CN110636270B - 显示设备 - Google Patents

Abstract

一种显示设备，包括光源装置、光学处理组件、控制器及空间光调制器，其中：所述光源装置包括由多个光源形成的光源阵列；所述光学处理组件包括依次设置在所述光源阵列及所述空间光调制器之间的光路上的整形组件及柔光组件，所述整形组件包括由多个整形元件形成的整形元件阵列，每两个相邻整形元件之间的间距为所述整形元件尺寸的5％‑50％；所述控制器与所述光源装置及所述空间光调制器电连接，用于控制每个光源的开/关以及发光亮度，并控制所述空间光调制器对光进行调制，可实现较高对比度和较高光效。

Description

显示设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示设备。

背景技术

现有的显示设备主要利用两片空间光调制器来对光源所发出的光进行控制而实现高动态范围显示效果，然目前采用两片空间光调制器的显示设备由于新增了一片空间光调制器普遍存在光效偏低的问题，其光效约为普通显示设备的50％，容易造成显示设备不容易实现较高的峰值亮度。另一种显示设备是利用动态光圈技术来实现高动态范围显示效果，所述显示设备通过对画面的分析动态的调整光圈的大小来实现动态的对比度，然而所述显示设备由于是通过减小光圈的方式来实现的，故无法取得较高的对比度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可实现较高对比度和较高光效的显示设备。

一种显示设备，所述显示设备包括光源装置、光学处理组件、控制器及空间光调制器，其中：所述光源装置包括由多个光源形成的光源阵列，每个光源用于发出光束；所述光学处理组件包括依次设置在所述光源阵列及所述空间光调制器之间的光路上的整形组件及柔光组件，所述整形组件包括由多个整形元件形成的整形元件阵列，每两个相邻整形元件之间的间距为所述整形元件尺寸的5％-50％，从所述光源阵列所发出的多束光束通过所述整形元件阵列整形，并从所述整形元件阵列的出射面出射，从所述整形元件阵列出射的光束被输入到所述柔光组件形成有固定间隔的光斑，所述柔光组件扩散所述光斑并出射；所述控制器与所述光源装置及所述空间光调制器电连接，用于控制每个光源的开/关以及发光亮度，并控制所述空间光调制器对光进行调制

与现有技术相比较，本发明显示设备中，由于只采用一片空间光调制器来实现高动态范围显示效果，避免了现有的采用两片空间光调制器所带来的光效偏低的问题，且通过每两个相邻整形元件之间的间距为所述整形元件尺寸的5％-50％，避免了相邻整形元件之间的间距太小而导致的相邻方棒之间所留区域太小，而难以克服安装制造的公差带来的误差，使得所述显示设备所显示的画面出现失真，并且避免了相邻整形元件之间的间距太大而导致的相邻的矩形光斑过渡部分需要较大的扩散角度才能重叠，使得四个相邻的光斑的结合区域出现暗区而难以实现均匀的照明光场，从而容易实现高对比度的显示画面。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的显示设备的方框示意图。

图2是图1所示显示设备第一实施例的具体结构示意图。

图3是光源装置所发出的光束经图2所示的显示设备的整形组件整形后投射在光学元件上的光斑的示意图。

图4是光源装置所发出的光束整形后经图2所示的显示设备的柔光组件柔光后的光场分布示意图。

图5A-5C是光斑不同分区数目下光源全开时的光场分布示意图。

图6是图1所示显示设备第二实施例的具体结构示意图。

图7是图1所示显示设备第三实施例的具体结构示意图。

图8是图1所示显示设备第四实施例的具体结构示意图。

图9是图1所示显示设备第五实施例的具体结构示意图。

图10是图1所示显示设备第六实施例的具体结构示意图。

图11是图1所示显示设备第七实施例的具体结构示意图。

图12是图1所示显示设备第八实施例的具体结构示意图。

主要元件符号说明

显示设备 1

光源装置 10

光学处理组件 20

控制器 30

空间光调制器 40

镜头 50

第一中继透镜组 201、601、701、801

波长转换装置 202、604、704、804、904、1004、1106、1206

第二中继透镜组 203、603、703、803、903、1003、1103、1203

整形组件 204、602、706、806、902、1002、1102、1202

柔光组件 205、605、707、807、905、1005、1107、1207

扩散器 206、606、708、808

光学中继器件 207、607、709、809、906、1006、1108、1208

光引导元件 702、802、1104、1204

第三中继透镜组 705、805、1105、1205

输出光纤阵列 901、1101

光纤合束器阵列 1001、1201

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1-2，图1是本发明一较佳实施例的显示设备的方框示意图，图2是本发明的显示设备第一实施例的具体结构示意图。所述显示设备1包括光源装置10、光学处理组件20、控制器30、空间光调制器40及镜头50。所述光学处理组件20用于对来自所述光源装置10的每一光束进行调节使其在所述空间光调制器40上形成均匀的照明光场。所述控制器30与所述光源装置10及所述空间光调制器40电连接，用于控制所述光源装置10每一个光源的开/关以及发光亮度，并控制所述空间光调制器40对投射在所述空间光调制器40上的光束进行调制来获得图像光。所述镜头50用于根据所述图像光投影显示画面。

所述光源装置10包括由多个光源形成的光源阵列，所述光源阵列按照投影画面的长宽比排列成m×n的阵列。所述光源阵列中每个光源用于发出光束。每个光源为激光器、发光二极管、或者有机发光二极管。在本实施例中，每个光源为激光器。所述多个激光器用于发出单色的高斯光束，每个激光器所发出的光束的能量分布满足高斯分布。所述激光器可为采用产生主波长445nm的蓝光激光器，也可为采用产生其他波长的激发光的激光器。在本实施例中，所述激光器为采用产生主波长445nm的蓝光激光器。每个光源具有可独立控制的光输出。在本实施例中，每个光源可以被所述控制器30控制而处于开状态或关状态或者发出具有不同亮度的激发光光束。

所述光学处理组件20沿光路出射方向依次包括第一中继透镜组201、波长转换装置202、第二中继透镜组203、整形组件204及柔光组件205。从所述光源装置10所发出的光束通过所述第一中继透镜组201成像在所述波长转换装置202上，进一步地，光源阵列发出的多束光在波长转换装置202的光入射面形成离散化的光斑。所述波长转换装置202将所述光束至少部分转换为另一波长的可见光，并出射所述另一波长的可见光。从所述波长转换装置202出射的光束通过所述第二中继透镜组203成像在所述整形组件204。所述整形组件204将所述光束整形为有固定间隔的光束，并从所述整形元件阵列的出射面出射。从所述整形元件阵列出射的光束被输入到所述柔光组件形成有固定间隔的光斑，所述柔光组件扩散所述光斑并出射。具体地：

所述第一中继透镜组201由一个或多个凸透镜及/或一个或多个凹透镜组成。在本实施例中，所述第一中继透镜组201由两个平凸透镜组成。

在本实施例中，所述波长转换装置202为透射式波长转换装置。所述波长转换装置202吸收至少部分所述光源阵列发出的光，并出射受激光。所述波长转换装置202包含基板和波长转换层。所述基板用于承载所述波长转换层，所述波长转换层可以为受激发后能够产生宽谱光的荧光粉。其中，所述波长转换层可分为一个或多个区段。所述多个区段具体可为三区段、四区段、六区段等。每个区段可设置一荧光粉，不同的荧光粉可用于将入射光转换成不同波长的可见光。所述三区段的波长转换层可用于将蓝色的光转换成红色、绿色、及蓝色的可见光，所述四区段的波长转换层可用于将蓝色的激发光转换成红色、绿色、蓝色、及白色的可见光，所述六区段的波长转换层可用于将蓝色的光转换成红色、绿色、蓝色、红色、绿色、及蓝色的可见光。在本实施例中，每个光源所发出的光束的空间亮度分布只改变图像光的空间灰阶分布，而不改变图像光的色域空间分布，因此保证了三原色空间的强度分布不变，从而保证了投影画面颜色的均匀性。其中，当所述基板为圆形时，所述波长转换层位于所述基板周边上并成圆环分布，当所述基板为矩形时，所述波长转换层位于所述基板的表面上并成带状分布。所述波长转换装置202可以被驱动而做圆周运动或水平运动或垂直运动，从而光束在波长转换层上形成的光斑沿着预定路径作用于波长转换层，而被转换为不同波长的可见光。

在本实施例中，所述第二中继透镜组203由一个或多个凸透镜及/或一个或多个凹透镜组成。在本实施例中，所述第二中继透镜组203由两个凹透镜及一个凸透镜组成。

在本实施例中，所述第一中继透镜组201、所述波长转换装置202及所述第二中继透镜组203皆不改变投射在其上的光斑的分布形状，因此，经过所述第一中继透镜组201、所述波长转换装置202及所述第二中继透镜组203后，所述光源装置10投射在所述整形组件204上的光斑的形状为椭圆形或圆形呈高斯分布的光斑。从所述波长转换装置202出射的光束进入所述整形组件204，所述整形组件204将投射在其上的椭圆形或圆形呈高斯分布的光斑整形为有固定间隔的方形光斑(如图3所示)，并通过所述整形组件204的出射面出射。所述整形组件204包括由多个整形元件形成的整形元件阵列。每两个相邻整形元件之间的间距为所述整形元件尺寸的5％-50％。其中，所述整形元件阵列可为方棒阵列或者波导阵列等。在本实施例中，所述整形元件阵列为方棒阵列。所述方棒阵列为m×n的阵列。所述方棒阵列中的方棒与所述光源阵列中的光源一一对应。在本实施例中，每两个相邻方棒之间的间距为所述方棒端面的长或宽的5％-50％，从而所述方棒阵列能取得较好的整形效果而容易实现均匀的照明光场。如果相邻方棒之间的间距太小，则由于相邻方棒之间所留区域太小，比较难克服安装制造的公差带来的误差，使得所述显示设备所显示的画面出现失真。如果相邻方棒之间的间距太大，则相邻的矩形光斑过渡部分需要较大的扩散角度才能重叠，使得四个相邻的光斑的结合区域出现暗区而难以实现均匀的照明光场。

在本实施例中，所述柔光组件205包括依次设置在所述整形组件204及所述空间光调制器40之间的光路上的扩散器(Diffuser)206及光学中继器件207。从所述整形元件阵列出射的光束被输入到所述扩散器206形成有固定间隔的方形光斑，所述扩散器206柔化所述方形光斑而在相邻区域相互叠加形成均匀的照明光场(如图4所示)并出射至所述光学中继器件207。所述光学中继器件207将所述扩散器206出射的光束成像至所述空间光调制器40。从而经过所述柔光组件205后，投射在所述空间光调制器40上的光均匀，提高了所述显示设备所显示的图像质量。其中，所述光学中继器件207由一个或多个凸透镜及/或一个或多个凹透镜组成。在本实施例中，所述光学中继器件207由两个凹透镜及一个凸透镜组成。在另一实施例中，所述扩散器206的出射面的位置远离所述光学中继器件207的焦点，从所述扩散器206的出射面所出射的光束均匀投射在所述光学中继器件207上，从而使得成像在所述空间光调制器40上的光更加均匀，提高了所述显示设备所显示的图像质量。在其他实施例中，所述柔光组件205包括所述光学中继器件207，所述整形组件204的出射面的位置远离所述光学中继器件207的焦点，从所述整形组件204的出射面所出射的光束均匀投射在所述光学中继器件207上，从而使得成像在所述空间光调制器40上的光均匀。

所述控制器30用于接收一幅待显示图像的原始图像数据，根据所述原始图像数据产生光源控制信号，并根据所述光源控制信号控制所述光源装置10的每一个光源的开启/关闭以及每一个光源的发光亮度，根据每一个光源的开启或者关闭以及每一个光源的发光亮度预测所述空间光调制器40的光照度分布，并根据所述光照度分度及所述原始图像数据产生补偿控制信号。所述空间光调制器40依据所述补偿控制信号调制所述光源装置10发出的光束对应的亮度来获得图像光。可以理解，所述空间光调制器631可以为DMD空间光调制器、Lcos空间光调制器或LCD空间光调制器等。

本发明通过每两个相邻方棒之间的间距为所述方棒端面的长或宽的5％-50％，从而所述方棒阵列能取得较好的整形效果而容易实现均匀的照明光场，从而方便实现高对比度的显示画面。请同时参阅图5A-5C，图5A-5C是光斑不同分区数目下光源全开时的光场分布示意图。在本实施例中，在光束投射在所述波长转换装置202上时，所述波长转换装置202的冲击响应为高斯函数，因此所述光斑经过所述波长转换装置202后的亮度分布为投射在所述波长转换装置202上的光斑的亮度分布与所述波长转换装置202的冲击响应函数的卷积。图5A-5C所示为波长转换装置的冲击响应函数的方差为0.2mm，即光斑展宽的半宽为0.2mm，波长转换装置上总的光斑大小为4*3mm时，波长转换装置上光斑不同分区数目下光源全开时，光斑经过所述波长转换装置后的光场分布。当光斑分区数目为8×6阵列时，光斑间距为0.25mm，大于波长转换装置的扩散半宽，光斑经过所述波长转换装置后的光场分布如图5A所示，当光斑分区数目为12×9阵列时，光斑间距为0.16mm，光斑经过所述波长转换装置后的光场分布如图5B所示，当光斑分区数目为16×12阵列时，光斑间距为0.125mm，光斑经过所述波长转换装置后的光场分布如图5C所示。由图5A-5C可知，在光斑之间的间距与光斑的半宽小于50％时，光斑的光场分布均匀。因此，当每两个相邻方棒之间的间距为所述方棒端面的长或宽的5％-50％时，所述显示设备实现高对比度的显示画面。

此外，本发明通过采用单一的光源来获得均匀的照明光场，避免了多种光源在整形时叠加困难而难以获得均匀的照明光场；通过采用波长转换装置202来将光源所发出的单色的激发光光束转换为多色的受激光，来实现彩色显示；通过采用激光器来作为光源，所述激光器所发出的激光的空间亮度分布只改变图像光的空间灰阶分布，而不改变图像光的色域空间分布，因此保证了三原色空间的强度分布不变，从而保证了投影画面颜色的均匀性；通过方棒与光源一一对应来将光源装置10所发出的光束整形为有固定间隔的光束；通过柔光组件205来使得通过所述整形组件204后投射在所述柔光组件205上的方形光斑扩散而在相邻区域相互叠加形成均匀照明光场；通过只采用一片空间光调制器40，避免了采用两片空间光调制器所带来的光效偏低的问题。

请参阅图6，图6是本发明的显示设备第二实施例的具体结构示意图。第二实施例的显示设备与图2所示第一实施例的显示设备大致相同，所述光学处理组件20包括第一中继透镜组601、整形组件602、第二中继透镜组603、波长转换装置604及柔光组件605，所述柔光组件605包括扩散器606及光学中继器件607，第二实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系与第一实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系相似，不同之处在于：所述波长转换装置604及所述整形组件602的位置与第一实施例有所不同。具体如下：

所述整形组件602设置于所述第一中继透镜组601与所述第二中继透镜组603之间的光路上。在本实施例中，所述第一中继透镜组601不改变投射在其上的光斑的分布形状，因此，经过所述第一中继透镜组601后，所述光源装置10投射在所述整形组件602上的光斑的形状为椭圆形或圆形呈高斯分布的光斑。所述整形组件602将投射在其上的椭圆形或圆形呈高斯分布的光斑整形为有固定间隔的方形光斑并从其的出射面出射。所述波长转换装置604设置于所述第二中继透镜组603与所述柔光组件605之间的光路上。进一步地，整形组件602发出的多束光在波长转换装置604的光入射面形成离散化的光斑。从所述整形组件602的出射面出射的光束通过所述第二中继透镜组603成像在所述波长转换装置604上，所述波长转换装置604转换并出射另一波长的可见光至所述柔光组件605。

请参阅图7，图7是本发明的显示设备第三实施例的具体结构示意图。第三实施例的显示设备与图2所示第一实施例的显示设备大致相同，所述光学处理组件20包括第一中继透镜组701、光引导元件702、第二中继透镜组703、波长转换装置704、第三中继透镜组705、整形组件706及柔光组件707，所述柔光组件707包括扩散器708及光学中继器件709，第三实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系与第一实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系相似，不同之处在于：光引导元件702、所述波长转换装置704的结构，第三中继透镜组705，以及所述第二中继透镜组703及所述波长转换装置704的位置与实施例一有所不同。具体如下：

所述光学处理组件20还包括光引导元件702及第三中继透镜组705。所述光引导元件702设置在所述第一中继透镜组701及所述第二中继透镜组703之间的光路上。所述光引导元件702包括具有中心膜片和边缘膜片的滤光片。所述中心膜片和所述边缘膜片可以为一体式膜片或者为各自分离的膜片。所述滤光片的中心膜片透射所述光源所发出的光束，所述滤光片的边缘膜片为反射膜片或者所述边缘膜片反射所述波长转换装置704所转换的可见光。在本实施例中，所述滤光片的中心膜片透蓝反黄，所述滤光片的边缘膜片为反射膜片。所述第三中继透镜组705设置在所述光引导元件702及所述整形组件706之间的光路上。在本实施例中，所述第三中继透镜组705由一个或多个凸透镜及/或一个或多个凹透镜组成。在本实施例中，所述第三中继透镜组705由一个凸透镜组成。所述波长转换装置704为反射式波长转换装置。从所述光源阵列所发出的多束光束通过所述第一中继透镜组701穿过所述光引导元件702通过所述第二中继透镜组703进入所述波长转换装置704，所述波长转换装置704转换并出射另一波长的可见光，从所述波长转换装置704出射的光束通过所述第二中继透镜组703被所述光引导元件702通过所述第三中继透镜组705反射至所述整形组件706。

请参阅图8，图8是本发明的显示设备第四实施例的具体结构示意图。第四实施例的显示设备与图7所示第三实施例的显示设备大致相同，所述光学处理组件20包括第一中继透镜组801、光引导元件802、第二中继透镜组803、波长转换装置804、第三中继透镜组805、整形组件806及柔光组件807，所述柔光组件807包括扩散器808及光学中继器件809，第四实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系与第三实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系相似，不同之处在于：所述整形组件806及第三中继透镜组805的位置与实施例三有所不同。具体如下：

所述整形组件806及所述第三中继透镜组805依次设置在所述第一中继透镜组801与所述光引导元件802之间的光路上。在本实施例中，所述第一中继透镜组801不改变投射在其上的光斑的分布形状，因此，经过所述第一中继透镜组801后，所述光源装置10投射在所述整形组件806上的光斑的形状为椭圆形或圆形呈高斯分布的光斑。从所述光源装置10所发出的光束通过所述第一中继透镜组801进入所述整形组件806。所述整形组件806将投射在其上的椭圆形或圆形呈高斯分布的光斑整形为有固定间隔的方形光斑并从其的出射面通过所述第三中继透镜组805出射穿过所述光引导元件802。

请参阅图9，图9是本发明的显示设备第五实施例的具体结构示意图。第五实施例的显示设备与图2所示第一实施例的显示设备大致相同，所述光学处理组件20包括输出光纤阵列901、整形组件902、第二中继透镜组903、波长转换装置904及柔光组件905，所述柔光组件905包括光学中继器件906，第五实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系与第一实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系相似，不同之处在于：第一实施例的第一中继透镜组被省略，第五实施例的输出光纤阵列901、所述整形组件902的结构、所述第二中继透镜组903的结构、所述柔光组件905的结构、及所述波长转换装置904及所述整形组件902的位置与第一实施例有所不同。具体地：

在本实施例中，所述第一中继透镜组被省略。所述光学处理组件20还包括由多条输出光纤形成的输出光纤阵列901。所述输出光纤阵列901设置在所述光源装置10与所述整形组件902之间的光路上。所述输出光纤阵列901中输出光纤与所述光源阵列中光源一一对应。每根输出光纤与一光源耦合。每根输出光纤包括匀化光纤。所述匀化光纤为方形光纤、矩阵光纤或者八边行光纤。所述匀化光纤可为圆包层光纤或者方包层光纤。在本实施例中，每根输出光纤还包括圆芯径光纤，所述圆芯径光纤的一端与所述光源耦合，另一端与所述匀化光纤熔接。在其他实施例中，每根输出光纤为匀化光纤。从所述光源发出的光束耦合进入所述输出光纤的一端，在所述输出光纤中传输，并从所述匀化光纤的端面出射。其中，由于所述光源产生的激发光光束通过所述输出光纤传输，从而可减少激发光光束在传输过程中的能量损耗。且由于每根输出光纤包括匀化光纤，可以使得从所述匀化光纤出射的光束投射在光学元件上所形成的光斑呈方形，从而避免了现有的普通单模或多模光纤由于芯径为圆形而导致相邻的圆形光斑过渡部分需要扩散到较大的尺寸才能重叠，使得光斑结合区域存在暗区而难以实现均匀的照明。

所述整形组件902包括光纤插芯。所述光纤插芯上形成有插芯孔阵列。所述光纤插芯的插芯孔走向平行且相互平行。在本实施例中，所述插芯孔阵列为m×n的阵列。所述光纤插芯的每一插芯孔用于收容一根匀化光纤。即，所述光纤插芯的插芯孔与所述光源阵列中的光源一一对应。所述匀化光纤通过采用热固化或光固化胶水固定收容于所述光纤插芯的插芯孔。在本实施例中，所述光纤插芯的插芯孔的形状与所述匀化光纤的外径匹配。每两个相邻插芯孔之间的间距为所述插芯孔直径的5％-50％，或者为所述插芯孔端面的长或者宽的5％-50％，从而所述整形组件能取得较好的整形效果。如果相邻插芯孔之间的间距太小，则由于相邻插芯孔之间所留区域太小，比较难克服安装制造的公差带来的误差，使得所述显示设备1所显示的画面出现失真。如果相邻插芯孔之间的间距太大，则相邻的光斑过渡部分需要较大的扩散角度才能重叠，使得四个相邻的光斑的结合区域出现暗区而难以实现均匀的照明。从而从所述光源阵列所发出的多束光束通过所述整形元件阵列整形为有固定间隔的光束。所述匀化光纤出射光的端面与所述光纤插芯远离匀化光纤插入的一端的端面齐平且皆光洁整齐，从而方便所述输出光纤中的光束出射。

所述第二中继透镜组903由一个或多个凸透镜及/或一个或多个凹透镜组成。在本实施例中，所述第二中继透镜组903由一个凸透镜组成。

所述波长转换装置904设置于所述第二中继透镜组903与所述柔光组件905之间的光路上。从所述匀化光纤所出射的光通过所述第二中继透镜组903进入所述波长转换装置904。所述波长转换装置904转换并出射另一波长的可见光至所述柔光组件905。

所述柔光组件905设置于所述波长转换装置904与所述空间光调制器40之间的光路上。在本实施例中，所述柔光组件905包括光学中继器件906。所述光学中继器件906由一个或多个凸透镜及/或一个或多个凹透镜组成。在本实施例中，所述光学中继器件906由两个凹透镜及一个凸透镜组成。在另一实施方式中，所述柔光组件905包括依次设置在所述波长转换装置904与所述空间光调制器40之间的光路上的扩散器及所述光学中继器件906。从所述波长转换装置904出射的光束被输入到所述扩散器形成有固定间隔的方形光斑，所述扩散器柔化所述方形光斑而在相邻区域相互叠加形成均匀的照明光场并出射至所述光学中继器件906。所述光学中继器件906将所述扩散器出射的光束成像至所述空间光调制器40。在其他实施方式中，所述扩散器的出射面的位置远离所述光学中继器件906的焦点，从所述扩散器的出射面所出射的光束均匀投射在所述光学中继器件906上。

请参阅图10，图10是本发明的显示设备第六实施例的具体结构示意图。第六实施例的显示设备与图9所示第五实施例的显示设备大致相同，所述光学处理组件20包括光纤合束器阵列1001、整形组件1002、第二中继透镜组1003、波长转换装置1004及柔光组件1005，所述柔光组件1005包括光学中继器件1006，第六实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系与第一实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系相似，不同之处在于：第五实施例的输出光纤阵列被省略，第六实施例的光纤合束器阵列1001及光源装置与第五实施例有所不同。具体地：

在本实施例中，所述输出光纤被省略。所述光学处理组件20还包括由多个光纤合束器形成的光纤合束器阵列1001。所述光纤合束器阵列1001中每个光纤合束器包括若干输入光纤及一根所述输出光纤。所述多个光纤合束器所包括的输入光纤可完全相同，部分相同部分不相同，或者各不相同。在本实施例中，每个光纤合束器包括两根输入光纤。所述光纤合束器的每根输入光纤对应一光源并与一光源耦合，所述光纤合束器的输出光纤与所述若干输入光纤连接，从而可通过将多颗光源所发出的激发光光束耦合进一根输出光纤中来照明同一区域，提高了显示亮度。从每个光源所发出的光束被耦合至对应的输入光纤，在所述输入光纤及所述输出光纤中传播，并从所述匀化光纤的端面出射。

在本实施例中，由于所述输出光纤与所述光源不是一一对应，所述光源装置10所包括的光源阵列不是按照投影画面的长宽比排列成m×n的阵列，而是根据每个光纤合束器所包括的输入光纤的数量而排列来使得每根输出光纤所出射的光束按照投影画面的长宽比排列成m×n的阵列。因此，所述光纤插芯的插芯孔与所述光源阵列中的光源的对应关系根据每个光纤合束器所包括的输入光纤的数量确定，例如在本实施例中，所述光纤插芯的插芯孔与所述光源阵列中的光源的对应关系为一个插芯孔对应两个光源。

请参阅图11，图11是本发明的显示设备第七实施例的具体结构示意图。第七实施例的显示设备与图9所示第五实施例的显示设备大致相同，所述光学处理组件20包括输出光纤阵列1101、整形组件1102、第二中继透镜组1103、光引导元件1104、第三中继透镜组1105、波长转换装置1106及柔光组件1107，所述柔光组件1107包括光学中继器件1108，第七实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系与第五实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系相似，不同之处在于：光引导元件1104、第三中继透镜组1105、所述波长转换装置1106的结构、及所述光学中继器件1108的结构与第五实施例有所不同。具体地：

所述光学处理组件20还包括光引导元件1104及第三中继透镜组1105。所述光引导元件1104及所述第三中继透镜组1105依次设置在所述第二中继透镜组1103及所述波长转换装置1106之间的光路上。所述光引导元件1104包括具有中心膜片和边缘膜片的滤光片。所述中心膜片和所述边缘膜片可以为一体式膜片或者为各自分离的膜片。所述滤光片的中心膜片透射所述光源所发出的光束，所述滤光片的边缘膜片为反射膜片或者所述边缘膜片反射所述波长转换装置1106所转换的可见光。在本实施例中，所述滤光片的中心膜片透蓝反黄，所述滤光片的边缘膜片为反射膜片。所述第三中继透镜组1105由一个或多个凸透镜及/或一个或多个凹透镜组成。在本实施例中，所述第三中继透镜组1105由两个凹透镜及一个凸透镜组成。在本实施例中，所述波长转换装置1106为反射式波长转换装置。在本实施例中，所述光学中继器件1108由一凸透镜组成。

从所述光源装置10所发出的多束光束耦合进入所述输出光纤的一端，在所述输出光纤中传输，并从所述匀化光纤的端面出射。从所述匀化光纤的端面出射的光束通过所述第二中继透镜组1103穿过所述光引导元件1104，并通过所述第三中继透镜组1105进入所述波长转换装置1106，所述波长转换装置1106转换并出射另一波长的可见光。从所述波长转换装置1106出射的光束通过所述第三中继透镜组1105被所述光引导元件1104反射至所述光学中继器件1108。

请参阅图12，图12是本发明的显示设备第八实施例的具体结构示意图。第八实施例的显示设备与图11所示第七实施例的显示设备大致相同，所述光学处理组件20包括光纤合束器阵列1201、整形组件1202、第二中继透镜组1203、光引导元件1204、第三中继透镜组1205、波长转换装置1206及柔光组件1207，所述柔光组件1207包括光学中继器件1208，第八实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系与第七实施例的光学处理组件20所包括的各元件的结构和位置关系相似，不同之处在于：第七实施例的输出光纤阵列被省略，第八实施例的光纤合束器及光源装置与第七实施例有所不同。具体地：

在本实施例中，所述输出光纤被省略。所述光学处理组件20还包括由多个光纤合束器形成的光纤合束器阵列1201。每个光纤合束器包括若干输入光纤及一根所述输出光纤。所述多个光纤合束器所包括的输入光纤可完全相同，部分相同部分不相同，或者各不相同。在本实施例中，每个光纤合束器包括两根输入光纤。所述光纤合束器的每根输入光纤对应一光源并与一光源耦合，所述光纤合束器的输出光纤与所述若干输入光纤连接，从而可通过将多颗光源所发出的激发光光束耦合进一根输出光纤中来照明同一区域，提高了显示亮度。从每个光源所发出的光束被耦合至对应的输入光纤，在所述输入光纤及所述输出光纤中传播，并从所述匀化光纤的端面出射。

在本实施例中，由于所述输出光纤与所述光源不是一一对应，所述光源装置10所包括的光源阵列不是按照投影画面的长宽比排列成m×n的阵列，而是根据每个光纤合束器所包括的输入光纤的数量而排列而使得每根输出光纤所出射的光束按照投影画面的长宽比排列成m×n的阵列。因此，所述光纤插芯的插芯孔与所述光源阵列中的光源的对应关系根据每个光纤合束器所包括的输入光纤的数量确定，例如在本实施例中，所述光纤插芯的插芯孔与所述光源阵列中的光源的对应关系为一个插芯孔对应两个光源。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种显示设备，其特征在于，所述显示设备包括光源装置、光学处理组件、控制器及空间光调制器，其中：

所述光源装置包括由多个光源形成的光源阵列，每个光源用于发出光束；

所述光学处理组件包括依次设置在所述光源阵列及所述空间光调制器之间的光路上的整形组件及柔光组件，所述整形组件包括由多个整形元件形成的整形元件阵列，所述整形组件包括由多个方棒形成的方棒阵列或光纤插芯，相邻方棒之间的间距为单个方棒端面的长或宽的5％-50％，所述光纤插芯上形成有由多个插芯孔形成的插芯孔阵列，每两个相邻插芯孔之间的间距为所述插芯孔直径的5％-50％或为所述插芯孔端面的长或者宽的5％-50％，从所述光源阵列所发出的多束光束通过所述整形元件阵列整形，并从所述整形元件阵列的出射面出射，从所述整形元件阵列出射的光束被输入到所述柔光组件形成有固定间隔的光斑，所述柔光组件扩散所述光斑并出射；

所述控制器与所述光源装置及所述空间光调制器电连接，用于控制每个光源的开/关以及发光亮度，并控制所述空间光调制器对光进行调制。

2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：

所述光源阵列中的光源与所述方棒阵列中的方棒一一对应。

3.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：

所述光学处理组件还包括位于所述光源阵列及所述光纤插芯之间的输出光纤阵列，所述输出光纤阵列由多根输出光纤组成，每根输出光纤包括匀化光纤，每根匀化光纤插入所述光纤插芯的一插芯孔中，从每个光源所发出的光束被耦合至对应的输出光纤，在所述输出光纤中传播并从所述匀化光纤的端面出射。

4.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：

所述光学处理组件还包括位于所述光源阵列及所述光纤插芯之间的光纤合束器阵列，所述光纤合束器阵列由多个光纤合束器组成，每个光纤合束器包括若干输入光纤及一输出光纤，每个光纤合束器的输出光纤与光纤插芯连接，每根输出光纤包括匀化光纤，每根匀化光纤插入所述光纤插芯的一插芯孔中，从每个光源所发出的光束被耦合至对应的输入光纤，在所述输入光纤及所述输出光纤中传播，并从所述匀化光纤的端面出射。

5.如权利要求3或4所述的显示设备，其特征在于：

每根输出光纤还包括圆芯径光纤，所述圆芯径光纤与所述匀化光纤的一端熔接。

6.如权利要求3或4所述的显示设备，其特征在于：

所述匀化光纤出射光的端面与所述光纤插芯远离匀化光纤插入的一端的端面齐平。

7.如权利要求3或4所述的显示设备，其特征在于：

所述匀化光纤通过采用热固化或光固化胶水固定收容于所述光纤插芯的插芯孔。

8.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：

所述柔光组件包括光学中继器件，所述光学中继器件设置于所述整形组件及所述空间光调制器之间的光路上，所述整形组件的出射面的位置远离所述光学中继器件的焦点，从所述整形组件的出射面所出射的光束投射在所述光学中继器件形成有固定间隔的光斑，所述光学中继器件扩散所述光斑并出射。

9.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：

每个光源为激光器，多个激光器用于发出单色的多条激发光光束。

10.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：

所述光学处理组件还包括波长转换装置，所述波长转换装置设置于所述光源阵列与所述整形组件之间的光路上，所述波长转换装置吸收至少部分所述光源阵列发出的光，并出射受激光到所述整形组件。

11.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于：

所述光学处理组件还包括波长转换装置，所述波长转换装置设置于所述整形组件与所述柔光组件之间的光路上，所述波长转换装置吸收至少部分所述整形组件发出的光，并出射受激光到所述柔光组件。

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