[发明专利]一种边缘融合无缝拼接显示系统及菲涅尔透镜及通过短焦投影机模拟长焦投影机的方法

说明书

本发明涉及背投影拼接显示墙领域，公开了一种边缘融合无缝拼接显示系统，包括：用于投射影像的幕；至少两部并列设置在幕背侧的投影机，用于将影像投射至幕上；设置在投影机与幕之间的菲涅尔透镜，投影机影像透过菲涅尔透镜投射至幕上，在画面边缘与相邻投影机的画面产生融合重叠；所述投影机与幕之间的距离所述菲涅尔透镜与幕之间的距离为可使用短焦镜头投影机进行边缘融合拼接，减少投影距离及系统厚度，可选用半增益视角相对小、增益高、对比度高的幕，拓宽幕的可选择面，提升系统整体显示效果。

技术领域

本发明涉及背投影拼接显示墙领域，更具体的说是一种边缘融合无缝拼接显示系统及菲涅尔透镜及通过短焦投影机模拟长焦投影机的方法。

背景技术

背投影拼接显示墙是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应用。目前背投影拼接显示技术可分为有缝拼接和无缝拼接两种工艺，其中无缝拼接工艺以边缘融合技术应用最为广泛，完全消除了光学拼缝和物理拼缝，使系统画面完整无分割，这在一些地图及线条显示应用场合尤为重要。

边缘融合技术是将多台投影机组合投射在一块大屏幕上，相邻投影机的画面进行边缘重叠，边缘融合技术能将画面重叠部分的亮度和颜色进行平滑过渡处理，使重叠带很好地与其他部位的画面融合在一起，重现一副没有分割、超大、超高分辨率、完整一致的整幅画面(如专利CN200510034437所述)，其中图像处理器对画面进行分割、融合处理的技术(如CN201010604552所述)也已经很成熟。

目前的边缘融合方案，投影机直接投射在幕上，由于投影机投射出的光线是有一定出射角的，导致屏幕融合带及其两边的屏幕从投影机接收的入射光方向不同，当以一定视角观看时，会导致融合带两边亮度差异，拼接显示过渡不均匀。为了避免此问题，目前的解决方式是使用大投射比镜头的投影机，例如1.2:1以上的长焦镜头，以便减小投影机出射光线的出射角，并需要选择大视角的散射幕，以便减小相邻屏幕因入射光线入射角偏差造成的亮度差异。但这存在以下两个问题：

1、使用长焦镜头，投影距离需要增加，导致显示系统整体厚度增加，在一些空间较小的地方无法安装使用；

2、视角越大的屏幕，增益越低，导致系统的屏前亮度较低，而且需要适当降低幕的对比度来提升增益才可满足亮度需求，综合显示效果不佳。典型的边缘融合幕光学性能参数为增益0.4～0.6、半增益视角±50°～±70°。

发明内容

本专利旨在解决现有技术中至少一个技术缺陷，提供一种能够减少投影距离及系统厚度的边缘融合无缝拼接显示系统。

本专利通过以下技术方案实现上述目的。

本专利公开了一种边缘融合无缝拼接显示系统，包括：

用于投射影像的幕；

至少两部并列设置在幕背侧的投影机，用于将影像投射至幕上；

设置在投影机与幕之间的菲涅尔透镜，投影机影像透过菲涅尔透镜投射至幕上，在画面边缘与相邻投影机的画面产生融合重叠；

所述投影机与幕之间的距离所述菲涅尔透镜与幕之间的距离为其中

W为单台投影机在幕上的实际投影宽度，Tr为投影机镜头投射比，Tr'为投影机要模拟的投射比，D为融合重叠带的宽度，θ₂为要模拟的投影机投射光的半出射角，S为固定透镜所预留的边缘偏移量。

菲涅尔透镜广泛用于背投影有缝拼接工艺中，用来将来自投影机的入射光线进行平行化，再通过幕成像，该工艺中的幕和透镜一般没有或只有不超过1mm的间隙。本专利利用透镜改变入射光线角度的原理，使用短焦镜头，在投影机和幕之间特定位置设置一菲涅尔透镜，将投影机光线汇聚一定角度，但光线仍发散出射，以模拟长焦镜头，可减少投影距离及系统厚度，并使幕的入射光线入射角减小，以便可以选用半增益视角相对小、增益高、对比度高的幕，提升系统显示效果。