投影系统的制作方法

本实用新型涉及光学技术领域，尤其涉及一种投影系统。

背景技术：

近年的投影设备影像画质显著提高，高分辨率的投影设备即使投影到100寸以上显示面积仍能维持影像的清晰度及细致度，可以用作裸眼3d投影显示。裸眼3d投影的其中一个原理是利用视差屏障光栅(parallaxbarrier)，将投射到全息投影屏幕的影像的光线导向指定方向，以产生裸眼3d影像。传统上通常采用液晶光栅将投射到全息投影屏幕的影像的光线导向指定方向。

然而由于液晶光栅在技术参数上不容许后期调整，投影系统的整体只能按照设计阶段所规划的屏幕位置、投影的放大比例、观看距离、观众座位位置去设置，只要屏幕位置、投影的放大比例、观看距离、观众座位位置的设置偏离规划就会影响裸眼3d影像的成像效果。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种投影系统，可提高裸眼3d影像的成像效果，使得人眼观看3d影像的成像更清晰，细致，3d影像更立体。

一种投影系统，其特征在于，包括播放装置、控制装置、全息投影屏幕、电控可移动视差屏障光栅和至少一个投影仪，所述播放装置分别与所述控制装置和所述投影仪连接，所述电控可移动视差屏障光栅分别与所述控制装置和全息投影屏幕连接；

所述播放装置用于接收播放模式指令和系统设置参数，根据所述播放模式指令获取2d片源，并将所述2d片源转化为多视点的3d影像，并将所述系统设置参数和视点数传输给所述控制装置，其中，所述视点数为所述3d影像的视点数量，所述系统设置参数包括所述投影仪的分辨率，投影成像的尺寸；

所述控制装置用于接收所述系统设置参数和所述视点数，并根据所述视点数，所述投影仪的分辨率和所述投影成像的尺寸，计算形成裸眼3d影像所需要的不透明屏障的宽度和透明窄缝的宽度；

所述控制装置还用于根据所述不透明屏障的宽度，和所述透明窄缝的宽度，对所述电控可移动视差屏障光栅施加电压，使得所述电控可移动视差屏障光栅的表面能形成与所述不透明屏障的宽度对应的不透明屏障，以及与所述透明窄缝的宽度对应的透明窄缝；

所述投影仪用于将所述播放装置输出的所述3d影像投影至所述全息投影屏幕，以将所述3d影像放大。

优选地，所述电控可移动视差屏障光栅包括：顶部透明薄膜，顶部导电层，聚合物分散液晶薄膜，添加黑色染色剂的胆固醇液晶层，底部导电层，底部透明薄膜和电源；

所述顶部透明薄膜与所述顶部导电层连接，所述顶部导电层与所述聚合物分散液晶薄膜连接，所述聚合物分散液晶薄膜与所述添加黑色染色剂的胆固醇液晶层连接，所述添加黑色染色剂的胆固醇液晶层与所述底部导电层连接，所述底部导电层与所述底部透明薄膜连接，所述电源分别与所述顶部导电层和所述底部导电层连接；

所述顶部导电层和所述底部导电层的内侧分布有电极，所有的所述电极沿同一方向排列，并布满整个所述电控可移动视差屏障光栅的表面，各个所述电极宽度以及各个所述电极之间距离均等。

优选地，所述顶部导电层和所述底部导电层为ito导电层。

优选地，所述控制装置还用于控制所述电控可移动视差屏障光栅的电极与所述电源的通断；

当所述控制装置控制所述电控可移动视差屏障光栅的电极与所述电源通电时，所述聚合物分散液晶薄膜和添加黑色染色剂的胆固醇液晶层呈透明状态，以使透过所述全息投影屏幕的所述3d影像的光线通过；

当所述控制装置控制所述电控可移动视差屏障光栅的电极与所述电源断电时，所述聚合物分散液晶薄膜，和添加黑色染色剂的胆固醇液晶层呈黑色不透明状态，以阻挡透过所述全息投影屏幕的所述3d影像的光线通过；

所述控制装置用于根据所述不透明屏障的宽度，和所述透明窄缝的宽度对所述电极通电。

优选地，所述投影系统还包括第一透明基板，第二透明基板和连接装置；

所述连接装置分别与所述第一透明基板和第二透明基板连接；

所述全息投影屏幕固定于所述第一透明基板的表面；

所述电控可移动视差屏障光栅固定于所述第二透明基板的表面。

优选地，所述投影系统还包括图像获取装置，所述图像获取装置位于所述电控可移动视差屏障光栅的上方，或者位于所述第二透明基板的表面，并与所述控制装置相连；

所述连接装置与所述控制装置相连；

所述图像获取装置用于获取用户的面部图像，并将所述面部图像传输给所述控制装置；

所述控制装置还用于接收所述面部图像，根据所述面部图像计算所述用户与所述电控可移动视差屏障光栅之间的观看距离，并根据所述观看距离计算所述连接装置上所连接的所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的最佳距离；

所述控制装置还用于控制所述连接装置将所述第一透明基板和所述第二透明基板之间的距离调整为所述最佳距离。

上述投影系统通过使用电控可移动视差屏障光栅来代替传统的视差屏障光栅，使得电控可移动视差屏障光栅可以接受控制装置的控制，根据视点数计算形成裸眼3d影像所需要的不透明屏障和透明窄缝之间宽度比例，并根据所述宽度比例，控制所述电控可移动视差屏障光栅的电压，以使电控可移动视差屏障光栅产生裸眼3d影像所需要的不透明屏障和透明窄缝，使得投影在全息投影屏幕的3d影像的光线能够通过电控可移动视差屏障光栅的透明窄缝，从而将投射到屏幕的影像的光线导向指定方向，人眼通过观察电控可移动视差屏障光栅便可以产生裸眼3d影像。

电控可移动视差屏障光栅的电压是受控制装置控制的，从而电控可移动视差屏障光栅上形成的不透明屏障和透明窄缝宽度也受控制装置控制。由于裸眼3d影像的效果好坏与不透明屏障和透明窄缝的宽度有关，所以，只要改变不透明屏障和透明窄缝的宽度就可使得投影设备的3d影像的成像效果不受投影屏幕位置、投影的放大比例等条件的影响，从而提高裸眼3d影像的成像效果，使得人眼观看3d影像的成像更清晰，细致，3d影像更立体。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本实用新型一实施例中投影系统的结构示例图；

图2是本实用新型一实施例中视点数为8时，电控可移动视差屏障光栅的光线导向图；

图3是本实用新型一实施例中视点数为4时，电控可移动视差屏障光栅的光线导向图；

图4是本实用新型一实施例中在电控可移动视差屏障光栅的表面形成的不透明屏障和透明窄缝的示例图；

图5是本实用新型一实施例中，断电状态下的电控可移动视差屏障光栅结构的切面示例图；

图6是本实用新型一实施例中，通电状态下的电控可移动视差屏障光栅结构的切面示例图；

图7是本实用新型另一实施例中投影系统的结构示例图；

图8是本实用新型另一实施例中投影系统的结构示例图；

图9是本实用新型另一实施例中投影系统的结构示例图；

图10是本实用新型另一实施例中投影系统的结构示例图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种投影系统，如图1所示，该投影系统包括播放装置10、控制装置20、全息投影屏幕30、电控可移动视差屏障光栅40和至少一个投影仪50，所述播放装置分别与所述控制装置和所述投影仪连接，所述电控可移动视差屏障光栅分别与所述控制装置和全息投影屏幕连接。

其中，采用至少一个投影仪可以达到以下效果：

(1)重叠投影画面，从而提高整体亮度和对比度。

(2)需要较大投影比例的时候，每个投影仪只需投影其中一部分画面，减少亮度损失，同时可维持较高分辨率。

播放装置10用于接收播放模式指令和系统设置参数，根据播放模式指令获取2d片源，并将2d片源转化为多视点的3d影像，并将系统设置参数和视点数传输给控制装置20，其中，视点数为3d影像的视点数量，系统设置参数包括投影仪的分辨率，投影成像的尺寸。

其中，播放模式指令是指用户根据播放模式需求进行选择后触发的，所述播放模式包括2d模式，左右视图裸眼3d模式和2d+z(深度)裸眼3d模式。若用户选择的是左右视图裸眼3d模式或者2d+z(深度)裸眼3d模式，则获取2d片源，并将所述2d片源转化为多视点的3d影像，并将系统设置参数和视点数传输给控制装置。

控制装置20用于接收系统设置参数和视点数，并根据视点数，投影仪的分辨率和投影成像的尺寸，计算形成裸眼3d影像所需要的不透明屏障的宽度和透明窄缝的宽度。

其中，为获得良好的裸眼3d显示效果，透明窄缝的宽度s必须比一个视点的光源宽度略小。例如，投影在全息投影屏幕的3d影像的一个像素等于一个视点的光源，则透明窄缝的宽度必须小于投影在全息投影屏幕的3d影像的像素宽度。因此，透明窄缝的宽度s计算方法可以是s<a/m，其中a为投影仪的分辨率(宽度)，m为投影成像的尺寸(宽度)。

例如，投影仪分辨率为4k＝3840x2160像素(hxv)，投影成像尺寸为4428x2490毫米(hxv)，则透明窄缝的宽度s为s<4428/3840＝1.15毫米。因此，透明窄缝的宽度s需要小于1.15毫米。若电控可移动视差屏障光栅的导电层电极宽度是0.1毫米，则每个透明窄缝的宽度s可以是相当于11条电极或以下的宽度。需要说明的是，上述举例说明只是为了对本实施例中的计算不透明屏障的宽度和透明窄缝的宽度进行理解，本实施例对计算不透明屏障的宽度和透明窄缝的宽度的计算过程和计算方法不做具体限定。

电控可移动视差屏障光栅的栅距p<透明窄缝的宽度s*视点数n＝1.15*8，则计算形成裸眼3d影像所需要的宽度比例的计算方法为：(p/n)*(n-1):p/n，若视点数为8，则不透明的屏障和透明窄缝的宽度比例为7:1。由此得出，不透明屏障的宽度小于7*1.15＝8.05毫米，具体可如图2所示。

若视点数n＝4，电控可移动视差屏障光栅的栅距p<1.15*4毫米，则不透明的屏障和透明窄缝的宽度比例的宽度比例为3:1，不透明屏障的宽度小于3*1.15＝3.45毫米，具体可如图3所示。

控制装置30还用于根据不透明屏障的宽度，和透明窄缝的宽度，对电控可移动视差屏障光栅施加电压，使得电控可移动视差屏障光栅的表面形成与不透明屏障的宽度对应的不透明屏障，以及与透明窄缝的宽度对应的透明窄缝。

对电控可移动视差屏障光栅施加电压，在电控可移动视差屏障光栅的表面形成的不透明屏障和透明窄缝可如图4所示。

投影仪50用于将播放装置10输出的3d影像投影至全息投影屏幕30，以将3d影像放大。

上述实施例中的投影系统通过使用电控可移动视差屏障光栅来代替传统的液晶光栅，使得电控可移动视差屏障光栅可以接受控制装置的控制，根据视点数计算形成裸眼3d影像所需要的不透明屏障和透明窄缝之间宽度比例，并根据所述宽度比例，控制所述电控可移动视差屏障光栅的电压，以使电控可移动视差屏障光栅产生裸眼3d影像所需要的不透明屏障和透明窄缝，使得投影在全息投影屏幕的3d影像的光线能够通过电控可移动视差屏障光栅的透明窄缝，从而将投射到屏幕的影像的光线导向指定方向，人眼通过观察电控可移动视差屏障光栅便可以产生裸眼3d影像。

电控可移动视差屏障光栅的电压是受控制装置控制的，从而电控可移动视差屏障光栅上形成的不透明屏障和透明窄缝宽度也受控制装置控制。由于裸眼3d影像的效果好坏与不透明屏障和透明窄缝的宽度有关，所以，只要改变不透明屏障和透明窄缝的宽度就能达到提高裸眼3d影像的成像效果的目的，使得投影设备的3d影像的成像效果不受投影屏幕位置、投影的放大比例等条件的影响，从而提高裸眼3d影像的成像效果，使得人眼观看3d影像的成像更清晰，细致，3d影像更立体。

另外，在该实施例中，系统设置参数还可以包括影仪的分辨率、投影仪的数量，投影仪的投射角度，投射到全息投影屏幕上的位置、投影的长宽比例、2d或裸眼3d内容的帧率、裸眼3d效果的可视范围等。控制装置20可用于接收上述裸眼3d效果的可视范围等系统设置参数，进一步对最终的3d影像的成像效果进行相应的调整。

在一个投影系统包含多个投影仪的实施例中，例如投影系统有4台投影仪50，每台投影仪投影至全息投影屏幕30的占比为整个画面的四分之一(分别对应投影至全息投影屏幕的左上，左下，右上和右下位置)，则需要将输入至播放装置的2d片源进行分割，分割的步骤可以是：

(1)将投影仪数量和投影位置(即系统设置参数)输入至播放装置；

(2)播放装置将2d片源转化为3d片源视频，并将3d片源视频的每个视频帧分割为4份，组合为4个同步的3d影像；另外，也本实施例可以将2d片源的每个视频帧分割为4份，再将每部分分别转化3d影像，组合为4个同步的3d影像，对于片源的转化和分割的先后顺序，本实施例不做具体限定。

(3)播放装置将4个同步的3d影像输出至4台投影机同步投影至全息投影屏幕30，使得4个同步的3d影像的画面拼合成为一个完整的3d影像画面。

在一实施例中，如图5所示，电控可移动视差屏障光栅40包括：顶部透明薄膜41，顶部导电层42，聚合物分散液晶(pdlc，polymerdispersedliquidcrystal)薄膜43，添加黑色染色剂的胆固醇液晶(ch-lcd，cholestericliquidcrystal)层44，底部导电层45，底部透明薄膜46和电源47。

其中，由于传统上采用的光栅为液晶光栅，其结构类似液晶(lcd)显示屏面板，面积越大生产工艺的难度越高。目前只有小屏幕的产品可以配备电控可移动光栅，对角尺寸超过100寸的电控可移动光栅，无论是生产良品率和成本都未达到合理水平。因此，采用了具有聚合物分散液晶薄膜的电控可移动视差屏障光栅，相较于传统液晶光栅来说，能够将控可移动视差屏障光栅面积做大，使得大屏幕的产品也可以配备。另外，聚合物分散液晶薄膜是柔性材料，相较于传统液晶光栅来说，可制作成曲面形状。

另外，采用添加黑色染色剂的胆固醇液晶层44，相较于传统的液晶光栅来说，不需要配置偏振片，使得电控可移动视差屏障光栅更轻薄。

顶部透明薄膜41与顶部导电层42连接，顶部导电层42与聚合物分散液晶薄膜43连接，聚合物分散液晶薄膜43与添加黑色染色剂的胆固醇液晶层44连接，添加黑色染色剂的胆固醇液晶层44与底部导电层45连接，底部导电层45与底部透明薄膜连接46，电源47分别与顶部导电层42和底部导电层43连接；

顶部导电层42和底部导电层的内侧分布有电极，所有的电极沿同一方向排列，并布满整个电控可移动视差屏障光栅的表面，各个电极宽度以及各个电极之间距离均等。示例性地，各个电极宽度可以是50微米至100微米。

在一实施例中，顶部导电层42和底部导电层45为ito导电层。

在一实施例中，控制装置20还用于控制电控可移动视差屏障光栅40的电极与电源的通断。

如图5所示，当控制装置20控制电控可移动视差屏障光栅40的电极与电源47断电时，聚合物分散液晶薄膜43和添加黑色染色剂的胆固醇液晶层44呈黑色不透明状态，以阻挡透过全息投影屏幕30的所述3d影像的光线通过。

如图6所示，当控制装置20控制电控可移动视差屏障光栅40的电极与电源47通电时，聚合物分散液晶薄膜43和添加黑色染色剂的胆固醇液晶层44呈透明状态，以使透过全息投影屏幕30的3d影像的光线通过。

控制装置20用于根据不透明屏障的宽度，和透明窄缝的宽度对电极通电。

示例性地，视点数为8时，透明窄缝的宽度s需要小于1.15毫米，不透明屏障的宽度小于8.05毫米，电控可移动视差屏障光栅的导电层电极宽度是0.1毫米，则每个透明窄缝的宽度s可以是相当于11或11以下条电极的宽度，每个不透明屏障的宽度相当于80或80以下条电极的宽度，因此，每间隔80条电极就给11条电极进行通电，使得这11或11以下条电极对应的位置能够形成透明窄缝，80或80以下条电极对应的位置能够形成不透明屏障。

在一实施例中，如图7和图8所示，投影系统还包括第一透明基板60，第二透明基板70和连接装置80。

连接装置80分别与第一透明基板60和第二透明基板70连接。

全息投影屏幕30固定于第一透明基板60的表面。

电控可移动视差屏障光栅40固定于第二透明基板70的表面。

在该实施例中，由于电控可移动视差屏障光栅40为软性的，所以需要借助第二透明基板70进行固定。其中，在该实施例中，可以利用螺丝和连接装置来夹住第一透明基板和第二透明基板。第一透明基板和第二透明基板可以是透明的玻璃板或者透明的塑料板等材料。第一透明基板，第二透明基板，螺丝和连接装置之间以缓冲垫做缓冲，以防止螺丝锁力过大令透明基板爆裂。螺丝和连接装置数量视乎透明基板大小和重量需要而定。

需要说明的是，为了形成良好的裸眼3d效果，第一透明基板和第二透明基板之间有一定的距离要求，具体的距离要求是根据最佳观看距离，投影成像的对角尺寸以及投影仪的分辨率等确定的，例如，投影仪的分辨率为4k，投影成像的对角尺寸为200寸，每个像素在屏幕上的大小约为1.15毫米，如果最佳观看距离设置成3米，全息投影屏幕3及光栅4两者之间距离需要约53毫米；最佳观看距离设置成5米，则第一透明基板和第二透明基板之间的距离需要增加至88.5毫米。

在一实施例中，如图9和图10所示，投影系统还包括图像获取装置90，图像获取装置90位于所述电控可移动视差屏障光栅40的上方，或者位于第二透明基板70的上表面，并与控制装置20相连；连接装置80与控制装置20相连；

图像获取装置90用于获取用户的面部图像，并将面部图像传输给控制装置20；

控制装置20还用于接收面部图像，根据面部图像计算用户与电控可移动视差屏障光栅之间的观看距离，并根据观看距离计算连接装置80上所连接的第一透明基板60和第二透明基板70之间的距离。

控制装置还用于控制连接装置将第一透明基板和第二透明基板之间的距离调整为最佳距离。

其中，连接装置80可以设计成能够接受控制装置20进行伸展和收缩的装置，从而调整第一透明基板60和第二透明基板70之间的距离。

在该实施例中，为了使得用户具有良好的观看体验或者形成更好的裸眼3d视觉效果，投影系统可以设置成响应用户的观看距离而自动调整第一透明基板和第二透明基板之间的距离，因此，可以在电控可移动视差屏障光栅的上方，或者位于第二透明基板的上表面安装一个图像获取装置(例如摄像头等)，以用于获取用户的面部图像，并将所述面部图像传输给控制装置，使得控制装置能够根据用户的面部图像计算出用户与电控可移动视差屏障光栅之间的观看距离，进而根据观看距离计算出连接装置上所连接的第一透明基板和第二透明基板之间的最佳距离，最后控制连接装置将第一透明基板和第二透明基板之间的距离调整为所述最佳距离。

其中，用户与电控可移动视差屏障光栅之间的观看距离可以通过一些人工智能算法进行计算；第一透明基板和第二透明基板之间的最佳距离的计算方法需先计算出像素的宽度，然后再根据观看距离和视点的宽度以及一个像素的宽度计算出所述最佳距离。

像素的宽度(px)的计算公式为：

像素的宽度＝投影成像尺寸(宽度)/投影仪分辨率(宽度)；

例如，投影仪分辨率为4k＝3840x2160像素(hxv)，投影成像尺寸为4428x2490毫米(hxv)，则像素的宽度＝4428/3840＝1.15mm。

最佳距离的计算公式为：

最佳距离＝观看距离/视点的宽度*像素的宽度；其中，视点的宽度为系统设置参数中的一部分。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。