本申請(qǐng)涉及投影、顯示領(lǐng)域，具體涉及一種顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的顯示器主要包括光源、第一光電調(diào)制器、成像系統(tǒng)、第二光電調(diào)制器、投影屏幕等組成單元，根據(jù)某一圖像信號(hào)，需要利用兩個(gè)光電調(diào)制器對(duì)光束進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且容易產(chǎn)生差錯(cuò)。對(duì)于某些顯示器中的設(shè)計(jì)，使用內(nèi)反射棱鏡對(duì)光的傳播方向進(jìn)行改變，由于內(nèi)反射棱鏡展開的光錐角過大，形成的球差和像散導(dǎo)致光電調(diào)制器上的光斑彌散程度差異較大，導(dǎo)致系統(tǒng)成像中產(chǎn)生畸變與顏色偏差，顏色均勻性差，成像顯示的質(zhì)量不夠理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供一種顯示系統(tǒng)，包括光源裝置、光學(xué)處理組件、反射裝置、光調(diào)制器；光源裝置用于發(fā)射多束光；光學(xué)處理組件用于對(duì)來自光源裝置的每一束光進(jìn)行光路調(diào)節(jié)從而使其以預(yù)設(shè)光錐角照射到反射裝置；反射裝置用于將來自光學(xué)處理組件的光束反射到光調(diào)制器；光調(diào)制器包括多個(gè)可控單元，反射裝置的設(shè)置使得其反射的一束光對(duì)應(yīng)照射到一組可控單元，光調(diào)制器用于通過各個(gè)可控單元對(duì)光束進(jìn)行調(diào)制從而出射符合要求的顯示光。

本實(shí)用新型通過在固態(tài)光源陣列端和空間光調(diào)制器端同時(shí)進(jìn)行控制，使得固態(tài)光源陣列發(fā)射的激光光束在空間光調(diào)制器得到進(jìn)一步調(diào)制，從而出射用以產(chǎn)生更近似期望圖像的顯示光，避免了容易產(chǎn)生的差錯(cuò)，通過預(yù)設(shè)傾角的設(shè)計(jì)，使得空間光調(diào)制器上的光斑彌散程度差異更小，減小了顯示系統(tǒng)成像中的畸變與顏色偏差，提高了成像質(zhì)量和畫面的顯示效果。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)為本實(shí)用新型實(shí)施例一的顯示系統(tǒng)的矩形勻光棒正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(b)為本實(shí)用新型實(shí)施例一的顯示系統(tǒng)的矩形勻光棒側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一的顯示系統(tǒng)中光錐角度示意圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例一的空間光調(diào)制器上光錐照射范圍與像素單元對(duì) 應(yīng)關(guān)系圖；

圖5為現(xiàn)有技術(shù)的顯示系統(tǒng)中光錐照射空間光調(diào)制器示意圖；

圖6為現(xiàn)有技術(shù)的顯示系統(tǒng)中空間光調(diào)制器上光斑彌散程度差異示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例一的顯示系統(tǒng)中光錐照射空間光調(diào)制器示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例一：

如圖1所示，本實(shí)施例的顯示系統(tǒng)包括光源裝置10、光學(xué)處理組件、反射裝置30、空間光調(diào)制器40、控制器、屏幕；控制器分別與光源裝置10和空間光調(diào)制器40相連接；光學(xué)處理組件包括第一中繼透鏡組201、勻光棒單元202、第二中繼透鏡組203。

光源裝置10為固態(tài)光源陣列，用于發(fā)射多束光束；空間光調(diào)制器40包括多個(gè)可控單元即像素單元，光源裝置10的每一個(gè)固態(tài)光源發(fā)射的一束光束都對(duì)應(yīng)空間光調(diào)制器40的一組像素單元。需要說明的是，固態(tài)光源包括激光器和LED，以下除非有特別說明之外，將以激光器和激光器陣列為例進(jìn)行說明。

本實(shí)施例的顯示系統(tǒng)產(chǎn)生顯示光的原理簡(jiǎn)述如下：

控制器首先接收到控制信號(hào)，控制信號(hào)可以是包含一幀圖像中各像素的信息，控制器根據(jù)控制信號(hào)控制激光器陣列10的每一個(gè)激光器發(fā)光，各激光器所發(fā)出的光具有獨(dú)立的狀態(tài)，例如各激光器可以是根據(jù)控制信號(hào)控制其開或關(guān)狀態(tài)或者控制其發(fā)出具有不同光強(qiáng)或亮度的激光光束。在本實(shí)用新型的其它實(shí)施方式中，光源裝置也可以設(shè)計(jì)成單個(gè)激光光源搭配光調(diào)制器的方式，光調(diào)制器的各個(gè)可控單元根據(jù)控制信號(hào)將照射到其上的激光分別進(jìn)行調(diào)制，只要能達(dá)到將激光光源發(fā)射的激光分解成不同狀態(tài)的光束即可。

激光器陣列10將各光束發(fā)射到第一中繼透鏡組201，在實(shí)際應(yīng)用中，從顯示系統(tǒng)的光學(xué)元件的尺度來考量，激光器陣列10發(fā)射的激光光束具有一定的發(fā)散，而不能視為一純粹的光線，相應(yīng)地，從光學(xué)處理組件出射的激光光束則為光錐形態(tài)，具有光錐角。第一中繼透鏡組201的作用在于將各光束匯聚到勻光棒單元202。本實(shí)施例的勻光棒單元202采用如圖2所示的矩形勻光棒陣列，從而更有利于對(duì)來自第一中繼透鏡組201的各光束進(jìn)行勻光處理并出射到第二中繼透鏡組203，圖2(a)為矩形勻光棒正視圖，圖2(b)為側(cè)視圖。激光器陣列10的任一激光器對(duì)應(yīng)勻光棒陣列202中的一個(gè)勻光棒，且該激光器與該勻光棒對(duì) 應(yīng)空間光調(diào)制器40的一組像素單元。第二中繼透鏡組203可采用經(jīng)典的TRP(tilt&roll pixel，傾斜翻轉(zhuǎn)像素)照明光路；第二中繼透鏡組203由不同透鏡搭配而成，其設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的在于調(diào)節(jié)來自勻光棒單元202的各光束從而使每一束光都以預(yù)設(shè)光錐角照射到反射裝置30，預(yù)設(shè)光錐角的取值小于等于34°，優(yōu)選地，預(yù)設(shè)光錐角的取值范圍為16°-34°，例如，本實(shí)施例中，光束在第二中繼透鏡組203中經(jīng)歷一系列的透射與折射作用后，以34°的預(yù)設(shè)光錐角照射到反射裝置30，此處，34°角是根據(jù)光學(xué)設(shè)計(jì)的原理而得到的，跟空間光調(diào)制器40的可控單元的翻轉(zhuǎn)角度有關(guān)，可以根據(jù)實(shí)際需要與光學(xué)元件做適應(yīng)性調(diào)整，本實(shí)施例的空間光調(diào)制器40優(yōu)選地支持34°光錐角，如果大于34°，光學(xué)效率以及成像質(zhì)量會(huì)受影響。本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合常規(guī)技術(shù)手段，可以設(shè)計(jì)出各種方案的光學(xué)處理組件，只要能達(dá)到使出射到反射裝置30的光錐角度為34°即可，不限于圖1所提供的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中反射裝置30可采用全內(nèi)反射鏡，如圖3所示，其設(shè)置使得來自光學(xué)處理組件的光束的光錐與全內(nèi)反射鏡的出光面夾角為17°-51°(銳角)，在本實(shí)用新型的其它實(shí)施方式中，根據(jù)光束光錐角的不同，以及考慮到顯示系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，光束的光錐與全內(nèi)反射鏡的出光面夾角還可以是其它的范圍。

本實(shí)施例的空間光調(diào)制器40(SLM，Spatial Light Modulators)的像素單元可以通過透射率可變型顯示器、液晶顯示器或數(shù)字微鏡元件(DMD，Digital Mirror Device，Digital Micromirror Device)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。圖4為空間光調(diào)制器40的平面示意圖，包括多個(gè)可獨(dú)立編址的像素單元401(或稱DMD鏡片)，由反射裝置30反射到其上的每一光錐的照射區(qū)域001’對(duì)應(yīng)一組像素單元，一組像素單元中具體的像素單元個(gè)數(shù)可以是一個(gè)或多個(gè)。激光陣列10與被數(shù)百等分的DMD工作面形成一一映射關(guān)系，控制器利用某一控制信號(hào)控制激光器陣列10的某一激光器發(fā)射激光003時(shí)，還同時(shí)利用該控制信號(hào)控制照射區(qū)域003’對(duì)應(yīng)的九個(gè)像素單元401，九個(gè)像素單元401分別對(duì)應(yīng)獨(dú)立的信號(hào)值，例如控制九個(gè)像素單元401發(fā)生各自獨(dú)立的偏轉(zhuǎn)角或翻轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)從而使通過每個(gè)像素單元401的光具有不同亮度、通光量或透過率值等，圖中的照射區(qū)域003’即由激光003通過反射裝置30后形成。一個(gè)像素單元401可以進(jìn)一步包括可獨(dú)立編址的次像素單元4011，次像素單元4011例如可以與紅綠藍(lán)等特定顏色相關(guān)聯(lián)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以采用其它常規(guī)技術(shù)手段，在激光器陣列10端和空間光調(diào)制器40端同時(shí)進(jìn)行控制，使得激光器陣列10發(fā)射的激光光束在空間光調(diào)制器40得到進(jìn)一步調(diào)制，僅利用激光器陣列10可以獲得原始圖像，而通過空間光調(diào)制器40 的進(jìn)一步調(diào)制可以出射用以產(chǎn)生更近似期望圖像的顯示光，能夠保證畫面中最大亮度的區(qū)域外的其它暗區(qū)域達(dá)到足夠的暗畫面，讓暗畫面時(shí)的畫面層次更加細(xì)膩豐富，顯示光投影到屏幕并成像后將帶給觀看者更好的視覺感受。

簡(jiǎn)單總結(jié)本實(shí)施例的光路控制原理即：激光器陣列10發(fā)出光束，其中，每一個(gè)激光器都對(duì)應(yīng)勻光棒陣列202中的一個(gè)勻光棒且對(duì)應(yīng)一組DMD鏡片，本實(shí)施例可以通過控制每一個(gè)激光器來調(diào)制其發(fā)出光束的出光強(qiáng)度，并控制該激光器對(duì)應(yīng)的該組DMD鏡片中的一部分或全部DMD鏡片的翻轉(zhuǎn)角度/時(shí)長(zhǎng)以控制入射于該組DMD鏡片上的該束光的出射光強(qiáng)度，從而該束光被反射至鏡頭，即對(duì)激光器和DMD鏡片組進(jìn)行串聯(lián)控制，一束光在激光器端和DMD鏡片端都得到控制。

令光源裝置10與第一中繼透鏡組201之間的中軸線方向?yàn)榈谝环较?，令第二中繼透鏡組203中各透鏡之間的中軸線方向?yàn)榈诙较?，如圖5所示，現(xiàn)有技術(shù)的顯示系統(tǒng)通常將第一方向和第二方向都設(shè)計(jì)為水平方向，空間光調(diào)制器40接收光照的面也為水平方向，以第二中繼透鏡組203出射的兩束光即第一光錐001和第二光錐002為例，則第一光錐001和第二光錐002光軸方向也為水平方向。第一光錐001和第二光錐002被反射裝置30反射后，光錐頂點(diǎn)(可認(rèn)為具有直徑d’)并不都剛好處于水平線上，如圖6所示以第二光錐002作為理想情況考慮，第二光錐002在空間光調(diào)制器40上的照射區(qū)域002’剛好與一組像素單元對(duì)應(yīng)重疊，其直徑為d’；而第一光錐001在空間光調(diào)制器40上的照射區(qū)域001’則偏大，其直徑d1超出了一組像素單元的區(qū)域。因此，現(xiàn)有顯示系統(tǒng)的這一現(xiàn)象導(dǎo)致許多光斑(即照射區(qū)域)彌散程度差異較大，影響了空間光調(diào)制器40對(duì)光的控制，降低了成像質(zhì)量。

如圖7所示，本實(shí)施例中將激光器陣列10按照預(yù)設(shè)傾角沿水平方向向上傾斜，例如向上傾斜2°-3°，即第一方向?yàn)樗骄€向上2°-3°，第二方向水平，則照射到反射裝置30的第一光錐001和第二光錐002光軸方向也為水平線向上2°-3°。則第一光錐001和第二光錐002被反射到空間光調(diào)制器40上后，以第二光錐002作為理想情況考慮，第二光錐002在空間光調(diào)制器40上的照射區(qū)域剛好與一組像素單元對(duì)應(yīng)重疊，第一光錐001在空間光調(diào)制器40上的照射區(qū)域其直徑為d2，且明顯可以看出d2小于d1，即與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例的顯示系統(tǒng)在空間光調(diào)制器40上的光斑彌散程度差異更小甚至可忽略，成像質(zhì)量得以提高。在本實(shí)用新型的其它實(shí)施方式中，還可以是將第二中繼透鏡組203中各透鏡之間的中軸線方向即第二方向沿水平方向向上傾斜預(yù)設(shè)的角度，第一方向水平；或者是將光學(xué)處理組件中各透鏡之間的中軸線方向沿水平方向向上傾 斜預(yù)設(shè)的角度，第一方向水平；或者是第一方向和第二方向都向上傾斜預(yù)設(shè)的角度，也能達(dá)到第一光錐001和第二光錐002光軸方向?yàn)樗骄€向上預(yù)設(shè)角度的效果。另外，預(yù)設(shè)傾角既可以是沿水平方向向上傾斜，根據(jù)顯示系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)置，還可以是水平向下傾斜。當(dāng)顯示系統(tǒng)整體并非水平而是豎直設(shè)置時(shí)，則可以通過將第一方向或第二方向沿豎直方向偏離預(yù)設(shè)傾角從而達(dá)到第一光錐001和第二光錐002光軸方向也沿豎直方向偏離預(yù)設(shè)傾角的效果，使得最終照射到空間光調(diào)制器40上的光斑彌散程度差異比現(xiàn)有技術(shù)小，提高成像質(zhì)量和畫面的顯示效果。

本實(shí)用新型的顯示系統(tǒng)可用于HDR(High-Dynamic Range)高動(dòng)態(tài)對(duì)比度數(shù)碼成像及投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，例如可以作為應(yīng)用TRP照明的DLP(Digital Light Procession)投影機(jī)中。通過在激光器陣列10端和空間光調(diào)制器40端同時(shí)進(jìn)行控制，激光光源可高速開關(guān)和調(diào)制的特點(diǎn)使得每個(gè)激光光源都可以實(shí)現(xiàn)第一個(gè)光電調(diào)制器的功能，使得激光器陣列10發(fā)射的激光光束在空間光調(diào)制器40得到進(jìn)一步調(diào)制，即單獨(dú)控制每個(gè)激光器和與之映射的DMD局部區(qū)域從而實(shí)現(xiàn)HDR功能，從而出射用以產(chǎn)生更近似期望圖像的顯示光，顯示光投影到屏幕后將帶給觀看者更好的視覺感受；同時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)采用兩個(gè)空間光調(diào)制器的設(shè)計(jì)方案相比，本實(shí)用新型只用到一個(gè)空間光調(diào)制器，不僅簡(jiǎn)化了光路結(jié)構(gòu)，也避免了因控制兩個(gè)空間光調(diào)制器容易產(chǎn)生的差錯(cuò)，更加符合用戶的利益，同時(shí)能夠保證畫面中最大亮度的區(qū)域外的其它暗區(qū)域達(dá)到足夠的暗畫面，讓暗畫面時(shí)的畫面層次更加細(xì)膩豐富，帶給觀看者更好的視覺感受。并且，本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中空間光調(diào)制器上的光斑彌散程度差異較大的問題，減小了顯示系統(tǒng)成像中的畸變與顏色偏差，亮度和色彩都更加均勻，物象更加近似，提高了成像質(zhì)量和畫面的顯示效果，這些問題的解決可以讓技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)在DMD工作面內(nèi)設(shè)計(jì)更加精細(xì)的影射關(guān)系，為HDR功能的實(shí)現(xiàn)提供更為優(yōu)質(zhì)硬件支持。本實(shí)用新型的改進(jìn)無需增設(shè)更多的光學(xué)元件或光調(diào)制器件，利用與現(xiàn)有技術(shù)相當(dāng)?shù)某杀竞蜅l件卻能達(dá)到顯著的改進(jìn)，對(duì)于顯示系統(tǒng)的研發(fā)者、制造者以及用戶都具有十分重要的意義。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。