本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种背投影显示系统。
背景技术：
在背投显示领域，一般采用具有菲涅尔微透镜结构的背投屏幕，如图1所示，为现有技术中的一种背投影显示系统示意图，其中，背投屏幕为菲涅尔透镜屏，菲涅尔透镜屏是指具有菲涅尔透镜层2的光学屏，菲涅尔透镜层2的作用是将投影机1的入射光进行会聚准直，以平行光出射至菲涅尔透镜层2后方的光学透镜层，如图1所示，菲涅尔透镜出射的光均以水平方向出射至柱状透镜层3，柱状透镜层3中的凸透镜部分接收准直光线并进行会聚，在凸透镜的焦平面上进行成像，并最终从柱状透镜层3以会聚后发散的状态发射出去，进入人眼。
在对背投显示领域用菲涅尔透镜的背投屏幕进行光学测试后发现，即使投影机本身发出光的亮度均匀性很好，但是经过背投屏幕之后，均匀性也会有所改变，这是因为屏幕本身对光束具有一定的增益变化，人眼实际感知的亮度是投影机出射亮度和屏幕增益共同作用的结果。如图1所示的背投屏幕结构，投影机1发出的光线经过菲涅尔透镜层2时，会在其表面发生反射，造成能量损失，而且这种反射能量损失随着入射光角度的增加而增加，比如对于投射比在0.6-0.7范围内的投影机，背投屏幕四周边缘的能量一般比中心约有20％的损失，且投影机1焦距越短(即入射光线角度更大)，这种能量损失造成的背投屏幕整体亮度均匀性会更差。
综上所述，现有技术中的背投影显示系统存在背投屏幕上的光的均匀性较差的技术问题。
技术实现要素：
本发明提供一种背投影显示系统，用以提高背投影显示系统中背投屏幕上光的均匀性。
本发明实施例提供一种背投影显示系统，包括：投影机、N组光路转折系统、背投屏幕，N为正整数；
所述背投屏幕包含准直镜层，所述准直镜层包含目标区域和菲涅尔透镜区域，所述目标区域的出射光与所述准直镜层的法线平行；
所述N组光路转折系统用于将所述投影机向所述准直镜层的所述目标区域出射的光以第一角度入射到所述目标区域，所述第一角度小于第二角度，所述第一角度为所述N组光路转折系统向所述目标区域出射的光与所述背投屏幕的法线之间的夹角，所述第二角度为所述投影机向所述准直镜层的所述目标区域出射的光与所述背投屏幕的法线之间的夹角。
本发明实施例，背投影显示系统包括投影机、N组光路转折系统、背投屏幕，背投屏幕包含准直镜层，准直镜层包含目标区域和菲涅尔透镜区域，N组光路转折系统用于将投影机投射到菲涅尔透镜的目标区域的光以第一角度入射到该目标区域，其中，第一角度小于第二角度，第一角度述N组光路转折系统向目标区域出射的光与背投屏幕的法线之间的夹角，第二角度为投影机向准直镜层的目标区域出射的光与背投屏幕的法线之间的夹角，由于减小了入射至目标区域的光的角度，从而减少了反射光的损失，并且，目标区域的出射光与准直镜层的法线平行，保证了菲涅尔透镜的出射光均具有相同的出射方向。本发明实施例，通过增加N组光路转折系统及改变菲涅尔透镜的目标区域的光学结构，实现了减少菲涅尔透镜上目标区域的反射光的损失，进而可以提高背投屏幕的整体亮度的均匀性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为背景技术中的背投影显示系统示意图；
图2为本发明实施例提供的背投影显示系统示意图；
图3为本发明实施例提供的准直镜层正面图；
图4为本发明实施例提供的光路转折系统设置半角度示意图；
图5为本发明实施例提供的光路转折系统设置全角度示意图；
图6为本发明实施例提供的背投影显示系统示意图。
附图标记说明：
1-投影机，2-菲涅尔透镜层，3-柱状透镜层，4-准直镜层，5-第一反射镜，6-第二反射镜，7-正透镜会聚层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
本发明实施例提供一种背投影显示系统，包括：投影机、N组光路转折系统、背投屏幕，N为正整数；
其中，背投屏幕包含准直镜层，且准直镜层包含目标区域和菲涅尔透镜区域，所述目标区域的出射光与准直镜层的法线平行；
所述N组光路转折系统用于将所述投影机向所述准直镜层的所述目标区域出射的光以第一角度入射到所述目标区域，所述第一角度小于第二角度，所述第一角度为所述N组光路转折系统向所述目标区域出射的光与所述背投屏幕的法线之间的夹角，所述第二角度为所述投影机向所述准直镜层的所述目标区域出射的光与所述背投屏幕的法线之间的夹角。
在上述发明实施例中，由于在背投影显示系统中增加了N组光路转折系统，从而实现将原先以第二角度入射至准直镜层的目标区域的光，可以以第一角度入射至准直镜层的目标区域，且第一角度小于第二角度，由于减小了入射至目标区域的光的角度，从而可实现减少入射光的反射损失，从而可实现提高背投屏幕的整体亮度的均匀性；并且由于准直镜层的目标区域的出射光与准直镜层的法线平行，以及，准直镜层中的菲涅尔透镜区域也可以使得经过菲涅尔透镜区域的光线以平行于准直镜层的法线的方向出射，因此，准直镜层可实现使得透过准直镜层(不管是通过准直镜层上的目标区域，还是通过准直镜层上的菲涅尔透镜区域)的光线，可以以平行于准直镜层的法线的方向出射，从而保证了准直镜层出射光的准确性。通过对背投影显示系统的上述设计，可实现对准直镜层的目标区域进行优化，减少反射光的损失，在保证准确性的同时实现了提高了背投屏幕发光的整体均匀性。
其中，对于目标区域有至少以下两种方式来设置：
方式一、第一角度为0°，则目标区域设置为平面透射层。
即光线以垂直方向入射至目标区域，此时，目标区域的平面透射层不改变光线的出射方向，光线也以垂直于目标区域的方向出射。
方式二、第一角度大于0°，目标区域设置为菲涅尔透镜层。
当第一角度大于0°时，由于需要将入射至目标区域的光线以同一方向出射，因此，目标区域需要对光路进行校正，此时，可以将目标区域设置为菲涅尔透镜层，用于校正光线以垂直于目标区域的方向出射。
需要说明的是，当第一角度大于0°时，目标区域设置的菲涅尔透镜层与准直镜层的菲涅尔透镜区域的菲涅尔透镜层具有不同的校正参数。
即N组光路转折系统将投影机向所述准直镜层的目标区域出射的光以垂直于目标区域的方向入射至目标区域，从而可以实现最大程度地减少光的反射损失，最大程度到提高背投屏幕发光的整体均匀性。
其中，可选地，背投影显示系统的N组光路转折系统中的每组光路转折系统由至少两个反射镜组成，例如，每组光路转折系统都是由两个反射镜组成，或者都是由三个反射镜组成等等；或者是各组光路转折系统中的反射镜数量可以不尽相同，例如，其中一组光路转折系统包含两个反射镜，另一组，还有一组光路转折系统包含四个反射镜，等等。
下面结合一个具体的实施例，来详细说明本发明实施例提供的背投影显示系统，如图2所示，为本发明实施例提供的背投影显示系统，其中，示例性地给出了N组光路转折系统中的其中一组光路转折系统示意图，该组光路转折系统包含有两个反射镜(这里，只是以包含两个反射镜为例进行说明)，其中，第一反射镜5为一个平面镜，第二反射镜6为一个凹面镜；当然，也可以是：第一反射镜为一个凹面镜，第二反射镜为一个平面镜(在该实施例中，以第一反射镜为平面镜，第二反射镜为凹面镜为例进行说明)。
其中，第一反射镜5用于接收所述投影机的投射光中第三角度范围内的光，第二反射镜6用于接收所述第一反射镜5的反射光，并将所述反射光反射至所述目标区域。可选地，所述第三角度范围为投影机投射至所述目标区域的内边缘的光线与所述投影机投射至所述目标区域的外边缘的光线之间的范围，所述目标区域的内边缘为所述目标区域与所述菲涅尔透镜区域的交界处，所述目标区域的外边缘为所述背投屏幕的外边缘。
其中，第三角度范围的具体大小一般是与投影机的投射能力、背投屏幕大小及投影机与背投屏幕之间的距离有关系。举例来说，参考图4，为光路转折系统设置半角度示意图，其中，第三角度范围为22.5°～40°。当然，第三角度可以是其它角度范围，具体大小，视实际情况而定。
参考图2，其中，第一反射镜5将投影机投射的部分光，并反射至第二反射镜6(该部分光本来是需要投射至图2中的子目标区域的，该子目标区域为准直镜层4的目标区域中的一部分，并且子目标区域是与一组光路转折系统相对应的)，第二反射镜6将接收到的第一反射镜5反射的光再反射至准直镜层4的目标区域上的一个子目标区域，并且经第二反射镜6反射后的光是以第一角度(在这里，第一角度为0°)入射的，并且入射至准直镜层4的目标区域的光可以在不改变方向的情况下出射，从而保证了准直镜层4出射光的准确性，因为在背投影显示系统中，准直镜层4的出射光是需要保证以垂直于准直镜层4的方向出射的。
其中，N组光路转折系统、目标区域的多个子目标区域及投影机1的投射光之间的关系为：
投影机1的投射光有部分光是投射到了N组光路转折系统上，N组光路转折系统将投影机1的投射光反射至目标区域的多个子目标区域(其中，子目标区域的数量与光路转折系统的组数相同，即N组光路转折系统对应N个子目标区域，每组光路转折系统对应一个子目标区域)。
举例来说，当投影机1位于经过背投屏幕的中心且垂直于背投屏幕的直线上时，背投影显示系统可以包含4组光路转折系统，则相应地，目标区域包含4个子目标区域，每组光路转折系统对应一个子目标区域。即，每组光路转折系统将投影机1的投射光反射至对应的子目标区域上。并且，可选地，所述4个子目标区域为所述准直镜层4的四周区域。
在实际应用中，可选地，投影机、N组光路转折系统及背投屏幕是位于一个箱体内，并将N组光路转折系统固定于箱体的内壁上。
对于背投影系统，当背投屏幕与投影机及光路转折系统均设置在一个封闭的箱体内时，光路转折系统中的反射镜可以较容易固定在箱体内壁的结构件上，并且由于背投屏幕的菲涅尔透镜结构是中心对称的结构，为了达到较好的均匀性提升效果，优选地，一般在投影机与背投屏幕之间绕背投屏幕中心轴，至少设置对称的4套光路转折系统用于提升至少屏幕4个角的亮度。4套光路转折系统中的反射镜的具体尺寸没有要求，只要能够刚好覆盖所要优化的区域对应的投影机出射光的角度范围即可。
通过使用上述背投影显示系统，可使地由于准直镜层的反射光能量损失控制在5％以内，远小于图1所示的现有技术方案中的10％-20％的光能量损失，因而可以提升背投屏幕的整体亮度的均匀性。
其中，准直镜层既可以是环氧树脂类材质、也可以是光学玻璃材质，一般为环氧树脂类材质，准直镜层的厚度一般在50-200um之间。
下面给出一个具体的实施例用以说明本发明实施例提供的背投影显示系统。
背投屏幕为矩形，准直镜层为与背投屏幕形状和大小相同的矩形，准直镜层上的目标区域为准直镜层上除目标圆形区域外的区域，其中，目标圆形区域为以准直镜层的中心为圆心，以预设长度为直径的圆形区域，可选地，所述预设长度为准直镜层的宽。参考图3，为本发明实施例提供的准直镜层正面图，其中，准直镜层尺寸为70寸，长宽比为16:9，具体地，长为1550mm，宽为872mm，目标圆形区域是一个直径为872mm的圆形，目标区域为准直镜层上除目标圆形区域之外的区域；且投影机的投射比为0.68。
经过计算，光路转折系统应该设置在与投影机光轴夹角为22.5°～40°的范围内，如图4所示，为光路转折系统设置半角度示意图。当然这是半角度，如果按照投影机1本身发出光的角度范围来算，应该是以光轴为对称轴，在45°—80°的角度范围内，如图5所示，为光路转折系统设置全角度示意图，其中，可将光路转折系统设置在图5中阴影区域内。
本发明图3所示的实施例中，目标区域面积约占整个背投屏幕(或准直镜层4)面积的56％，并且这个区域面积的设置与是与背投屏幕尺寸、投影机1的投射比(或者是投影机的焦距)有关系的，可选地，目标区域的面积与投影机的投射比成反比，目标圆形区域的面积与投影机的投射比成正比；优选地，投影机的投射比大于或等于0.4，所述菲涅尔透镜的尺寸小于或等于100寸，所述目标区域的占比小于或等于60％，在该比例下，背投屏幕的整体亮度均匀性可以达到比较好的优化效果。
如图6所示，本发明实施例提供的背投影显示系统中还包含正透镜会聚层7，所述正透镜会聚层7位于菲涅尔透镜远离投影机1一侧，所述正透镜会聚层7用于接收准直镜层4的出射光，并将准直镜层4的出射光进行会聚后以发散的状态出射，所述正透镜会聚层7为柱透镜层或玻璃微珠层。
本发明实施例，背投影显示系统包括投影机、N组光路转折系统、背投屏幕，背投屏幕包含准直镜层，准直镜层包含目标区域和菲涅尔透镜区域，N组光路转折系统用于将投影机投射到菲涅尔透镜的目标区域的光以第一角度入射到该目标区域，其中，第一角度小于第二角度，第一角度述N组光路转折系统向目标区域出射的光与背投屏幕的法线之间的夹角，第二角度为投影机向准直镜层的目标区域出射的光与背投屏幕的法线之间的夹角，由于减小了入射至目标区域的光的角度，从而减少了反射光的损失，并且，目标区域的出射光与准直镜层的法线平行，保证了菲涅尔透镜的出射光均具有相同的出射方向。本发明实施例，通过增加N组光路转折系统及改变菲涅尔透镜的目标区域的光学结构，实现了减少菲涅尔透镜上目标区域的反射光的损失，进而可以提高背投屏幕的整体亮度的均匀性。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。