CN220509270U - 照明系统和投影设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种照明系统和投影设备，涉及光电技术领域。本实用新型通过在复眼的出光侧设置光斑调整装置，利用该光斑调整装置调整复眼出射的原始光斑的有效光斑区域，使得照射在所述显示芯片上的形成光斑覆盖所述显示芯片的工作像素区域，从而可根据需要投射出特定形状和/或大小的投影画面。

Description

照明系统和投影设备

技术领域

本实用新型涉及光电技术领域，尤其涉及一种照明系统和投影设备。

背景技术

目前，投影仪被广泛应用于各种情境中，如办公简报、播放影视、装置艺术等等。大部分的投影仪都是基于空间光调制器(SLM，Spatial Light Modulator)，空间光调制器主要包括透射型的LCD(Liquid Crystal Display，液晶)投影、反射型的LCoS(LiquidCrystal on Silicon，硅基液晶)投影和反射型的DMD(Digital Micro-Mirror Device，数字微镜器件)投影。在不同的应用场景，可能需要形成不同形状和/或大小的投影画面，如在利用投影仪对智能终端播放的抖音视频进行投屏时，投影画面为狭长的矩形，又如在播放家庭影册等场景时，可形成圆形或五角形等形状的投影画面以提高趣味性。

同时，投影仪作为一种智能便携式显示装置，可根据用户的需求随意摆放，当投影仪摆放是侧投或者摆放有倾斜角度的时候，投影画面会发生倾斜。此时可能会引入梯形校正技术对投影画面进行校正，让投影画面呈现规则的矩形投影。然而梯形校正后，画面边缘通常会有一圈灰边，影响观影体验。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种照明系统和投影设备，可根据需要投射出特定形状和/或大小的投影画面。

第一方面，本实用新型提供一种照明系统，沿光路依次设置的复眼、光斑调整装置和显示芯片，其中：

所述复眼包括多个透镜单元，所述复眼用于对入射的照明光进行匀化处理，且每个透镜单元出射的原始光斑一一映射在显示芯片上；

所述光斑调整装置包括多个调整单元，且调整单元与透镜单元一一对应，所述调整单元用于调整所述原始光斑的有效光斑区域，使得照射在所述显示芯片上的形成光斑覆盖所述显示芯片的工作像素区域；

所述显示芯片用于将照明光调制成图像光。

一种可能的实现方式中，所述形成光斑的各边与所述显示芯片的工作像素区域对应的边平行或重合。

一种可能的实现方式中，所述光斑调整装置靠近所述复眼的一面与所述复眼的出射面之间的距离为0-5mm。

一种可能的实现方式中，所述光斑调整装置为液晶面板，所述液晶面板的每个调整单元包括多个像素。

一种可能的实现方式中，每个调整单元包括的像素数量大于等于100。

一种可能的实现方式中，所述液晶面板包括依次设置的起偏器、液晶层和检偏器，其中，所述起偏器用于透射具有第一偏振态的线偏振光，所述液晶层在开启时用于将光线的偏振方向旋转90度，所述检偏器用于透射具有第二偏振态的线偏振光，所述第一偏振态的偏振方向与所述第二偏振态的偏振方向垂直。

一种可能的实现方式中，还包括偏振转换元件，所述偏振转换元件位于所述复眼远离所述光斑调整装置的一侧，所述偏振转换元件用于将入射的照明光转换为具有第一偏振态的线偏振光。

一种可能的实现方式中，所述偏振转换元件包括第一棱镜、第二棱镜和半波片，所述第一棱镜和第二棱镜的贴合面上设置有偏振分光膜，所述偏振分光膜用于将入射的照明光分成具有第一偏振态的第一光束和具有第二偏振态的第二光束，所述半波片位于所述第二光束的光路上。

一种可能的实现方式中，还包括一个或多个透镜，所述一个或多个透镜位于所述复眼和所述显示芯片之间，用于在未经所述光斑调整装置调整时，将所述原始光斑以第一放大率成像在所述显示芯片上。

第二方面，本实用新型提供一种投影设备，包括第一方面所述的照明系统。

本实用新型通过在复眼的出光侧设置光斑调整装置，利用该光斑调整装置调整复眼出射的原始光斑的有效光斑区域，使得照射在所述显示芯片上的形成光斑覆盖所述显示芯片的工作像素区域，从而可根据需要投射出特定形状和/或大小的投影画面。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种投影设备的功能模块示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种投影设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种照明系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种光斑调整装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种复眼的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种投影设备的镜头光轴垂直示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种投影设备的正投位置示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种投影设备的斜投位置示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种梯形校正后的投影画面示意图；

图10为本实用新型实施例提供的一种梯形校正后的显示芯片的工作像素区域示意图；

图11为本实用新型实施例提供的一种显示芯片的工作像素区域位置示意图；

图12为本实用新型实施例提供的一种目标光斑区域的位置示意图；

图13为本实用新型实施例提供的一种目标光斑区域示意图；

图14为本实用新型实施例提供的一种光斑成像示意图；

图15为本实用新型实施例提供的一种复眼cell的光斑形成区域示意图；

图16为本实用新型实施例提供的一种复眼的光斑形成区域示意图；

图17为本实用新型实施例提供的一种液晶面板的结构示意图；

图18为本实用新型实施例提供的一种偏振转换元件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。虽然本实用新型中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型中，为了便于清楚描述本实用新型实施例的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解，“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，其仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本实用新型实施例中对设备或消息个数的特别限定，不能构成对本实用新型实施例的任何限制。“多个”是指两个或两个以上，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

为了彻底理解本实用新型，将在下面提供详细的描述，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

图1为本实用新型提供的一种投影设备的功能模块示意图。如图1所示，投影设备包括图像处理器101和投影光机102。其中：

图像处理器101可以是微控制器、专用图像处理芯片等，微控制器可以是ARM芯片、微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)等；专用图像处理芯片可以是图像信号处理器(Image Signal Processing，ISP)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、嵌入式神经网络处理器(neural-network process units，NPU)等。图像处理器101可以用于视频解码、画质处理等。

投影光机102可以包括驱动芯片、空间光调制器和光源等。其中，光源可以包括激光光源、LED光源、荧光光源等；空间光调制器可以是数字微镜器件(Digtial MicromirrorDevices，DMD)、液晶器件(Liquid Crystal Display，LCD)、硅基液晶器件(Liquid Crystalon Silicon，LCOS)等，用于将光源光进行调制以产生图像光；驱动芯片与空间光调制器对应，例如数字微镜器件可以采用数字光处理元件(Digital Light Processing，DLP)驱动。投影光机102用于将需要投影的图像投射成投影画面。

在一些实施例中，投影设备还包括一个或者一个以上处理核心的中央控制器103，该中央控制器可以是CPU、ARM、MCU等控制器。中央控制器103是该投影设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个投影设备的各个部分，可以运行或执行存储在存储模块104内的软件程序和/或操作系统，以及调用存储在存储模块104内的数据。可选地，图像处理器101和中央控制器103可集成为一个处理器。

在一些实施例中，投影设备还包括一个或一个以上计算机可读存储介质的存储模块104、输入模块105以及通信模块106、电源107等部件。本领域技术人员可以理解，图1中示出的投影设备结构并不构成对投影设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

存储模块104可用于存储软件程序和操作系统，中央控制器103通过运行存储在存储模块104的软件程序和操作系统，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储模块104可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据投影设备的使用所创建的数据等。此外，存储模块104可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储模块104还可以包括存储器控制器，以提供中央控制器103对存储模块104的访问。

该投影设备还可包括输入模块105，该输入模块105可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的遥控器、键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。

该投影设备还可包括通信模块106，在一些实施例中通信模块106可以包括无线模块，投影设备可以通过该通信模块106的无线模块进行短距离无线传输，从而为用户提供了无线的宽带互联网访问。比如，该通信模块106可以用于帮助用户访问流式媒体等。

投影设备还包括给各个部件供电的电源107，在一些实施例中，电源107可以通过电源管理系统与中央控制器103逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源107还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

图2为本实用新型实施例提供的一种投影设备的结构示意图。如图2所示，投影设备包括光源装置201、匀光元件202、照明系统203、显示芯片204和成像系统205。光源装置201产生的照明光经匀光元件202匀化处理，照明系统203将匀光元件202的出射面的光斑以第一放大率成像在显示芯片204上，显示芯片204将入射的照明光调制成图像光照射进入成像系统205，最终将图像光成像到屏幕等被投影体，形成投影画面。其中，显示芯片204可以是DMD、LCOS、LCD中的任意一种；成像系统205一般为镜头系统，如投影镜头。

此外，投影设备还可包括光源控制模块(图中未示出)，光源控制模块可对光源装置201中的一个或多个光源的动作进行控制，使得光源装置201出射生成图像时所要求的规定波段的光。进一步地，光源装置201、匀光元件202、照明系统203、显示芯片204和成像系统205均可包括在投影光机102(参照图1)中。

光源装置201可包括一个或多个光源。光源可为激光光源、LED光源或荧光光源等。进一步地，光源可为单一发光元件或是发光元件阵列，且发光元件阵列可包括不同颜色的发光元件。例如光源可以是产生蓝光或绿光或红光的LD光源或LED光源等，或者光源为多色激光器，即为包含有多种激光器的发光元件阵列，如光源可包含有蓝激光器和红激光器，或者包含有蓝激光器和绿激光器，或者同时包含有蓝激光器、红激光器和绿激光器。

匀光元件202用于对光源装置201产生的照明光进行匀化处理。具体地，匀光元件202包括入射面和出射面，匀光元件202用于对从其入射面入射的照明光进行匀化处理，以在其出射面形成与显示芯片具有相同形状的光斑，如矩形、圆形等形状的光斑。示例地，匀光元件202可为光棒、复眼等。

照明系统203是从匀光元件到显示芯片的部分，用于将匀光元件202的出射面的光斑以放大率n(n可大于1，可小于1，也可等于1)成像在显示芯片204上，本实用新型实施例中，匀光元件的出射面所在的面为照明系统的物面，显示芯片表面所在的面为照明系统的像面。在一些实施例中，照明系统中可能还会存在中继像面，这里的中继像面是指匀光元件的出射面的光斑在照明系统中的成像面，此时，匀光元件的出射面的光斑在中继像面成像后，再次成像在显示芯片上。

在一些实施例中，匀光元件202为光棒，光棒出射面的光斑会通过照明系统203放大(n>1)或者缩小(n<1)后，照射在显示芯片204上，假设光棒出射面的长宽尺寸分别为a和b，显示芯片204的长宽尺寸分别为a’和b’，则a’＝n*a，b’＝n*b。如果放大率n的纵向放大率n_纵和横向放大率n_横不同，则a’＝n_纵*a，b’＝n_横*b。在其他一些实施例中，匀光元件202为复眼，复眼包括多个(两个或两个以上)透镜单元，每一个透镜单元的光斑都会通过照明系统203放大(n>1)或者缩小(n<1)后，照射在显示芯片204上，每一个透镜单元的尺寸与显示芯片的尺寸的关系与光棒方案相同，这里不再赘述。

图3为本实用新型实施例提供的一种照明系统的结构示意图。如图3所示，照明系统包括透镜2、透镜3和透镜4，匀光元件的出射面1的光斑经过透镜2、透镜3和透镜4的放大后，成像在显示芯片的表面5上。

进一步地，照明系统中还包括光斑调整装置(图中未示出)，该光斑调整装置用于调整有效光斑区域(即能照射到显示芯片上的光斑区域)，如光棒出射面的光斑为矩形，通过控制模块对光斑调整装置进行调节，可以改变照射在显示芯片上的光斑的形状和/或大小。具体地，可通过控制模块先根据目标投影画面确定显示芯片的工作像素区域，然后根据所述显示芯片的工作像素区域调节光斑调整装置，使得照射在所述显示芯片上的形成光斑覆盖所述显示芯片的工作像素区域，且所述形成光斑的形状与所述显示芯片的工作像素区域的形状相同。

可选地，投影设备中还包括固定装置(图中未示出)，该固定装置用于固定匀光元件和光斑调整装置，使得匀光元件和光斑调整装置的相对位置保持不变，如匀光元件和光斑调整装置之间的距离为2mm，在调节光斑调整装置时，保证匀光元件和光斑调整装置之间的距离为2mm不变，从而保证光斑调整装置调节的有效性。示例地，匀光元件和光斑调整装置可都固定在光机外壳内，保持两者之间的相对位置不变，或者匀光元件和光斑调整装置可通过卡扣或者耐高温胶水等方式固定在一起。

优选地，光斑调整装置位于匀光元件的出射面处，光斑调整装置可尽量靠近匀光元件的出射面设置，如光斑调整装置靠近所述匀光元件的一面与所述匀光元件的出射面之间的距离为0-5mm，如为3mm或2mm，可更准确地控制照射在显示芯片上的光斑的形状和/或大小。本实用新型实施例对光斑调整装置的结构不进行限制，为了便于理解本实用新型，以下示例性地给出一种光斑调整装置的结构示意图。

请参阅图4，光斑调整装置包括一片或多片挡片，示例地，光斑调整装置包括4片独立的挡片7，每片挡片链接一个齿轮8，齿轮8链接在一个轨道6上。可通过马达驱动齿轮8在轨道6上进行独立的滑动和/或旋转，带动挡片7移动和/或转动和/或摆动，4片挡片7可围成任意形状的通光孔，从而可以得到任意形状的光阑。

在一些实施例中，匀光元件为光棒，光棒出射面的光照能量一般比较集中，照射在挡片7上的能量也比较强，其大部分能量是被挡片7吸收后转化为热能的，使用散热泥或者其他的散热介质将挡片7与光机外壳进行连接，或者在光机外部设计散热鳍片等散热装置，连接挡片7对其进行散热。

示例地，投影显示控制方法包括以下内容：

S1001、获取显示芯片的工作像素区域和第二放大率，所述第二放大率为所述光斑调整装置所在的第一平面上的光斑在显示芯片上的放大率。

具体地，可根据目标投影画面确定显示芯片的工作像素区域。在一些实施例中，当需要在投影屏幕上形成狭长或者圆形等形状的投影画面时，显示芯片的工作像素区域对应的为狭长或者圆形等形状。在其他一些实施例中，当投影设备的摆放位置改变时，如果执行了梯形校正，则显示芯片的工作像素区域随之改变。

当光斑调整装置的位置确定后，第二放大率是一个确定的值，如光斑调整装置贴近匀光元件的出射面设置，则第二放大率即为第一放大率n；又如照明系统中具有中继像面，则光斑调整装置还可设置在中继像面位置(可以左右偏离一定距离，但最优为中继像面处)，中继像面的光斑尺寸与显示芯片上的光斑尺寸也有一个放大倍率的关系，如第一放大率n＝3，该放大倍率可能为1.5或者2等。

S1002、根据所述显示芯片的工作像素区域和所述第二放大率，确定所述第一平面上的目标光斑区域。

具体地，如显示芯片的工作像素区域的大小为Q，第二放大率为m，则第一平面上的目标光斑区域的大小P＝Q/m，而目标光斑区域与显示芯片的工作像素区域的形状相同。示例地，假设第一平面上的光斑在显示芯片的纵向上的纵向放大率为m_纵，在显示芯片的横向上的横向放大率为m_横，显示芯片的工作像素区域是长为i，宽为j的矩形，则目标光斑区域是长为i/m_纵，宽为j/m_横的矩形。

在一些实施例中，可先获取显示芯片的工作像素区域的各顶点与显示芯片的原始像素区域边缘的纵向距离和横向距离；然后根据所述各顶点与显示芯片的原始像素区域边缘的纵向距离和所述纵向放大率，确定第一平面上的目标光斑区域的对应顶点与第一平面上的原始光斑区域边缘的纵向距离；根据所述各顶点相对显示芯片的原始像素区域边缘的横向距离和所述横向放大率，确定第一平面上的目标光斑区域的对应顶点与第一平面上的原始光斑区域边缘的横向距离，则根据第一平面上的目标光斑区域的各顶点与第一平面上的原始光斑区域边缘的纵向距离和横向距离即可确定第一平面上的目标光斑区域的位置。需要说明的是，这里的显示芯片的原始像素区域是指显示芯片原有的像素区域，第一平面上的原始光斑区域是指第一平面上与显示芯片的原始像素区域对应的光斑区域。

S1003、根据所述目标光斑区域调节所述光斑调整装置，以在所述第一平面上形成覆盖所述目标光斑区域的光斑形成区域。

在一些实施例中，确定目标光斑区域后，可利用光斑调整装置对目标光斑区域之外的区域进行遮挡，以形成覆盖所述目标光斑区域的光斑形成区域，光斑形成区域应尽可能地接近目标光斑区域，以减小或消除投影画面的灰边，提升投影效果。优选地，光斑形成区域的各边与所述目标光斑区域对应的边平行(相互平行的两条边的距离在预设范围内)或重合，进一步提升投影效果。

对于包括多个子匀光单元的匀光元件而言，如匀光元件为包括多个透镜单元的复眼，每个子匀光单元的光斑都会通过照明系统照射在显示芯片上，如图5所示，匀光元件9的每个子匀光单元10的出射光斑会一一映射在显示芯片11上，因此，光斑调整装置需要对每个子匀光单元的出射光斑进行调整，使得每个子匀光单元出射所需形状和/或大小的光斑，此时每个子匀光单元都对应一个目标光斑区域。

匀光元件的出射面的光斑经过光斑调整装置后，只有通过光斑形成区域的光照射在显示芯片上，由于光斑形成区域基本与目标光斑区域相同，而目标光斑区域是根据显示芯片所需的工作像素区域确定的，因此，可以投射出任意形状的投影画面，并可以减小或消除投影画面的灰边。

为了更好地理解本实用新型，以下以梯形校正的场景为示例进行进一步地说明。该实施例中，假设光斑调整装置贴近匀光元件的出射面设置，匀光元件为光棒。

当投影光机的镜头光轴与投影屏幕处于垂直状态(如图6所示)，且投影光机水平摆放(如图7所示)时，投影画面才是一个规则的水平矩形。当投影光机没有同时满足以上两个条件的时候，投影画面就会发生梯形畸变或者倾斜的情况，如图8所示。

当前解决以上画面畸变最常用的方法是梯形校正。所谓梯形校正就是在畸变画面内裁切一个新的水平且规则的矩形。执行梯形校正后，投影画面如图9所示，图中的a区域为实际观影画面区域，即有效投影画面，b区域是有效投影画面的外围区域。有效投影画面对应显示芯片的像素控制单元为开启状态，如图10所示的c区域，对应投影画面中的a区域(图9)；有效投影画面的外围区域对应显示芯片的像素控制单元为关闭状态，如图10所示的d区域，对应投影画面的b区域(图9)。

因为显示芯片在不工作状态下，照明光仍然会有一部分照射在该区域，还是会有少部分光能量会投影到屏幕，所以在梯形校正后，有效裁切画面以外的区域仍有一些光照，形成灰边，影响用户的观影体验。

投影设备启动或者投影设备的摆放位置改变后，可能会启动梯形校正，如检测到投影设备的摆放位置发生改变，即启动梯形校正，又如投影设备(如投影设备的鹰眼系统)会检测投影画面是否存在畸变或者倾斜的情况，对于畸变或者倾斜的程度会设定一个阈值，当投影画面在阈值以内，则不会启动梯形校正；当投影画面超过阈值，则会启动梯形校正。

梯形校正启动后，显示芯片中处于开启状态的像素区域(即显示芯片的工作像素区域)为已知，通过四个顶点的像素位置，确定显示芯片的工作像素区域如图10所示的c区域。根据显示芯片的工作像素区域和照明系统的放大率n，可以计算得出光棒出口端的目标光斑区域，如图13所示的虚线框是初始照明系统设计的光棒出口端的原始光斑区域，该原始光斑区域与光棒端口的形成相同，如都呈矩形，实线框是启动梯形校正后，显示芯片的工作像素区域对应的光棒出口端的目标光斑区域，该目标光斑区域与显示芯片的工作像素区域的形状相同。以下示例性地给出一种目标光斑区域的计算方法：

1)启动梯形校正后，显示芯片的工作像素区域的4个顶点就会确定，分别是①，②，③，④，其中①为显示芯片的第m1列n1行，如图11所示。

2)显示芯片的每一个像素的尺寸为已知，设定为k，则显示芯片的工作像素区域的顶点距离芯片边缘的距离等于k*像素数，即①顶点与芯片短边边缘的距离为k*m1，与芯片长边边缘的距离为k*n1。

3)光棒出口端的目标光斑区域的顶点与显示芯片是一一对应的映射关系，如图12所示，其中Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ分别为光棒出口端的目标光斑区域的顶点，与显示芯片的工作像素区域的4个顶点①，②，③，④一一对应。

4)根据照明系统的放大率n，可以求出顶点Ⅰ距离光棒端面短边的距离为k*m1/n，距离光棒端面长边的距离为k*n1/n。

5)相同的算法可以求出Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ顶点与光棒边缘的距离，即可以确定光棒出口端的目标光斑区域的位置。

在一些实施例中，照明系统中可能会具有中继像面，则光斑调整装置还可以放在中继像面位置。光斑调整装置与中继像面位置越重合，遮挡效果越好。中继像面上的目标光斑区域与光棒出射面的计算方法相同，这里不再详细介绍。

在光棒出射面(即光棒端面)通过调节光斑调整装置对图13中实线框以外的区域进行遮挡。优选的，光斑调整装置的遮挡边框与光棒出射面的目标光斑区域的对应边为重合或平行状态；优选的，为了使光斑调整装置不遮挡画面边缘的有效光线能量，光斑调整装置围成的通光区域会大于等于光棒出射面的目标光斑区域。通过设置光斑调整装置，可以有效消除画面因为梯形校正形成的灰边，效果示意如图14所示。

当投影设备的摆放位置变化时，梯形校正画面灰边的形状和尺寸会随之变化，光棒出射面的光斑调整装置围成的光斑形成区域也随之变化。

在其他一些实施例中，匀光元件可为复眼，复眼由多个小透镜单元阵列组成，单元数量≥2，每个小透镜单元简称cell。复眼的每个cell的出射光斑会一一映射在显示芯片上。因此，可以通过调整cell的出射光斑形状，从而控制照射在显示芯片上光斑的形状。通过显示芯片的工作像素区域和照明系统的放大率可以计算出梯形校正后，每个cell所需射出光斑的形状(即目标光斑区域)，计算方法与光棒出射面的目标光斑区域计算方法相同，这里不再赘述。

示例地，在复眼和显示芯片之间紧贴复眼的位置增加一个液晶面板，该液晶面板即复眼的光斑调整装置。其中，一个cell对应液晶面板的多个像素，如30、50或80个像素。通过控制液晶像素点的开关形成不同形状的cell射出光斑，如图15所示。优选的，一个cell对应的液晶像素数量大于等于100，使得液晶开闭控制的形状接近目标光斑区域。在其他一些实施例中，也可使用电致滤波装置作为光斑调整装置，根据目标光斑区域控制电致滤波装置对应区域的透光性实现挡光和透光。

获得每个cell的目标光斑区域后，目标光斑区域的参数信息可存储于控制模块中，根据目标光斑区域的参数信息控制液晶像素的开闭，最终达成任意形状的cell出射光斑。优选的，液晶像素开闭形成的光斑形成区域与目标光斑区域的各边为重合或平行状态，可消除或减小灰边；为了不遮挡画面边缘的有效光线能量，液晶像素开闭形成的光斑形成区域大于等于目标光斑区域。整个复眼中，每个cell对应的光斑形成区域都是相同的，如图16所示，图中左边为每个cell对应的液晶像素开闭状态，右边为整个复眼对应的液晶像素开闭装置。

图17为本实用新型实施例提供的一种液晶面板的结构示意图。如图17所示，液晶面板包括起偏器801、液晶层802和检偏器803，自然光经过起偏器801时只有一个方向的线偏振光才能通过，液晶层802开启时可将光线偏振方向旋转90度，检偏器803可通过的光线偏振态方向与起偏器方向为垂直状态，如起偏器801只能通过S偏振态的光，检偏器803可通过P偏振态的光，当液晶层802开启时，将起偏器801通过的S偏振态的光转换为P偏振态的光，然后经检偏器803透射出去。当液晶面板控制某一像素光线不通过时，液晶层处于关闭状态，光线通过液晶层802时偏振方向不变，此时光线不能通过该像素。当液晶面板控制某一像素光线通过时，液晶层802处于开启状态，光线通过液晶层802时偏振方向改变，此时光线能通过该像素。

在一些实施例中，当光源装置出射的光是自然光时，可在光源装置和复眼之间增加一个偏振转换元件，将自然光转换为线偏振光，减少光源能量的损失，如图18所示，偏振转换元件901将自然光转换为S偏振态的光，S偏振态的光通过复眼后仍为S偏振态，最后入射至液晶面板903。

继续参阅图18，偏振转换元件可包括第一棱镜9011、半波片9012和第二棱镜9013，第一棱镜9011和第二棱镜9013的贴合面处镀有透P返S膜，该膜层可设置在第一棱镜9011的斜面上，也可设置在第二棱镜9013的斜面上，第二棱镜9013的与贴合面相对的一面为反射面。一束自然光中主要包含S和P两个偏振态的光线，自然光在两个棱镜的贴合面被分为P偏振态和S偏振态的光线。其中，P偏振态光路的棱镜出口紧贴一片半波片，将P偏振态光线转为S偏振态，S偏振态光线经第二棱镜9013的反射面反射入射至复眼902；或者P偏振态光直接通过第一棱镜9011入射至复眼902，在S偏振光路的棱镜出口紧贴一片半波片，将S偏振态光线转为P偏振态。如此，所有进入复眼的光线为相同的偏振态，避免了经过液晶面板后，光线能量损失1/2的劣势。可选地，还可使用风冷散热装置对液晶面板进行散热，提高液晶面板的使用寿命。

在一些实施例中，也可根据目标形状控制投影设备中的光斑调整装置，调节匀光元件出射的原始光斑的有效光斑区域，以投射出所述目标形状的投影画面。具体方法包括：

S2001、确定目标形状。

在一些实施例中，可根据用户需求确定目标形状。示例地，投影设备开机后，显示包括显示选择界面的投影画面，显示选择界面中可包括显示模式和/或显示形状等参数。其中，显示模式可以包括观影模式、个性模式、投屏模式等，显示形状可以包括矩形、圆形、五角形、心形等。用户可通过遥控器、手势、语音等方式选择显示选择界面中相关的内容后，显示选择界面隐藏至画面侧边或者直接消失。如用户选择的显示形状为五角形，则目标形状为五角形。应理解，投影设备也可自动选择相应的显示模式和/或显示形状，目标形状也可为执行梯形校正后的目标投影画面的形状。

在其他一些实施例中，投影设备可自动确定目标形状。示例地，投影设备可根据数据源确定目标形状，如当投影设备识别到播放的数据源为电影时，可自动确定目标形状为16:9矩形形状；当投影设备识别到播放的数据源为照片时，可随机确定目标形状为心形、五角形等形状。

可选地，还可获取用户画像信息和/或环境信息，其中用户画像信息包括观影画面尺寸、亮度参数、色域参数等；环境信息包括环境光强度、时间等，基于用户画像信息和/或环境信息确定目标形状，可实现根据用户喜好或者环境调整投影画面形状，比如夜晚观影去灰边，白天观影不去灰边，或者灰边裁剪较少等。

S2002、根据目标形状控制投影设备中的光斑调整装置，调节匀光元件出射的原始光斑的有效光斑区域，以投射出所述目标形状的投影画面。

具体地，当目标形状为五角形时，则控制光斑调整装置形成五角形的有效光斑区域，如光棒出射面的原始光斑为矩形，则调整光斑调整装置的挡片位置，利用挡片围成五角形的有效光斑区域，从而投射出五角形的投影画面。

在一些实施例中，如果用户选择的显示模式为观影模式，则显示形状对应16:9矩形形状，控制光斑调整装置形成16:9矩形形状的光斑区域。进一步地，还可获取电影片源本身的观影参数，包括分辨率，根据分辨率判断是否支持16:9矩形形状，若支持，则控制光斑调整装置形成16:9矩形形状的光斑区域；若不支持，则在投影画面中进行提示。

在其他一些实施例中，如果用户选择的显示模式和显示形状分别为投屏模式和竖屏矩形，则控制光斑调整装置形成相应的竖屏矩形光斑区域。进一步地，还可判断数据源是否支持对应的形状，如获取数据源判断数据源画面属于横屏还是竖屏，判断数据源是否支持竖屏矩形，若支持，则控制光斑调整装置形成相应的竖屏矩形光斑区域；若不支持，则在投影画面中进行提示。

应理解，上述术语“模块”可以指应用特有集成电路(application specificintegrated circuit，ASIC)、电子电路、用于执行一个或多个软件或固件程序的处理器(例如共享处理器、专有处理器或组处理器等)和存储器、合并逻辑电路和/或其它支持所描述的功能的合适组件。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实用新型实施例方案的目的。所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如一个模块或者组件可以划分为多个模块或组件，或者多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种照明系统，其特征在于，包括沿光路依次设置的复眼、光斑调整装置和显示芯片，其中：

所述复眼包括多个透镜单元，所述复眼用于对入射的照明光进行匀化处理，且每个透镜单元出射的原始光斑一一映射在显示芯片上；

所述光斑调整装置包括多个调整单元，且调整单元与透镜单元一一对应，所述调整单元用于调整所述原始光斑的有效光斑区域，使得照射在所述显示芯片上的形成光斑覆盖所述显示芯片的工作像素区域；

所述显示芯片用于将照明光调制成图像光。

2.根据权利要求1所述的一种照明系统，其特征在于，所述形成光斑的各边与所述显示芯片的工作像素区域对应的边平行或重合。

3.根据权利要求1所述的一种照明系统，其特征在于，所述光斑调整装置靠近所述复眼的一面与所述复眼的出射面之间的距离为0-5mm。

4.根据权利要求1所述的一种照明系统，其特征在于，所述光斑调整装置为液晶面板，所述液晶面板的每个调整单元包括多个像素。

5.根据权利要求4所述的一种照明系统，其特征在于，每个调整单元包括的像素数量大于等于100。

6.根据权利要求4所述的一种照明系统，其特征在于，所述液晶面板包括依次设置的起偏器、液晶层和检偏器，其中，所述起偏器用于透射具有第一偏振态的线偏振光，所述液晶层在开启时用于将光线的偏振方向旋转90度，所述检偏器用于透射具有第二偏振态的线偏振光，所述第一偏振态的偏振方向与所述第二偏振态的偏振方向垂直。

7.根据权利要求6所述的一种照明系统，其特征在于，还包括偏振转换元件，所述偏振转换元件位于所述复眼远离所述光斑调整装置的一侧，所述偏振转换元件用于将入射的照明光转换为具有第一偏振态的线偏振光。

8.根据权利要求7所述的一种照明系统，其特征在于，所述偏振转换元件包括第一棱镜、第二棱镜和半波片，所述第一棱镜和第二棱镜的贴合面上设置有偏振分光膜，所述偏振分光膜用于将入射的照明光分成具有第一偏振态的第一光束和具有第二偏振态的第二光束，所述半波片位于所述第二光束的光路上。

9.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，还包括一个或多个透镜，所述一个或多个透镜位于所述复眼和所述显示芯片之间，用于在未经所述光斑调整装置调整时，将所述原始光斑以第一放大率成像在所述显示芯片上。

10.一种投影设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的照明系统。