[发明专利]具有抵消画面畸变功能的超短焦直投镜头及图像处理方法

说明书

本发明公开了一种具有抵消画面畸变功能的超短焦直投镜头以及图像处理方法，包括：镜头前组、镜头后组以及反向变形装置；所述镜头前组包括前组镜头和一组曲面光学透镜单元，一组所述光学曲面透镜单元包括至少一个透镜和位于所述透镜上的至少一个曲面；所述反向变形装置用于反向变形所述光学曲面透镜单元放大所产生的变形。本发明根据每款镜头在投射比较低的情况下投射出的图像的畸变大小，反向计算需要投射的图像，使正常投射的图像发生畸变，以抵消物理设备投影产的的畸变，以达到在低或超低投射比情况下投射出正常的投射图像，解决了现有技术存在畸变或处理数据计算量大的难题，大大提高了图像保真度，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及短焦投影技术领域，具体涉及一种具有抵消画面畸变功能的超短焦直投镜头及图像处理方法。

背景技术

作为显示技术的分支，投影显示技术随着科学技术的进步得到了飞速发展。近年来短焦投影机逐渐成为国内投影机市场的热点，短焦投影机的应用场所也更加广泛。短焦投影机对距离要求小，几十厘米的投影距离就可以投出较大的画面。软短焦投影的安装也非常方便，相对于反射式超短焦投影更加节省空间，能满足更小空间的投影需求。

超短焦投影镜头，是指投射比低于0.4以下的镜头。投射比是指镜头到屏幕的距离与所投影的画面宽度的比值，通常情况下默认投影画面位于投影显示设备所放置的水平以上，投射比才有意义。投影显示业内一般按投射比划分投影镜头的焦距类型，投射比在0.9以上的，称为常规焦距镜头，投射比在0.4～0.9之内的，称为短焦镜头，投射比在0.4以下的，称为超短焦镜头。超短焦镜头的特点是视场角度大，采用传统技术制造的超短焦镜头会伴随有畸变较大、镜头片数较多、结构复杂，公差严格、工艺适应性差、镜头体积过大等问题。例如中国专利第200410045523.4号所描述的超短焦镜头，一共采用了17片镜片，包含3片非球面镜片，其结构复杂，工艺适应性差，另外镜头长度与显示芯片比值达到20、最大镜片口径与显示芯片比值达到7，反应出该镜头体积过大，该专利技术不具有将超短焦镜头推向产业化的潜力。

目前，实现短焦投影的一种方式是反射式短焦投影，反射式镜头是采用反射式的光学技术，即投影机镜头将影像投影在反射镜上，再由反射镜投射到投影屏幕上。由于投影图像经过反射才能到达屏幕，图像很容易因为反射镜的一点微小加工误差而在投影屏幕上造成图像的畸变和亮度不匀，因此反射式短焦投影对于加工工艺的精度要求相对高，价格昂贵。鉴于此，如何提供一种具有抵消画面畸变功能的超短焦直投镜头以及图像处理方法是本领域技术人员需要解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种具有抵消画面畸变功能的超短焦直投镜头以及图像处理方法，旨在减小超短焦直投镜头采集图像产生的畸变，提高短焦直投镜头的应用范围。

作为本发明第一方面的一种具有抵消画面畸变功能的超短焦直投镜头，包括：镜头前组、设置于所述镜头前组一侧的镜头后组以及反向变形装置；所述镜头前组包括前组镜头和一组曲面光学透镜单元，一组所述光学曲面透镜单元包括至少一个透镜和位于所述透镜上的至少一个曲面，用于散射所述镜头后组的光线；所述反向变形装置用于反向变形所述光学曲面透镜单元放大所产生的变形。

优选地，所述光学曲面透镜单元为若干个所述透镜以及位于所述透镜上所述曲面组成的透镜组。

优选地，所述透镜组与所述镜头后组具有相同的主光轴。

优选地，所述光学曲面透镜单元为自由曲面透镜。

优选地，所述超短焦直投镜头的投射比不大于0.25。

优选地，所述镜头前组和所述镜头后组具有相同的主光轴。

优选地，所述光学曲面透镜单元设置在所述镜头前组的前向光线传播路径上。

优选地，所述反向变形装置包括上位机。