球形显示亮度增强方法

1.球形显示亮度增强方法，所述球形显示指投影仪通过球幕镜头将影像投射到球幕上的显示，所述投影仪的投影显示装置显示方形光斑，其特征在于，改变投影仪的光学结构，在投影仪的色轮与成像器件芯片之间设置圆柱光棒，使所述光斑为圆形光斑。
2.根据权利要求1所述的球形显示亮度增强方法，其特征在于，所述圆形光斑的大小为成像区域的70％—120％。
3.根据权利要求1所述的球形显示亮度增强方法，其特征在于，所述圆柱光棒为沿光前进方向前端比后端直径略小的带一定锥度的光棒。
4.根据权利要求1所述的球形显示亮度增强方法，其特征在于，所述投影仪为复眼透镜作为匀光器件的LCD投影系统，将所述LCD投影系统的灯杯曲面由抛物面改为椭球面。
5.根据权利要求1所述的球形显示亮度增强方法，其特征在于，所述投影仪为LCD投影系统，且取消所述LCD投影系统的匀光器件。

球形显示亮度增强方法\n技术领域：\n[0001] 本发明涉及光学投影领域，特别是投影仪向球幕投影形成的球形显示的亮度增强的方法。\n背景技术：\n[0002] 现有投影仪主要采用单片DLP技术和三片LCD技术，他们的投射光斑均为方形光斑。而球形显示系统中，球幕镜头采用投影用鱼眼镜头，顶点为球心，其投射到球幕上所成的像（投影面）是球面，针对球面的每一个圆形截面来说，只有当该圆形是方形光斑的内切圆时才能达到投射光的最大利用率，而在内切圆以外的方形光斑部分，由于不能是成像区域，因此被白白损失掉了，实际上亮度和像素都损失了。该最大利用率仅为全部投射光的\n59%。\n发明内容：\n[0003] 本发明解决现有采用鱼眼镜头的球形投影中球形显示亮度损失的问题，提供一种方法，能够增强这类球形投影的球形显示亮度。\n[0004] 本发明的技术方案是这样的：\n[0005] 球形显示亮度增强方法，所述球形显示指投影仪通过球幕镜头将影像投射到球幕上的显示，所述投影仪的投影显示装置显示方形光斑，改变投影仪的光学结构，使所述光斑为圆形光斑。\n[0006] 所述圆形光斑的大小为成像区域的70%—120%。\n[0007] 所述投影仪为采用长方体形光棒作为匀光器件的投影仪，将所述投影仪的色轮与成像器件芯片之间的长方体形光棒改为圆柱光棒。\n[0008] 所述圆柱光棒为沿光前进方向前端比后端直径略小的带一定锥度的光棒。\n[0009] 所述投影仪为复眼透镜作为匀光器件的LCD投影系统，将所述LCD投影系统的灯杯曲面由抛物面改为椭球面。\n[0010] 所述投影仪为LCD投影系统，且取消所述LCD投影系统的匀光器件。\n[0011] 技术效果：\n[0012] 本发明由于将现有投影仪投射的方形光斑通过改变投影仪的结构使其变为圆形光斑，从而可以使其刚好照在球幕镜头成像区域内可以消除不能成像区域造成的光通量的损失，从而可以大大提高光源的利用效率，使球形显示的亮度得到大大增强，光能量得到充分利用。\n附图说明：\n[0013] 图1是球幕镜头位于球幕底部投影的示意图；\n[0014] 图2是球形显示亮度增强投影系统的示意图；\n[0015] 图3是现有技术和采用亮度增强投影系统的光能量分布对比的示意图。\n[0016] 1—球形显示亮度增强投影系统，11—光源，12—聚光镜，13—色轮，14—亮度增强装置，15—中继镜片，16—DMD，17—投影镜头2—球幕\n[0017] 111—投影范围，112—现有技术光能分布图，113—亮度增强光能分布图具体实施方式：\n[0018] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。\n[0019] 实施例1：\n[0020] 如图1所示，为球形显示亮度增强投影系统1位于球幕2底部投影的示意图。所述投影镜头17位于球幕2底部中心位置，所述投影镜头17投影范围111覆盖所述整个球幕2，投影光源11发出的光投射到球幕2上使球幕2没有放映盲区。优选地，所述投影光线能够恰好布满整个球幕2，此时在获得最佳观影效果的同时，光源11利用效率最高。\n[0021] 本发明提出了一种球形显示亮度增强方法，所述球形显示指投影仪通过球幕镜头将影像投射到球幕上的显示，所述投影仪的投影显示装置显示方形光斑，改变投影仪的光学结构，使所述光斑为圆形光斑。例如，可对匀光器件进行相应设计，使光通过匀光器件整形后为圆形光斑。\n[0022] 如图3所示，为现有技术和采用亮度增强投影系统的光能量分布对比的示意图。\n现有技术光能分布图112中的圆形区域为与球幕2适配的光斑范围，而为保证球幕2影像无盲区，实际的现有方形光斑超出所述与球幕2适配的圆形光斑范围，方形光斑边角的光线没有被投射到球幕2上，造成光能的浪费。在亮度增强光能分布图113中，所述投影系统中的方形光斑被改变为圆形光斑，能量相同的光被变形聚拢到与球幕2适配的光斑范围内，影像投射到球幕2上恰好能够布满球幕2，相对于现有的方形光斑，圆形光斑增强了投影的光强度，光能被高效利用。\n[0023] 实施例2：\n[0024] 在实施例1的基础上，限定了所述圆形光斑的大小为成像区域的70%-120%。所述圆形光斑大小大于等于成像区域的70%，保证了球幕投影效果，所述圆形光斑小于等于成像区域的120%，保证了球幕投影的光能利用率。\n[0025] 实施例3：\n[0026] 在实施例2的基础上，本实施例的所述亮度增强结构为位于投影仪的色轮13与成像器件芯片之间作为匀光器件的圆柱光棒，所述圆柱光棒替换原有的长方体形光棒。\n[0027] 如图2所示，为球形显示亮度增强投影系统的示意图。\n[0028] 所述球形显示亮度增强投影系统在光的前进方向上依次包括光源11、聚光镜12、色轮13、亮度增强装置14、中继镜片15、DMD16、投影镜头17。\n[0029] 所述光源11可采用卤钨白炽灯、高强度气体放电灯（短弧氙灯、镝灯、双端金卤灯、超高压汞灯）、白光LED、RGB分色LED。所述光源11经过聚光后形成圆形光斑。优选地，所述光源11选用LED。LED不仅具有低功耗、低驱动电压、寿命长(理论寿命10万小时以上)、响应速度快(纳秒级)、耐振动和冲击及无污染等特点,而且具有清晰的全色域.可调制的白点.大面积的模糊区。所述光源11可采用单个发光体，例如单个LED。也可以使用发光体阵列，例如LED阵列。\n[0030] 本发明的光源11的灯杯采用椭球冷反光碗。要想把发散的多个LED光直接聚到一起是很难的，必须先把各个LED发出的光汇聚成平行光，然后排成阵列再整体汇集到LCD屏幕上.为了能使接近半球面的发散光能汇聚成平行光或小角度的发散光束，必须设计一种反射器，使得LED发出的光能高效合理的汇聚，以提高光利用率。但由光反射原理可知，这种反射器很难靠一种简单的平面或球面反射镜来实现，而是一个复合的椭球面。同时可以想象我们不可能把LED所有发出的光均汇聚成平行光，所以应该根据系统的结构要求使光汇聚成一个小角度的发散光。设计的方法是首先建立一个旋转对称的椭球面,其方程如下\n[0031] 其中a=b,0≤z≤c。通过特殊点值的方法可以解得方程，然后再结合软件模拟效果进行修正便可设计出合适的光杯。\n[0032] 所述亮度增强装置14为圆柱光棒，将光源11放于椭球冷反光碗的近端焦点上，将圆柱光棒的光线入射端中心放于椭球冷反光碗的远端焦点上。所述圆柱光棒沿椭球冷反光碗的长轴方向设置。所述光棒可以为实心圆柱光棒或空心圆柱光棒。\n[0033] 光棒后放置中继镜，可以使方棒输出光斑与液晶器件大小及投影物镜相对孔径匹配。\n[0034] DMD16可以选用现有的美国德克萨斯仪器公司相应产品。\n[0035] 所述投影镜头17采用鱼眼镜头。\n[0036] 实施例3：\n[0037] 在实施例3的基础上，设置圆柱光棒为沿光前进方向前端比后端直径略小的带一定锥度的光棒。\n[0038] 所述光棒可以为实心圆台光棒或空心圆台光棒。\n[0039] 实施例4：\n[0040] 在实施例1的基础上，所述投影系统为复眼透镜作为匀光器件的LCD投影系统，所述亮度增强结构为椭球面的灯杯曲面，以替换抛物面灯杯曲面。所述复眼透镜的每个复眼形状为圆形。\n[0041] 实施例5：\n[0042] 在实施例2基础上，本实施例提出所述投影仪为LCD投影系统，且取消所述LCD投影系统的匀光器件。由LCD投影系统光源发出的为圆形光斑，该光斑可用于投射至球幕上。\n[0043] 应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。