共振颗粒在绿色可见光下产生等离子体共振效应以增强对绿色可见光的散射强度，以使得散射层对蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光其中的任意两种可见光的散射强度之间的差值均小于预设的平衡散射强度。

本发明实施例中，可以在散射层中同时掺入红光共振颗粒和绿光共振颗粒，这样可以较大程度上减小三种可见光两两之间的散射强度的差距，以尽量减弱三基色在进行显示的差异，提升投影质量。

结合第一方面或第一方面的第一种至第四种中任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，投影屏幕用于在背投系统中呈现图像，散射层的厚度小于投影屏幕所呈现的图像中单个像素的水平长度和垂直长度中的最小长度。

本发明实施例中，在本发明实施例中，通过屏幕在投影图像时的单个像素，可以确定散射层的厚度，这样可以尽量避免屏幕在投影图像时的各像素之间产生串扰，进而可以提升屏幕的投影质量。

结合第一方面或第一方面的第一种至第五种中任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，背投系统还包括空间光调制器，设置于深度采集设备和投影屏幕之间，用于调制不可见光，使得不可见光投射到指定的区域。

本发明实施例中，通过空间光调制器对深度采集设备所投射的不可见光进行调制后投射到指定的区域，可以在一定程度上提高不可见光的利用效率，进而减少资源的浪费。

第二方面，提供一种屏幕，该屏幕的一侧覆盖有散射层，该散射层用于对来自于屏幕的一侧的可见光进行瑞利散射，这样可以使得位于屏幕的另一侧的用户看不到位于屏幕的一侧的物体；以及，不可见光的波长大于可见光的波长，该散射层对可见光的散射强度大于该散射层对不可见光的散射强度，以使得不可见光能够透过屏幕。

由于投影设备一般是以蓝色可加光、绿色可见光和红色可见光进行投影，所以当以较高的散射强度对可见光进行散射时，可以使得蓝色可加光、绿色可见光和红色可见光均投射到屏幕上而无法到达用户的眼睛，即此时屏幕对于用户来说相当于是实体阻挡的，这样可以在保证较好的投影质量以满足用户的投影需求的前提下，又可以尽量避免用户看到屏幕后方放置的物体，使得观看效果更佳，进而提升用户的观看感受。

而由于深度采集设备一般通过红外光进行深度信息的采集，所以当以较低的散射强度对红外光进行散射时，屏幕对于来自屏幕的一侧的红外光具有近似透明或完全透明的特性，那么此时红外光可以直接透过屏幕而投射到屏幕的另一侧以实现对屏幕的另一侧的物体的深度信息的准确采集，满足用户对深度信息采集的需求。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，散射层包括直径位于瑞利散射直径范围内的散射颗粒，位于瑞利散射直径范围使得散射颗粒对可见光以及不可见光以瑞利散射的方式进行散射。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，散射层还包括直径位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒；其中，红光共振颗粒在红色可见光下产生等离子体共振效应以增强对红色可见光的散射强度，使得散射层对红色可见光的散射强度与散射层对蓝色可见光的散射强度之间的差值小于预设的红光平衡散射强度。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第三种可能的实现方式中，投影设备投射的可见光包括蓝色可见光和绿色可见光，散射层还包括直径位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒；其中，绿光共振颗粒在绿色可见光下产生等离子体共振效应以增强对绿色可见光的散射强度，使得散射层对绿色可见光的散射强度与散射层对蓝色可见光的散射强度之间的差值小于预设的绿光平衡散射强度。

结合第二方面或第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实现方式中，投影设备投射的可见光包括蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光；散射层还包括直径位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒和位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒；其中，红光共振颗粒在红色可见光下产生等离子体共振效应以增强对红色可见光的散射强度，绿光共振颗粒在绿色可见光下产生等离子体共振效应以增强对绿色可见光的散射强度，以使得散射层对蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光其中的任意两种可见光的散射强度之间的差值均小于预设的平衡散射强度。

结合第二方面或第二方面的第一种至第四种中任一种可能的实现方式，在第二方面的第五种可能的实现方式中，屏幕用于背投系统中的呈现图像，散射层的厚度小于图像中单个像素的水平长度和垂直长度中的最小长度。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的背投系统的架构示意图；

图2为本发明实施例提供的背投系统的另一架构示意图；

图3为本发明实施例提供的散射层进行瑞利散射时散射强度与波长之间的对应关系图；

图4为本发明实施例提供的还包括空间光调制器的投影系统的架构示意图；

图5A为本发明实施例提供的确定感兴趣区域的示意图；

图5B为本发明实施例提供的确定感兴趣区域的另一示意图；

图6为本发明实施例提供的屏幕的侧视图；

图7为本发明实施例提供的屏幕的另一侧视图。

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性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。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

请参见图1，本发明实施例提供一种背投系统，该背投系统包括投影屏幕1、投影设备2和深度采集设备3。

其中，投影屏幕1用于呈现图像，投影屏幕1包括散射层11，散射层11能够对光进行散射，散射层11可以包括对光能够进行散射的散射介质，散射介质例如可以包括散射颗粒，由于投影屏幕1所包括的散射层11能够对光进行散射，所以可以将本发明实施例中的投影屏幕1称作散射投影屏幕。

投影设备2用于向投影屏幕1投射可见光，投影屏幕1所投射的可见光中包括待投影图像的信息，所以进而可以通过投射可见光在投影屏幕1上呈现图像，也就是说，投影屏幕1可以作为待投影图像的投影承载面进行图像呈现。

由于本发明实施例提供的是背投系统，所以投影设备2位于投影屏幕1的后方，例如将投影屏幕1的后方称作投影屏幕1的一侧，以图1为例来说，可以将投影屏幕1的一侧看作是投影设备2所在的一侧，即可以将投影屏幕1的左侧称作投影屏幕1的一侧，将投影屏幕2的右侧称作投影屏幕1的另一侧。

深度采集设备3也位于投影屏幕1的一侧，也就是说，在本发明实施例中，深度采集设备3和投影设备2位于投影屏幕1的同一侧。并且，投影设备2和深度采集设备3均可以设置于投影屏幕1后方空间范围的任意一处位置，只要保证投影设备2能够向投影屏幕1正常进行投影，以及深度采集设备3能够采集到投影屏幕1前方的物体的深度信息即可，另外，为了避免投影设备2进行投影和深度采集设备3进行深度采集之间的相互影响，投影设备2与深度采集设备3可以不同时位于垂直于投影屏幕1的一条直线上，这样可以避免投影设备2投射的可见光被深度采集设备3遮挡，或者可以避免深度采集设备3投射的不可见光被投影设备2遮挡，从而可以使得投影和深度采集之间互不影响。

深度采集设备3用于通过投影屏幕1向位于投影屏幕1的另一侧的对象投射不可见光，即深度采集设备3投射的不可见光能够透过投影屏幕1而投射到投影屏幕1的另一侧的对象上，例如图1所示，位于投影屏幕1的左侧的深度采集设备3可以向位于投影屏幕1的右侧的人投射不可见光，并且为了便于阅读者理解，图1中通过深度采集设备3所投射的不可见光的光束以虚线表示。当投射的不可见光投射到对象上时可以在对象的表面形成漫反射以产生反射光，深度采集设备3再获得透过投影屏幕1的反射光，进而可以根据获得的反射光获得对象的深度信息。

在本发明实施例中，深度采集设备3可以设置在投影屏幕1的背后，即设置于投影屏幕1的一侧，由于可以将深度采集设备3设置于投影屏幕1背后的空间范围内的任意一个位置，由于其位置可调，所以可以通过改变深度采集设备3的位置来动态地改变深度采集设备3的采集范围，以确保其能够尽量完整地采集投影屏幕1前方的图像的深度信息，以提高深度信息采集的准确性。

本发明实施例中，深度采集设备3为能够采集物体的深度信息的设备，可以包括现有技术中任意一种能够采集深度信息的设备。在具体实施过程中，用以采集物体的深度信息的设备例如是通过发射不可见光(例如红外光)的方式获得深度信息，以微软公司的Kinect为例，Kinect包括红外发射器和红外摄像头，通过红外发射器将发射的红外光投射到Kinect的可视范围，红外光在物体的表面产生漫反射，红外线摄像头接收漫反射光线，再利用光编码技术和预定的算法以获得深度图像数据流，进而获得物体的深度信息。

另外，深度采集设备还可以同时包括例如RGB(红绿蓝)摄像头，通过RGB摄像头可以采集物体的图像信息，这样能够同时捕获场景中的彩色图像和深度图像。

可选的，类似于Kinect的设计，可以将深度采集设备3设计为将红外发射器和红外摄像头集成为一体的结构，即例如图1中的深度采集设备3中可以同时集成有红外发射器和红外摄像头，或者，还可以如图2所示，将红外发射器和红外摄像头分离设置于背投系统中。

本发明实施例中，物体的深度信息可以包括物体与深度采集设备3之间的距离，以物体是用户甲举例，通过采集用户甲的深度信息，可以分别获得用户甲的鼻尖、额头和嘴唇等身体部位与深度采集设备3之间的距离，深度信息可以用于三维物体建模、图像分割和图像融合等图像处理技术中。

本发明实施例中，不可见光的波长大于可见光的波长，即深度采集设备3所投射的不可见光的波长大于投影设备1所投射的可见光的波长，例如不可见光包括红外光和远红外光，即深度采集设备3可以投射红外光或远红外光，投影设备可以投射三基色光，即投射蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光。

本发明实施例中，为了满足投影质量和深度信息采集的要求，投影屏幕1中的散射层11对可见光的散射强度大于散射层11对不可见光的散射强度，即散射层11对投影设备1投射的三基色光的散射强度大于散射层11对深度采集设备3所投射的红外光的散射强度。例如，可以使得散射层11对可见光的散射强度大于等于第一预定散射强度阈值，而使得散射层11对不可见光的散射强度小于等于第二预定散射强度阈值，而第一预定散射强度阈值大于第二预定散射强度阈值。

通过散射层11对可见光的高散射强度，可以使得投影设备1所投影的图像能够以较好投影质量进行呈现，并且可以使得位于投影屏幕1的另一侧的用户看不到位于投影屏幕1的一侧的物体，可以这样理解，以图1为例，通过散射层11对可见光的散射作用，投影屏幕1可以阻挡来自于其左侧的可见光的传播，即投影屏幕1对来自于其左侧的可见光来说具有阻挡作用，进而导致位于其右侧的用户无法看到其左侧的可见光，自然也无法看到位于其左侧的物体，相当于是，投影屏幕1对于位于其右侧的用户的视线具有遮挡作用。

同时，通过散射层11对不可见光的低散射强度，可以使得深度采集设备3所投射的不可见光能够透过投影屏幕1以投射到位于投影屏幕1的另一侧的对象上进而获得该对象的深度信息，例如透过投影屏幕1以投射到如图1中所示的位于投影屏幕1的右侧的人身上，所以对于投影屏幕1来说，需要对不可见光具有接近透明或近似透明的透射特性，即要求散射层11对于不可见光的散射强度要尽量小或者完全不散射，那么此时可以采用对不可见光的散射强度较低的散射层11。

例如光的散射强度范围为[0，1]，当散射强度为1时表明完全散射，当散射强度为0时表明不散射，即取值越大表明散射强度越强，那么例如可以采用对不可见光的散射强度为0、0.2或0.3等等的散射层11，散射强度的取值越小，那么说明散射层11对于不可见光的散射强度就越低，由深度采集设备3所投射的不可见光就能够尽量多地透过投影屏幕1而投射到位于投影屏幕1右侧的物体上，并且深度采集设备3也能够获得尽量完整且有效的漫反射光，以便能够尽量完整、准确地采集到物体的深度信息，以提高深度信息采集的准确性。

在本发明实施例中，为了保证投影质量，散射层11对投影设备2所投射的可见光的散射强度可以尽可能地大，那么可以令散射层11对投影设备2所述投射的可见光的散射强度大于散射层对深度采集设备3所投射的不可见光的散射强度，例如散射层11对深度采集设备3所投射的不可见光的散射强度为0.1，而对投影设备2所投射的可见光的散射强度为0.9，等等，这样便于携带图像信息的可见光能够尽量完整地投射到投影屏幕1上，以通过投影屏幕1完整、有效地呈现待投影的图像，满足用户的投影需求。

也就是说，本发明实施例中的投影屏幕1所包括的散射层11对于投影设备1投射的可见光和深度采集设备3投射的不可见光均具有散射作用，而对投影设备1投射的可见光的散射强度大于对深度采集设备3投射的不可见光的散射强度。

另外，光的散射一般可以分为三类，即瑞利散射、米氏散射和混合散射，散射的类型主要和散射颗粒的尺寸(即直径)有关。

当散射颗粒的直径远小于入射光的波长时，例如一般小于入射光的波长的十分之一时，将发生瑞利散射。瑞利散射具有如下特点，一是散射强度与入射光的波长的四次方成反比，二是散射颗粒前半部和后半部的散射光通量相等。

当散射颗粒的直径与入射光的波长相当时，将发生米氏散射，米氏散射的散射强度与入射光的波长无关，而且光子散射后的性质一般也不会发生改变。

另外，可以将同时包括瑞利散射和米氏散射的散射称作混合散射。

而可见光的波长范围大约为380nm-770nm，其中，蓝色可见光的波长范围是455nm-492nm，绿色可见光的波长范围是492nm-577nm，红色可见光的波长范围是622nm-770nm，而红外光的波长一般大于770nm，例如近红外光的波长范围大约是780nm-2000nm。为了便于后续描述，以下均以可见光包括475nm的蓝色可见光、525nm的绿色可见光和685nm的红色可见光，以及不可见光包括1065nm的红外光为例进行说明。

为了使得散射层11对可见光具有较大的散射强度以及对不可见光具有较小的散射强度，又由于不可见光的波长大于可见光的波长，而在多种类型的散射中，瑞利散射的散射特性决定了其散射强度是随着波长的增大而减小的，并且散射强度与入射光的波长的四次方成反比，即说明其散射强度随波长增加的降低幅度是比较大的，这也正符合本发明实施例中对于散射层11的要求，所以本发明实施例利用瑞利散射的特性来满足散射层11对于可见光和不可见光的散射强度的要求，即本发明实施例中的散射层11具有瑞利散射的散射特性，散射层11对不可见光和可见光均能够进行瑞利散射。

本发明实施例中，通过投影屏幕1中的散射层11的散射作用，可以用于确保位于其投影屏幕1后方的深度采集设备对位于其前方的对象准确地进行深度采集，同时还可以确保位于投影屏幕1后的投影设备2的正常投影，满足用户的投影需求，另外由于投影屏幕1还可以对位于其后方的物体起到遮挡作用以，这样可以在投影屏幕1背后的空间放置其它物体，提高空间利用率，并且当投影屏幕1足够大的时候，相当于是在用户前方放置了一堵幕墙，投影设备1所包括的光源或者深度采集设备3上一些指示灯均不会对用户对投影图像的观看造成干扰和影响，进而可以提高用户的观影感受，同时，由于将深度采集设备3放置到了投影屏幕1的后方，还可以尽量保证投影屏幕1正面的美观，提高投影系统的整洁。

为了使得散射层11能够进行瑞利散射，散射层11可以包括直径位于瑞利散射直径范围内的散射颗粒，而位于瑞利散射直径范围可以使得散射颗粒对可见光和不可见光均能够以瑞利散射的方式进行散射。

在具体实施过程中，散射层11所包括的散射颗粒可以采用特定的工艺以等间隔或不等间隔的方式填充于透明的基底材料内部，或者，散射颗粒也可以涂覆于透明基底材料的表面，另外，散射颗粒可以是不透明的颗粒，这样以保证散射层11对光的散射作用，本发明实施例对于散射颗粒设置于投影屏幕1中的具体形式和散颗粒的材质不做具体限制，只要能满足投影屏幕1对于投影设备1所投射的可见光和对于深度采集设备3所投射的不可见光均具有瑞利散射的特性即可。

进一步地，根据瑞利散射的特性可知，可以采用直径远小于入射光波长的散射颗粒作为散射层11中的散射介质，并且为了使得能够对波长最小的蓝色可见光也可以进行瑞利散射，所以可以以蓝色可见光的波长(即475nm)为基准来确定散射颗粒的直径，即确定瑞利散射直径范围，例如可以采用直径小于30nm的散射颗粒组成散射层11，即瑞利散射直径范围为(0，30nm]，可替换的，考虑到散射颗粒在散射层11中能够均匀填充，或者还可以将瑞利散射直径范围设置为[20nm，30nm]，可替换的，还可以采用直径均为28nm的散射颗粒组成散射层11，等等。

请参见图3，图3为本发明实施例中采用直径为28nm的散射颗粒组成的散射层11对光进行散射的散射强度与波长的对应关系，其中，横坐标表示波长，纵坐标表示散射强度，可见，随着波长的增加，散射强度呈较大幅度减小的趋势，而在1065nm处，散射强度接近于0，此时散射层13对于1065nm的红外光具有近似透明的特性，这样可以使得深度采集设备3发射的红外光能够完整且以较大强度透过投影屏幕1以投射到投影屏幕1前方的物体上，以便深度采集设备3能够尽量准确地采集到物体的深度信息。

当采用具有图3所示散射特性的散射层11之后，投影屏幕1可以为红外光提供近似透明的特性，这样可以尽量保证深度信息采集的准确性，但是，由于散射强度随波长增加呈较大幅度的减弱，并且投影设备2所投影的三种可见光的波长也是不相同的，所以对于均由投影设备2投射的三种可见光的散射强度之间的差距也较大，这样将可能导致在进行投影时三基色的散射差别过大，例如当蓝色可见光的散射强度过大而红色可见光的散射强度较低时，整个投影画面将会呈现蓝色(即冷色)调，影响投影图像的投影质量。

基于此，为了提高投影图像的质量，以使得在投影时能够尽量呈现正常的彩色图像，进一步地，本发明实施例可以在散射层11包括的瑞利散射直径范围的散射颗粒的基础上进行掺杂，通过掺杂后的散射颗粒进行等离子体共振效应以增强散射层11对特定波长的光线的散射强度，这样可以增强对散射强度较低的可见光(例如红色可见光或绿色可加光)的散射强度，以尽量减小几种可见光的散射强度之间的差距，降低差异化显示。

其中，等离子体共振效应，或者称为表面等离子共振(Surface PlasmonResonance，SPR)，是一种物理现象，当入射光以临界角入射到两种不同折射率的介质界面时，可引起金属自由电子的共振，由于共振致使电子吸收了光能量，从而使反射光在一定角度内大大减弱，而散射作用增强，从而可以增强对光的散射强度。

为了便于理解，以下对可能的掺杂方式进行举例介绍。

可选的，在具有瑞利散射直径范围的散射颗粒的基础上，掺入红光平衡直径范围内的红光共振颗粒。

可替换的，在具有瑞利散射直径范围的散射颗粒的基础上，掺入绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒。

可替换的，在具有瑞利散射直径范围的散射颗粒的基础上，同时掺入红光平衡直径范围内的红光共振颗粒和绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒。

其中，红光共振颗粒可以在红色可见光下产生等离子体共振效应，以增强对红色可见光的散射强度，以使得散射层11对红色可见光的散射强度与散射层11对蓝色可见光的散射强度之间的差值小于预设的红光平衡散射强度。

绿光共振颗粒可以在绿色可见光下产生等离子体共振效应，以增强对绿色可见光的散射强度，以使得散射层11对绿色可见光的散射强度与散射层11对蓝色可见光的散射强度之间的差值小于预设的绿光平衡散射强度。

当同时掺杂有红光共振颗粒和绿光共振颗粒时，可以使得散射层11对蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光其中的任意两种可见光的散射强度之间的差值均小于预设的平衡散射强度。

由于三种可见光中的蓝色可见光的波长最短，在进行瑞利散射时的散射强度是最大的，所以可以以蓝色可见光的散射强度为基准，通过掺入第红光平衡直径范围的红光共振颗粒以增强对红色可见光的散射强度，或者通过掺入绿光平衡直径范围的绿光共振颗粒以增强对绿色可见光的散射强度，或者可以同时掺入红光共振颗粒和绿光共振颗粒以同时增强对红色可见光和绿色可见光的散射强度以尽量分别减小红色可见光和绿色可见光与蓝色可见光之间的散射强度的差距，通过降低散射差异来减弱三基色在进行显示的差异，进而提升投影质量。

进一步地，在散射层11同时掺杂有直径位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒和位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒时，可以分别通过红光共振颗粒和绿光共振颗粒的等离子体共振效应以分别增强散射层11对红色可见光和绿色可见光的散射强度，以使得散射层11对蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光其中的任意两种可见光的散射强度之间的差值均小于预设的平衡散射强度，也就是说，通过本发明实施例中的掺杂方式，可以较大程度上减小三种可见光两两之间的散射强度的差距，以尽量减弱三基色在进行显示的差异，提升投影质量。

其中，预设的红光平衡散射强度和预设的绿光平衡散射强度可以相同，例如均为0.05，或者也可以不同，例如预设的红光平衡散射强度为0.05，预设的绿光平衡散射强度为0.03。

继续以上述例子为例，预设的平衡散射强度可以与预设的红光平衡散射强度相等，即为0.05，或者也可以与预设的绿光平衡散射强度相等，即为0.03，或者也可以为其它值，例如为0.02，也就是说，预设的平衡散射强度与预设的绿光平衡散射强度和预设的红光平衡散射强度可以相同或不同。假设，散射层11对于蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光的散射强度分别是x，y，z，那么可以要求x-y、x-z和y-z三者的值均小于预设的平衡散射强度，这样可以尽量减少三基色光之间的散射强度的差距，以尽量提高投影的质量。

假设在进行掺杂之前，散射层11对蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光的散射强度分别是0.98、0.9和0.82，而在同时掺入红光共振颗粒和绿光共振颗粒之后，散射层11对蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光的散射强度分别是0.98、0.95和0.94，可见，通过掺杂之后，散射层11对绿色可见光和对红色可见光的散射强度都有所增加了。

另外，由于三种可见光中红色可见光的波长最大，所以在未掺杂前采用瑞利散射的散射层11对红色可见光的散射强度最低，即红色可见光与蓝色可见光之间的散射强度的差距要大于绿色可见光与蓝色可见光之间的散射强度的差距，所以可选的，为了尽量减小三基色之间的散射强度的差距，在进行掺杂时可以尽量增强对于红色可见光的散射强度。

在具体实施过程中，红光平衡直径范围的红光共振颗粒例如可以包括二氧化硅纳米金壳等，这些颗粒可以在700nm的波长下进行共振，以增强红色可见光的散射强度。其中，本发明实施例中的二氧化硅纳米金壳可以呈中空壳体状，其外径为80nm左右，而内径为20cm左右，即为厚度为60nm左右的中空壳体。

绿光平衡直径范围的绿共振颗粒例如可以包括直径为80～100nm的黄金纳米球等，这些颗粒可以在550nm的波长下进行共振，以增强绿色可见光的散射强度。

当然，红光平衡直径范围的红光共振颗粒和绿光平衡直径范围的绿光共振颗粒包括但不限于以上列举的两种，只要能用于在红色可见光下进行共振以增强红色可见光的散射强度的散射颗粒均可以作为红光平衡直径范围的红光共振颗粒，以及只要能用于在绿色可见光下进行共振以增强绿色可见光的散射强度的共振颗粒均可以作为绿光平衡直径范围的绿光共振颗粒，本发明实施例不做限制。

另外，当将包括散射层11的投影屏幕1应用于图1或图2中所示的投影系统中而用于呈现图像时，为了避免投影屏幕1的投影图像在各像素之间产生串扰而影响投影屏幕1的投影质量，本发明实施例中，可以将散射层11的厚度d设置为小于第一长度，具体来说，第一长度为投影屏幕1的投影像素的水平长度和垂直长度中的较小者，即第一长度为投影图像中的单个像素的水平长度和垂直长度中的最小长度。

其中，第一长度可以根据图1或图2中所示的投影设备2的投影分辨率和投影设备2能够投影的最小投影尺寸确定，即可以根据投影设备2的投影分辨率和投影设备2能够投影的最小投影尺寸确定散射层11的厚度d。

假设，投影设备2的投影分辨率为D_x×D_y，投影设备2的最小投影尺寸为W_min×H_min，那么投影屏幕1的投影像素的水平长度＝W_min/D_x，而投影屏幕1的投影像素的垂直长度＝H_min/D_y，那么，第一长度即为W_min/D_x和H_min/D_y中的较小者。

其中，D_x和D_y分别表示投影设备2的投影分辨率的横向分辨率和纵向分辨率，例如为1024像素×768像素，W_min和H_min分别表示投影设备2的最小投影尺寸的宽度和高度，例如也可以以像素表示，例如为256像素×192像素。

在本发明实施例中，通过投影屏幕1在投影图像时的单个像素，可以确定散射层11的厚度，这样可以尽量避免投影屏幕1在投影图像时的各像素之间产生串扰，进而可以提升投影屏幕1的投影质量，以提升这个投影系统的性能。

在实际中，在通过图1或图2中的投影系统对投影屏幕1前方场景中的物体进行深度信息采集时，或许只希望采集场景中的部分物体或其中一个物体的深度信息，例如以远程视频会议的场景来说，例如只希望采集场景中的发言者的深度信息，但是深度采集设备3一般是向整个覆盖范围投射不可见光，例如对于会议室中的桌椅和花盆等物体均投射了不可见光，这样就可能造成资源浪费。

基于此，请参见图4，本发明实施例的投影系统还可以包括空间光调制器4，空间光调制器4可以与深度采集设备3连接，空间光调制器4设置于深度采集设备3和投影屏幕1之间，其用于将深度采集设备3所发射的不可见光投射到指定的投射区域，即投射到需要采集深度信息的物体所在的区域。

也就是说，可以先确定需要投射不可见光的区域，即先确定“指定的区域”，例如将“指定的区域”称作感兴趣区域，再通过空间光调制器4对深度采集设备3所发射的不可见光进行空间调制，以将不可见光分区域投射，这样就无需每次都通过深度采集设备3投射较大范围的不可见光，以尽量降低不可见光的浪费，提高不可见光的利用效率，减少资源浪费。

在具体调制的过程中，例如可以将通过深度采集设备3所投射的全部光的能量集中起来后再向指定的区域进行分区投射，那么向指定的区域所投射的不可见光的能量与调制之前的能量相等，相当于是，通过空间光调制器4的调制作用，投射的光的总能量不变，通过能量的重新分配以尽量提高深度信息采集的准确性。

或者例如，通过空间光调制器4的调制之后，向指定的区域所投射的不可见光的能量与调制之前是不变的，这样可以尽量节约资源，避免浪费。

通过空间光调制器4对不可见光进行调制后分区投射之前，需要先确定感兴趣区域，例如图4所示，可以将场景中的两名与会人员所在的区域确定为感兴趣区域。在具体实施过程中，例如可以采用手动设置的方式确定感兴趣区域，或者，投影系统也可以采用图像识别的方式自动确定感兴趣区域，等等。

如图5A所示，矩形框50所表示的区域为投影屏幕1前方场景的全部区域，而场景中有3个与会人员，则可以将这3个与会人员所在的区域确定为感兴趣区域，具体来说，由于3个与会人员相邻，则可以如图5A中所示，将3个与会人员所连通的区域(即矩形框51所表示的区域)确定为感兴趣区域，或者，为了尽量提高不可见光的利用率，还可以将3个与会人员分别所在的区域均确定为感兴趣区域，即确定三个感兴趣区域，如图5B所示。

在确定出感兴趣区域之后，可以通过预定算法计算感兴趣区域的全息图，例如采用迭代傅立叶变换法(Iterative Fourier transform algorithm，IFTA)或单像素翻转法(Single pixel flipping algorithms)，等等。进一步地，在获得感兴趣区域的全息图之后，可以生成对应的控制信号并发送给空间光调制器4，当空间光调制器4在接收该控制信号之后，便可以对深度采集设备3发射的不可见光进行重新分配以投射到预先确定的感兴趣区域。

请参见图6，本发明实施例提供一种屏幕60，屏幕60的一侧覆盖有散射层11，即屏幕60中包括散射层11，用于对来自屏幕60的一侧的可见光进行瑞利散射，使得位于屏幕60的另一侧的用户看不到位于屏幕60的一侧的物体，也就是说，在本发明实施例中，通过散射层11对来自于屏幕60的一侧的可见光的散射作用，可以使得屏幕60对位于屏幕60的另一侧的用户的视线具有遮挡作用。

本发明实施例中的屏幕60可以应用于图1-图4中任一所示的背投系统中，也就是说，可以用本发明实施例中的屏幕60代替图1-图6中任一所示的背投系统中的投影屏幕1。

屏幕60中的散射层11对可见光的散射强度大于散射层11对不可见光的散射强度，可选的，不可见光的波长大于可见光的波长，例如，可见光例如可以包括三基色光，即包括蓝色可加光、绿色可见光和红色可见光，不可见光包括红外光或远红外光，等等，例如散射层11对蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光的散射强度分别是0.98、0.93和0.89，而对红外光的散射强度是0.11。

由于投影设备一般是以蓝色可加光、绿色可见光和红色可见光进行投影，所以当以较高的散射强度对可见光进行散射时，可以使得蓝色可加光、绿色可见光和红色可见光均投射到屏幕60上而无法到达用户的眼睛，即此时屏幕60对于用户来说相当于是实体阻挡的，这样可以在保证较好的投影质量以满足用户的投影需求的前提下，又可以尽量避免用户看到屏幕60后方放置的物体，使得观影效果更加，进而提升用户的观影感受。

而由于深度采集设备一般通过红外光进行深度信息的采集，所以当以较低的散射强度对红外光进行散射时，屏幕60对于来自屏幕60的一侧的红外光具有近似透明或完全透明的特性，那么此时红外光可以直接透过屏幕60而投射到屏幕60的另一侧以实现对屏幕60的另一侧的物体的深度信息的准确采集，满足用户对深度信息采集的需求。

进一步地，请参见图7，屏幕60还包括第一面71和第二面72，散射层11位于第一面71和第二面72之间，且假设散射层11的厚度为d。屏幕60可以通过第二面72将投影的图像提供给观看者，即可以通过第二面72呈现图像，也就是说，可以将第二面72作为屏幕60的投影正面，当用户位于屏幕60的前方时，可以通过第二面72上光线的反射作用看到第二面72上的投影图像。

可选的，屏幕60的第一面71和第二面72可以包括对光具有透射作用的透射膜，即第一面71和第二面72对本发明实施例中的可见光和不可见光均具有透射特性，第一面71和第二面72对于本发明实施例中的可见光和不可见光来说相当于是透明的。另外，为了对屏幕60起到支撑作用，第一面71和第二面72还可以包括其它能够起到支撑作用的结构，只需保证对于可见光和不可见光能够进行透射即可，另外第一面71和第二面72可以具有一定厚度，例如可以是具有一定厚度的透射膜，等等。

本发明实施例中的屏幕60的其它相关介绍可以参见图1-图4中所述的投影系统中的投影屏幕1的介绍，此处就不再重复。

以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种背投系统，其特征在于，所述背投系统包括：

包括散射层的投影屏幕，用于呈现图像；

投影设备，用于向所述投影屏幕投射可见光，以使得所述投影屏幕呈现图像；

深度采集设备，与所述投影设备位于所述投影屏幕的同一侧，用于通过所述投影屏幕向位于所述投影屏幕的另一侧的对象投射不可见光，以及接收所述对象对所述不可见光进行反射的反射光，进而获得所述对象的深度信息，所述不可见光的波长大于可见光的波长；

所述散射层，用于对来自所述一侧的可见光和所述不可见光进行瑞利散射，所述散射层对可见光的散射强度大于所述散射层对所述不可见光的散射强度。

2.如权利要求1所述的背投系统，其特征在于，所述散射层包括直径位于瑞利散射直径范围内的散射颗粒，使得所述散射颗粒对可见光以及所述不可见光以瑞利散射的方式进行散射。

3.如权利要求1或2所述的背投系统，其特征在于，所述投影设备投射的可见光包括蓝色可见光和红色可见光；所述散射层还包括直径位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒；

其中，所述红光共振颗粒在所述红色可见光下产生等离子体共振效应以增强对所述红色可见光的散射强度，使得所述散射层对所述红色可见光的散射强度与所述散射层对所述蓝色可见光的散射强度之间的差值小于预设的红光平衡散射强度。

4.如权利要求1或2所述的背投系统，其特征在于，所述投影设备投射的可见光包括蓝色可见光和绿色可见光；所述散射层还包括直径位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒；

其中，所述绿光共振颗粒在所述绿色可见光下产生等离子体共振效应以增强对所述绿色可见光的散射强度，使得所述散射层对所述绿色可见光的散射强度与所述散射层对所述蓝色可见光的散射强度之间的差值小于预设的绿光平衡散射强度。

5.如权利要求1或2所述的背投系统，其特征在于，所述投影设备投射的可见光包括蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光；所述散射层还包括直径位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒和位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒；

其中，所述红光共振颗粒在所述红色可见光下产生等离子体共振效应以增强对所述红色可见光的散射强度，所述绿光共振颗粒在所述绿色可见光下产生等离子体共振效应以增强对所述绿色可见光的散射强度，以使得所述散射层对所述蓝色可见光、所述绿色可见光和所述红色可见光其中的任意两种可见光的散射强度之间的差值均小于预设的平衡散射强度。

6.如权利要求1-5任一项权利要求所述的背投系统，其特征在于，所述投影屏幕用于在所述背投系统中呈现图像，所述散射层的厚度小于所述投影屏幕所呈现的图像中单个像素的水平长度和垂直长度中的最小长度。

7.如权利要求1-6任一项权利要求所述的背投系统，其特征在于，所述背投系统还包括：

空间光调制器，设置于所述深度采集设备和所述投影屏幕之间，用于调制所述不可见光，使得所述不可见光投射到指定的区域。

8.一种屏幕，其特征在于，所述屏幕的一侧覆盖有散射层；

所述散射层，用于对来自所述屏幕的所述一侧的可见光进行瑞利散射；

其中，所述散射层对所述可见光的散射强度大于所述散射层对不可见光的散射强度，所述不可见光的波长大于所述可见光的波长。

9.如权利要求8所述的屏幕，其特征在于，所述散射层包括直径位于瑞利散射直径范围内的散射颗粒，使得所述散射颗粒对可见光以及所述不可见光以瑞利散射的方式进行散射。

10.如权利要求8或9所述的屏幕，其特征在于，所述可见光包括蓝色可见光和红色可见光；所述散射层还包括直径位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒；

11.如权利要求8或9所述的屏幕，其特征在于，所述投影设备投射的可见光包括蓝色可见光和绿色可见光；所述散射层还包括直径位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒；

12.如权利要求8或9所述的屏幕，其特征在于，所述投影设备投射的可见光包括蓝色可见光、绿色可见光和红色可见光；所述散射层还包括直径位于绿光平衡直径范围内的绿光共振颗粒和位于红光平衡直径范围内的红光共振颗粒；

13.如权利要求8-12任一项权利要求所述的屏幕，其特征在于，所述屏幕用于在背投系统中呈现图像，所述散射层的厚度小于所述图像中单个像素的水平长度和垂直长度中的最小长度。