[發明專利]一種在傾斜表面成像的投影儀光路系統及其畸變補償方法

在審

• 申請號: 201611266078.3
• 申請日: 2016-12-31
• 公開（公告）號: CN108267911A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 張云劍
• 申請（專利權）人: 張云劍
• 主分類號: G03B21/14
• 分類號: G03B21/14;G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種能夠在傾斜表面清晰成像的投影儀光路系統，按照該光路系統結構設計的投影設備，能夠將不垂直于設備光軸的傾斜平面作為投影面，并獲得清晰圖像。該系統的基本組成包括圖像生成單元、圖像傾角控制單元、透鏡單元以及光照單元，其中圖像生成單元用于產生待投圖像，圖像傾角控制單元用于改變圖像與透鏡光軸之間的夾角、透鏡單元對圖像進行透鏡成像、光照單元為系統提供光源。本發明還提供一種透鏡傾斜成像畸變補償方法，該方法具有以下有益效果：通過對待投影圖像進行畸變補償，能夠有效抵消上述系統中由于成像平面傾斜于光軸而產生的圖像畸變。

技術領域

本發明涉及一種投影儀光路系統，尤其涉及一種在與投影儀光軸傾斜表面清晰成像的投影儀光路系統及其成像畸變補償方法。

背景技術

投影儀是一種用來將圖像或者視頻投射到幕布上的設備，廣泛應用于家庭、辦公室、學校和娛樂場所。

目前，根據圖像顯示技術的不同，可以將投影儀分為LCD投影儀、LCOS投影儀、DLP投影儀。其中LCD投影利用LCD液晶屏幕產生影像信息，通過高亮度光源將液晶畫面投射進入透鏡，并通過透鏡成像在幕布上獲得投影畫面；LCOS投影儀則是基于反射式microLCD投影技術，利用LCOS面板來調節光源發出欲投影至屏幕的光信號；DLP投影技術是基于美國TI公司開發的DMD芯片的一種全數字反射式投影技術，DMD芯片是其核心裝置。

無論是LCD投影儀、LCOS投影儀還是DLP投影儀，當前市場上生產的投影儀其核心圖像生成單元（LCD屏幕、LCOS面板、DMD芯片）都要求和投影儀光軸垂直，在正對投影儀并與光路垂直的平面上產生清晰的畫面。在實際應用時，存在光路容易被中間物體遮擋等問題，與此同時，要求成像面必須垂直于投影儀光軸也是一種限制。

發明內容

鑒于現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種能夠在與投影儀光軸不垂直的傾斜表面清晰成像的投影儀光路系統，通過控制投影儀中畫面生成單元產生的畫面與投射透鏡成一定的傾斜角度，以使投影儀能夠在傾斜的表面上產生清晰的投影畫面。

本發明提供一種在傾斜表面清晰成像的投影儀光路系統，用于在傾斜表面投影產生清晰畫面，該投影儀光路系統包括圖像生成單元、圖像傾角控制單元、透鏡單元以及光照單元，圖像生成單元用于產生待投影的畫面（例如LCD屏、DMD芯片），圖像傾角控制單元用于改變圖像生成單元產生圖像與透鏡光軸之間的夾角，透鏡單元用于對圖像生成單元產生的畫面進行透鏡成像，其中投射透鏡指的是最終將畫面投射出去的透鏡或透鏡組，光照單元用于產生投射光，將畫面投射到成像平面之上。

進一步地，圖像生成單元產生的圖像所在平面與透鏡單元中的投射透鏡光軸不垂直，而是呈一定的傾斜角度。

進一步地，圖像生成單元可以為能夠產生圖像信息的各種部件，例如LCD屏幕、DMD芯片等。

進一步地，圖像傾角控制單元可以為電機等控制的自動化圖像傾角改變機構或者手動改變圖像生成單元傾角的機械結構。

進一步地，光路系統光軸與圖像生成單元產生的圖像之間存在一定的傾角。

本發明還提供一種透鏡傾斜成像畸變補償方法，包括以下步驟：

（1）從圖像傾角控制單元獲取圖像平面與光軸夾角（圖1），記為θ；

（2）根據夾角結合公式（1）計算圖像平面各點距離透鏡的距離l，其中l的計算公式根據圖像點位于上平面還是下平面而不同；

（1）

（3）圖像生成單元根據公式（2）對圖像中距離透鏡距離為l的圖像寬度按層進行重新渲染，其中l為距離，f為焦距，m為縮放系數；

（2）

（4）圖像生成單元生成補償后的圖像，作為最終投影畫面。