一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统，包括反射式光学元件和透射式棱镜光学元件；其中，所述反射式光学元件覆盖于多屏幕拼接形成的拼缝前面，其顶角或者顶部延长线的夹角小于35

An Optical System for Multi-screen Seamless Mosaic Display

【技术实现步骤摘要】
一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统
本技术涉及光学器件和系统设计
，尤其涉及一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统。
技术介绍
近年来，大尺寸LCD面板迅速发展，虽然大尺寸的LCD已经可以做到80寸甚至100寸，但在需要大屏幕显示的场合，仍然不能满足用户的需求。目前国内外大尺寸大屏幕拼接都是采用LCD，DLP等独立的显示单元进行简单的物理拼接而成，由于每个显示单元都是独立封装的，由于LCD驱动电路和工艺的原因，会产生一定宽度的拼缝。所以在显示器播放画面时，就会导致显示画面被分割，破坏了显示图像的连续性和完整性，严重影响观看体验。现在国内外对此种拼缝的处理一般有两种：第一种是在显示单元边框添加LED点阵，这种方法成本较高，且不易量产，显示效果也不是很理想；第二种是通过弯曲玻璃达到折射效果，这种方法可实现的观看到无缝内容的可视角度较小，甚至在较大观看视角时会观看到放大的拼缝。这种弯曲的玻璃容易受到环境光的影响，观察者会通过弯曲玻璃部分较易观看到较亮的环境光从而影响视觉效果。专利文献1(中国专利公开号CN108230913A)提出了一种新的方法来消除拼接屏的拼缝。该方法的光学结构由光学盖板和三棱柱形导光条组成，经过这两个部分的共同作用来实现消除拼缝的目的。然而该方法仍然存在一些没有解决的问题：(1)人眼通过该方案中的三棱柱形导光条观看到的图像亮度将明显低于附近其他显示区域内容的亮度从而严重影响显示效果(即拼缝处观看到的图像亮度明显低于非拼缝处的图像亮度，这种现象在较大观看视角时更为明显)。为了改善这个问题，需要综合考虑显示器像素的光强分布与人眼生理视觉的特性来计算得到该三棱柱导光条顶角的取值范围，只有在这个范围之内才能够有效改善这个现象，然而该专利中并没有涉及这个问题。(2)盖板的弯曲部分104起到了类似于凸透镜的放大作用，这个部分的弧度通常较大从而导致了整个盖板的厚度较厚，这就提高了整个盖板的加工难度和加工成本，使得整个系统的装配更加不易。另外，弯曲的部分容易受到环境光的影响，观察者会通过弯曲玻璃部分观看到较亮的环境光从而影响视觉效果。
技术实现思路
为了优化解决现有消除显示器拼缝方案的不足，本技术利用自主设计的光学元件，提出一种消除多屏幕拼接后产生拼缝的光学系统，该方案旨在实现一种超大观看视角的无缝拼接显示效果，并且在拼缝处观看的图像过度平滑且没有明显的亮度差异。本技术具体通过如下技术方案实现：一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统，包括反射式光学元件和透射式棱镜光学元件；其中，所述反射式光学元件覆盖于多屏幕拼接形成的拼缝前面，所述反射式光学元件的顶角或者顶部延长线的夹角小于35o；所述透射式棱镜光学元件由多组棱镜构成，所述透射式棱镜光学元件平行与屏幕设置于所述反射式光学元件的正上方，其主要作用是与反射式光学元件共同配合利用折光的方式进一步扩大观看视角及平滑图像，使得拼接处的图像过渡自然，达到真正意义上的广角无缝拼接观看。作为本技术的进一步改进，所述反射式光学元件的截面为三角形、多边形、圆弧形，并且所述反射式光学元件的表面都进行了反射处理。作为本技术的进一步改进，所述反射式结构光学元件的表面的反射处理是指在其表面镀反射光学膜或者通过对表面抛光或者贴附具有反射能力的材料来实现反射光线效果的工艺。作为本技术的进一步改进，所述反射式结构光学元件的底部宽度L2大于等于拼缝102的宽度L1，其高度L3的取值范围是：0～50mm。作为本技术的进一步改进，所述透射式棱镜光学元件的宽度S2大于等于拼缝102的宽度L1。作为本技术的进一步改进，所述透射式棱镜光学元件与拼缝的距离L5的取值范围是：0～50mm。作为本技术的进一步改进，所述透射式棱镜光学元件由N层复合型的棱镜阵列组成，N大于等于1。作为本技术的进一步改进，所述反射式结构光学元件103和透射式棱镜光学元件104-A之间的距离L4的取值范围是：0～50mm。作为本技术的进一步改进，所述透射式棱镜光学元件通过UV固化成型工艺制作，所用材料为UV胶；或者，所述透射式棱镜光学元件采用热压成型的工艺制作，其材料是塑料树脂材料或者玻璃材料；或者，所述透射式棱镜光学元件采用传统的冷加工工艺制作，其材料是塑料树脂材料或者玻璃材料。附图说明图1是四块带有边框的显示器拼接而成的显示屏幕示意图；图2是本技术的光学系统的结构示意图；图3是本技术的光学系统的光路分布图；图4是反射式光学元件的光路分布图；图5是对比灵敏度因数C的曲线图；图6是像素发光强度曲线图；图7是反射式光学元件的结构示意图；图8是反射式结构光学元件几种优选结构示意图；图9是透射式棱镜光学元件的光路分布图；图10是透射式棱镜光学元件的俯视图；图11是透射式棱镜光学元件的剖面图；图12是反射式结构光学元件几种优选结构示意图；图13(a)是本技术的光学系统的第一实施例结构示意图；图13(b)是本技术的光学系统的第二实施例结构示意图；图13(c)是本技术的光学系统的第三实施例结构示意图；图13(d)是本技术的光学系统的第四实施例结构示意图；图13(e)是本技术的光学系统的第五实施例结构示意图；图13(f)是本技术的光学系统的第六实施例结构示意图。具体实施方式下面结合附图说明及具体实施方式对本技术进一步说明。如图1所示，四块带有边框的显示器拼接而成的显示屏幕，其中101代表显示器的显示区域，102阴影部分表示显示器不可显示内容的边框，中间虚线方框中的区域K为两块显示器左右边框相连接的部分，即为拼缝，宽度为L1。当显示器做拼接后，播放显示内容时，显示器拼接区域K的存在导致画面分割，非常影响观看体验。本技术提出的方案就是在显示器拼接处的前方覆盖设计的光学结构，使人眼在观看多显示器拼接而成的显示屏幕时，在视觉感官上将显示器拼接区域K形成的拼缝消除掉。其中，用于拼接的显示器可以是液晶显示器(LCD显示器)，也可以是等离子显示器(PDP显示器)，也可以是OLED显示器，也可以是背投显示器(DLP背投显示，LED背投显示等)，也可以是阴极射线管显示器等。图2中，101为显示器的显示区域，102为显示器拼接时的拼缝，103为反射式光学元件，104-A是由多个棱镜组成的透射式棱镜光学元件，104-B是PET、PMMA等透明材料制作的光学板材或者膜材。反射式光学元件103，其两侧为具有反射性质的表面。反射式光学元件103把拼接带来的拼缝完全覆盖，使人眼观察不到拼缝而是观看到显示器上的图像经过其反射后的内容。由多个棱镜组成的透射式棱镜光学元件104-A，它的作用主要有两个方面：其一是改善反射结构上图像内容与其他显示区域图像内容的平滑性；二是与反射结构共同配合利用折光的方式进一步扩大观看视角(即观看到消除拼缝且平滑无明显亮度差异内容的可视角度)，达到真正意义上的广角无缝拼接观看。如图3所示为整体结构的光路分布图，拼缝102发出的光线被反射光学元件103完全遮挡，观察者无论以任何角度都不会观看到拼缝102。此时人眼在拼缝处观看到的图像是显示器上其他区域的图像经过103和104-A共同调制作用后的内容，例如图3中显示区域的像素Q发出的光线经过103和1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统，其特征在于：所述系统包括反射式结构光学元件和透射式棱镜光学元件；其中，所述反射式结构光学元件覆盖于多屏幕拼接形成的拼缝前面，所述反射式结构光学元件的顶角或者顶部延长线的夹角小于35°；所述透射式棱镜光学元件由多组棱镜构成，所述透射式棱镜光学元件平行与屏幕设置于所述反射式结构光学元件的正上方。

【技术特征摘要】
1.一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统，其特征在于：所述系统包括反射式结构光学元件和透射式棱镜光学元件；其中，所述反射式结构光学元件覆盖于多屏幕拼接形成的拼缝前面，所述反射式结构光学元件的顶角或者顶部延长线的夹角小于35°；所述透射式棱镜光学元件由多组棱镜构成，所述透射式棱镜光学元件平行与屏幕设置于所述反射式结构光学元件的正上方。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述反射式结构光学元件的截面为三角形、多边形或圆弧形，并且所述反射式结构光学元件的表面都进行了反射处理。3.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于：所述反射式结构光学元件的表面的反射处理是指在其表面镀反射光学膜或者通过对表面抛光或者贴附具有反射能力的材料来实现反射光线效果的工艺。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述反射式结构光学元件的底部宽度L2大于等于拼缝的宽度L1，其高...

【专利技术属性】
技术研发人员：于迅博，高鑫，高超，邹礼行，邢树军，王玉柱，
申请(专利权)人：深圳市眸合科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44