[发明专利]一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统

说明书

本发明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^o；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。本发明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与拼缝附近的图像没有明显的亮度差异。

技术领域

本发明涉及光学器件和系统设计技术领域，尤其涉及一种实现多屏幕无缝拼接显示的光学系统。

背景技术

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。

发明内容

为了优化解决现有消除显示器拼缝方案的不足，本发明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。本发明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。

作为本发明的进一步改进，所述反射式光学元件的截面为三角形、多边形、圆弧形或者其他任意截面形状，并且所述反射式光学元件的表面都进行了反射处理。