光源系统与其控制方法、及显示设备与其控制方法与流程

本发明涉及显示
技术领域：
，尤其涉及一种光源系统与其控制方法及显示设备与其控制方法。
背景技术：
：本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的具体实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。在显示
技术领域：
，通常采用激光器阵列作为显示设备的光源，激光器阵列中的每个激光器负责一个区域的照明。然而，在实际应用中，这种方法会导致当光源中的个别激光器出现问题时，成像面容易出现显示坏点，比如投影画面或显示画面中出现暗斑。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供一种可以有防止由于光源系统中的个别激光器损坏导致的显示坏点的光源系统，本发明还提供一种显示设备、光源的控制方法及显示设备的控制方法。一种光源系统，包括：阵列光源，包括m个可独立调节亮度的发光体；光学开关，设置在所述阵列光源的出光光路上，用于将所述m个发光体出射的照明光引导至预设照明区域的n个子区域；及控制装置，用于控制所述光学开关以预设帧率调节所述m个发光体中的至少部分发光体出射的照明光方向，在当前图像帧期间，将至少部分发光体出射的照明光引导至与当前图像帧的上一个或多个图像帧不同的子区域。一种显示设备，采用如上所述的光源系统。一种光源系统的控制方法，所述方法包括：控制阵列光源的m个发光体分别发出预设亮度的照明光；控制设置在所述阵列光源出光光路上的光学开关将所述m个发光体出射的照明光引导至预设照明区域的子区域；并控制所述光学开关以预设帧率调节所述m个发光体中的至少部分发光体出射的照明光方向，在当前图像帧期间，将至少部分发光体出射的照明光引导至与该图像帧的上一个或多个图像帧不同的子区域。一种显示设备的控制方法，采用如上所述的光源系统的控制方法，所述将至少部分发光体出射的照明光引导至与该图像帧的上一个或多个图像帧不同的子区域之后包括：根据每个图像帧相应子区域的峰值亮度，计算获得照射至光调制装置表面的光照度分布；根据所述光照度分布及对应帧待显示图像中各个像素的亮度，控制所述光调制装置对入射光线进行调制。本发明提供的光源系统及显示设备中，保证在当前图像帧期间，至少部分发光体出射的照明光引导至与当前图像帧的上一个或多个图像帧不同的子区域，从而降低了个别发光体对单个子区域的影响，有利于降低由于个别发光体损坏而导致出现显示坏点的几率。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例/方式技术方案，下面将对实施例/方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例/方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明优选实施方式提供的显示设备的结构示意图。图2为图1所示的光学开关的另一实施方式中的结构示意图。图3为显示设备的控制方法流程图。图4(a)为正常情况下投影图像。图4(b)为未采用图3所示的光源系统及控制装置的控制方法，其中一个激光器损坏时投影图像。图4(c)为采用轮询周期包括2个预设周期时的光源系统及控制装置的控制方法，其中一个激光光源损坏时投影图像。图4(d)为采用轮询周期包括16个预设周期时的光源系统及控制装置的控制方法，其中一个激光器损坏时投影图像。主要元件符号说明显示设备10光源系统100激发光源110光学开关120、220输入阵列221第一反射元件122、222第二反射元件124、224输出阵列225波长转换装置140控制装置160光调制装置600镜头装置700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，为本发明优选实施方式提供的显示设备10的结构示意图。显示设备10可以为影院投影机、激光电视、工程投影机、商教投影机、拼接墙及微型投影仪中的一种。本发明实施方式中以投影设备为例进行说明，可以理解的是，显示设备10还可以是上述提到的其他设备。显示设备10包括光源系统100、光调制装置600及镜头装置700。本发明实施方式中提供的光源系统100用于发出预调制后的光源光，光调制装置600用于对光源光进行二次调制后得到自镜头装置700出射的图像光。光源系统100包括阵列光源110、光学开关120、波长转换装置140及控制装置160。其中，阵列光源110包括多于m个可独立调节亮度的发光体，m个发光体分别用于出射照明光。波长转换装置140表面包括用于接收照明光的预设区域。波长转换装置140表面还设置有用于将至少部分照明光进行波长转换的转换区域，预设区域位于照明光光路上的转换区域内。预设区域包括n个子区域，n个子区域可以呈阵列排布。光学开关120设置于阵列光源110与波长转换装置140之间。控制装置160用于控制光学开关120以预设帧率调节m个发光体中的至少部分发光体出射的照明光方向，在当前图像帧期间，将至少部分发光体出射的照明光引导至与当前图像帧的上一个或多个图像帧不同的子区域。其中，预设帧率与图像帧刷新频率有关，在一种实施方式中，预设帧率与图像帧刷新率相同，在其他实施方式中，预设帧率大于或小于图像帧刷新率。若发光体中个别发光体发光异常，该发光体不会固定照射于同一子区域中，因此有利于降低由于个别发光体损坏导致出现显示坏点的几率。具体地，阵列光源110可为激光光源、激光荧光粉光源、灯泡光源、led光源中的一种。阵列光源110可以为蓝色光源，发出蓝色照明光。可以理解的是，阵列光源110不限于蓝色光源，阵列光源110也可以是紫色光源、红色光源或绿色光源等。本实施方式中，发光体为蓝色激光器，用于发出蓝色激光作为照明光。阵列光源110中包括n个发光体，由于一般地显示画面呈长方形，故n个发光体呈m*n矩阵排布，可以理解的是，n个发光体还可以呈其他形式的矩阵排布。可以理解的是，阵列光源110中具体发光体的数量可以依据实际需要进行选择。波长转换装置140表面的转换区域设置有波长转换材料。在照明光的激发下，波长转换材料将照明光转换为光源光。本实施方式中，不限定波长转换装置140的具体形式。在一种实施方式中，波长转换装置140为固定式荧光片，荧光片表面设置有黄色荧光粉或黄色荧光粉与蓝色荧光粉组合，或者其他波长转换材料。在一种实施方式中，波长转换装置140为色轮组件，色轮组件表面设置有波长转换材料，色轮组件在其驱动单元的驱动下周期性运动，优选地，色轮组件设置有滤光单元，波长转换材料出射的光源光经过滤光单元的过滤后出射。在一种实施方式中，色轮组件为反射式色轮或透射式色轮。转换区域设置于波长转换装置140表面，由于转换区域时刻位于照明光的光路上，在波长转换装置140为固定式荧光片的实施方式中，预设区域在荧光片上的位置是固定的。在波长转换装置140为色轮组件的实施方式中，由于照明光在色轮组件表面形成的光斑相对于色轮组件上一固定点的相对位置是时刻变化的，从而预设区域在色轮表面的位置随着色轮组件的周期性运动而时刻变化。在一种实施方式中，阵列光源110发出多种基色光作为照明光，照明光照射至散射元件或其他光学元件上，并省略波长转换装置140，则预设区域位于散射元件表面或其他光学元件表面，散射元件出射的光线从光源系统100出射得到光源光。如图1所示，光学开关120的入射照明光与出射照明光均为平行光阵列，光学开关120包括第一反射元件122与第二反射元件124。其中，第一反射元件122与第二反射元件124相互平行，并且，第一反射元件122与入射照明光呈45度角。第一反射元件122与第二反射元件124分别包括多个阵列排布的的第一微反射镜及第二微反射镜，在本发明实施方式中，第一反射元件122中的第一微反射镜与第二反射元件124中的第二微反射镜数量相同。第一微反射镜与第二微反射镜的数量大于n，即每个子区域至少对应一第一微反射镜与一第二微反射镜。在控制装置160的控制下，照明光依次经过多个第一微反射镜及多个第二微反射镜的反射后出射。在本实施方式中，发光体为激光器或激光器阵列，每个发光体发出一束或多束照明光，由于每个激光器发出的照明光为光束直径较窄的平行光，照明光经过第一微反射镜及第二微反射镜的反射后，光束直径及光束发散角不变，从而可以保证光学开关120出射的每束照明光照射至预设区域的一子区域中。第一微反射镜及第二微反射镜均为双轴可控反射镜，即第一微反射镜与第二微反射镜能够在第一方向及第二方向上升降、旋转或移动，其中，第一方向与第二方向相互垂直，使得光学开关120能够对入射的每束照明光进行光路调整，使得照明光能够照射至不同的子区域中。在一种实施方式中，第一微反射镜及第二微反射镜均为三轴可控反射镜，即第一微反射镜与第二微反射镜能够在三维空间中升降、旋转或移动。预设帧频具有频率单位，预设帧率对应一预设周期，预设帧率与预设周期的乘积等于1。在一种实施方式中，在每个预设周期中，控制装置160设置每个第一微反射镜与每个第二微反射镜的反射方向。比如，在上一预设周期中，第p个第一微反射镜出射的光线照射至第p个第二微反射镜；在当前预设周期中，控制装置160控制第p个第一微反射镜出射的光线照射至第p+5个第二微反射镜。请参阅图2，为图1所示的光学开关120的另一实施方式中的结构示意图。本实施方式提供的光学开关220与光学开关120的主要区别在于，光学开关220为微机电(mems)光交叉连接器。本实施方式中，光学开关220包括输入阵列221、第一反射元件222、第二反射元件224及输出阵列225。其中，输入阵列221包括多个输入端口，输出阵列225包括多个输出端口，输入端口与第一微反射镜一一对应，输出端口与第二微反射镜一一对应。光学开关220在控制装置160的控制下，引导从任意输入端口入射至光学开关220中的照明光，照射至与该输入端口对应的第一微反射镜，第一微反射镜出射的光线经预设第二微反射镜后，通过与预设第二微反射镜对应的输出端口出射。优选地，输入端口与输出端口均为光纤端口，以减小光能损耗，并有利于光学开关220的小型化。请结合图1参阅图3，为本发明实施方式中显示设备10的第一实施方式中的显示设备10的控制方法流程图。在显示设备10的控制方法步骤中，步骤s1-s3为光源系统100的控制方法的步骤。s1：控制阵列光源110的m个发光体发出预设亮度的照明光。控制装置160与阵列光源110电连接，通过控制阵列光源110的驱动电流来实现阵列光源110的点亮、关闭、亮度控制。在本发明实施方式中，阵列光源110中的每个发光体独立可控，即可以控制每个发光体的点亮、关闭或亮度调整。在一种实施方式中，多个发光体采用同一个控制端，即控制装置160需要输出一个控制信号同步控制多个发光体的状态。进一步地，根据待显示图像帧各区域的峰值亮度控制所述阵列光源的m个发光体分别发出预设亮度的照明光，具体包括步骤s101-s102。s101：根据待显示图像帧的原始图像数据，将待显示图像分为多个分区，并得到每个分区的峰值亮度。本发明中，每个发光体的光源功率独立可调，控制装置160将待显示图像分为多个分区，由于每帧待显示图像的原始图像数据中包括每个像素的色坐标及亮度，根据每个分区的图像数据及光路损失参数可以得到每个分区需要阵列光源110提供的峰值亮度。另外，控制装置160可以根据待显示图像的图像数据将待显示图像分为多个分区，将相邻区块中的亮度相近的区域划分为一个分区。在一种实施方式中，控制装置160根据各个子区域对待显示图像进行分区，即每个子区域出射的光线照射至对应分区中。控制装置160用于获取每帧待显示图像，并根据原始图像数据中至少部分分区的峰值亮度计算对应子区域的峰值亮度，以根据至少部分子区域的峰值亮度控制对应发光体的光源功率。s102：根据每个分区的峰值亮度控制对应预设周期中照射至相应分区上的发光体的光源功率。可以理解的是，在一种实施方式中，将步骤s101与步骤s102中的峰值亮度改为峰值亮度的平均值，也是可行的。本发明实施方式中，一个预设周期对应一帧待显示图像，控制装置160根据每帧待显示图像每个分区的峰值亮度，调节照射至对应分区发光体的光源功率。具体地，根据每一预设周期中，发光体与分区之间的映射关系，及相应分区中的峰值亮度，确定对应发光体的光源功率。假设每个发光体的峰值亮度均为1，根据一预设周期待显示图像中每个分区的峰值亮度，计算得到编号为0、1、2的分区的峰值亮度分别为0.1，1，1.5。如果不利用控制装置160对阵列光源110中每个发光体的光源功率进行调整，为了正确显示待显示图像，则需要增加光源功率使2号分区的光源亮度达到1.5，而0号分区和1号分区的激发光功率本来足以显示待显示图像，增加了光源功率后，使光源利用率进一步下降。在本发明实施方式中，将上述时段中，照射至0、1、2号分区的激光器的光源功率调节至0.1、1及1.5，从而有利于提高了光源利用率，减小光源的能量损失，并且有利于提高显示设备10的动态对比度。在一种实施方式中，控制装置160用于确定出现故障的发光体，并增加相邻发光体的亮度，然后利用波长转换装置140或者扩散膜的光场扩散作用，补偿光调制装置600上暗区的照明光场分布。在一种实施方式中，控制装置160通过感测装置确定出现故障的发光体，并切断出现故障的发光体的驱动电流。s2：控制设置在阵列光源110出光光路上的光学开关120将m个发光体出射的照明光引导至预设照明区域的子区域。在一种实施方式中，控制装置160传输控制信号至光学开关120，光学开关120的每个第一微反射镜及每个第二微反射镜根据控制信号调整位置及光线的反射角度。s3：控制光学开关120以预设帧率调节m个发光体中的至少部分发光体出射的照明光方向，在当前图像帧期间，将至少部分发光体出射的照明光引导至与当前图像帧的上一个或多个图像帧不同的子区域。进一步地，在一种实施方式中，控制装置160用于控制光学开关120，在当前图像帧期间将m个发光体出射的照明光分别引导至与上一个或多个图像帧不同的子区域。发光体的数量可以小于子区域的数量，在本发明实施方式中，m≥n，即发光体的数量大于等于子区域的数量。在每个预设周期中，通过光学开关120，控制不同子区域中的照明光由不同发光体提供，连续的n个调制周期为一个轮询周期，在一个轮询周期的不同调制周期中，通过光学开关120控制任一发光体出射的照明光照射至不同子区域中。控制装置160控制光源系统100中的光学开关120对照明光进行预调制，在任意连续的n个预设周期中，即在一个轮询周期中，控制装置160通过光学开关120控制在每个预设周期中不同发光体照射至不同的子区域中，并控制每个发光体发出的照明光在一个轮询周期的不同预设周期中照射至不同的子区域。在本发明实施方式中，每个预设周期对应一帧待显示图像的显示时间。可以理解的是，在一种实施方式中，多帧待显示图像对应一个预设周期。本发明实施方式中，阵列光源110中包括编号为0～8的9个发光体，每个发光体用于出射一束或多束照明光；n＝9，即预设区域中包括编号为0～8的9个子区域，一轮询周期中包括n个预设周期，9个预设周期编号为0～8。一个轮询周期中，控制装置160通过光学开关120控制在每个预设周期中不同的发光体发出的照明光照射至不同的子区域，并控制每个发光体在不同的预设周期中照射不同的子区域。在每个轮询周期的第1个预设周期中，控制装置160控制光学开关120将第i个发光体发出的照明光照射至第i个子区域，其中，0≤i＜9；在每个轮询周期的第k个时段中，控制装置160通过光学开关120控制第i个发光体发出的照明光照射至第(i+k)modn个子区域中，其中，0＜k＜n。在每个时段中，每个发光体对应的子区域与i+k对n的余数有关。当i＝0时，0号发光体在不同时段对应的子区域如下表所示。表1.0号发光体在不同时段照射的子区域对照表时段照射的子区域编号0011223344556677进一步地，当多个发光体中的一个损坏后，预设区域的入射光亮度会减少1/n，波长转换装置140对转换区域的入射光进行波长转换从而形成自光源系统100出射的光源光。在没有发生饱和现象时，波长转换装置140的转换效率与转换区域的入射光线的亮度呈正比，从而光源光的亮度同样会减少1/n。若阵列光源110中的多个发光体中的个别发光体发光异常，控制装置160控制至少部分发光体出射的照明光照射至与当前图像帧的上一个或多个图像帧不同的子区域，从而降低了个别发光体对单个子区域的影响，从而避免了由于个别发光体损坏而导致的显示图像出现明显坏点，比如投影暗斑。请进一步参阅图3，本发明还提供一种显示设备10的控制方法，具体采用上述光源系统100的控制方法，另外，显示设备10的控制方法，在步骤s3之后还包括：s4：根据每个图像帧相应子区域的峰值亮度，计算获得照射至光调制装置表面的光照度分布。由于在步骤s1中已经获得了每个分区的峰值亮度，及对应发光体的光源功率，即可求得照射至每个子区域的峰值亮度及每个子区域出射光源光的峰值亮度。每个子区域产生的光源光经过中继系统入射至光调制装置600，根据光路中的光学参数即可得到光调制装置600表面光照度分布。s5：根据光照度分布及对应帧待显示图像中各个像素的亮度，控制所述光调制装置对入射光线进行调制。控制装置160根据光照度分布及对应帧待显示图像中各个像素的亮度，控制光调制装置600对入射光线进行调制，使得出射待显示图像的图像光。在光源系统100中，控制装置160用于执行存储装置中存储的计算机程序时实现包括s1-s3步骤的光源系统的控制方法，控制装置160依序执行步骤s1-s3即保证在当前图像帧期间，将至少部分发光体出射的照明光引导至与当前图像帧的上一个或多个图像帧不同的子区域，从而降低了个别发光体对单个子区域的影响。控制装置160依序执行步骤s1-s3，有利于降低由于个别激光器损坏导致出现显示坏点的几率之外，还能够根据待显示图像动态调整阵列光源110中各个发光体的光源功率，从而有利于提高光源利用率、以及实现显示设备10的hdr显示。显示设备10中，控制装置160用于执行存储装置中存储的计算机程序时实现包括步骤s1-s5的显示设备10的控制方法，从而控制光调制装置600实现对光源光进行二次调制，有利于实现显示设备10的高分辨率hdr显示。上述提到的步骤标号s1-s5及s101-s102不用于限定步骤之间的顺序，步骤之间还可以添加或删除特定的步骤。需要说明的是，控制装置160可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号控制装置(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用控制装置可以是微控制装置或者该控制装置也可以是任何常规的控制装置等，控制装置160是光源系统100及/或显示设备10的控制中心，利用各种接口和线路连接显示设备10的阵列光源110、光学开关120及光调制装置600。本发明实施方式中控制装置160设置于光源系统100内部，在一种实施方式中，控制装置160设置于光源系统100之外的显示设备10中。请参阅图4，图4展示了光源系统100及显示设备10的控制方法对显示坏点的改进作用。其中，图4(a)为正常情况下投影图像。图4(b)为未采用图3所示的光源系统100及控制装置10的控制方法，其中一个发光体损坏时投影图像，图中方框区域明显可见一投影暗斑，即显示坏点。图4(c)为采用轮询周期包括2个预设周期时的光源系统及控制装置的控制方法，其中一个发光体损坏时投影图像，即预设区域包括2个子区域，阵列光源110至少包括2个发光体，从中可以看到暗斑被平滑减弱了。图4(d)为采用轮询周期包括16个预设周期时的光源系统及控制装置的控制方法，其中一个发光体损坏时的投影图像，即预设区域包括16个子区域，阵列光源110至少包括16个发光体显示坏点的影响已经基本消除了。由此可见，由于个别发光体的损坏造成的显示坏点，可以通过光源系统100及显示设备10的控制方法进行减弱或消除，并且轮询周期中包括的预设周期越多，个别发光体对投影图像的影响越小。需要说明的是，在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于第一实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于第二实施方式中，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。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装置也可以由同一个装置或系统通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。当前第1页1 2 3