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显示设备、显示系统及显示方法

阅读：314发布：2022-05-16

专利汇可以提供显示设备、显示系统及显示方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种显示设备、显示系统及显示方法，所述显示设备包括：控制装置，用于将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据；光源系统，用于时序出射第一光与第三基色光，所述第一光为至少包括第一基色光与第二基色光的混合光；第一空间光调制器，用于根据所述第一调制数据，在每个子调制时段中分时调制所述第一基色光及至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；第二空间光调制器，用于根据所述第二调制数据，在每个子调制时段调制所述第二基色光得到第二图像光；合光装置，用于将所述第一图像光、所述第二图像光及所述第三图像光合光后出射。，下面是显示设备、显示系统及显示方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种显示设备，其特征在于，包括：
控制装置，用于将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据；
光源系统，用于根据所述光源控制信号，在每个子调制时段依时序出射第一光与第三基色光，所述第一光为至少包括第一基色光与第二基色光的混合光；
第一空间光调制器，用于根据所述第一调制数据，在每个子调制时段中分时调制所述第一基色光及至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；
第二空间光调制器，用于根据所述第二调制数据，在每个子调制时段调制所述第二基色光得到第二图像光；
合光装置，用于将所述第一图像光、所述第二图像光及所述第三图像光合光后出射。
2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述光源系统包括：
第一光源，用于发出所述第三基色光；
第二光源，用于发出激发光；及
 波长转换装置，用于接收所述激发光并将所述激发光转换为所述第一光；
所述混合光与所述第三基色光沿同一光路自所述光源系统出射。
3.如权利要求2所述的显示设备，其特征在于，
所述控制装置将每个子调制时段分为第一子时段及第二子时段；
在每个子调制时段的第一子时段中：
所述光源系统用于根据所述光源控制信号，出射所述第一基色光与所述第二基色光的混合得到的第一光；
所述第一空间光调制器用于根据所述第一调制数据调制所述第一基色光；
所述第二空间光调制器用于根据所述第二调制数据调制所述第二基色光；
在每个子调制时段的第二子时段中：
所述光源系统用于根据所述光源控制信号，出射所述第三基色光；
所述第一空间光调制器用于根据所述第一调制数据调制至少部分第三基色光。
4.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，在每个子调制时段的第二子时段中：
所述第一空间光调制器用于根据所述第一调制数据调制部分第三基色光；
所述第二空间光调制器用于根据所述第二调制数据调制另一部分第三基色光。
5.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，
所述第一调制数据包括分别用于调制所述第一基色光与所述第三基色光的第一基色调制数据与第三基色调制数据，所述第二调制数据至少包括用于调制所述第二基色光的第二基色调制数据，所述第一基色调制数据、所述第二基色调制数据及所述第三基色调制数据分别包括与多个子调制时段一一对应的第一基色子调制数据、第二基色子调制数据及第三基色子调制数据；
在每个子调制时段的第一子时段中：
所述第一空间光调制器用于根据对应的第一基色子调制数据调制所述第一基色光；
所述第二空间光调制器用于根据对应的第二基色子调制数据调制所述第二基色光；
在每个子调制时段的第二子时段中：
所述第一空间光调制器用于根据对应的第三基色子调制数据调制至少部分第三基色光。
6.如权利要求5所述的显示设备，其特征在于，所述控制装置用于根据原始图像数据计算得到分别用于调制所述第一基色光、所述第二基色光与所述第三基色光的第一基色调制数值、第二基色调制数值及第三基色调制数值，所述第一调制数据中全部第一基色子调制数据之和为所述第一基色调制数值，全部第三基色子调制数据之和为所述第三基色调制数值，所述第二调制数据中，所述第二基色子调制数据之和为所述第二基色调制数值。
7.如权利要求1-6任意一项所述的显示设备，其特征在于，每幅待显示图像包括左眼图像与右眼图像，所述控制装置用于将所述左眼图像与所述右眼图像合并后得到待显示图像。
8.如权利要求1-6任意一项所述的显示设备，其特征在于，每帧图像包括两幅待显示图像，每帧图像的显示时间包括两个分别用于调制一幅待显示图像的调制时段。
9.如权利要求1-6任意一项所述的显示设备，其特征在于，
所述显示设备还包括分光装置，位于所述光源系统的出光光路上，用于将所述光源系统产生的基色光分成沿第一光路传播的第一基色光及沿第二光路传播的第二基色光，并引导所述光源系统产生的至少部分第三基色光沿第一光路传播。
10.如权利要求9所述的显示设备，其特征在于，所述基色光在所述分光装置上进行波长分光，所述第一图像光、所述第二图像光及所述第三图像光在所述合光装置进行波长合光。
11.如权利要求9所述的显示设备，其特征在于，
所述分光装置包括：
第一偏振转换元件，用于将所述光源系统出射的基色光转换为第一偏振态的光；及分光元件，用于将所述第一偏振转换元件出射的基色光分成沿第一光路传播的第一基色光及沿第二光路传播的第二基色光，以及用于引导所述第一偏振转换元件出射的至少部分第三基色光沿第一光路传播；
所述合光装置包括：
第二偏振转换元件，用于将所述第二空间光调制器出射的第一偏振态的第二图像光转换为第二偏振态；
合光元件，用于将所述第一空间光调制器及所述第二偏振转换元件出射的光线进行合光；
其中，所述合光元件对所述基色光的透射或反射的波长范围覆盖所述分光元件对所述基色光的透射或反射的波长范围。
12.如权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述分光元件用于对入射光线进行波长分光，所述合光元件用于对入射光线进行波长合光。
13.如权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器均为LCOS。
14.如权利要求11所述的显示设备，其特征在于，所述分光元件用于对入射光线进行波长分光，所述合光元件用于对入射光线进行偏振合光。
15.如权利要求9所述的显示设备，其特征在于，所述分光装置包括：
第一偏振转换元件，用于将所述光源系统出射的光线转换为第一偏振态的光；
第三偏振转换元件，用于根据所述第一偏振转换元件出射的光线的波长范围，将所述第一偏振转换元件出射的光线转换为不同偏振态的光；及
分光元件，用于对所述第三偏振转换元件出射的光线进行分光。
16.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于，所述第三偏振转换元件用于将所述第一偏振转换元件出射的基色光中至少一种基色光转换为第二偏振态的光。
17.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于，所述分光元件用于对所述第三偏振转换元件出射的光线进行波长分光，所述合光装置用于对入射光线进行波长合光。
18.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于，所述分光元件用于对所述第三偏振转换元件出射的光线进行波长分光，所述合光装置用于对入射光线进行偏振合光。
19.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于，所述分光元件用于对所述第三偏振转换元件出射的光线进行偏振分光，所述合光装置用于对入射光线进行偏振合光。
20.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于，所述合光装置包括：
合光元件，用于对所述第一图像光、所述第二图像光及所述第三图像光进行合光；
第四偏振转换元件，用于将所述合光元件出射的光线转换为同一偏振态的光；
动态偏振转换元件，用于接收所述第四偏振转换元件出射的光线，并将接收的的光线转换为不同偏振态的光线交替出射。
21.如权利要求20所述的显示设备，其特征在于，所述动态偏振转换元件用于出射圆偏振光。
22.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于，所述分光装置包括位于所述第一偏振转换元件与所述第三偏振转换元件之间的动态偏振转换元件，所述动态偏振转换元件用于接收所述第一偏振转换元件出射的光线，并将接收的的光线转换为不同偏振态的光线交替出射至所述第三偏振转换元件。
23.如权利要求22所述的显示设备，其特征在于，所述动态偏振转换元件用于出射线偏振光。
24.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于，所述分光元件用于对所述第二偏振元件出射的光线进行偏振分光，所述合光装置用于对所述第一图像光及所述第二图像光进行波长合光。
25.如权利要求1-4任意一项所述的显示设备，其特征在于，所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器均为DMD。
26.一种显示系统，其特征在于，包括如权利要求7-8任意一项所述的显示设备及波长分光眼镜。
27.一种显示系统，其特征在于，包括如权利要求20-21任意一项所述的显示设备及圆偏振光检测器，所述圆偏振光检测器用于接收所述显示设备出射的光线。
28.一种显示系统，其特征在于，包括如权利要求22-23任意一项所述的显示设备及线偏振光检测器，所述线偏振光检测器用于接收所述显示设备出射的光线。
29.一种显示方法，其特征在于，包括：
将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据；
根据所述光源控制信号，在每个子调制时段控制光源系统依时序出射第一光与第三基色光，所述第一光至少包括第一基色光与第二基色光的混合光；
根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；
根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段中调制所述第二基色光得到第二图像光；
利用合光装置将所述第一图像光、所述第二图像光及第三图像光合光后出射。
30.如权利要求29所述的显示方法，其特征在于，
所述根据所述光源控制信号，在每个子调制时段控制光源系统依时序出射第一光与第三基色光，包括：
将每个子调制时段分为第一子时段及第二子时段；
在每个子调制时段的第一子时段中：
根据所述光源控制信号，控制所述光源系统出射所述第一基色光与所述第二基色光混合得到的第一光；
在每个子调制时段的第二子时段中：
根据所述光源控制信号，控制所述光源系统出射所述第三基色光；
所述根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段调制所述第二基色光得到第二图像光，包括：
在每个子调制时段的第一子时段中：
根据所述第一调制数据控制所述第一空间光调制器调制所述第一基色光；
根据所述第二调制数据控制所述第二空间光调制器调制所述第二基色光；
在每个子调制时段的第二子时段中：
根据所述第一调制数据控制所述第一空间光调制器调制至少部分第三基色光。
31.如权利要求30所述的显示方法，其特征在于，
所述根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段调制所述第二基色光得到第二图像光，还包括：
在每个子调制时段的第二子时段中：
根据所述第二调制数据控制所述第二空间光调制器调制剩余部分第三基色光。
32.如权利要求30所述的显示方法，其特征在于，
所述将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据，包括：
所述第一调制数据包括分别用于调制所述第一基色光与所述第三基色光的第一基色调制数据与第三基色调制数据，所述第二调制数据至少包括用于调制所述第二基色光的第二基色调制数据，所述第一基色调制数据、所述第二基色调制数据及所述第三基色调制数据分别包括与多个子调制时段一一对应的第一基色子调制数据、第二基色子调制数据及第三基色子调制数据；
所述根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段中调制所述第二基色光得到第二图像光，包括：
在每个子调制时段的第一子时段中：
根据对应的第一基色子调制数据，控制所述第一空间光调制器调制所述第一基色光；
根据对应的第二基色子调制数据，控制所述第二空间光调制器用于调制所述第二基色光；
在每个子调制时段的第二子时段中：
根据对应的第三基色子调制数据，控制所述第一空间光调制器调制至少部分第三基色光。
33.如权利要求32所述的显示方法，其特征在于，
所述将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据，包括：
根据原始图像数据计算得到分别用于调制所述第一基色光、所述第二基色光与所述第三基色光的第一基色调制数值、第二基色调制数值及第三基色调制数值，所述第一调制数据中全部第一基色子调制数据之和为所述第一基色调制数值，全部第三基色子调制数据之和为所述第三基色调制数值所述第二调制数据中，所述第二基色子调制数据之和为所述第二基色调制数值。
34.如权利要求33所述的显示方法，其特征在于，所述将每个子调制时段分为第一子时段及第二子时段，包括：
根据待显示图像的图像刷新频率、所述基色光中各种基色光的出射时间占比、及每个调制时段中包括子调制时段的数量，计算得到所述第一子时段与所述第二子时段的时间长度。
35.如权利要求29-34任意一项所述的显示方法，其特征在于，所述将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据，包括：
每幅待显示图像包括左眼图像与右眼图像，将所述左眼图像与所述右眼图像合并后得到所述待显示图像。
36.如权利要求29-34任意一项所述的显示方法，其特征在于，所述将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据，包括：
每帧图像包括两幅待显示图像，每帧图像的显示时间包括两个分别用于调制一幅待显示图像的调制时段。

说明书全文

显示设备、显示系统及显示方法

技术领域

[0001] 本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种显示设备、显示系统及显示方法。

背景技术

[0002] 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。

[0003] Color breakup是指在RGB时序照明投影系统中，彩色图像边沿出现RGB色彩不重合的现象，也称为彩虹效应。Color breakup形成的原因在于在一个图像帧内，RGB三种时序的颜色光通过一个空间光调制器的调制成像，时序显示的RGB子帧图像在人眼的视网膜上成像位置不能重合，这种现象对于屏幕上运动的彩色图像更为明显。导致视网膜上RGB颜色子帧不重合的原因可能是眼球的运动，也可能是由投影图像到人眼的成像光路中存在光路开关(shutter，如摆动的手指或者旋转的风扇)，使得人眼能在一定时间频率上采样。与人眼类似，光学图像采集装置，如相机或者高速摄影机等，也存在图像采样频率，当采样频率大于或者约等于照明光场刷新频率(多为3*60＝180Hz)时，不同颜色子帧图像将被单独采集，使得基色混合的时间积分效果变差，从而出现color breakup现象。

[0004] 总结来讲，color breakup可能涉及两大类问题。第一类是(静止或者运动)图像的边沿出现不同颜色的分离，第二类是整幅图像单色照明光场被单独采样，基色的混光效果被分拆。两类问题的关键症结在于投影系统中的时序单色照明光场的刷新频率较低(一般为180Hz)。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明提供一种可以有效提高时序单色照明光刷新频率的显示设备，本发明还提供一种显示系统及显示方法。

[0006] 一种显示设备，包括：

[0007] 控制装置，用于将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据；

[0008] 光源系统，用于根据所述光源控制信号，在每个子调制时段依时序出射第一光与第三基色光，所述第一光为至少包括第一基色光与第二基色光的混合光；

[0009] 第一空间光调制器，用于根据所述第一调制数据，在每个子调制时段中分时调制所述第一基色光及至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；

[0010] 第二空间光调制器，用于根据所述第二调制数据，在每个子调制时段调制所述第二基色光得到第二图像光；

[0011] 合光装置，用于将所述第一图像光、所述第二图像光及所述第三图像光合光后出射。

[0012] 进一步地，所述光源系统包括：

[0013] 第一光源，用于发出所述第三基色光；

[0014] 第二光源，用于发出激发光；及

[0015] 波长转换装置，用于接收所述激发光并将所述激发光转换为所述第一光；

[0016] 所述混合光与所述第三基色光沿同一光路自所述光源系统出射。

[0017] 进一步地，所述控制装置将每个子调制时段分为第一子时段及第二子时段；

[0018] 在每个子调制时段的第一子时段中：

[0019] 所述光源系统用于根据所述光源控制信号，出射所述第一基色光与所述第二基色光的混合得到的第一光；

[0020] 所述第一空间光调制器用于根据所述第一调制数据调制所述第一基色光；

[0021] 所述第二空间光调制器用于根据所述第二调制数据调制所述第二基色光；

[0022] 在每个子调制时段的第二子时段中：

[0023] 所述光源系统用于根据所述光源控制信号，出射所述第三基色光；

[0024] 所述第一空间光调制器用于根据所述第一调制数据调制至少部分第三基色光。

[0025] 进一步地，在每个子调制时段的第二子时段中：

[0026] 所述第一空间光调制器用于根据所述第一调制数据调制部分第三基色光；

[0027] 所述第二空间光调制器用于根据所述第二调制数据调制另一部分第三基色光。

[0028] 进一步地，所述第一调制数据包括分别用于调制所述第一基色光与所述第三基色光的第一基色调制数据与第三基色调制数据，所述第二调制数据至少包括用于调制所述第二基色光的第二基色调制数据，所述第一基色调制数据、所述第二基色调制数据及所述第三基色调制数据分别包括与多个子调制时段一一对应的第一基色子调制数据、第二基色子调制数据及第三基色子调制数据；

[0029] 在每个子调制时段的第一子时段中：

[0030] 所述第一空间光调制器用于根据对应的第一基色子调制数据调制所述第一基色光；

[0031] 所述第二空间光调制器用于根据对应的第二基色子调制数据调制所述第二基色光；

[0032] 在每个子调制时段的第二子时段中：

[0033] 所述第一空间光调制器用于根据对应的第三基色子调制数据调制至少部分第三基色光。

[0034] 进一步地，所述控制装置用于根据原始图像数据计算得到分别用于调制所述第一基色光、所述第二基色光与所述第三基色光的第一基色调制数值、第二基色调制数值及第三基色调制数值，所述第一调制数据中全部第一基色子调制数据之和为所述第一基色调制数值，全部第三基色子调制数据之和为所述第三基色调制数值，所述第二调制数据中，所述第二基色子调制数据之和为所述第二基色调制数值。

[0035] 进一步地，每幅待显示图像包括左眼图像与右眼图像，所述控制装置用于将所述左眼图像与所述右眼图像合并后得到待显示图像。

[0036] 进一步地，每帧图像包括两幅待显示图像，每帧图像的显示时间包括两个分别用于调制一幅待显示图像的调制时段。

[0037] 进一步地，所述显示设备还包括分光装置，位于所述光源系统的出光光路上，用于将所述光源系统产生的基色光分成沿第一光路传播的第一基色光及沿第二光路传播的第二基色光，并引导所述光源系统产生的至少部分第三基色光沿第一光路传播。

[0038] 进一步地，所述基色光在所述分光装置上进行波长分光，所述第一图像光、所述第二图像光及所述第三图像光在所述合光装置进行波长合光。

[0039] 进一步地，所述分光装置包括：

[0040] 第一偏振转换元件，用于将所述光源系统出射的基色光转换为第一偏振态的光；及

[0041] 分光元件，用于将所述第一偏振转换元件出射的基色光分成沿第一光路传播的第一基色光及沿第二光路传播的第二基色光，以及用于引导所述第一偏振转换元件出射的至少部分第三基色光沿第一光路传播；

[0042] 所述合光装置包括：

[0043] 第二偏振转换元件，用于将所述第二空间光调制器出射的第一偏振态的第二图像光转换为第二偏振态；

[0044] 合光元件，用于将所述第一空间光调制器及所述第二偏振转换元件出射的光线进行合光；

[0045] 其中，所述合光元件对所述基色光的透射或反射的波长范围覆盖所述分光元件对所述基色光的透射或反射的波长范围。

[0046] 进一步地，所述分光元件用于对入射光线进行波长分光，所述合光元件用于对入射光线进行波长合光。

[0047] 进一步地，所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器均为LCOS。

[0048] 进一步地，所述分光元件用于对入射光线进行波长分光，所述合光元件用于对入射光线进行偏振合光。

[0049] 进一步地，所述分光装置包括：

[0050] 第一偏振转换元件，用于将所述光源系统出射的光线转换为第一偏振态的光；

[0051] 第三偏振转换元件，用于根据所述第一偏振转换元件出射的光线的波长范围，将所述第一偏振转换元件出射的光线转换为不同偏振态的光；及

[0052] 分光元件，用于对所述第三偏振转换元件出射的光线进行分光。

[0053] 进一步地，所述第三偏振转换元件用于将所述第一偏振转换元件出射的基色光中至少一种基色光转换为第二偏振态的光。

[0054] 进一步地，所述分光元件用于对所述第三偏振转换元件出射的光线进行波长分光，所述合光装置用于对入射光线进行波长合光。

[0055] 进一步地，所述分光元件用于对所述第三偏振转换元件出射的光线进行波长分光，所述合光装置用于对入射光线进行偏振合光。

[0056] 进一步地，所述分光元件用于对所述第三偏振转换元件出射的光线进行偏振分光，所述合光装置用于对入射光线进行偏振合光。

[0057] 进一步地，所述合光装置包括：

[0058] 合光元件，用于对所述第一图像光、所述第二图像光及所述第三图像光进行合光；

[0059] 第四偏振转换元件，用于将所述合光元件出射的光线转换为同一偏振态的光；

[0060] 动态偏振转换元件，用于接收所述第四偏振转换元件出射的光线，并将接收的的光线转换为不同偏振态的光线交替出射。

[0061] 进一步地，所述动态偏振转换元件用于出射圆偏振光。

[0062] 进一步地，所述分光装置包括位于所述第一偏振转换元件与所述第三偏振转换元件之间的动态偏振转换元件，所述动态偏振转换元件用于接收所述第一偏振转换元件出射的光线，并将接收的的光线转换为不同偏振态的光线交替出射至所述第三偏振转换元件。

[0063] 进一步地，所述动态偏振转换元件用于出射线偏振光。

[0064] 进一步地，所述分光元件用于对所述第二偏振元件出射的光线进行偏振分光，所述合光装置用于对所述第一图像光及所述第二图像光进行波长合光。

[0065] 进一步地，所述第一空间光调制器与所述第二空间光调制器均为DMD。

[0066] 一种显示系统，包括如上任意一项所述的显示设备及波长分光眼镜。

[0067] 一种显示系统，包括如上任意一项所述的显示设备及圆偏振光检测器，所述圆偏振光检测器用于接收所述显示设备出射的光线。

[0068] 一种显示系统，包括如上任意一项所述的显示设备及线偏振光检测器，所述线偏振光检测器用于接收所述显示设备出射的光线。

[0069] 一种显示方法，包括：

[0070] 将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据；

[0071] 根据所述光源控制信号，在每个子调制时段控制光源系统依时序出射第一光与第三基色光，所述第一光至少包括第一基色光与第二基色光的混合光；

[0072] 根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；

[0073] 根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段中调制所述第二基色光得到第二图像光；

[0074] 利用合光装置将所述第一图像光、所述第二图像光及第三图像光合光后出射。

[0075] 进一步地，所述根据所述光源控制信号，在每个子调制时段控制光源系统依时序出射第一光与第三基色光，包括：

[0076] 将每个子调制时段分为第一子时段及第二子时段；

[0077] 在每个子调制时段的第一子时段中：

[0078] 根据所述光源控制信号，控制所述光源系统出射所述第一基色光与所述第二基色光混合得到的第一光；

[0079] 在每个子调制时段的第二子时段中：

[0080] 根据所述光源控制信号，控制所述光源系统出射所述第三基色光；

[0081] 所述根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段调制所述第二基色光得到第二图像光，包括：

[0082] 在每个子调制时段的第一子时段中：

[0083] 根据所述第一调制数据控制所述第一空间光调制器调制所述第一基色光；

[0084] 根据所述第二调制数据控制所述第二空间光调制器调制所述第二基色光；

[0085] 在每个子调制时段的第二子时段中：

[0086] 根据所述第一调制数据控制所述第一空间光调制器调制至少部分第三基色光。

[0087] 进一步地，所述根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段调制所述第二基色光得到第二图像光，还包括：

[0088] 在每个子调制时段的第二子时段中：

[0089] 根据所述第二调制数据控制所述第二空间光调制器调制剩余部分第三基色光。

[0090] 进一步地，所述将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据，包括：

[0091] 所述第一调制数据包括分别用于调制所述第一基色光与所述第三基色光的第一基色调制数据与第三基色调制数据，所述第二调制数据至少包括用于调制所述第二基色光的第二基色调制数据，所述第一基色调制数据、所述第二基色调制数据及所述第三基色调制数据分别包括与多个子调制时段一一对应的第一基色子调制数据、第二基色子调制数据及第三基色子调制数据；

[0092] 所述根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段中调制所述第二基色光得到第二图像光，包括：

[0093] 在每个子调制时段的第一子时段中：

[0094] 根据对应的第一基色子调制数据，控制所述第一空间光调制器调制所述第一基色光；

[0095] 根据对应的第二基色子调制数据，控制所述第二空间光调制器用于调制所述第二基色光；

[0096] 在每个子调制时段的第二子时段中：

[0097] 根据对应的第三基色子调制数据，控制所述第一空间光调制器调制至少部分第三基色光。

[0098] 进一步地，所述将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据，包括：

[0099] 根据原始图像数据计算得到分别用于调制所述第一基色光、所述第二基色光与所述第三基色光的第一基色调制数值、第二基色调制数值及第三基色调制数值，所述第一调制数据中全部第一基色子调制数据之和为所述第一基色调制数值，全部第三基色子调制数据之和为所述第三基色调制数值所述第二调制数据中，所述第二基色子调制数据之和为所述第二基色调制数值。

[0100] 进一步地，所述将每个子调制时段分为第一子时段及第二子时段，包括：

[0101] 根据待显示图像的图像刷新频率、所述基色光中各种基色光的出射时间占比、及每个调制时段中包括子调制时段的数量，计算得到所述第一子时段与所述第二子时段的时间长度。

[0102] 进一步地，所述将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据，包括：

[0103] 每幅待显示图像包括左眼图像与右眼图像，将所述左眼图像与所述右眼图像合并后得到所述待显示图像。

[0104] 进一步地，所述将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据，包括：

[0105] 每帧图像包括两幅待显示图像，每帧图像的显示时间包括两个分别用于调制一幅待显示图像的调制时段。

[0106] 本发明提供的显示装置，实现了一幅待显示内三基色的多次快速调制，将传统单个颜色的刷新频率提高若干倍，从而有利于减弱显示设备出现的彩虹效应。附图说明

[0107] 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。

[0108] 图1为本发明第一实施方式提供的显示设备结构示意图。

[0109] 图2为图1所示的光源系统出射光线的时序图。

[0110] 图3为第一空间光调制器501与第二空间光调制器502的调制时序图。

[0111] 图4为本发明第二实施方式提供的显示设备结构示意图。

[0112] 图5为一种实现偏振转化的元件的的工作原理图。

[0113] 图6为合光元件308与分光元件305的光通过率曲线。

[0114] 图7为合光元件308与分光元件305的光反射率曲线。

[0115] 图8为本发明第三实施方式提供的显示设备结构示意图。

[0116] 图9是一种典型的Color Select元件GM44在两种典型构型下的透射光谱。

[0117] 图10为合光元件与分光元件的绿光透过谱线。

[0118] 图11为合光元件与分光元件的红光与蓝光的反射谱线。

[0119] 图12为本发明第四实施方式提供的显示设备的结构示意图。

[0120] 图13为合光元件308的透射及反射谱线。

[0121] 图14为本发明第五实施方式提供的显示设备的结构示意图。

[0122] 图15为本发明第六实施方式提供的显示设备的结构示意图。

[0123] 图16为图15所示的分光元件的偏振透射率和反射率曲线。

[0124] 图17为本发明第七实施方式提供的显示设备的结构示意图。

[0125] 图18为本发明第八实施方式提供的显示系统示意图。

[0126] 图19为本发明第九实施方式提供的显示系统示意图。

[0127] 图20为图19所示的动态偏振转换元件的3D模组液晶方案与专利方案示意图。

[0128] 图21为图19所示的显示设备出射图像的时序图。

[0129] 图22为本发明第十实施方式提供的显示系统示意图。

[0130] 图23为图22中的显示设备时序控制图。

[0131] 图24为本发明第十一实施方式提供的显示设备示意图。

具体实施方式

[0132] 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。

[0133] 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。

[0134] 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。

[0135] 本发明实施方式中提供的显示设备可以为影院投影机，教育投影机，激光电视，微型投影仪，工程投影机等。本发明中利用激光器与二极管发光体的高调制频率，实现一幅待显示图像内RGB颜色的多次快速调制，将传统单个颜色的刷新频率提高若干倍，从而有利于减弱显示设备出现的彩虹效应。

[0136] 请参阅图1，为本发明第一实施方式提供的显示设备结构示意图。一种显示设备包括：控制装置、光源系统、分光装置、第一空间光调制器501、第二空间光调制器502及合光装置。

[0137] 其中，控制装置包括激光组控制器201、激光组控制器202、控制器601和控制器602。其中，激光组控制器201、激光组控制器202、控制器601和控制器602可以为同一控制器的不同控制单元，也可以是多个控制器。控制装置用于将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，并将每个子调制时段分为第一子时段及第二子时段，以及根据待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据。

[0138] 光源系统，用于根据光源控制信号，在每个子调制时段依时序出射第一光与第三基色光，第一光为至少包括第一基色光与第二基色光的混合光。

[0139] 光源系统，用于根据所述光源控制信号，在每个子调制时段依时序出射至少两种光。具体地，光源可以出射两种光、三种光、四种光甚至六种光。

[0140] 当光源系统出射两种光时，该两种光可以是第一基色光和第二基色光混合形成的第一光，以及由第三基色光单独形成的第二光。

[0141] 当光源系统出射三种光时，该三种光可以为第一基色光、第二基色光及第三基色光；还可以是第一基色光和第二基色光混合形成的第一光、由第三基色光单独形成的第二光以及第四基色光单独形成的第三光。

[0142] 当光源系统出射四种光时，该四种光可以是第一基色光、第二基色光、第三基色光以及第四基色光；也可以是第一基色光和第二基色光混合形成的第一光、由第三基色光单独形成的第二光、由第四基色光单独形成的第三光以及由第五基色光单独形成的第四光；还可以是第一基色光和第二基色光混合形成的第一光、由第三基色光单独形成的第二光、第四基色光和第五基色光混合形成的第三光以及由第六基色光单独形成的第四光。

[0143] 应当理解的是，本发明所说的基色光是指可以用于合成其他颜色光的基础光。其可以是单色光，例如本领域常用的红光、绿光和蓝光；也可以是间色光，例如品红光、黄光、青光；还可以是其他混合色的光，只要满足上述的当画面的某一颜色表现并不出众时，通过添加所缺少的对应颜色，经混合达到所需效果即可。

[0144] 以光源系统出射三种光为例，当该三种光为第一基色光、第二基色光及第三基色光时，在一种实施方式中，光源系统包括用于发射宽谱白光的光源和具有过滤特定波长的滤色轮，具体地，该光源可以是金属卤素灯、高压汞灯、氙气灯，滤色轮由红绿蓝(RGB)三段色块组成，当光源出射的白光经滤色轮过滤，得到时序出射的红绿蓝三段基色光。在一种实施方式中，光源系统还可以是包括用于出射激发光的光源以及用于接受激发光并出射受激光的波长转换装置，该波长转换装置优选承载有红光荧光粉、绿光荧光粉和蓝光荧光粉，激发光入射到相应的荧光粉会受激并发出相应的颜色光。在另一种实施方式中，优选激发光为蓝色激光，此时，蓝光荧光粉区域对应的可设置为透射或反射区域，红光荧光粉、绿光荧光粉接受蓝色激光的入射，受激并发出红光和绿光。

[0145] 应当说明的是，以上述光源系统出射的三种光为基础，在一些实施方式中，光源系统不仅限于出射三基色，还可以出射其他基色光，例如：品红光、青光、黄光等，可以根据图像颜色需要额外添加所需颜色。具体应当以最终出射的彩色画面的颜色表达进行补充，当画面的某一颜色表现并不出众时，可以添加所缺少的对应颜色。此时，该光源系统实质出射的是三种以上的光，例如四种光。

[0146] 本发明主要以光源出射两种光为例，这样可以进一步减弱color breakup的效果，且还不存在spoke(轮辐)现象。在一些实施方式中，光源系统，用于根据所述光源控制信号，在每个子调制时段依时序出射两种光，具体地，该两种光是第一光与第二光，其中，第一光为第一基色光和第二基色光混合形成，第二光由第三基色光单独形成。以下通过具体的实施例进行描述。

[0147] 光源系统，包括第一光源与第二光源，第一光源用于发出第三基色光，第二光源用于发出激发光。第一光源中的激光器组101与第二光源中的激光器组102分别产生蓝色激光作为第三基色光的和用于激发波长转换装置401产生黄色荧光的蓝色激发光，其电流分别受激光组控制器201和激光组控制器202调控，调控频率优先采用1200Hz，即调控电流波形近似为周期为1200Hz，一定占空比的方波，甚至其他可以实现电流调控的波形。占空比的比例优先选用RGB混光后实现较大功率的白光为原则。

[0148] 本发明中的波长转换装置401表面设置有黄色荧光粉402，以在激光器组102发出光线的激发下产生的黄色荧光作为第一光，其中黄色荧光包括第一基色光与第二基色光，本发明中，第一基色光为黄色荧光中的红光，第二基色光为黄色荧光中的绿光。波长转换装置401可以为色轮或固定的荧光片。

[0149] 第一空间光调制器501(DMD501)用以调制分时调制红光与蓝光，第二空间光调制器502(DMD502)用以调制绿光。

[0150] 控制装置用于将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据。

[0151] 具体地，可参考一种优选的控制波形，如2所示，图2为图1所示的光源系统出射光线的时序图。第一子时段与第二子时段的时间长度相等，均为t0。在其他实施方式中，第一子时段与第二子时段的时间长度可能不相等，第一字时段与第二子时段的时间长度由需要出射的第一光与第三基色光的时间长度相关。光源系统出射的红光(R:

[0152] Red)和绿光(G:Green)对应的时间段第一子时段，在第一子时段中激光器组101处于关断状态，激光器组102处于工作状态，而光源系统出射蓝光(B:Blue)和不发光状态(E:Empty)对应的第二子时段激光器组101处于工作状态，激光器组102处于关断状态，为方便起见，第一子时段下文中用“黄光段”指代，第二子时段下文中用“蓝光段”指代。如图1所示，在黄光段时间内，由激光组102产生的蓝色激发光入射到透黄反蓝玻片301上之后被反射入射到表面覆盖有波长转换材料402的波长转换装置401上激发荧光。产生的黄色荧光被荧光收集透镜组302收集并透过透黄反蓝玻片301，之后进入匀光元件303。匀光元件303可以采用方棒或者复眼或者其他可以实现匀光功能的器件。光源系统出射的光源光之后进入中继透镜组304成像到光调制装置(如DMD)上。

[0153] 在一些实施方式中，为了得到分离的基色光，显示设备还包括分光装置，例如在成像光路中放置分光装置，分光装置既可以波长分光装置也可以是偏振分光装置，只要可以实现分离基色光即可。波长分光装置是根据不同颜色光的波长不同进而将不同颜色光进行分离的；偏振分光装置是根据将不同的光设计成不同偏振态进行分离。

[0154] 以上述出射两种光的光源系统为例，在一种实施方式中，分光装置包括波长分光棱镜305，优先采用透绿反红蓝棱镜，红光和绿光进入两个独立的光路，具体地，绿光进入第二光路，红光进入第一光路。波长分光棱镜305优先使用棱镜是因为考虑到在使用相同的元件TIR棱镜305和306时，红光和绿光具有相同的光程，可以节约光学元件和结构件开模成本。波长分光棱镜305也可以使用其他可以实现类似功能的波长分光器件，如透绿反红蓝玻片，相应地应该考虑补偿红光和绿光的光程差，可以采用设计不同TIR棱镜厚度的方法。红光和绿光产生之后相应地也可以结合颜色滤光片来对颜色进行修饰以满足不同色域显示的要求。红光、绿光和蓝光经过与第一空间光调制器501及第二空间光调制器502相匹配的TIR棱镜组306、307以在第一空间光调制器501及第二空间光调制器502调制面上形成均匀照明，经过第一空间光调制器501及第二空间光调制器502的灰度调制分别出射相对应的第一图像光、第二图像光及第三图像光，并由波长合光器件308合光后出射至镜头309。

[0155] 具体地，第一空间光调制器501，用于根据所述第一调制数据，在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与所述第三基色光相应得到第一图像光与第三图像光。

[0156] 第二空间光调制器502，用于根据所述第二调制数据，在每个子调制时段调制所述第二基色光得到第二图像光。

[0157] 合光装置，用于将所述第一图像光、所述第二图像光及所述第三图像光合光后出射。本发明所述的合光后出射是指将多种光束引导至同一光路出射。在第一实施方式中，第一空间光调制器501和第二空间光调制器502分别由控制器601和控制器602控制。合光装置包括波长合光器件308，其可以是透绿反红蓝棱镜，波长合光器件308也可以是反绿透红蓝棱镜。波长分光元件305和波长合光元件308优先选用相匹配的反射透射谱特性，以实现较高的光效。合光装置出射的光线经透镜组309投射到屏幕上。

[0158] 可以看出，红光和绿光同时分别由独立的空间光调制器进行灰度调制，因此波长转换装置401只产生黄光，不需要与控制信号进行同步，这使得系统控制得到了简化，并且不存在spoke(轮辐区)的限制，因此是一种无需同步并且spoke free的方案。spoke现象是指当采用具有多种颜色方案的荧光色轮或滤色轮，光线照射在两种颜色交界处时，会出现颜色不纯的情况(如红色、蓝色交界处被同时照射，会同时发出红光和蓝光，出射品红光)，目前的解决方法是在该处的时间段内不出射画面，如此，整幅图像被采样时会出现一段全部为黑的画面。在蓝光段时间内，激光器组101处于工作状态，光源系统产生第三基色光，产生的第三基色光经过消激光散斑元件310之后被透黄反蓝玻片301反射进入分光合光光路。消散斑元件310可以是有散射片的转动轮或者其他可以实现消激光相干性的元件，或者选用波长相近的多个激光组成激光器组101也可以实现消相干。并且出射的第三基色光的F数优先设计为与黄色荧光匹配。进入黄光光路的第三基色光经透绿反红蓝玻片波长分光元件
305之后进入第一光路，在经过第一空间光调制器501调制之后经过棱镜306，波长合光器件
308和透镜组309之后投射到屏幕上。

[0159] 第一调制数据包括分别用于调制第一基色光与第三基色光的第一基色调制数据与第三基色调制数据，第二调制数据包括第二基色调制数据，第一基色调制数据、第二基色调制数据及第三基色调制数据分别包括与多个子调制时段一一对应的第一基色子调制数据、第二基色子调制数据及第三基色子调制数据；

[0160] 在每个子调制时段的第一子时段中：

[0161] 第一空间光调制器501用于根据对应的第一基色子调制数据调制第一基色光；

[0162] 第二空间光调制器502用于根据对应的第二基色子调制数据调制第二基色光；

[0163] 在每个子调制时段的第二子时段中：

[0164] 第一空间光调制器501用于根据对应的第三基色子调制数据调制第三基色光。

[0165] 黄光段和蓝光段交替工作，通过控制时间段的长度来实现减弱color breakup的效果。具体实现方式如下说明，在传统的显示中，实现白光混光的时间一般为一幅图像的调制时段，对应的显示时长为t_FRAME。在2D显示的实施方式中，1秒时间内有多帧图像，多帧图像的连续播放形成了动态画面，每一帧图像对应一幅待显示图像，每一幅待显示图像对应一显示时段，所述显示时段即为该幅待显示图像的调制时段，换句话说，对于2D显示的显示设备来说，一幅待显示图像的对应一个调制时段。在3D显示的实施方式中，1秒时间内有多帧图像，多帧图像的连续播放形成了动态3D画面，其中，每一帧3D图像对应两幅待显示图像，每一幅待显示图像对应一显示时段，所述显示时段即为该幅待显示图像的调制时段，换句话说，对于3D显示的显示设备来说，一帧待显示图像对应连续两个调制时段。

[0166] 每个调制时段分为N个子调制时段，将t_FRAME分为N段，每个子调制时段的时间为t_WHITE＝t_FRAME/N，可以预见，当N＞1时，白光混光的频率变为原来的N倍，color breakup现象相应会有减弱。

[0167] 请参阅图3，为第一空间光调制器501与第二空间光调制器502的调制时序图。图中R/G对应的时间为黄光段，B/E对应的为蓝光段，黄光段在t_WHITE中的时间占比为F_YELLOW，蓝光段在t_WHITE中的时间占比为F_BLUE。

[0168] 每个黄光段的照明中，R/G对应的空间光调制器显示灰度图像中的bit流对应的一段，如图3(b)(c)所示。对于确定的DMD显示方案，显示最小的bit位所需的调制时间为单位调制时间记为t_LSB，t_WHITE为每一子调制时段的时间长度，即是光源系统时序出完三基色光所需的时间，第一子时段的时间长度为t_WHITE*F_YELLOW，假设在一个第一子时段的时间内，可以均匀地或者按照确定的优化规则显示M(M≥1)个t_LSB，则满足M*t_LSB≤t_WHITE*F_YELLOW<(M+1)*t_LSB。由于在t_FRAME内，共有N段t_WHITE，黄光段(即R/G)显示的总时长为N*t_WHITE*F_YELLOW，对应的可以显示的调制数值位宽bit depth，可以由2n-1≤t_FRAME*F_YELLOW/t_LSB≤2n+1-1确定，即对于任意的一个正实数，总可以找到一个正整数n满足上式要求，且对应的n即为可以显示的最大灰度位数。t_LSB是DMD控制中可以配置的参数，考虑到DMD micromirror的机械运动时间响应的限制，t_LSB大于DMD微镜的响应时间，即应当大于10us，为保证灰度等级，t_LSB一般在10us到几十us之间。在显示的bit depth确定之后，每个像素的灰度值对应一个bit流，对应空间光调制器，比如DMD的PMW(Pulse Width Modulation)调制信号，即每个t_LSB时间内相应的微镜片的on或者off状态。由于t_FRAME*F_YELLOW可能略大于(2n-1)*t_LSB，每帧中剩余的时间可以将最后的几个bit位置为0，即将微镜片置为off状态。需要说明的是，bit位置为0，微镜片置为off状态同样需要调制数据以实现调制。本方案可以涵盖多组参数组合，可调的参数包括每幅图像的刷新频率，或者说是调制时段的时间长度、单帧时长t_FRAME(对应信号源更新频率f_FRAME＝1/t_FRAME)，黄光时间占比F_YELLOW，单位调制时段(显示最小的bit位对应的操作时间)t_LSB和子调制时段(白光混光倍数)的数量N。

[0169] 常见的图像刷新频率(图像信号源更新频率)包括30Hz，60Hz，75Hz，140Hz等；黄光时间占比F_YELLOW原则上来讲可以大于0小于1，但实际中考虑到尽可能多的白光的出光量，尽可能高效的RGB配比和尽可能匀称的RGB调制数值宽度bit depth分配，优选的F_YELLOW∈[50％,75％]，优选的F_YELLOW≥50％是因为人眼对蓝光不如对红光/绿光敏感，设计中优先选择黄光段对应的时间占比较高；显示最小的bit位对应的操作时间t_LSB实际中最小值受限于DMD micromirror的机械运动的响应时间和照明光源的调控速率，最大值受限于RGB显示的bit depth，优选的t_LSB∈[10us,30us]；白光混光倍数N一般来讲大于1，可实现的最大值取决于t_FRAME*F_YELLOW/t_LSB，可以达到500或者更高。

[0170] 该式的确定方法由以下内容进行解释。

[0171] 一般情况下，由于DMD器件的性质决定了每个单色(R、G、B)最低有效位的时间t_LSB是相同的，本方案也针对这种实际情况做具体描述。

[0172] 总体来讲，最低有效位的时间t_LSB是由图像刷新率、白光混光频率的倍数N、各个颜色的时间占比和各个颜色灰度图的二进制位数(各个颜色光的调制数值位宽)来综合确定。一种可行的估算方法为：

[0173] t_LSB＝F/(f*2n)，其中，f表示图像刷新率，n表示灰度图的二进制位数，F表示一帧图像内与灰度图对应的颜色时间占比，其选值与显示设备有关，应当注意的是，上述公式的单位为秒。

[0174] 以单片式空间光调制器为例，一种RGB均分的色轮，其F的值为1/3，即一帧图像内R、G、B三种颜色的时间占比均为1/3。

[0175] 于本实施方式而言，一种简单的时间控制取F的值为1/2，原因在于，本案选用双空间光调制器，设定黄光和蓝光的出射时间相同，则一帧图像内时序输出2种颜色的图像，即黄色(R和G)和蓝色，其在一帧图像内的时间三种颜色(R、G、B)占比均为1/2。

[0176] 因此，本实施例的t_LSB还可以表示为1/(2*f*2n)，即t_LSB＝1/(f*2n+1)。

[0177] 由于t_FRAME＝1/f，所以本实施例的t_LSB＝t_FREAME/2n+1。

[0178] 在本实施例中，由于红光和绿光是由黄光分离出并同时入射到两个空间光调制器的，因此定义红色灰度图和绿色灰度图的调制数值位宽(二进制位数为)n，蓝光是红光和绿光外的其他时间出射，因此定义蓝色灰度图的二进制位数为m。则：

[0179] (2n-1)*t_LSB≤t_FRMAE*F_YELLOW＜(2n+1-1)*t_LSB，

[0180] 即为：(2n-1)/2n+1≤F_YELLOW＜(2n+1-1)/2n+1。

[0181] (2m-1)*t_LSB≤t_FRMAE*F_BLUE＜(2m+1-1)*t_LSB，

[0182] 即为：(2m-1)/2m+1≤F_BLUE＜(2m+1-1)/2m+1

[0183] 实际上，n和m可以相等也可以不等，具体以实际情况为准。当F_YELLOW＝F_Blue＝50％时，优选m＝n。对于本实施例而言，由于黄光和蓝光的出射时间相同，即本实施例的F_YELLOW＝F_Blue＝50％，因此本实施例的m和n优选相等。

[0184] 当然，本实施例的F_YELLOW和F_Blue也可以不相等，当F_YELLOW≠F_Blue时，优选m＝n-1。原因在于，产生白光所需的绿光比例高于蓝光或红光比例，而投影中红光比例的提升有助于色彩的表现，因此优选F_YELLOW＞F_Blue，此时，势必造成蓝光的供应时间短于黄光(R、G)的供应时间，如果蓝光的灰度图案二进制位数与红光、绿光的相同，则可能造成蓝色灰度图案在蓝光供应时间内不能完全调制，此时选择蓝色灰度图的二进制位数m小于红色灰度图和绿色灰度图的二进制位数n更为合理。而优选m＝n-1即可实现蓝光灰度图的完全调制。

[0185] 以下将针对n和m相等以及不等的情况进行具体的说明。

[0186] 控制装置用于根据原始图像数据计算得到分别用于调制所述第一基色光、所述第二基色光与所述第三基色光的第一基色光数据、第二基色光数据及第三基色光数据。

[0187] 举例来讲，使用60Hz的信号源更新频率t_FRAME＝16.67ms，黄光时间占比F_YELLOW＝50％，显示最小的bit位对应的操作时间t_LSB取为16.025us，白光混光倍数N取为10，对应的RGB实现白光混合的时间频率为600Hz，即在调制时段t_WHITE＝1s/600＝1.67ms的时间段内即可实现白光出射。另外，由于单个DMD只需要处理两种颜色，第一空间光调制器501处理R(红光)和B(蓝光)，第二空间光调制器502处理G(绿光)和E(空)，在黄光占空比为F_YELLOW＝
50％的情况下，每种颜色对应的一个帧内的时间为t_FRAME*F_YELLOW＝1s/(2*60)＝8.33ms，若将DMD的LSB对应的单位调制时段设为t_LSB＝16.025us，第一子调制时段及第二子调制时段中均含有M＝(833.3us)/(16.025us)＝52个单位调制时段，因此可以设置在每个黄光段和蓝光段调控52个LSB(最小数据位)组成的第一/二基色子调制数据。在整个帧显示的时间t_FRAME内，可以显示N＝10个t_WHITE，对应520个LSB，因此可以实现bit depth n＝9位(29-1＝
511<520)第一/二基色调制数值。使用传统的DMD PMW调控方式将灰度值转化为9位二进制表示的第一基色光数据、第二基色光数据、及第三基色光数据。由于单个LSB在DMD中都可以独立控制，以第一空间光调制器501为例，它可以实现交替显示红光和蓝光的灰度，在第一空间光调制器501工作的黄光段，第一空间光调制器501根据第一基色子调制数据(红光灰度的前52个LSB)调制红色光，然后切换为第一空间光调制器501工作的蓝光段，第一空间光调制器501根据第三基色子调制数据(蓝光灰度的前52个LSB)调制蓝色光，然后第一空间光调制器501再在第二个黄光段显示红光灰度的下52个LSB，然后是第二个蓝光段显示蓝光灰度的下52个LSB，…，直至最终经过10个黄光段之后完全显示所有的红光灰度的512个LSB，经过10个蓝光段之后完全显示所有的蓝光灰度的512个LSB。

[0188] 这中间涉及到一个问题：10次显示52个LSB组成的第一/二基色子调制数据可以显示520个LSB组成的第一/二基色调制数值，略大于9位对应的512个LSB。对于第一个问题，可以选择将DMDmicromirror工作的时间段放在黄光段和蓝光段的中心处，避免激光开关的延迟和拖尾；对于第二个问题，可以选择将第10个黄光段和蓝光段的最后8个LSB全置为0。第一基色子调制数据之和为第一基色光数据，第二基色子调制数据之和为第二基色光数据，第三基色子调制数据之和为第三基色光数据。

[0189] 第二个例子使用30Hz的信号源更新频率，则t_FRAME＝33.33ms，黄光时间占比F_YELLOW＝75％，显示最小的bit位对应的操作时间t_LSB取为16.276us，白光混光倍数N取为16，对应的RGB实现白光混合的时间频率为480Hz，即在每个子调制时段t_WHITE＝1s/480＝
2.08ms的时间段内即可实现白光出射。在黄光占空比为F_YELLOW＝75％的情况下，黄光段(R/G)颜色对应的一个帧内的时间为t_FRAME*F_YELLOW＝(1s*0.75)/30＝25ms，蓝光段颜色对应的一个帧内的时间为t_FRAME*(1-F_YELLOW)＝(1s*0.25)/30＝8.33ms。DMD的LSB对应时间设为t_LSB＝16.276us，因此每个调制时段中，黄光段(R/G)可以实现10位的bitdepth((210-1)*
11 9
t_LSB≤t_FRMAE*F_YELLOW＜(2 -1)*t_LSB)，蓝光段可以实现9位的bit depth((2-1)*t_LSB≤t_FRMAE*F_BLUE＜(29+1-1)*t_LSB)。每个子调制时段中，蓝光段对应的时长为t_FRAME*F_BLUE/16＝520.83μs，恰好可以实现32个LSB。每个黄光段对应的时长为t_FRAME*F_YELLOW/16＝1562.5μs，可以实现96个LSB，每个黄光段将前64个LSB按照bit流显示，其余32个LSB对应第一子时段的第一子空时段，在第一子空时段，第一空间光调制器501与第二空间光调制器502不用于调制数据，第一子空时段对应的调制数据可以全部置为0，即对应DMD micromirror的off状态。

[0190] 针对上述第二个例子，需要说明的是，由于F_YELLOW＞F_BLUE，蓝光的时间要小于黄光的时间，因此在调制蓝光期间，相应的空间光调制器所能达到最小的bit位对应的操作时间t_LSB是要小于调制黄光(红光、绿光)期间相应的空间光调制器所能达到的t_LSB。对于这种情况所有的t_LSB优选为蓝光的数值，这样可以避免如果选用黄光的t_LSB值时，蓝光的调制数量达不到要求。

[0191] 第三个例子使用140Hz的信号源更新频率t_FRAME＝7.143ms，黄光时间占比F_YELLOW＝66.67％，显示最小的bit位对应的操作时间t_LSB取为18.599us，白光混光倍数N取为128，对应的RGB实现白光混合的时间频率为17920Hz，即在t_WHITE＝1s/17920≈56us的时间段内即可实现白光出射。在黄光占空比为F_YELLOW＝66.67％的情况下，黄光段(R/G)颜色对应的一个帧内的时间为t_FRAME*F_YELLOW＝(1s*0.65)/140＝4.64ms，蓝光段颜色对应的一个帧内的时间为t_FRAME*(1-F_YELLOW)＝(1s*0.35)/140＝2.5ms。DMD的LSB对应时间设为t_LSB＝18us，因此每个调制时段中黄光段(R/G)可以实现8位的bit depth((28-1)*t_LSB≤t_FRMAE*F_YELLOW＜(28+1-1)*t_LSB)，蓝光段可以实现7位的bit depth((27-1)*t_LSB≤t_FRMAE*F_BLUE＜(27+1-1)*t_LSB)。每个蓝光段对应的时长为t_FRAME*F_BLUE/128＝18.599us，恰好可以实现1个LSB。每个黄光段对应的时长为t_FRAME*F_YELLOW/128＝37.204us，可以实现2个LSB。

[0192] 另外，除了如图10(b)(c)中将DMD bit流自左而右显示LSB到MSB，也可以将MSB与LSB对应位置对调，或者建立另外确定的bit流映射；除了图中每段显示按照时间顺序与bit流对应方式，也可以建立另外确定的顺序映射；除了图中将DMD PMW序列在帧最后时间上剩余的bit位置为0，也可以建立确定的映射将空白位插入到前面某几个分段中。

[0193] 上述实施方式中，就是可以将蓝光(第三基色光)通过分光装置分到第一空间光调制器501和第二空间光调制器502，两个空间光调制器同时调制。若每个空间光调制器在蓝光段均能实现调制32个LSB，则两个空间光调制器合计可以实现64个LSB，这种方法可以实现在同一个第二子时段调制出64个LSB的功能。

[0194] 以上述各例为基础，对上述通过子调制时段的数量N、图像刷新频率f、灰度图的二进制位数(第一调制数据与第二调制数据的位宽)、一帧图像内与灰度图对应的颜色时间占比F来却确定减弱color breakup的方法进行说明。上述的一帧图像内灰度图对应的颜色时间占比F是指组成一帧图像的各颜色灰度图占一帧图像时间的比例，例如刷新频率为60Hz的图像，其由对应的红色灰度图、绿色灰度图和蓝色灰度图组成，已知一帧图像的时间为16.67ms，如上述三种颜色灰度图所占时间均为5.56ms，则该三种颜色的F值均为1/3。

[0195] 一种显示方法，包括：

[0196] S1：将每幅待显示图像的调制时段分为多个子调制时段，以及根据每幅待显示图像的原始图像数据计算得到光源控制信号、第一调制数据及第二调制数据。

[0197] 所述第一调制数据包括分别用于调制所述第一基色光与所述第三基色光的第一基色调制数据与第三基色调制数据，所述第二调制数据至少包括用于调制所述第二基色光的第二基色调制数据，所述第一基色调制数据、所述第二基色调制数据及所述第三基色调制数据分别包括与多个子调制时段一一对应的第一基色子调制数据、第二基色子调制数据及第三基色子调制数据。

[0198] 根据原始图像数据计算得到分别用于调制所述第一基色光、所述第二基色光与所述第三基色光的第一基色调制数值、第二基色调制数值及第三基色调制数值，所述第一调制数据中全部第一基色子调制数据之和为所述第一基色调制数值，全部第三基色子调制数据之和为所述第三基色调制数值，所述第二调制数据中，所述第二基色子调制数据之和为所述第二基色调制数值。比如，第一基色调制数值表示用于调制第一基色光的灰度值，第一基色调制数值为64，调制时段包括8个子调制时段，则8个子调制时段中的第一基色子调制数据之和等于64。可以理解的是，每个第一基色子调制数据可以均为二进制表示的相同数据，即第一基色调制数值可以平分至每个第一基色子调制数据。

[0199] 在一种3D显示的实施方式中，每帧待显示图像包括左眼图像与右眼图像，将所述左眼图像与所述右眼图像合并后得到一幅待显示图像。

[0200] 在另一种3D显示的实施方式中，每帧3D图像包括两幅待显示图像，每帧图像的显示时间包括两个分别用于调制一幅待显示图像的调制时段。

[0201] 以第一光是黄光、第三基色光是蓝光为例，光源系统输出的第一光是第一基色光(红光)和第二基色光(绿光)混合形成的黄光。

[0202] S11：根据待显示图像的图像刷新频率f、一帧图像内灰度图对应的颜色时间占比F、及每个调制时段中包括子调制时段的数量N，计算得到所述第一子时段与所述第二子时段的时间长度。

[0203] 具体地，包括以下步骤：

[0204] S111：确定子调制时段的数量(倍数)N，即确定所期望的倍频数；

[0205] S112：确定图像的刷新频率f，即1秒内期望输出多少帧图像，计算一帧图像所需时间t_FRAME，其中t_FRAME＝1/f；

[0206] S113：计算子调制时段的时间t_WHITE，其中t_WHITE＝t_FRAME/N；

[0207] S114：计算第一子时段与第二子时段的时间长度t_WHITE*F，具体地，第一子调制时段的时间长度为t_WHITE*F_YELLOW，第二子调制时段的时间长度为t_WHITE*F_BLUE。相应的F值可根据需要进行设定。

[0208] 所述基色光中的第一基色光与所述第二基色光的时间占比大于等于所述第三基色光，相应地，所述第一子时段大于等于所述第二子时段的时段的时段长度。

[0209] S12：根据所述第一子时段时间长度t_WHITE*F_YELLOW、单位调制时段的时间长度t_LSB1，计算得到所述第一/二基色子调制数据对应可调制的最低有效位数量；

[0210] 根据所述第二子时段时间长度t_WHITE*F_BLUE、单位调制时段的时间长度t_LSB2，计算得到所述第三基色子调制数据对应可调制的最低有效位数量。

[0211] 根据显示设备，通过公式计算空间光调制器的最低有效位时间t_LSB，公式为t_LSB＝F*t_FRAME/2n＝F/f*2n。t_LSB为第一空间光调制器及第二空间光调制器用于调制光线的最短调制时间为单位调制时段。

[0212] 在本案中，由于红光和绿光是由黄光分离出并同时入射到两个空间光调制器的，因此定义红色灰度图和绿色灰度图的二进制位数为n，蓝光是红光和绿光外的其他时间出射，因此定义蓝色灰度图的二进制位数为m。以下将红光、绿光对应的空间光调制器的最低有效位时间均视为t_LSB1，则t_LSB1＝F_YELLOW/f*2n；蓝光对应的空间光调制器的最低有效位时n间t_LSB2＝F_BLUE/f*2。

[0213] 由于DMD器件的性质决定了每个单色(R、G、B)最低有效位的时间t_LSB是相同的，且t_LSB不能小于DMD微镜的响应时间，固t_LSB≥10us。

[0214] 由于图像频率f和一帧图像内灰度图对应的颜色时间占比F已经给定，固通过上述t_LSB≥10us可计算出n和m的最大值，即为蓝色灰度图像二进制位数m、红色灰度图像二进制位数n以及绿色灰度图像二进制位数n可算出。

[0215] 由于前述F_YELLOW可以大于F_BLUE，固t_LSB1可以不等于t_LSB2。但DMD器件的性质决定了每个单色(R、G、B)最低有效位的时间t_LSB是相同的，因此需要在t_LSB1和t_LSB2中选其一。

[0216] 如前所述，为了避免采用较大t_LSB值造成其他光不被完全调制，需要选择相比而言较小t_LSB。于本实施例而言，选用蓝光对应的t_LSB值，即t_LSB2。

[0217] S13：计算各基色光对应的一个帧内的时间t＝t_WHITE*F。以本实施例为例，t_BLUE＝t_WHITE*F_BLUE，t_RED＝t_GREEN＝t_YELLOW*F_YELLOW。

[0218] S14：计算每个子调制时段单个基色光可以实现的调制的最低有效位数量，计算公式为t/t_LSB。以本实施为例，每个子调制时段中，蓝光对应可实现调制的最低有效位数量为t_WHITE*F_BLUE/t_LSB2，红光、绿光对应可实现调制的最低有效位数量为t_WHITE*F_YELLOW/t_LSB2。

[0219] S15：将S12中计算的蓝色灰度图的二进制位数为m、红色灰度图和绿色灰度图的二进制位数为n代入公式，计算每个子调制时段单个基色光可以实现的灰度最大调制数量，即a m n理论数量，公式为2/N蓝光对应的公式为2/N，红光、绿光对应的公式为2/N。

[0220] S16：对比单个基色光可以实现的调制的最低有效位数量t/t_LSB与S7中理论数量2n/N的差值，若t/t_LSB－2a/N≥0，则对应基色光的输出的图像的灰度位数不变；若t/t_LSB－
2a/N＜0，则对应基色光的输出的图像的灰度位数应当降低，优选减少1位。其原因是由于采用倍频的方案，因此可能会导致各基色光在对应的子调制时段的次数小于理论次数，即t/t_LSB＜2a/N，以至于实际的图像灰度级别达不到理论级别。此时，需要将图像的灰度位数降低，通常降低1位，即图像灰度位数为n-1即可满足要求。

[0221] 以本实施例为例，若t_WHITE*F_BLUE/t_LSB2－2m/N＜0，则蓝色图像的灰度位数为m-1，若t_WHITE*F_BLUE/t_LSB2－2m/N≥0，则蓝色图像的灰度位数为m；若t_WHITE*F_YELLOW/t_LSB2－2n/N＜0，则蓝色图像的灰度位数为n-1，若t_WHITE*F_YELLOW/t_LSB2－2n/N≥0，则蓝色图像的灰度位数为n。

[0222] 基于上述的说明可知，图像的灰度位数越低，约容易实现倍频的方案。因此，在计算时，当确定子调制时段的数量(倍数)N、图像刷新频率f、一帧图像内与灰度图对应的颜色时间占比F后，上述基色光的输出的图像的灰度位数n理论上应当取系统可以实现的最大值，这样图像的的灰度表现最好。

[0223] 此外，应当理解的是，子调制时段的数量(倍数)N、图像刷新频率f、一帧图像内与灰度图对应的颜色时间占比F、基色光的输出的图像的灰度位数n都是可以改变的，可以通过其中任意三项得到第四项值。

[0224] S2：根据所述光源控制信号，在每个子调制时段控制光源系统依时序出射第一光与第三基色光，所述第一光至少包括第一基色光与第二基色光的混合光；

[0225] 具体包括以下步骤：

[0226] S21：将每个子调制时段分为第一子时段及第二子时段；

[0227] S22：在每个子调制时段的第一子时段中：

[0228] 根据所述光源控制信号，控制所述光源系统出射所述第一基色光与所述第二基色光混合得到的第一光；

[0229] S23：在每个子调制时段的第二子时段中：

[0230] 根据所述光源控制信号，控制所述光源系统出射所述第三基色光。

[0231] 显示方法还包括以下步骤：

[0232] S3：根据所述第一调制数据，控制第一空间光调制器在每个子调制时段中再分时调制所述第一基色光与至少部分第三基色光对应得到第一图像光与第三图像光；

[0233] 根据所述第二调制数据，控制第二空间光调制器在每个子调制时段中调制所述第二基色光得到第二图像光。

[0234] 具体地，包括以下步骤：

[0235] S31：在每个子调制时段的第一子时段中：

[0236] 根据所述第一调制数据控制所述第一空间光调制器调制所述第一基色光；进一步地，根据对应的第一基色子调制数据，控制所述第一空间光调制器调制所述第一基色光。

[0237] 根据所述第二调制数据控制所述第二空间光调制器调制所述第二基色光；进一步地，根据对应的第二基色子调制数据，控制所述第二空间光调制器用于调制所述第二基色光。

[0238] 所述第一子时段的时间长度大于所述第一子时段的实际调制时段的部分为第一子空时段，控制所述第一空间光调制器及所述第二空间光调制器在所述第一子空时段中不用于对入射光线进行调制。

[0239] S32：在每个子调制时段的第二子时段中：

[0240] 根据所述第一调制数据控制所述第一空间光调制器调制至少部分第三基色光。进一步地，根据对应的第三基色子调制数据，控制所述第一空间光调制器调制至少部分第三基色光。

[0241] 所述第二子时段的时间长度大于所述第二子时段的实际调制时段的部分为第二子空时段，控制所述第一空间光调制器在所述第二子空时段不用于调制所述第三基色光。

[0242] 在一种实施方式中，还包括根据所述第二调制数据控制所述第二空间光调制器调制另一部分第三基色光。

[0243] S4：利用合光装置将所述第一图像光、所述第二图像光及第三图像光合光后出射。

[0244] 本发明中使用一组蓝色激光作为黄色荧光的激发光，波长优先选用455nm；使用另外一组蓝色激光器产生蓝色照明光，波长优先选用465nm，以方便更好实现REC2020色域标准。黄色荧光用于产生红光和绿光，并在经过匀化整形之后通过颜色分玻片分成两条光路，每条光路使用单独的空间光调制器(比如DMD)进行调制，调制之后的红光和绿光经过另外一个颜色分玻片305进行合光，最后经镜头309投射到屏幕上。在黄光产生时，一组激发荧光蓝激光处于工作状态，另外一组的用于蓝色照明的蓝激光处于关断状态。经过一段时间后，两组蓝激光工作状态发生交替，即用于蓝色照明的蓝激光处于工作状态，而激光荧光的蓝激光处于关断状态，如此交替开关。当蓝色照明光经过用于分离红光和绿光的波长分光板时，按照一定的幅度比例分别分到红光和绿光光路中，比如半透半反玻片，可以实现一部分透射，一部分反射。优先采用的分配比例为蓝色照明光全部进入到红光光路，其二维灰度调节由控制红光的第二空间光调制器502进行调节。

[0245] 请参阅图4，为本发明第二实施方式提供的显示设备结构示意图。被激发的荧光偏振性质接近于自然光，可以使用偏振转换元件将非偏振光转化为线偏振光，而且激光本身是偏振光。使用偏振光照明的一个优势在于分光合光系统具有更高的效率，其原因在于不同偏振光对于斜入射多层膜的透过率有一定差别，典型特征在于不同偏振光对应的截止波长不同。

[0246] 本实施方式与第一实施方式整体的光路类似，不同之处在于匀光器件303之后的分光装置中加入了第一偏振转换元件311，TIR棱镜307之后加入的合光装置中的第二偏振转换元件312。偏振转换元件311用于将偏振性类似于自然光的荧光转化为一种偏振占主导的线偏光，转化的效率可以达到70％～80％甚至更高，取决于光束入射的f#。

[0247] 请参阅图5，为一种实现偏振转化的元件的的工作原理图。图中所示的实现偏振转化的元件称为PCS(PS-conversion device)，由PBS阵列和宽谱半玻片(HWP)组成，具有两个偏振方向的光进入之后，一部分光直接透过，反射的偏振方向相垂直的光经反射之后经过半玻片将偏振偏转90°，而变成与直接透射光偏振方向相同的光，这样非偏振光即被转换成偏振光。由于激光出射之后本身具有较好的线偏振性质，其摆放方向优先选择能使其直接穿过PCS的方向，假设这个偏振方向相对于波长分光元件305是s光，即偏振方向垂直于纸面。经第一偏振转换元件311之后的线偏光入射到波长分光元件305内，在黄光段内，红光被305反射，绿光被透射，在蓝光段内，蓝光被反射。经透射的绿光被空间调制之后进入另外一个第二偏振转换元件312，将绿光偏振方向偏转90°，使之相对于波长合光元件308是p偏振光。

[0248] 请参阅图图6-图7，图6为合光元件308与分光元件305的光通过率曲线，图7为合光元件308与分光元件305的光反射率曲线。合光元件308的p偏振光的绿光段透射光谱Tc-p相比于分光元件305的s光Td-s更宽，可以提高截止波长附近绿光合光效率。相应地，合光元件s偏振光的蓝光段和红光段反射光谱Rc-s相比于分光元件Rd-s更宽，可以提高截止波长附近蓝光和红光的合光效率。为方便起见，图中虚线标出了三基色光的光谱示意图。总结来讲，效率提高的原理有如下几个方面：(1)s光或者p光的透过率相比非偏振光截止波长出上升沿和下降沿会更陡峭，滤光之后可以操作的波长空间更大；(2)分光时使用透过谱带较窄的偏振，合光时使用透过谱较宽的偏振，可以保证分光之后的单色光完全被收集；(3)可以将波长合光元件的反射波段设计为比波长分光元件波段宽。具体实施的过程中，分光元件和合光元件对不同偏振的反射透射光谱可以相同也可以不同，根据选择的RGB的波段决定。另外，经过偏振转换元件301之后的线偏光的偏振方向也可以是p光，即偏振方向在直面内，此时需要将s光和p光的透射反射光谱做相应的对调。

[0249] 偏振转换元件312优先选择半波片(HWP)，元件312也可以是与第一偏振转换元件311类似的PCS，其工作波段至少涵盖对应的绿光光谱，即第二偏振转换元件312所能起到偏振作用的波段要覆盖绿光的波长。其位置也可以在绿光光路中除图4所示位置的之外位于元件305和308之间的其他位置，优先选择在光斑面积较大而光束发散角较小的位置以实现较好的偏振方向旋转。而且，第二偏振转换元件312也可以放在红光和蓝光光路中，相应地，合光元件中的绿光s偏振的透过谱段Tc-s要比分光元件Td-s宽；合光元件的蓝光和红光p偏振的反射谱段Rc-p要比Rd-s宽。

[0250] 请参阅图8，为本发明第三实施方式提供的显示设备结构示意图。

[0251] 分光装置包括：

[0252] 第一偏振转换元件311，用于将所述光源系统出射的光线转换为第一偏振态的光；

[0253] 第三偏振转换元件313，用于根据所述第一偏振转换元件出射的光线的波长范围将所述第一偏振转换元件311出射的光线转换为不同偏振态的光；

[0254] 分光元件308，用于对所述第三偏振转换元件313出射的光线进行分光。

[0255] 第三偏振转换元件313优先选用Color Select元件，可以实现对不同波长光的偏振方向偏转，例如，红光S偏振，绿光P偏振。通过设计不同的波长的相位延迟从而实现对不同波长光偏振方向转动角度的调控。在一种优选的实施方式中的，第三偏振转换元件313用于将入射光线转换为相同偏振类型的另一偏振态的光。

[0256] 请参阅图9，是一种典型的Color Select元件GM44在两种典型构型下(起偏器和检偏器偏振方向相互平行或者相互垂直)的透射光谱。入射光透过第一个偏振片(P)之后变为线偏光，经过ColorSelect(CS)经过相位调制之后，不同波长的光偏振方向发生不同的偏转，经过第二个偏振片(P)检偏之后，呈现出不同的透过率：当起偏器和检偏器相互平行时，蓝光波段和红光波段具有高透过率；但起偏器和检偏器相互垂直时，绿光段具有较高的透过率。使用ColorSelect结合波长分光元件305可以在黄光段将黄光分为红光和绿光，而且红光和绿光具有相互垂直的偏振状态，第二实施方式中的对波长分光元件305和波长合光元件308的用于提高光效的设计在本实施例中也同样适用。ColorSelect透射谱中偏振转换区域对应的宽度约为30nm，特殊的工艺和材料可以实现约15nm，对于偏振变换的区域优先使用颜色滤光片滤掉，同时也可以提高显示颜色的饱和度。

[0257] 请参阅图10，为合光元件308与分光元件305的绿光透过谱线。与第二实施方式中不同的是，本中在分光时绿光与红光蓝光的偏振方向相互垂直。可以设计合光元件308中绿光的透射光谱比分光元件305更宽一些；请参阅图11，为合光元件308与分光元件305的红光与蓝光的反射谱线，可以设计蓝光和红光的反射光谱更宽一些。

[0258] 请参阅图12，为本发明第四实施方式提供的显示设备的结构示意图。相比于第二实施方式相对，本实施方式中合光元件308采用偏振合光方式而不是波长合光。

[0259] 请参阅图13，为合光元件308的透射及反射谱线。合光元件308优先选用宽谱PBS(Polarized Beam Splitter)，其对不同偏振光的透射和反射谱图13所示。

[0260] 请参阅图14，为本发明第五实施方式提供的显示设备的结构示意图。与实施例4中将实施例2中合光元件308换为偏振合光元件类似，实施例5中将实施例3中的合光元件308也换为偏振合光元件，合光元件308也优先使用PBS。

[0261] 请参阅图15，为本发明第六实施方式提供的显示设备的结构示意图。在本实施例中，整体光路设计与第五实施方式类似，不同之处在于本实施方式分光装置采用偏振分光的方法，分光元件305优先使用PBS，一种方案是使p光透过，而将s光反射，其偏振透射率和反射率曲线如16所示。结合合光元件308进行偏振合光，可以实现在黄光段，红光和绿光分光后再合光。

[0262] 请参阅图17，为本发明第七实施方式提供的显示设备的结构示意图。在本实施方式中，整体光路设计与实施例6类似，不同之处在于本实施方式中分光装置采用偏振分光，合光装置采用波长合光的方法，分光元件305优先使用PBS，而合光元件308优先选择与偏振转换元件313透过率谱而且可能存在的波长滤光片相匹配的波长合光元件。设计的原则是其合光元件308绿光段p光的透过率谱宽于分光元件305或者可能存在的滤光片的绿光透过谱；而其蓝光红光段s光的反射率谱宽于分光元件305或者可能存在的滤光片的蓝光红光反射谱。

[0263] 请参阅图18，为本发明第八实施方式提供的显示系统示意图。显示系统中包括波长分光眼镜700及显示设备，其中显示设备用于出射3D图像画面，用于可以选择波长分光眼镜700作为3D眼镜观看3D画面。

[0264] 每帧3D图像包括左眼图像与右眼图像，所述控制装置用于将所述左眼图像与所述右眼图像合并后得到一幅待显示图像，并采用如第一实施方式的方法进行显示图像。即将两幅图案合并，解析出R、G、B三个基色的灰度图案，然后第一空间光调制器501和第二空间光调制器502分别调制合并后的R、G、B单色灰度图案。具体，使用第一实施方式中提供的显示设备中的应用于控制装置的显示方法进行图像显示。

[0265] 采用品红(红和蓝)和绿色波段分别实现左眼和右眼显示。相应地，第一空间光调制器501和第二空间光调制器502要使用具有3D效果的灰度分布，观察者在观影的时候需要使用波长分光眼镜700，其左右眼透过的颜色优先选择与光路处理的颜色相对应。具体的第一空间光调制器501和第二空间光调制器第二空间光调制器502的输入信号分析如下，现阶段3D显示的原理多为采用人眼双目视差特性而构造的立体显示，是由两幅相关但并不完全重合的左眼图像Fig1和右眼Fig2产生。对于每幅图像，分别对应着单独的RGB的灰度分布，即Fig1对应Fig1R/G/B，Fig2对应Fig2R/G/B。因此可以认为在一帧图像中，FigR是Fig1R和Fig2R融合之后的结果，类似地，FigG是Fig1G和Fig2G融合的结果，FigB是Fig1B和Fig2B融合的结果。在本实施方式中，使用第二空间光调制器502按照第一实施方式中的方案完成对FigR和FigB的灰度显示，使用第一空间光调制器501完成对FigG的灰度显示。

[0266] 本实施方式中，还可以采用以下方式对3D图像进行显示。每帧待3D图像包括两幅待显示图像，每帧待显示图像的显示时段包括两个分别用于调制一幅待显示图像的调制时段，即是，一帧3D图像对应两个调制时段。控制装置采用第一实施方式中的每幅待显示图像的显示方法采用两个控制时段显示设备显示3D图像画面。

[0267] 具体地，将每个子调制时段分为第一时段t1和第二时段t2，第一空间光调制器501分别在第一时段t1和第二时段t2调制A单色(R、B)的第一图像Fig1和第二图像Fig2，或者第二空间光调制器502分别在第一时段t1和第二时段t2调制另一单色(G)的Fig1和Fig2。第一时段t1与第二时段t2分别用于显示Fig1和Fig2，即每一帧的前8.33ms显示Fig1，后8.33ms显示Fig2。Fig1R的灰度信息由前8.33ms中DMD501对应的黄光段来显示，Fig1G的灰度信息由前8.33ms中DMD502对应的黄光段来显示，Fig1B的灰度信息由前8.33ms中DMD501对应的蓝光段来显示；Fig2R的灰度信息由后8.33ms中DMD501对应的黄光段来显示，Fig2G的灰度信息由后8.33ms中DMD502对应的黄光段来显示，Fig2B的灰度信息由后8.33ms中DMD501对应的蓝光段来显示。

[0268] 请参阅图19，为本发明第9实施方式提供的显示系统示意图。显示系统包括显示设备及圆偏振光检测器701，圆偏振光检测器701作为3D眼镜用于接收显示设备出射的光线。

[0269] 合光装置中包括：

[0270] 合光元件308，用于对所述第一图像光与所述第二图像光进行合光；

[0271] 第四偏振转换元件314，用于将合光元件308出射的光线转换为同一偏振态的光；

[0272] 动态偏振转换元件315，用于接收第四偏振转换元件出射的光线，并将接收的的光线转换为不同偏振态的光线交替出射。动态偏振转换元件315用于出射圆偏振光。

[0273] 显示系统也可以兼容偏振3D显示，与实施例6相比，本实施方式中在合光之后使用另外一个第四偏振转换元件314将RGB三种颜色的光转化为同一种偏振，并且使用额外动态偏振转换元件315实现3D显示。第四偏振转换元件314优先选用与第三偏振转换元件313相对应的Color Select，将RGB合为同一种偏振，这样整个光机就实现了单一偏振光的出射到动态偏振转换元件315，动态偏振转换元件315在时序上改变出射的偏振态。

[0274] 其中，3D眼睛包括两片圆偏振检测器。图19中圆偏振光检测器701示意的是优先选择的左旋右旋偏振光，即是左旋偏振光与右旋偏振光分别通过一个圆偏振检测器入射至人眼，相互垂直的线偏振光也可以类似实现。在某个特定时间，出射光只有一种特定偏振态，只能透过圆偏振光检测器701(3D眼镜)701中的一个镜片，而在动态偏振转换元件315将出射光偏振态变为与原来垂直之后，出射光可以透过3D眼镜中的另外一个镜片，这种动态左右眼时序显示与DMD显示图像动态配合，可以实现3D效果。

[0275] 请参阅图20，为图19所示的动态偏振转换元件315的3D模组液晶方案与专利方案示意图。

[0276] 具体来讲，动态偏振转换元件315包括动态偏振旋转元件315A和偏振转换元件315B，其中315A可以选用基于液晶分子的电压调控元件如图20(a)(b)所示，或者选用基于动态旋转的相位延迟玻片，如图20(c)(d)所示。

[0277] 一种利用液晶实现动态旋转偏振的方案如图20(a)(b)所示，动态偏振旋转元件315A使用VAN(Vertically Aligned Nematic)液晶，其在自然状态下与电极呈垂直排列，在一定电压下会沿pre-tilt的方向偏转从而使液晶材料在垂直于电极的方向上呈现光学上的各项异性而引发双折射而变为单轴双折射晶体。若取其慢轴方向与入射线偏振光的偏振方向成45°夹角，如图20(b)所示，在偏压状态下，入射偏振光的偏振方向会发生90°偏转。而在未加偏压状态下，液晶分子成自然状态下垂直排列，在光入射方向几乎没有光学上各向异性，因此线偏振光的偏振方向不会发生改变。如此两种状态就可以实现动态调控入射线偏振光的偏振方向。而偏振转换元件315B优先选用四分之一玻片(QWP)，将线偏振光转化为圆偏振光，将偏振方向相互垂直的线偏振光转化为旋转方向相反的圆偏振光。

[0278] 另外一种利用旋转的相位延迟玻片的方案如图20(c)(d)所示，转速可控的旋转轮上装有宽谱的相位延迟玻片。如图20(d)所示，旋转轮一半由半波片(HWP)组成，另外一半不产生相位延迟。为了在旋转的过程产生一致的相位延迟，首先，半波片的光轴方向沿着半径方向，以保证入射光在同一点上的相位变化一致，即对线偏光偏转的角度一致；其次，通过旋转轮的光斑尽可能小，一方面为了保持偏振调制的均匀性，另外一方面为了减小两半区域过渡区域对应的spoke。优先选择将旋转轮放在对应DMD面的中间像位置(conjugate plane)，以便控制光斑大小和光线角度。

[0279] 请参阅图21，为图19所示的显示设备出射图像的时序图。为了实现3D效果，偏振转换和图像的同步和时序控制需要具体考虑。本实施方式中的时序偏振3D显示方案中，自镜头309出射的不同偏振的光分时显示，而在某一时间点，DMD501(空间光调制器501)和DMD502(空间光调制器502)显示的图像相同。假如动态偏振转换元件315可以实现偏振转换的频率为120Hz，即每一帧中可以实现一次两种不同偏振的轮转，如图21所示，两种偏振对应的视差图像Fig1和Fig2分别占据每帧一半的时间。假设Fig1由一帧中前8.33ms以一种偏振态显示，DMD501和DMD502分别调控其中R/B和G的灰度显示；而Fig2由一帧中后8.33ms以另外一种偏振态显示，DMD501和DMD502分别调控其中R/B和G的灰度显示。

[0280] 请参阅图22，为本发明第十实施方式提供的显示系统示意图。所述分光装置包括位于所述第一偏振转换元件311与所述第三偏振转换元件313之间的动态偏振转换元件315，所述动态偏振转换元件315用于接收所述第一偏振转换元件311出射的光线，并将接收的的光线转换为不同偏振态的光线交替出射至所述第三偏振转换元件313。

[0281] 与第九实施方式中偏振3D方案不同的是，在本实施方式中，如22所示，动态偏振转换元件315放在第三偏振转换元件313之前，当动态偏振元件315将入射光偏振转动90°之后经过第三偏振转换元件313和分光元件305(PBS)，绿光将被分光元件305反射而红光蓝光将被透射，因此每一种偏振态都有RGB三种颜色，从而可以实现偏振3D。本实施方式中的动态偏振元件315和第九实施方式中的有区别，本实施方式中的动态偏振元件315不包括315B，用于出射线偏振光。

[0282] 本实施例中优先使用线偏振光检偏器701作为3D眼镜，即是显示设备出射的p光与s光分别穿过3D眼睛的一个镜片入射至人眼。可以理解的时，也可以在镜头309之前加四分之一玻片来转换成圆偏光。

[0283] 由于两种偏振图像光在任一时间点同时存在，DMD501和DMD502分别显示Fig1和Fig2，经过偏振合光之后直接通过3D眼镜即可实现视差3D效果，其同步和时序控制如图23所示。

[0284] 请参阅图24，为本发明第十一实施方式提供的显示设备示意图。

[0285] 前述实施方式中的第一空间光调制器501与第二空间光调制器502均为DMD，本实施方式中的第一空间光调制器501与第二空间光调制器502均为LCOS。本发明中使用光源的高刷新率来减弱时序色彩显示中的colorbreakup的想法也可以用在其他类型的空间光调制器(SLM:spatial light modulator)上，本实施方式在第二实施方式的基础上将空间光调制器501和502由DMD换为LCoS，相应地306和307由棱镜换为PBS。

[0286] 由于液晶本身响应速度慢，相应地多个子帧混合得到白光的时间相比DMD较长，现有的LCoS可以实现将一帧分为8个子帧显示，在这种情况下，最短的混光得到白光的时间为1/4帧，相比第二实施方式，只需将t0设置为2.08ms。可以想象对于响应速度更快的基于液晶的空间光调制器，光源调控的速度可以更快，相应地colorbreakup的减弱效应会更明显。

[0287] 需要说明的是，在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于各实施方式中的各具体方案也可以相互适用，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

[0288] 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。

[0289] 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。

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