背投系统及其背投设备技术方案

本发明专利技术提供了一种背投系统及其背投设备。背投设备包括投影机、负透镜、投影屏幕。投影机用于发射投影光束。负透镜设于所述投影机的出光方向的一侧，投影机的投影光束经所述负透镜透射。沿投影机的出光方向依次设置的菲涅尔透镜层、柱状透镜层。投影光束经菲涅尔透镜层与柱状透镜层后进入人眼。上述背投设备可以减小背投屏幕在显示画面时产生的色偏现象，保证背投设备的投影效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及背投显示领域，特别是一种背投系统及其背投设备。
技术介绍
在背投显示领域，尤其是背投显示领域，通常采用具有菲涅尔微透镜结构的投影屏幕。沿投影镜头出光方向，依次经过菲涅尔透镜结构层和柱状透镜结构层，使用时将投影机的焦距和背投屏幕的焦距匹配，可在背投屏幕上显示画面。菲涅尔透镜结构层将入射至屏幕的光线进行会聚准直，柱状透镜结构层中的凸透镜部分接收准直光线并进行会聚，理论在在凸透镜的焦平面上进行成像，并最终从柱状透镜结构层以会聚后发散的状态进行传输。但在实际应用中，背投屏幕采用柱状透镜时会在屏幕的不同位置产生白场色偏，分别以LED光源以及激光光源为例的背投投影机进行测试，得到如图1所示的不同投影光源投影到投影屏幕时色偏随视角变化示意图。由于白光中的不同基色光(红光R、绿光G、蓝光B)的波长不同，在经过背投屏幕中的柱状透镜时的折射率不同进而导致白光经过屏幕后的空间能量分布发生了变化。如图2所示，白光W经过背投屏幕的菲涅尔透镜层和柱状透镜层后各基色光随视角的亮度变化示意图。其中，蓝光B波长最短，折射率最大，相对亮度变化相对较慢，经过屏幕后的空间能量分布更宽广，而波长最长的红光R因为折射率最小，所以经过屏幕后的空间能量分布角度更小。因此，随着视角增加，蓝光B在白光中的比例逐渐增加，导致色温越来越高，白场发生了向高色温方向的色偏，在视觉表现上就是图像偏蓝。根据对背投屏幕后白场的测试结果，在屏幕中心点，即水平视角为0度处的色偏为0，而随着水平视角的增大，产生的色偏也会随之增大。以及，随着垂直视角的增大，产生的色偏也会随之增大。即随着视角增加，产生不同程度的色偏，色偏的直接视觉表现就是白场不再是预设的色温值了，而偏向某种基色颜色显示，从而人眼在不同视角或不同位置观看显示画面时存在图像画面颜色不一致，尤其是对于大屏拼接显示中，对于白场使用较多的场景，例如大型会议室的PPT展示，不同视角或不同位置的色偏会大大降低用户的体验。因此，如何有效减小背投屏幕在显示画面时产生的色偏成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种减小背投屏幕在显示画面时产生的色偏现象的背投系统及其背投设备。一种背投设备，包括：投影机，用于发射投影光束；负透镜，设于所述投影机的出光方向的一侧，所述投影机的投影光束经所述负透镜透射；投影屏幕，包括沿投影机的出光方向依次设置的菲涅尔透镜层、柱状透镜层，所述投影机的投影光束依次经过所述菲涅尔透镜层、柱状透镜层后进入人眼。一种背投系统，，包括多个背投设备，多个所述背投设备相互并列排布，所述背投设备的投影屏幕相互拼接。在上述背投设备中，投影机反射的投影光束先经过负透镜透射，负透镜对投影光束具有发散作用，同时由于负透镜对不同波长光的折射率不同，蓝光(B)的波长最短使得折射率最大，因而相对于入射的投射光束有更大的角度的折射；红光(R)的波长最长使得折射率最小，因而相对于入射的投射光束有更小的角度的折射。因此，一束白光投射光束被分成R、G、B三束光束。当R、G、B三束光束入射到菲涅尔透镜层时，此时的三束光束可以视为从菲涅尔透镜层的焦距内发出的。同样，菲涅尔透镜层对不同波长光的折射率不同，因而经过菲涅尔透镜层后的3束光束虽然开始会聚，但依然不是平行光出射，且三束光束还是彼此分离的。当三束光入射到柱状透镜层后，经过柱状透镜层层对各光线的继续会聚作用，在会聚过程中能够减小三束光的偏折差异，最后三束光汇聚后合成为一束光(白光)从柱状透镜层出射。由于负透镜具有负光焦度，产生正色差，菲涅尔透镜层与柱状透镜层相当于正透镜组，正透镜组具有正光焦度，产生负色差。通过不同材料的正、负透镜组合，正色差与负色差相互配合来校正色差。菲涅尔透镜与柱透镜，引入负透镜，从而达到消色差的目的，使三束光线能更好的汇聚。三束光在人眼观看空间是重合的，因而不会造成随视角的色偏。因此，上述背投设备可以减小背投屏幕在显示画面时产生的色偏现象，保证背投设备的投影效果。上述背投系统中，每个背投设备均能满足减小色偏现象，则整个背投系统同样可以达到降低色偏，提升显示色彩的一致性。附图说明图1为传统的背投设备的屏幕上白场色温随水平视角的变化；图2为传统的背投设备的屏幕上白场各基色亮度随水平视角的变化；图3为本专利技术实施方式的背投设备的结构示意图；图4为图3所示的背投设备的屏幕上白场色温随水平视角的变化。图5为另一专利技术实施方式的背投设备的结构示意图；附图标记说明如下：1、背投设备；10、投影机；11、负透镜；12、屏幕；121、菲涅尔透镜层；122、柱状透镜层；13、反射镜。具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。请参阅图3，本专利技术提供一种背投设备1包括投影机10、负透镜11及投影屏幕12。投影机10用于发射投影光束。投影机10的投影光束依次经过负透镜11及投影屏幕12射入人眼里。可以理解，投影机的光源可以为激光光源，信号源可以为电视信号。负透镜11设于投影机10的出光方向的一侧，投影机10的投影光束经负透镜11透射。负透镜11对投影光束具有发散作用，同时由于负透镜11对不同波长光的折射率不同，蓝光(B)的波长最短使得折射率最大，因而相对于入射的投射光束有更大的角度的折射；红光(R)的波长最长使得折射率最小，因而相对于入射的投射光束有更小的角度的折射。因此，一束白光投射光束被分成R、G、B三束光束。投影屏幕12包括菲涅尔透镜层121及柱状透镜层122。沿投影机10的出光方向依次设置的菲涅尔透镜层121、柱状透镜层122。投影机10的投影光束依次经过菲涅尔透镜层121、柱状透镜层122。菲涅尔透镜层121、柱状透镜层122设于负透镜11远离投影机10的一侧，且投影机10位于菲涅尔透镜层121的焦点上。菲涅尔透镜层121由聚烯烃材料注压而成的薄片，或者由玻璃制作而成。菲涅尔透镜层21的厚度可为50微米-200微米，使其适应于背投屏幕的整体厚度。当然，还可根据实际需求调整菲涅尔透镜层21的厚度，本专利技术实施例不对其具体厚度取值进行限定。菲涅尔透镜层121的表面一面为平面，另一面刻录了多个半径由小到大的同心圆。菲涅尔透镜层121能够聚焦投影光束。菲涅尔透镜层121能够对投影光束进行准直匀化。经负透镜11发散的投影光束，经菲涅尔透镜曾121的会聚、准直投射到柱状透镜层122上。柱状透镜层122为微结构。柱状透镜层122靠近菲涅尔透镜层121的一侧形成为凸起，另一侧面为平面。柱状透镜层122的表面的凸起为均匀、成阵列排布的多个微小的柱状透镜。柱状透镜层122为树脂材料制成。柱状透镜层122为正透镜，对投影光束起会聚作用。并且，柱状透镜层122将投影光束会聚，投影光束经菲涅尔透镜层121与柱状透镜层122会聚，出射到人眼中。当R、G、B三束光束入射到菲涅尔透镜层121时，此时的三束光束可以视为从菲涅尔透镜层121的焦距内发出的。同样，菲涅尔透镜层121对不同波长光的折射率不同，因而经过菲涅尔透镜层121后的3束光束虽然开始会聚，但依然不是平行光出射，且三束光束还是彼此分离的。当三束光入射到柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种背投设备，其特征在于，包括：投影机，用于发射投影光束；负透镜，设于所述投影机的出光方向的一侧，所述投影机的投影光束经所述负透镜透射；投影屏幕，包括沿投影机的出光方向依次设置的菲涅尔透镜层、柱状透镜层，所述投影机的投影光束依次经过所述菲涅尔透镜层、柱状透镜层后进入人眼。

【技术特征摘要】
1.一种背投设备，其特征在于，包括：投影机，用于发射投影光束；负透镜，设于所述投影机的出光方向的一侧，所述投影机的投影光束经所述负透镜透射；投影屏幕，包括沿投影机的出光方向依次设置的菲涅尔透镜层、柱状透镜层，所述投影机的投影光束依次经过所述菲涅尔透镜层、柱状透镜层后进入人眼。2.根据权利要求1所述的背投设备，其特征在于，所述负透镜的折射率大于所述柱状透镜层的折射率。3.根据权利要求1所述的背投设备，其特征在于，所述负透镜距所述投影机的距离大于所述投影机距所述屏幕的距离的四分之一，小于所述投影机距所述屏幕的距离的二分之一。4.根据权利要求1所述的背投设备，其特征在于，所述负透镜的高度大于所述投影屏幕高度的三分之一，小于所述屏幕高度的三分之二，所述负透镜的高度满足光线全部透射。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：周子楠，赵飞，李巍，
申请(专利权)人：海信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37