CN111665679A - 一种显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种显示系统，包括光源系统，包括由多个光源单元形成的光源阵列，用于发出光束，所述光源阵列可被划分为I×J个子区域；显示单元，设置于所述光源系统的出射光路上，根据光斑调制信号，对其表面的光斑进行调制，产生图像光；动态控制模块，用于根据图像信号及动态更新的光源单元的色度信息、最大亮度信息、调制电流与亮度的关系曲线，得到所述光斑调制信号和用以调节所述光源系统的电流调制信号。本发明能够实现在区域调光显示中，即使使用中心波长有差异的光源，仍能无色差地还原欲显示图像。

Description

一种显示系统
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示系统。
背景技术
目前，不管在平板显示还是投影显示领域，区域调光技术已成为为实现高动态范围显示的一种常用的技术手段，其采用光源阵列作为显示设备光源，每个光源负责一个区域的照明，在显示时，根据画面各个区域的亮度来动态控制光源的发光强度，以实现高对比度显示。传统的区域调光算法首先应用于平板显示领域，包括最大值法、平均值法等。由于投影显示的发展，区域调光技术及算法也渐渐在投影显示领域普及。
区域调光算法可实现高动态显示范围，且可以避免不必要的光能损失，但该算法对光源阵列发光光谱的一致性要求比较高。Mokrzycki W.S.等人在《Colour differenceΔE-A survey》中指出，色差ΔE 2000大于2足以被普通观众察觉，而在实际情况中，由于光源出厂差异或老化衰减的不一致等原因，蓝色激光光源中心波长会产生较大偏移。例如，发明人发现，购买455nm的蓝色激光光源，中心波长偏移约为7nm；购买465nm的蓝色激光光源，中心波长的波动范围约为4nm。当蓝色激光光源中心波长偏移3nm时，色差ΔE 2000为2.4，意味着若采用传统区域调光算法且默认不同分区的光源颜色的色坐标一致会使得最终显示的图像产生色差，且该色差会被普通观众察觉。
发明内容
本发明提供一种显示系统，能够解决区域调光技术的平板显示和投影显示领域中由于光源出厂差异或老化衰减的不一致等原因导致的不同区域显示基色的色坐标不同，从而使画面产生色差问题。
本发明采用一个技术方案是：提供一种显示系统，其特征在于，包括：光源系统，包括由多个光源单元形成的光源阵列，用于发出光束，所述光源阵列可被划分为I×J个子区域；显示单元，设置于所述光源系统的出射光路上，根据光斑调制信号，对其表面的光斑进行调制，产生图像光；动态控制模块，用于根据图像信号及动态更新的光源单元的色度信息、最大亮度信息、调制电流与亮度的关系曲线，得到所述光斑调制信号和用以调节所述光源系统的电流调制信号。
在一种实施方式中，其特征在于，所述动态控制模块包括：颜色校正部，用于根据各所述光源单元的色度信息及最大亮度信息，通过白平衡校正得到光源校正信号，所述光源校正信号包含各组光源单元实现最大亮度白点时的亮度值；区域调光部，用于根据图像信号及所述光源校正信号，得到所述光源系统的区域调光信号；显示调制部，用于根据图像信号、所述光源校正信号及所述区域调光信号，得到所述光斑调制信号；光源调制部，用于根据所述区域调光信号、所述光源校正信号及光源单元的调制电流与亮度的关系曲线，得到所述光源系统的电流调制信号。
在一种实施方式中，其特征在于，所述区域调光部，用于根据图像信号及对应的子区域内各颜色光源单元分别组合形成的色域，计算得到各颜色亮度调制信号，分别取各颜色亮度调制信号的最大值作为显示单元各调制区域的目标亮度值，再次结合光源校正信号得到所述光源系统的区域调光信号。
在一种实施方式中，其特征在于，所述各组光源单元分别包含多种颜色的光源单元，且各组光源单元为空间上可实现白点的最小单位。
在一种实施方式中，其特征在于，所述颜色校正部还可平衡各组光源单元可实现白点的最大亮度，使得所述显示系统显示全白场时，画面各部分亮度均匀。
在一种实施方式中，其特征在于，所述子区域内各颜色光源单元为该区域内各颜色发出波长最大的光源单元和发出波长最小的光源单元。
在一种实施方式中，其特征在于，所述光源阵列的每一子区域负责欲显示图像一个图像分区的主要照明，所述图像分区包括多个像素；所述显示单元包括多个调制区域，且所述调制区域与所述图像分区为一一对应的关系。
在一种实施方式中，其特征在于，所述光源阵列为场致发光片阵列、冷阴极荧光灯阵列或发光二极管阵列；所述显示单元为液晶面板。
在一种实施方式中，其特征在于，所述光源阵列为激光光源阵列或发光二极管阵列；所述显示单元为空间光调制器。
在一种实施方式中，其特征在于，所述光源系统还包括：波长转换装置，设置于所述光源阵列与所述显示装置的光路之间，所述波长转换装置的波长转换区吸收至少部分所述光源阵列发出的光，并出射受激光。
在一种实施方式中，其特征在于，所述光源阵列随机排列。
在一种实施方式中，其特征在于，所述波长转换装置还包括散射区。
在一种实施方式中，其特征在于，所述散射区的扩散程度不小于所述波长转换区的扩散程度。
在一种实施方式中，其特征在于，受激光的光源单元色度坐标值取其色度范围以内的某一固定值，所述光源单元的色度坐标值包含在所述光源单元的色度信息中。
在一种实施方式中，其特征在于，光源阵列的光源单元色度坐标值取其色度范围以内的某一固定值，所述光源单元的色度坐标值包含在所述光源单元的色度信息中。
在一种实施方式中，其特征在于，还包括：匀光装置，设置于所述光源系统与所述显示单元之间，用于对所述光源系统的出射光束进行匀光。
本发明的有益效果是，区别于现有技术的情况，本发明提供一种显示系统，包括光源系统、显示单元、动态调制模块。本发明通过对光源阵列中各光源单元进行校准，可得到光源单元的色度信息、最大亮度信息、调制电流与亮度的关系曲线，进而可获得电流调制信号和光斑调制信号，分别对光源系统和显示单元进行调节以得到欲显示图像。本发明在获取电流调制信号和光斑调制信号时，综合考虑动态更新的光源单元信息，使得使用基色色度坐标有差异的光源情况下，仍能实现无色差地显示原图像。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种显示系统的结构示意图。
图2是本发明老化前后光源单元调制电流与亮度的关系曲线。
图3是本发明实施例1区域调光部计算区域调光信号的流程图。
图4是本发明实施例2提供的一种显示系统的结构示意图。
图5是光源单元规则排列及光源单元随机排列的显示图像色差图。
图6是蓝光散射层的高斯扩散σ＝0.06和蓝光散射层的高斯扩散σ＝0.12时的显示图像色差图。
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，图1是本发明实施例1提供的一种显示系统的结构示意图。如图1所示，本发明显示系统1包括光源系统10(包括多个光源单元)、显示单元20、动态控制模块30、匀光装置40。其中动态控制模块30包括颜色校正部301、区域调光部302、显示调制部303、光源调制部304。光源系统10发出光束，光束通过匀光装置40在显示单元20表面形成光斑，显示单元20对其表面的光斑进行调制，产生图像光。动态控制模块30，根据图像信号及动态更新的光源单元的色度信息、最大亮度信息、调制电流与亮度的关系曲线，得到光斑调制信号和用以调节光源系统10的电流调制信号。
具体地，光源系统10包括由多个光源单元形成的光源阵列，用于发出光束，光源阵列可被划分为I×J个子区域。光源阵列的每一子区域负责欲显示图像一个图像分区的主要照明，图像分区包括多个像素。在本实施例中，光源阵列为激光光源阵列或发光二极管阵列，光源单元则为光源阵列中单个激光光源或单个发光二极管。
光源系统10发出光束，通过匀光装置40，在显示单元20的表面形成光斑，显示单元20对表面的光斑进行调制，形成图像光。在本实施例中，显示单元20为空间光调制器，具体地，显示单元可为DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜设备)、反射式液晶光阀LCoS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)或LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)。显示单元包括多个调制区域，且调制区域与图像分区为一一对应的关系。
动态控制模块30，用于根据图像信号及动态更新的光源单元的色度信息、最大亮度信息、调制电流与亮度的关系曲线，得到所述光斑调制信号和用以调节所述光源系统10的电流调制信号。
具体地，动态控制模块30包括颜色校正部301、区域调光部302、显示调制部303、光源调制部304。其中，颜色校正部301，用于根据各所述光源单元的色度信息及最大亮度信息，通过白平衡校正得到光源校正信号。
光源校正信号包含各光源单元的色度信息和亮度校正信息。光源单元的色度信息包括各颜色光源单元的色度坐标(x，y)，最大亮度信息包括各颜色光源单元可显示的最大亮度值，亮度校正信息包含各组光源单元的校正亮度值，即实现最大亮度白点时的亮度值。各组光源单元分别包含多种颜色的光源单元，且各组光源单元为空间上可实现白点的最小单位。举例而言，在光源系统仅包含激光光源时，各组光源单元可能为相邻的某一红色激光光源单元、某一绿色激光光源单元、某一蓝色激光光源单元，他们可通过合光装置或其它方式实现白点，应理解，光源阵列的子区域中包含一组或多组光源单元。举例仅为说明方便，本发明不限定各组光源单元的组合方式，一组光源单元中亦可包括蓝色激光光源单元和由此蓝色激光光源单元激发通过波长转换区域的波长转换区得到的红色受激光光源单元和绿色受激光光源单元。而且一组光源单元包含的光源单元数量也不一定是R∶G∶B＝1∶1∶1，还可以是其他数量，如R∶G∶B＝1∶2∶1。
以上光源单元的色度信息及光源单元的最大亮度信息均通过对光源单元进行校准获得。由于在区域调光的显示中，各子区域间光源单元的老化程度不同且光源单元存在出厂差异可能导致光源单元的中心波长不同，因此在颜色校正部301进行计算之前，需要对光源单元进行校准。校准可以在光源单元出厂时进行，也可以在使用时定期进行，还可以实时获取，用以计算时考虑由于光源单元中心波长差异带来的颜色偏差。校准时还需测量光源单元的亮度和电流之间的关系，得到光源系统的调制电流与亮度的关系曲线。由于光源的老化作用，可能使得光源单元的亮度和电流的关系发生改变。一般而言，光源单元老化后，给光源单元施加相同的电流，亮度将达不到老化前能够达到的亮度；换言之，欲实现和老化前同样亮度，对老化后的光源单元需要施加更大电流。另外，老化后的光源单元最大亮度信息会发生改变，即老化后的光源单元的最大亮度信息会发生改变，导致最终计算得到的光源校正信号也会发生变化。图2为老化前后光源单元调制电流与亮度的关系曲线。进行校准时，应分别对每个光源单元进行单独校准，即某一光源单元校准时，应关闭其他光源单元，以消除其他光源单元对其产生的影响。
举例而言，若红色光源单元的色度坐标(xr，yr)为(16/25，1/3)，红色光源单元的可显示的最大亮度值Yrmax＝6；绿色光源单元的色度坐标(xg，yg)为(3/10，3/5)，绿色光源单元的可显示的最大亮度值Ygmax＝8；蓝色光源单元的色度坐标(xb，yb)为(3/20，3/50)，蓝色光源单元的可显示的最大亮度值Ybmax＝7。显示系统10的显示色域为标准DCI-P3色域，在DCI-P3色域中，白点坐标为(0.3127，0.3290)，假设白点最大亮度为Yw，达到最大亮度白点时红色光源单元的亮度值为Yr，绿色光源单元的亮度值为Yg，蓝色光源单元的亮度值为Yb。通过以下转换关系可以将CIE-xyY颜色空间转换为CIE-XYZ颜色空间：
Figure BDA0001986318560000081
通过式(1)坐标转换，可以得到红色光源单元的三刺激值(Xr，Yr，Zr)为(1.92Yr，Yr，0.08Yr)，绿色光源单元的三刺激值(Xg，Yg，Zg)为(0.50Yg，Yg，0.17Yg)，蓝色光源单元的三刺激值(Xb，Yb，Zb)为(2.50Yb，Yb，13.17Yb)，白点光源单元的三刺激值(Xw，Yw，Zw)为(0.89Yw，Yw，0.95Yw)；又由于白点三刺激值为红、绿、蓝色光源单元的三刺激值的叠加.因此可得到：
Figure BDA0001986318560000082
通过式(2)可以得到Yr、Yg、Yb关于Yw的表达式，并且通过红、绿、蓝色光源单元的显示的最大亮度值作为限定，可得到：
Figure BDA0001986318560000083
通过计算式(3)中各式，可得到Yw≤10.7，假设取Yw＝10，则Yr＝1.9，Yg＝7.5，Yb＝0.6，Yr、Yg、Yb即为光源校正信号中的亮度校正信息，此步骤也称为白平衡校准。光源校正信号包括光源单元的色度信息及光源单元的亮度校正信息，即光源单元的色度信息包括红色光源单元的色度坐标(xr，yr)、绿色光源单元的色度坐标(xg，yg)、蓝色光源单元的色度坐标(xb，yb)；亮度校正信息包括红色光源单元的校正亮度值Yr、绿色光源单元的校正亮度值Yg、蓝色光源单元的校正亮度值Yb。
举例仅为说明方便，本发明不限定光源单元的颜色、光源单元的色度坐标、光源单元可显示的最大亮度值及白点坐标等。
区域调光部302，用于根据图像信号及光源校正信号，得到光源系统的区域调光信号；具体地，计算时需要用到光源校正信号中光源单元的亮度校正信息，即包含颜色校正部计算得到的Yr、Yg、Yb。计算得到的区域调光信号包含各光源单元的区域调光值，即光源单元调制亮度值与光源单元的校正亮度值之比。
请参阅图3，图3是本发明实施例1区域调光部302计算区域调光信号的流程图，包含以下步骤：
步骤S10：将图像分区，每个图像分区包括多个像素且图像分区与显示单元的调制区域为一一对应的关系。
步骤S20：获取显示单元各调制区域的目标亮度值。本实施例中，取各图像分区亮度最大值作为显示单元各调制区域的目标亮度值。
步骤S30：设置光源阵列各子区域的初始区域调光值。具体地，本实施例中将光源阵列各子区域的初始区域调光值设置为0。
步骤S40：预测显示单元各调制区域的当前亮度值。根据各光源单元的点扩散函数和光源阵列各子区域的区域调光值，可以预测显示单元各调制区域的当前亮度值。
步骤S50：计算显示单元各调制区域的目标亮度值与当前亮度值的差值。
步骤S60：判断显示单元各调制区域的目标亮度值与当前亮度值的差值的最大值是否小于预设阈值或区域调光值是否已到达上限。预设阈值可以根据需要进行调整，若只需满足显示单元各调制区域的目标亮度值大于等于显示单元各调制区域的当前亮度值，则可以将预设阈值为0。若步骤S60的判断结果为否，则进入步骤S70；若步骤S60的判断结果为是，则进入步骤S80。
步骤S70：通过迭代算法增加光源阵列各子区域的区域调光值。区域调光值的步进值也可根据需要进行调整，步进值越小，调节更精细，但是需要迭代的次数也会相应增加。相反，步进值越大，计算次数会减小。举例而言，若将步进值设置为0.01，则表示每次迭代时，光源阵列子区域的光源单元亮度增加光源单元的校正亮度值的0.01倍。
步骤S80：确定光源阵列各子区域的区域调光值。
显示调制部303，用于根据图像信号、光源传递信号及区域调光信号，得到光斑调制信号，光斑调制信号中包含显示单元对各颜色光斑的调制量。
举例说明，若光源阵列由红色光源单元、绿色光源单元、蓝色光源单元组成，在确定图像信号、光源校正信号及区域调光信号的条件下，显示单元对红、绿、蓝光斑的调制量rm、gm、bm可通过式(4)计算得到：
Figure BDA0001986318560000111
式(4)结合式(1)的坐标变化，可以表示为：
Figure BDA0001986318560000112
其中，式(5)中，颜色转换矩阵
Figure BDA0001986318560000113
颜色转换矩阵CSC可分为两个部分，一部分是由光源校正信号中的光源单元的色度信息及光源单元的亮度校正信息通过式(1)坐标变换可得到的光源特性矩阵
Figure BDA0001986318560000114
另一部分由区域调光部302输出的区域调光信号得到的区域调光矩阵
Figure BDA0001986318560000115
式(5)中，Xp、Yp、Zp为每一像素的三刺激值，在已知显示系统显示色域的情况下，可通过输入系统的每一像素的RGB值转换得到。另外，式中k表示，第k个对该像素产生贡献的光源单元。
光源调制部304，用于根据图像信号及所述光源校正信号，得到所述光源系统的区域调光信号。
请参照图2，图2为老化前后光源单元调制电流与亮度的关系曲线。举例而言，假设L1为红色光源单元的校正亮度，某一红色光源单元区域调光值为0.7，L2＝0.7L1，在老化后光源单元调制电流与亮度的关系曲线，查询L2对应的电流值I2，即需要将I2输出至该红色光源单元以调节该光源单元亮度。
本发明通过对光源阵列中各光源单元进行校准，可得到光源单元的色度信息、最大亮度信息、调制电流与亮度的关系曲线，再计算得到电流调制信号和光斑调制信号，分别对光源系统和显示单元进行调节以得到欲显示图像。本发明在计算调制电流调制信号和光斑调制信号时，综合考虑动态更新的光源单元信息，使得使用基色色度坐标有差异的光源情况下，仍能实现无色差地显示原图像。
实施例1主要应用于投影显示领域，但在平板显示领域，区域调光技术同样适用。因此，本发明的实施例1的第一变形实施例中，光源阵列为场致发光片阵列、冷阴极荧光灯阵列或发光二极管阵列，显示单元为液晶面板。
实施例1虽能实现无色差地显示，但是由于在区域调光的显示技术中，各光源单元老化程度不一，使得颜色校正部进行白平衡校准后，各组光源单元叠加得到的白点校正亮度不一致，因此可能导致在显示全白场时图像各部分亮度不一致。举例而言，假设一组光源单元包括一红色光源单元、一绿色光源单元和一蓝色光源单元。颜色校正部进行白平衡校准后一组光源单元的校正亮度分别为Yr1＝1.9，Yg1＝7.5，Yb1＝0.6，YW1＝Yr1+Yg1+Yb1＝10；另一组光源单元的校正亮度分别为Yr2＝1.3，Yg2＝6.9，Yb2＝0.8，YW2＝Yr2+Yg2+Yb2＝9，由于YW1≠YW2，因此需要对光源单元的校正亮度进行修正。本发明的实施例1的第二变形实施例中，颜色校正部301还可平衡各组可实现的最大亮度白点，颜色校正部301检测各组光源单元叠加后的白点校正亮度的最小值，并将其他组光源单元均降低至该白点亮度最小值。
举例说明，假设光源阵列中YW2＝9为白点亮度最小值，则应将YW1降低至9。执行调整动作时，将Yr1调整至
Figure BDA0001986318560000131
Figure BDA0001986318560000132
即分别将红光光源单元的校正亮度、绿光光源单元的校正亮度、蓝光光源单元的校正亮度按照白点亮度比值降低，使得在各红光光源单元的校正亮度、绿光光源单元的校正亮度、蓝光光源单元的校正亮度的比值维持不变的情况下，光源阵列叠加后的白点校正亮度相等。通过这种方法，可以实现最终显示画面亮度平衡。
另外，由于实施例1的区域调光部302显示单元各调制区域的目标亮度值直接由输入图像和显示系统色域决定，未考虑光源单元的色域范围，因此可能导致区域调光部302获取的图像分区亮度最大值偏小，即显示单元各调制区域的目标亮度值偏小，最终计算得到的区域调光信号中的区域调光值偏小，从而使得显示调制部303计算得到的光斑调制信号中的光斑调制量可能存在大于1的情况，即超过显示单元的调制范围。
因此，在实施例1的第三变形实施例中，为获取显示单元各调制区域的目标亮度值，根据图像信号及对应的子区域内各颜色光源单元分别组合形成的色域，计算得到各颜色亮度调制信号，分别取各颜色亮度调制信号的最大值作为显示单元各调制区域的目标亮度值，再次结合光源校正信号得到光源系统的区域调光信号。
其中，计算时子区域内各颜色光源单元为该区域内各颜色发出波长最大的光源单元和发出波长最小的光源单元。
举例而言，假设每个图像分区含4个像素，且每个图像分区对应的光源阵列子区域包括4个光源单元组，每个光源单元组包括一个红色光源单元、一个绿色光源单元和一个蓝色光源单元。图像信号中包括该图像分区4个像素的三刺激值，分别为X1、Y1、Z1，X2、Y2、Z2，X3、Y3、Z3，X4、Y4、Z4；光源阵列子区域中红色光源单元R1～R4的波长为λr1、λr2、λr3、λr4；绿色光源单元G1～G4的波长为λg1、λg2、λg3、λg4；蓝色光源单元B1～B4的波长为λb1、λb2、λb3、λb4。
分别取各颜色光源单元的波长最大值和最小值，假设λr2＝max(λr1，λr2，λr3，λr4)，λr4＝min(λr1，λr2，λr3，λr4)，λg1＝max(λg1，λg2，λg3，λg4)，λg3＝min(λg1，λg2，λg3，λg4)，λb3＝max(λb1，λb2，λb3，λb4)，λb1＝min(λb1，λb2，λb3，λb4)，由此6个光源单元可以组成8个不同色域，取名为色域组1～8，分别为(R2，G1，B1)、(R2，G1，B3)、(R2，G3，B1)、(R2，G3，B3)、(R4，G1，B1)、(R4，G1，B3)、(R4，G3，B1)、(R4，G3，B3)。
显示单元各调制区域的目标亮度值由以下计算得到。第一个像素和色域组1计算各颜色亮度调制信号r11、g11、b11的计算步骤如下：
Figure BDA0001986318560000141
式(6)中，(xr2，yr2)为红色光源单元R2的色度坐标，(xg1，yg1)为绿色光源单元G1的色度坐标，(xb1，Yb1)为蓝色光源单元B1的色度坐标；Yr2、Yg1、Yb1分别为红色光源单元R2的校正亮度值、绿色光源单元G1的校正亮度值、蓝色光源单元B1的校正亮度值。上述数值均可从光源校正信号中获得。
同理，ri2、g12、b12可通过第一个像素和色域组2参照式(6)方法求得，以此类推，分别可求得rmn(m＝1～4，n＝1～8)，gmn(m＝1～4，n＝1～8)，bmn(m＝1～4，n＝1～8)；最后取max[rmn(m＝1～4，n＝1～8)]、max[gmn(m＝1～4，n＝1～8)]、max[bmn(m＝1～4，n＝1～8)]作为显示单元各调制区域的目标亮度值。
通过综合考虑图像分区信号与对应光源阵列子区域的色域，可以使得光源系统通过区域调光后，在显示单元的调制区域表面形成的光斑亮度大于该调制区域对应的图像分区最大亮度，因此计算得到的显示单元调制量不大于其可调制范围。
实施例1最能实现无色差还原欲显示图像，但是计算量大，需要占用很多计算资源。实施例2可利用在荧光在投影显示领域中的某些特性，对计算进行简化。
请参照图4，图4是本发明实施例2提供的一种显示系统的结构示意图。如图2所示，本发明显示系统2包括光源系统11、显示单元21、动态控制模块31、匀光装置41。其中光源系统11包括光源阵列111和波长转换装置112，动态控制模块31包括颜色校正部311、区域调光部312、显示调制部313、光源调制部314。本实施例2与实施例1在系统结构上的区别仅在于本实施例2光源系统11还包括波长转换装置112。波长转换装置112包括波长转换区和光源阵列的散射区；波长转换区涂覆荧光粉，荧光粉吸收至少部分光源阵列发出的光，并出射受激光。一般而言，通过荧光粉获得的光场是均匀的，且人眼对荧光粉产生光场的色差不敏感，因此受激光的光源单元色度坐标值可取其色度范围以内的某一固定值，光源单元的色度坐标值包含在其色度信息中。
举例而言，假设光源阵列111为蓝色激光光源阵列，波长转换装置112的波长转换区涂覆均匀的红色荧光粉和绿色荧光粉，另外波长转换装置112还包括蓝色激光光源的散射区。蓝色激光光源激发红色荧光粉和绿色荧光粉，分别产生均匀的红色荧光场和绿色荧光场，蓝色激光光源通过波长转换装置112的散射区，会有一定的扩散。由于红色荧光场和绿色荧光场为均匀光场，因此红色光源单元的色度信息中的红色光源单元色度值可取在其色度范围以内固定值，同理，绿色光源单元的色度信息中的绿色光源单元色度值可取在其色度范围以内固定值，即(xr，yr)和(xg，yg)为某一固定常数。可通过式(4)和(xr，yr)、(xg，yg)为某一固定常数的特性，将颜色转换矩阵CSC写成：
Figure BDA0001986318560000161
此时，颜色转换矩阵可表达为
Figure BDA0001986318560000162
其中C*为伴随矩阵，|C|为矩阵行列式。
其中，
Figure BDA0001986318560000163
Figure BDA0001986318560000164
Figure BDA0001986318560000171
Figure BDA0001986318560000172
对于每个像素点，只需计算
Figure BDA0001986318560000173
Figure BDA0001986318560000174
这五个求和值，然后与固定参数进行乘法和加法运算，如
Figure BDA0001986318560000175
Figure BDA0001986318560000176
等参数均为与荧光材料有关的固定值。由于FPGA擅长乘加运算，不擅长除法运算，采用这种简化后，对于每个像素点，只需计算一次除法
Figure BDA0001986318560000177
可有效提高FPGA运算速度。
虽然实施例2可以实现通过对受激光光源单元色度坐标值取固定值进行简化运算，但由于光源阵列的光源单元的色度坐标不能取固定值进行近似计算，因此计算量仍较大。本发明实施例2的第一变形实施例将光源阵列中的光源单元随机排列，由于随机排列后，各不同波长的光源单元进行叠加，此时光源阵列的光源单元色度坐标值可取其色度范围以内的某一固定值，进一步实现简化运算，且显示图像色差在人眼可接受范围以内。其中，光源阵列的色度坐标取值在色度范围以内且通常取中心波长为波动范围中间值的激光光源色度坐标进行计算。应理解，光源单元色度坐标值包含在其色度信息中。
举例而言，对于中心波长波动范围463nm到467nm蓝色激光光源，取中心波长为465nm时蓝色激光光源色度坐标进行计算，同时，假设红色荧光光场和绿色荧光光场均通过中心波长为465nm的蓝色激光光源激发荧光粉获得，因此红色荧光光场和绿色荧光光场的色度坐标也是确定的。此时，可通过白平衡计算求得Yrk、Ygk、Ybk，因此矩阵Ck中的值都是确定的。因此光源特性矩阵Ck中的各值均为固定值，此时，可将光源特性矩阵Ck表达为确定的矩阵C0。
Figure BDA0001986318560000181
Figure BDA0001986318560000182
请参照图5，图5是光源单元规则排列及光源单元随机排列的显示图像色差图。图5中(1)是采用上述简化运算且将中心波长为463～467nm的蓝色激光光源从左到右等差增加排列时最终显示图像的色差图，可以观察到通过规则排列的蓝色激光光源最大色差ΔE2000约为2.5。图5(2)是采用上述简化运算，且将中心波长为463～467nm随机排列时最终显示图像的色差图，可以观察到通过规则排列的蓝激光光源，最终图像显示最大色差ΔE2000约为1.4。因此，通过将光源阵列中的光源单元随机排列再用确定的光源特性矩阵进行简化运算是有效且可行的。
通过图5可以看到，若采用同光源特性矩阵C0进行简化运算，虽然色差减小，但是仍色差存在。实施例2的第三变形实施例中，增加波长转换装置中散色区的扩散程度，使其扩散程度不小于波长转换区域的荧光扩散程度，从而加强波长叠加效应。其中，增加散射层扩散程度的方法有多种，可通过改变散射颗粒的属性，如浓度、大小等。但如果蓝光扩散太大，其分区间的串扰会导致激光光源节能效果的降低以及均匀光场面积的减小，优选地，使得波长转换装置散射区的扩散程度与波长转换区的荧光扩散程度相同或相近。
请参照图6，图6是蓝光散射层的高斯扩散σ＝0.06和蓝光散射层的高斯扩散σ＝0.12时的显示图像色差图。图6中(1)为蓝光散射层的高斯扩散σ＝0.06时，通过光源阵列随机排列和运用同一光源特性矩阵C0进行简化运算的技术手段实现图像显示，在这种情况下，最大最终图像显示最大色差ΔE 2000约为2.5；图6中(2)为蓝光散射层的高斯扩散σ＝0.12，此时散射层与荧光扩散层的扩散程度相近，再通过光源阵列随机排列和运用同一光源特性矩阵C0进行简化运算的技术手段实现图像显示，在这种情况下，最大最终图像显示最大色差ΔE 2000约为1.4，与使用扩散程度较小的散射区相比，色差有效减小。因此，通过将光源阵列中的光源单元随机排列、使用较大扩散程度的散射层，再用确定的光源特性矩阵进行简化运算是有效且可行的。
以上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 (16)

1.一种显示系统，其特征在于，包括：
光源系统，包括由多个光源单元形成的光源阵列，用于发出光束，所述光源阵列可被划分为I×J个子区域；
显示单元，设置于所述光源系统的出射光路上，根据光斑调制信号，对其表面的光斑进行调制，产生图像光；
动态控制模块，用于根据图像信号及动态更新的光源单元的色度信息、最大亮度信息、调制电流与亮度的关系曲线，得到所述光斑调制信号和用以调节所述光源系统的电流调制信号。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述动态控制模块包括：
颜色校正部，用于根据各所述光源单元的色度信息及最大亮度信息，通过白平衡校正得到光源校正信号，所述光源校正信号包含各组光源单元实现最大亮度白点时的亮度值；
区域调光部，用于根据图像信号及所述光源校正信号，得到所述光源系统的区域调光信号；
显示调制部，用于根据图像信号、所述光源校正信号及所述区域调光信号，得到所述光斑调制信号；
光源调制部，用于根据所述区域调光信号、所述光源校正信号及光源单元的调制电流与亮度的关系曲线，得到所述光源系统的电流调制信号。
3.根据权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述区域调光部，用于根据图像信号及对应的子区域内各颜色光源单元分别组合形成的色域，计算得到各颜色亮度调制信号，分别取各颜色亮度调制信号的最大值作为显示单元各调制区域的目标亮度值，再次结合光源校正信号得到所述光源系统的区域调光信号。
4.根据权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述各组光源单元分别包含多种颜色的光源单元，且各组光源单元为空间上可实现白点的最小单位。
5.根据权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述颜色校正部还可平衡各组光源单元可实现白点的最大亮度，使得所述显示系统显示全白场时，画面各部分亮度均匀。
6.根据权利要求3所述的显示系统，其特征在于，所述子区域内各颜色光源单元为该区域内各颜色发出波长最大的光源单元和发出波长最小的光源单元。
7.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述光源阵列的每一子区域负责欲显示图像一个图像分区的主要照明，所述图像分区包括多个像素；所述显示单元包括多个调制区域，且所述调制区域与所述图像分区为一一对应的关系。
8.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述光源阵列为场致发光片阵列、冷阴极荧光灯阵列或发光二极管阵列；所述显示单元为液晶面板。
9.根据权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述光源阵列为激光光源阵列或发光二极管阵列；所述显示单元为空间光调制器。
10.根据权利要求9所述的显示系统，其特征在于，所述光源系统还包括：
波长转换装置，设置于所述光源阵列与所述显示装置的光路之间，所述波长转换装置的波长转换区吸收至少部分所述光源阵列发出的光，并出射受激光。
11.根据权利要求10所述的显示系统，其特征在于，所述光源阵列随机排列。
12.根据权利要求10所述的显示系统，其特征在于，所述波长转换装置还包括散射区。
13.根据权利要求12所述的显示系统，其特征在于，所述散射区的扩散程度不小于所述波长转换区的扩散程度。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的显示系统，其特征在于，受激光的光源单元色度坐标值取其色度范围以内的某一固定值，所述光源单元的色度坐标值包含在所述光源单元的色度信息中。
15.根据权利要求11～13中任一项所述的显示系统，其特征在于，光源阵列的光源单元色度坐标值取其色度范围以内的某一固定值，所述光源单元的色度坐标值包含在所述光源单元的色度信息中。
16.根据权利要求1～13中任一项所述的显示系统，还包括：
匀光装置，设置于所述光源系统与所述显示单元之间，用于对所述光源系统的出射光束进行匀光。
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