[發(fā)明專利]一種曲面投影光學(xué)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011329534.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN112269298A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川長虹電器股份有限公司
• 主分類號(hào): G03B21/28
• 分類號(hào): G03B21/28;G03B21/20;G03B21/14;G03B21/10;G02B17/08
• 代理公司: 四川省成都市天策商標(biāo)專利事務(wù)所 51213
• 代理人: 郭會(huì)

本發(fā)明公開了一種曲面投影光學(xué)系統(tǒng)，包括微顯示芯片，且沿微顯示芯片的出射光路方向的一側(cè)依次設(shè)有棱鏡等效單元、作為折射光學(xué)系統(tǒng)的第一子光學(xué)系統(tǒng)及作為反射光學(xué)系統(tǒng)的第二子光學(xué)系統(tǒng)，在微顯示芯片的另一側(cè)設(shè)有凹球面形狀的屏幕；微顯示芯片為曲面投影光學(xué)系統(tǒng)的物，經(jīng)過第一子光學(xué)系統(tǒng)成放大的實(shí)像并稱為第一實(shí)像，第一實(shí)像經(jīng)第二子光學(xué)系統(tǒng)成最終放大的最終實(shí)像并投影成像到屏幕，第二子光學(xué)系統(tǒng)的光焦度不為零，第一實(shí)像及最終實(shí)像位于第二子光學(xué)系統(tǒng)的同一側(cè)。本發(fā)明的曲面投影光學(xué)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)最大化的增強(qiáng)觀感沉浸度，從而提升觀眾的觀感體驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及曲面投影系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種曲面投影光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

投影顯示相較于其它顯示技術(shù)，更勝任大尺寸，投影畫面尺寸涵蓋40英寸至300英寸以上。同時(shí)，投影顯示的分辨率也持續(xù)提升，從最初的480p發(fā)展到目前的4k，以及未來的8k。投影顯示系統(tǒng)的投射比，也從1以上持續(xù)減小到0.4以下，投射比小于0.4的光學(xué)系統(tǒng)被稱為超短焦系統(tǒng)，如公告號(hào)為CN101395516等公開的投影光學(xué)系統(tǒng)，均是投射比0.4的投影系統(tǒng)，在1米空間內(nèi)都能投影出100英寸以上的畫面。

而人們對(duì)顯示技術(shù)的期望有多個(gè)方面，除了大的顯示尺寸和高的分辨率外，還期望更豐富的色彩和更逼真的沉浸感。投影顯示光源光譜帶越窄，顯示的色彩越豐富，光譜帶寬從大到小排列，高壓汞燈led光源激光光源。

目前，基于超短焦的投影顯示系統(tǒng)，還沒有增強(qiáng)觀感沉浸度的技術(shù)方案。為此，本發(fā)明提供一種采用凹球形投影顯示畫面的光學(xué)系統(tǒng)，以增強(qiáng)觀感沉浸度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)中不足，提供一種曲面投影光學(xué)系統(tǒng)，可有效增強(qiáng)觀感沉浸度，從而滿足用戶更多的使用需求。

為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種曲面投影光學(xué)系統(tǒng)，包括微顯示芯片，且沿所述微顯示芯片的出射光路方向的一側(cè)依次設(shè)有棱鏡等效單元、作為折射光學(xué)系統(tǒng)的第一子光學(xué)系統(tǒng)及作為反射光學(xué)系統(tǒng)的第二子光學(xué)系統(tǒng)，在微顯示芯片的另一側(cè)設(shè)有凹球面形狀的屏幕；所述微顯示芯片為曲面投影光學(xué)系統(tǒng)的物，經(jīng)過第一子光學(xué)系統(tǒng)成放大的實(shí)像并稱為第一實(shí)像，所述第一實(shí)像經(jīng)第二子光學(xué)系統(tǒng)成最終放大的最終實(shí)像并投影成像到屏幕，其中，所述第二子光學(xué)系統(tǒng)的光焦度不為零，所述第一實(shí)像及最終實(shí)像位于第二子光學(xué)系統(tǒng)的同一側(cè)。

進(jìn)一步地，所述曲面投影光學(xué)系統(tǒng)的焦距為F，且滿足以下條件：

其中，h為微顯示芯片的對(duì)角線長度，在投影成像光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)投影畫面尺寸一定，隨著焦距減小，整個(gè)系統(tǒng)畸變和倍率色差持續(xù)增大，一般地，投影顯示要求全畫面畸變0.5％，倍率色差1像素，本方案中，投影鏡頭焦距為F，芯片對(duì)角線為h，投影畫面對(duì)角線為H，投影鏡頭到投影畫面的距離為L，則：變化得而多數(shù)情況下，人們都希望在小的投影距離獲得大投影畫面，但在此狀況下，光學(xué)設(shè)計(jì)難以同時(shí)滿足分辨率和畸變的要求，一般地，投影畫面對(duì)角線與投影距離的比值小于8，極端情況也將小于10。

進(jìn)一步地，所述屏幕的半徑為R，所述最終實(shí)像的畫面對(duì)角線長度為H，則R與H滿足以下關(guān)系：具體的，觀看距離，一般為畫面對(duì)角線的1倍至5倍，而曲面屏的曲率半徑應(yīng)該等于或超過該觀影距離，R達(dá)到觀影距離4倍，則曲面帶來的沉浸感提升就非常弱，因此，本方案中設(shè)定為如上關(guān)系，可最大的提升曲面帶來的沉浸感。

進(jìn)一步地，所述第一子光學(xué)系統(tǒng)及第二子光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)由若干非球面透鏡和非球面反射鏡構(gòu)成。

進(jìn)一步地，所述曲面投影光學(xué)系統(tǒng)的所有非球面透鏡和非球面反射鏡表面的形狀都由如下曲線方程表示：