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，包括透射式棱镜光学元件、光学平板和扩散式光学元件；其中，所述扩散式光学元件与光学平板、透射式棱镜光学元件紧密贴合，所示扩散式光学元件位于所述多屏幕拼接形成的显示屏上；所述光学平板位于所述扩散式光学元件上，用于连接透射式棱镜光学元件和扩散式光学元件；所述透射式棱镜光学元件位于光学平板的上表面正对多屏幕拼接形成的拼缝的位置。本实用新型专利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渡平滑且与拼缝附近的图像没有明显的亮度差异。

An optical system for seamless multi screen splicing 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(中国专利公告号CN206271355U)提出了一种方法来消除拼接屏的拼缝。该方法采用一种两侧边缘呈弧形对称的光电玻璃覆盖在拼缝上，实际就是一种通过弯曲玻璃来达到折射效果进而消除拼缝的方法，该方法实现的可视角度较小，无法实现大视角下消除拼缝的效果，同时，弧形光电玻璃下覆盖的正常像素会被严重拉伸，形成严重的条纹感，很影响观看体验。专利文献2(中国专利公开号CN103700323A)提出了一种方法来消除拼接屏的拼缝。该方法采用线性菲涅尔透镜覆盖在拼缝上面，利用对图像进行拉伸放大的方式覆盖掉拼缝，但是这种方法以较大视角观看时反而会看到被放大的黑缝，同时，由于拉伸放大作用会带来较为明显的条纹纹路和严重的图像变形从而极大地影响观看效果。另外，通过线性菲涅尔透镜观看到的拼缝处的图像亮度明显低于其他附近显示区域的亮度，对显示效果造成了极大的影响。同时，该方法实现的观看视角较小，因此还存在着较多的问题。专利文献3(中国专利公开号CN108766255A)是技术人团队的一份在先专利申请，提供了一种多屏幕无缝拼接显示系统，包括至少两个显示单元和至少一个线性棱镜阵列，所述至少两个显示单元中每相邻的两个显示单元拼接形成拼缝，所述线性棱镜阵列设置在所述拼缝外侧，且所述线性棱镜阵列将所述拼缝完全覆盖。通过线性棱镜阵列对拼缝两侧显示单元的出射光线的折射，达到从视觉上消除拼缝的目的。但是，该方案还存在几个问题：1、观察者通过线性棱镜阵列将看到明显的条纹纹路2、观察者通过线性棱镜阵列看到的图像将存在一条暗带，这个现象随着观看视角的增大将变得更加明显。3、线性棱镜阵列的全反射作用会极大地减小观看视角。
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，包括透射式棱镜光学元件105-A、光学平板104和扩散式光学元件103；其中，所述扩散式光学元件103与光学平板104、透射式棱镜光学元件105-A紧密贴合，所示扩散式光学元件103位于所述多屏幕拼接形成的显示屏上；所述光学平板104位于所述扩散式光学元件103上，用于连接透射式棱镜光学元件105-A和扩散式光学元件103；所述透射式棱镜光学元件105-A位于光学平板104的上表面正对多屏幕拼接形成的拼缝的位置，用于对光线进行折射调制，使观察者在观看显示系统时看到的是拼缝左右两边的图像而不是拼缝，实现无缝拼接的效果，同时使拼缝处图像更加平滑。作为本技术的进一步改进，所述系统还包括光学膜材105-B，所述光学膜材105-B与所述透射式棱镜光学元件105-A构成整体覆盖于所述光学平板104上。作为本技术的进一步改进，所述透射式棱镜光学元件105-A的口径L2>10mm。作为本技术的进一步改进，所述透射式棱镜光学元件105-A的每个小棱镜的深度为C1，宽度为C2，深度C1的取值范围为0mm<C1<2mm；宽度C2的取值范围为0mm<C2<2mm；θ1，θ2，θ3分别为棱镜的三个角度，其中，θ1的取值范围为0°<θ1<70°，作为本技术的进一步改进，θ1的取值范围为0°<θ1<arcsin(1/n)，n为材料的折射率。作为本技术的进一步改进，所述透射式棱镜光学元件105-A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105-A用热压成型的工艺制作，其材料是塑料树脂材料；或者所述透射式棱镜光学元件105-A用玻璃材料制作，所述玻璃材料包括冕牌玻璃，火石玻璃，重冕玻璃，重火石玻璃或是LA系玻璃；在所述透射式棱镜光学元件105-A的表面镀光学膜来改元件的光学性能，所述光学膜包括增透减反膜。作为本技术的进一步改进，光学平板104将扩散式光学元件103及透射式棱镜光学元件105-A连接在一起使三者融为一体式结构，该结构的厚度为d1，其范围是1mm<d1<50mm，该结构与显示面板的距离为d2，其范围是0mm≤d2<20mm。作为本技术的进一步改进，所述光学平板104通过UV固化成型工艺制作，所用材料为UV胶；或者所述光学平板104用热压成型的工艺制作，其材料是塑料树脂材料；或者所述光学平板104用玻璃材料制作，所述玻璃材料包括冕牌玻璃，火石玻璃，重冕玻璃，重火石玻璃或是LA系玻璃；在所述光学平板104的表面镀光学膜来改元件的光学性能，所述光学膜包括增透减反膜。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是本技术的实现多屏幕无缝拼接显示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是透射式棱镜光学元件105-A的结构图；图5是透射式棱镜光学元件105-A的几种优选结构示意图；图6是光学平板104的第一实施例结构示意图；图7是光学平板104的第二实施例结构示意图；图8是光学平板104的第三实施例结构示意图；图9是像素发光亮度曲线图；图10是表明出现图像亮度不一致或暗带的光路示意图；图11是优化后的显示器亮度随光线发散角度变化的示意图；图12是105-A不与104全贴合时的光路示意图一；图13是105-A不与104全贴合时的光路示意图二；图14是105-A与104全贴合、104不与103全贴合时的光路示意图一；图15是105-A与104全贴合、104不与103全贴合时的光路示意图二；图16是105-A与104全贴合、104与103全贴合时的光路示意图一；图17是105-A与104全贴合、104与103全贴合时的光路示意图二；图18是扩散式光学元件103对光线的扩散形式示意图。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A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：所述系统包括透射式棱镜光学元件105‑A、光学平板104和扩散式光学元件103；其中，所述扩散式光学元件103与光学平板104、透射式棱镜光学元件105‑A紧密贴合，所示扩散式光学元件103位于所述多屏幕拼接形成的显示屏上；所述光学平板104位于所述扩散式光学元件103上，用于连接透射式棱镜光学元件105‑A和扩散式光学元件103；所述透射式棱镜光学元件105‑A位于光学平板104的上表面正对多屏幕拼接形成的拼缝的位置，用于对光线进行折射调制，使观察者在观看显示系统时看到的是拼缝左右两边的图像而不是拼缝，实现无缝拼接的效果，同时使拼缝处图像更加平滑。

【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：所述系统包括透射式棱镜光学元件105-A、光学平板104和扩散式光学元件103；其中，所述扩散式光学元件103与光学平板104、透射式棱镜光学元件105-A紧密贴合，所示扩散式光学元件103位于所述多屏幕拼接形成的显示屏上；所述光学平板104位于所述扩散式光学元件103上，用于连接透射式棱镜光学元件105-A和扩散式光学元件103；所述透射式棱镜光学元件105-A位于光学平板104的上表面正对多屏幕拼接形成的拼缝的位置，用于对光线进行折射调制，使观察者在观看显示系统时看到的是拼缝左右两边的图像而不是拼缝，实现无缝拼接的效果，同时使拼缝处图像更加平滑。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述系统还包括光学膜材105-B，所述光学膜材105-B与所述透射式棱镜光学元件105-A构成整体覆盖于所述光学平板104上。3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述透射式棱镜光学元件105-A的口径L2>10mm。4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于：所述透射式棱镜光学元件105-A的每个小棱镜的深度为C1，宽度为C2，深度C1的取值范围为0mm<C1<2mm；宽度C2的取值范围为0mm<C2<2mm；θ1，θ2，θ3分别为棱镜的三个角度，其中，θ1的取值范围为0°<θ1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：于迅博，高鑫，高超，刘博阳，刘立，邢树军，王玉柱，邹礼行，
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