本申請涉及投影、顯示領域，具體涉及一種顯示系統。

背景技術：

現有的顯示器主要包括光源、第一光電調制器、成像系統、第二光電調制器、投影屏幕等組成單元，根據某一圖像信號，需要利用兩個光電調制器對光束進行控制，結構復雜，且容易產生差錯。對于某些顯示器中的設計，使用內反射棱鏡對光的傳播方向進行改變，由于內反射棱鏡展開的光錐角過大，形成的球差和像散導致光電調制器上的光斑彌散程度差異較大，導致系統成像中產生畸變與顏色偏差，顏色均勻性差，成像顯示的質量不夠理想。

技術實現要素：

根據本實用新型的一方面，提供一種顯示系統，包括光源裝置、光學處理組件、反射裝置、光調制器；光源裝置用于發射多束光；光學處理組件用于對來自光源裝置的每一束光進行光路調節從而使其以預設光錐角照射到反射裝置；反射裝置用于將來自光學處理組件的光束反射到光調制器；光調制器包括多個可控單元，反射裝置的設置使得其反射的一束光對應照射到一組可控單元，光調制器用于通過各個可控單元對光束進行調制從而出射符合要求的顯示光。

本實用新型通過在固態光源陣列端和空間光調制器端同時進行控制，使得固態光源陣列發射的激光光束在空間光調制器得到進一步調制，從而出射用以產生更近似期望圖像的顯示光，避免了容易產生的差錯，通過預設傾角的設計，使得空間光調制器上的光斑彌散程度差異更小，減小了顯示系統成像中的畸變與顏色偏差，提高了成像質量和畫面的顯示效果。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一的顯示系統結構示意圖；

圖2(a)為本實用新型實施例一的顯示系統的矩形勻光棒正面結構示意圖；

圖2(b)為本實用新型實施例一的顯示系統的矩形勻光棒側面結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例一的顯示系統中光錐角度示意圖；

圖4為本實用新型實施例一的空間光調制器上光錐照射范圍與像素單元對 應關系圖；

圖5為現有技術的顯示系統中光錐照射空間光調制器示意圖；

圖6為現有技術的顯示系統中空間光調制器上光斑彌散程度差異示意圖；

圖7為本實用新型實施例一的顯示系統中光錐照射空間光調制器示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式結合附圖對本申請作進一步詳細說明。

實施例一：

如圖1所示，本實施例的顯示系統包括光源裝置10、光學處理組件、反射裝置30、空間光調制器40、控制器、屏幕；控制器分別與光源裝置10和空間光調制器40相連接；光學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為固態光源陣列，用于發射多束光束；空間光調制器40包括多個可控單元即像素單元，光源裝置10的每一個固態光源發射的一束光束都對應空間光調制器40的一組像素單元。需要說明的是，固態光源包括激光器和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行說明。

本實施例的顯示系統產生顯示光的原理簡述如下：

控制器首先接收到控制信號，控制信號可以是包含一幀圖像中各像素的信息，控制器根據控制信號控制激光器陣列10的每一個激光器發光，各激光器所發出的光具有獨立的狀態，例如各激光器可以是根據控制信號控制其開或關狀態或者控制其發出具有不同光強或亮度的激光光束。在本實用新型的其它實施方式中，光源裝置也可以設計成單個激光光源搭配光調制器的方式，光調制器的各個可控單元根據控制信號將照射到其上的激光分別進行調制，只要能達到將激光光源發射的激光分解成不同狀態的光束即可。

激光器陣列10將各光束發射到第一中繼透鏡組201，在實際應用中，從顯示系統的光學元件的尺度來考量，激光器陣列10發射的激光光束具有一定的發散，而不能視為一純粹的光線，相應地，從光學處理組件出射的激光光束則為光錐形態，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，從而更有利于對來自第一中繼透鏡組201的各光束進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)為側視圖。激光器陣列10的任一激光器對應勻光棒陣列202中的一個勻光棒，且該激光器與該勻光棒對 應空間光調制器40的一組像素單元。第二中繼透鏡組203可采用經典的TRP(tilt&roll pixel，傾斜翻轉像素)照明光路；第二中繼透鏡組203由不同透鏡搭配而成，其設計所要達到的目的在于調節來自勻光棒單元202的各光束從而使每一束光都以預設光錐角照射到反射裝置30，預設光錐角的取值小于等于34°，優選地，預設光錐角的取值范圍為16°-34°，例如，本實施例中，光束在第二中繼透鏡組203中經歷一系列的透射與折射作用后，以34°的預設光錐角照射到反射裝置30，此處，34°角是根據光學設計的原理而得到的，跟空間光調制器40的可控單元的翻轉角度有關，可以根據實際需要與光學元件做適應性調整，本實施例的空間光調制器40優選地支持34°光錐角，如果大于34°，光學效率以及成像質量會受影響。本領域技術人員結合常規技術手段，可以設計出各種方案的光學處理組件，只要能達到使出射到反射裝置30的光錐角度為34°即可，不限于圖1所提供的結構。

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

本實施例的空間光調制器40(SLM，Spatial Light Modulators)的像素單元可以通過透射率可變型顯示器、液晶顯示器或數字微鏡元件(DMD，Digital Mirror Device，Digital Micromirror Device)等技術實現。圖4為空間光調制器40的平面示意圖，包括多個可獨立編址的像素單元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域001’對應一組像素單元，一組像素單元中具體的像素單元個數可以是一個或多個。激光陣列10與被數百等分的DMD工作面形成一一映射關系，控制器利用某一控制信號控制激光器陣列10的某一激光器發射激光003時，還同時利用該控制信號控制照射區域003’對應的九個像素單元401，九個像素單元401分別對應獨立的信號值，例如控制九個像素單元401發生各自獨立的偏轉角或翻轉時長從而使通過每個像素單元401的光具有不同亮度、通光量或透過率值等，圖中的照射區域003’即由激光003通過反射裝置30后形成。一個像素單元401可以進一步包括可獨立編址的次像素單元4011，次像素單元4011例如可以與紅綠藍等特定顏色相關聯。本領域技術人員還可以采用其它常規技術手段，在激光器陣列10端和空間光調制器40端同時進行控制，使得激光器陣列10發射的激光光束在空間光調制器40得到進一步調制，僅利用激光器陣列10可以獲得原始圖像，而通過空間光調制器40 的進一步調制可以出射用以產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域外的其它暗區域達到足夠的暗畫面，讓暗畫面時的畫面層次更加細膩豐富，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。

簡單總結本實施例的光路控制原理即：激光器陣列10發出光束，其中，每一個激光器都對應勻光棒陣列202中的一個勻光棒且對應一組DMD鏡片，本實施例可以通過控制每一個激光器來調制其發出光束的出光強度，并控制該激光器對應的該組DMD鏡片中的一部分或全部DMD鏡片的翻轉角度/時長以控制入射于該組DMD鏡片上的該束光的出射光強度，從而該束光被反射至鏡頭，即對激光器和DMD鏡片組進行串聯控制，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之間的中軸線方向為第一方向，令第二中繼透鏡組203中各透鏡之間的中軸線方向為第二方向，如圖5所示，現有技術的顯示系統通常將第一方向和第二方向都設計為水平方向，空間光調制器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(可認為具有直徑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在空間光調制器40上的照射區域002’剛好與一組像素單元對應重疊，其直徑為d’；而第一光錐001在空間光調制器40上的照射區域001’則偏大，其直徑d1超出了一組像素單元的區域。因此，現有顯示系統的這一現象導致許多光斑(即照射區域)彌散程度差異較大，影響了空間光調制器40對光的控制，降低了成像質量。

如圖7所示，本實施例中將激光器陣列10按照預設傾角沿水平方向向上傾斜，例如向上傾斜2°-3°，即第一方向為水平線向上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在空間光調制器40上的照射區域剛好與一組像素單元對應重疊，第一光錐001在空間光調制器40上的照射區域其直徑為d2，且明顯可以看出d2小于d1，即與現有技術相比，本實施例的顯示系統在空間光調制器40上的光斑彌散程度差異更小甚至可忽略，成像質量得以提高。在本實用新型的其它實施方式中，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設的角度，第一方向水平；或者是將光學處理組件中各透鏡之間的中軸線方向沿水平方向向上傾 斜預設的角度，第一方向水平；或者是第一方向和第二方向都向上傾斜預設的角度，也能達到第一光錐001和第二光錐002光軸方向為水平線向上預設角度的效果。另外，預設傾角既可以是沿水平方向向上傾斜，根據顯示系統的實際設置，還可以是水平向下傾斜。當顯示系統整體并非水平而是豎直設置時，則可以通過將第一方向或第二方向沿豎直方向偏離預設傾角從而達到第一光錐001和第二光錐002光軸方向也沿豎直方向偏離預設傾角的效果，使得最終照射到空間光調制器40上的光斑彌散程度差異比現有技術小，提高成像質量和畫面的顯示效果。

本實用新型的顯示系統可用于HDR(High-Dynamic Range)高動態對比度數碼成像及投影顯示技術領域，例如可以作為應用TRP照明的DLP(Digital Light Procession)投影機中。通過在激光器陣列10端和空間光調制器40端同時進行控制，激光光源可高速開關和調制的特點使得每個激光光源都可以實現第一個光電調制器的功能，使得激光器陣列10發射的激光光束在空間光調制器40得到進一步調制，即單獨控制每個激光器和與之映射的DMD局部區域從而實現HDR功能，從而出射用以產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，與現有技術采用兩個空間光調制器的設計方案相比，本實用新型只用到一個空間光調制器，不僅簡化了光路結構，也避免了因控制兩個空間光調制器容易產生的差錯，更加符合用戶的利益，同時能夠保證畫面中最大亮度的區域外的其它暗區域達到足夠的暗畫面，讓暗畫面時的畫面層次更加細膩豐富，帶給觀看者更好的視覺感受。并且，本實用新型解決了傳統的顯示系統中空間光調制器上的光斑彌散程度差異較大的問題，減小了顯示系統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，提高了成像質量和畫面的顯示效果，這些問題的解決可以讓技術人員實現在DMD工作面內設計更加精細的影射關系，為HDR功能的實現提供更為優質硬件支持。本實用新型的改進無需增設更多的光學元件或光調制器件，利用與現有技術相當的成本和條件卻能達到顯著的改進，對于顯示系統的研發者、制造者以及用戶都具有十分重要的意義。

以上內容是結合具體的實施方式對所作的進一步詳細說明，不能認定具體實施只局限于這些說明。對于所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。