一种菲涅尔透镜、背投影拼接屏幕及拼接墙显示单元的制作方法

本申请涉及光成像技术领域，尤其涉及一种菲涅尔透镜、背投影拼接屏幕、拼接墙显示单元及拼接墙系统。

背景技术：

如图1所示，拼接墙系统是由多个拼接墙显示单元按照m×n(m行n列)的形式拼接形成的超大屏幕超高分辨率的显示系统。

其中，请参见图2，拼接墙显示单元主要包括投影机23以及背投影拼接屏幕，而背投影拼接屏幕主要包括菲涅尔透镜21与成像幕22。当拼接墙显示单元工作时，投影机23射出发散的光线信号，光线信号经菲涅尔透镜21后汇聚射出至成像幕22，成像幕22通过自身的光学微结构对入射光线进行散射成像。

由于大多数拼接墙系统的列数n均大于行数m，特别是大型拼接墙系统的列数一般是行数的几倍，因此，对于一个拼接墙显示单元，为了取得更好的观看效果，其成像幕优选是水平方向上的半增益视角(下简称水平视角)比垂直方向上的半增益视角(下简称垂直视角)更大。而对于这种水平视角与垂直视角差异大的成像幕而言，其在水平和垂直两个方向上对菲涅尔透镜与投影机镜头的匹配程度要求也有差异。

但现有菲涅尔透镜是同心圆纹理，其在水平方向与垂直方向的物距是相同的，也就是说，采用现有的菲涅尔透镜，在水平和垂直方向菲涅尔透镜与投影机镜头的匹配程度总是相同的，因此其难以满足水平视角与垂直视角差异大的成像幕要求的匹配程度，导致拼接墙显示单元之间的过渡均匀性不佳。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种菲涅尔透镜，解决了现有菲涅尔透镜不能实现与投影机镜头在水平和垂直方向匹配程度不同，导致拼接墙显示单元之间的过渡均匀性不佳的技术问题。本申请实施例还提供了一种背投影拼接屏幕、拼接墙显示单元及拼接墙系统。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种菲涅尔透镜，包括：第一线性菲涅尔子透镜与第二线性菲涅尔子透镜；

所述第一线性菲涅尔子透镜与所述第二线性菲涅尔子透镜层叠设置，并使所述第一线性菲涅尔子透镜的条纹与所述第二线性菲涅尔子透镜的条纹垂直；

第一线性菲涅尔子透镜的物距为第一预设距离，第二线性菲涅尔子透镜的物距为第二预设距离。

优选的，所述第一线性菲涅尔子透镜与所述第二线性菲涅尔子透镜上的条纹间距均小于0.5mm。

优选的，所述第一线性菲涅尔子透镜与所述第二线性菲涅尔子透镜上的条纹间距均在0.05mm至0.25mm之间。

优选的，所述第一线性菲涅尔子透镜与所述第二线性菲涅尔子透镜的材料具体为有机玻璃pmma。

优选的，所述第一线性菲涅尔子透镜与所述第二线性菲涅尔子透镜的材料具体为pc塑料。

本申请第二方面提供一种背投影拼接屏幕，包括成像幕与上述第一方面提供的任一种菲涅尔透镜。

本申请第三方面提供一种拼接墙显示单元，包括：投影机以及上述第二方面提供的任一种背投影拼接屏幕。

本申请第四方面提供一种拼接墙系统，包括多个上述第三方面提供的任一种拼接墙显示单元。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例中，提供了一种菲涅尔透镜，该菲涅尔透镜包括两片线性菲涅尔子透镜，分别为第一线性菲涅尔子透镜与第二线性菲涅尔子透镜。两片线性菲涅尔子透镜层叠设置，并且使两片线性菲涅尔子透镜的条纹相互垂直。如此，从对光线信号的作用上看，层叠的两片线性菲涅尔子透镜可以等效于一片螺纹菲涅尔透镜；当两片线性菲涅尔子透镜的物距设置成相同时，等效出的螺纹菲涅尔透镜与现有技术的菲涅尔透镜相同，在水平方向与垂直方向拥有相同的物距。但当两片线性菲涅尔子透镜的物距设置成不同时，等效出的螺纹菲涅尔透镜可以在水平和垂直方向拥有不同的物距，通过合理的物距设定，则可以同时满足水平视角和垂直视角差异大的成像幕对水平和垂直两个方向的匹配程度的不同要求(匹配程度指菲涅尔透镜与投影机镜头的匹配程度)，使拼接墙显示单元之间的过渡均匀性大大的改善。

附图说明

图1为现有拼接墙系统的结构示意图；

图2为现有拼接墙显示单元的结构示意图；

图3为菲涅尔透镜的物距为f±0％的光学原理图；

图4为本申请实施例提供的一种菲涅尔透镜中第一线性菲涅尔子透镜与第二线性菲涅尔子透镜的光学原理图；

图5为本申请实施例提供的一种菲涅尔透镜的结构示意图；

附图标记：菲涅尔透镜21(指现有)，成像幕22，投影机23，第一线性菲涅尔子透镜41，第二线性菲涅尔子透42。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

目前的拼接墙系统中，拼接墙显示单元形成的行列通常都是列多行少，因此，对于其中的任一个拼接墙显示单元而言，为使观看效果更好，其成像幕通常选择水平视角(即水平方向上的半增益视角)大于垂直视角(即垂直方向上的半增益视角)的成像幕。

但这种水平视角与垂直视角差异大的成像幕，为了使拼接墙系统单元之间的拼接过渡均匀性更好，其在水平和垂直方向要求的入射光线的角度是不同的。而入射光线的角度主要与投影机以及菲涅尔透镜的匹配程度有关。

投影机与菲涅尔透镜的匹配，即投影机的投射距离与菲涅尔透镜物距的关系。当投射距离正好等于菲涅尔透镜的物距时，也就是，投影机的镜头正好位于菲涅尔透镜的焦点时，投影机射出的光线信号在经过菲涅尔透镜后能够平行入射成像幕，见图3。可以用f+0％来表示上述的匹配程度，此时，入射光线是平行射入成像幕的。

但通常而言，入射光线平行至成像幕并不能给拼接墙系统带来较好的过渡均匀性，而是在入射光线有一定程度的发散入射至成像幕时，拼接墙系统的过渡均匀性才会更好。而对于水平视角与垂直视角差异大的成像幕，其在水平方向要求的入射光线的角度与垂直方向要求的入射光线的角度差距较大，换句话说，即其在水平方向要求的菲涅尔透镜与投影机的匹配程度与其在垂直方向要求的匹配程度有较大的不同，比如，在水平方向，其要求f+3％的匹配程度，但在垂直方向，其要求f+1％的匹配程度。

但现有菲涅尔透镜是同心圆纹理，其在水平方向与垂直方向的物距是相同的，也就是说，采用现有的菲涅尔透镜，在水平和垂直方向菲涅尔透镜与投影机镜头的匹配程度总是相同的，因此其难以满足水平视角与垂直视角差异大的成像幕要求的在水平和垂直方向不同的匹配程度，导致拼接墙显示单元之间的过渡均匀性不佳。

为此，本申请实施例提供了一种菲涅尔透镜，请参见图4至图5，其具体包括：第一线性菲涅尔子透镜41与第二线性菲涅尔子透镜42。其中，第一线性菲涅尔子透镜41与第二线性菲涅尔子透镜42层叠设置，并使第一线性菲涅尔子透镜41的条纹与第二线性菲涅尔子透镜42的条纹垂直。

两片层叠的线性菲涅尔子透镜其实可以模拟等效为一片螺纹菲涅尔透镜。但采用两片层叠的方式，使得可以针对水平和垂直方向不同的匹配程度要求，分别设置每一片线性菲涅尔子透镜的物距。

为方便理解，可以继续沿用上述例子，对于在水平方向要求f+3％的匹配程度、在垂直方向要求f+1％的匹配程度的成像幕，则第一线性菲涅尔子透镜41可以采用物距为f+3％的竖条纹线性菲涅尔透镜，第二线性菲涅尔子透镜42可以采用物距为f+1％的横条纹线性菲涅尔透镜，使得水平和垂直两个方向同时满足上述成像幕的匹配程度要求，进一步使得拼接墙显示单元之间拥有更好的拼接过渡均匀性，实现更好的系统观看效果。

进一步的，第一线性菲涅尔子透镜41与第二线性菲涅尔子透镜42上的条纹间距可以设置在0.5mm内，较为优选的，是使两者的条纹间距在0.05mm至0.25mm之间。

在材料上，第一线性菲涅尔子透镜41与第二线性菲涅尔子透镜42可以选用有机玻璃pmma，当然，也可以是pc塑料等其他材料。

以上为本申请实施例提供的一种菲涅尔透镜，其使得菲涅尔透镜可以在水平方向和垂直方向拥有不同的物距，通过合理的物距设定，则可以同时满足成像幕水平和垂直两个方向的不同的匹配程度要求，从而提高拼接墙显示单元之间的过渡均匀性。

本申请实施例还提供了一种背投影拼接屏幕，包括成像幕与前文提供的任一种菲涅尔透镜。

本申请实施例还提供了一种拼接墙显示单元，包括：投影机以及前文提供的任一种背投影拼接屏幕。

本申请实施例还提供了一种拼接墙系统，包括多个前文提供的任一种拼接墙显示单元。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。