CN106605172B - 显示装置、用于驱动显示装置的方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的显示装置包括：显示单元，其中，针对包括右眼像素和左眼像素的多个相邻像素的每个单元放置透镜；检测单元，附接至显示单元并且检测观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息和方位信息；信号处理单元，基于检测单元的检测结果针对右眼像素和左眼像素中的每一个生成虚像信息，以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像；以及显示控制单元，基于由信号处理单元生成的虚像信息驱动右眼像素和左眼像素。

Description

显示装置、用于驱动显示装置的方法以及电子设备
技术领域
本公开涉及显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器。
背景技术
例如，在显示装置上可能存在这样的情况，即在移动电子仪器上配备的显示装置上，期望改变显示图像的大小以实现更容易查看显示图像。用于改变显示图像的大小的示例性技术包括专利文献1中描述的技术。
专利文献1描述了一种信息通信终端的技术，该信息通信终端在其壳体内包含柔性显示器的一部分，该柔性显示器具有基本上矩形的可弯曲且柔性的片状形状。根据该技术，当需要时通过将容纳在壳体内的部分暴露于壳体的外部而改变显示表面的大小。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2010-178188A
发明内容
本发明要解决的问题
根据在专利文献1中描述的该已知技术中应用的机构，显示单元由柔性显示器形成并且显示单元(显示屏)本身的大小变化，因此将需要改变显示表面的大小的机构，这导致复杂的结构。
为了解决这个问题，本公开旨在提供一种能够在不改变机构中的显示表面本身的情况下改变显示图像的大小的显示装置、显示装置驱动方法以及具有该显示装置的电子仪器。
问题的解决方案
为了实现上述目的而提供的根据本公开的显示装置，包括：
显示单元，由透镜形成，透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素的每个单元排列，
检测单元，被配置为检测观察者的左眼和右眼，
信号处理单元，被配置为基于由检测单元获得的检测结果针对左眼像素和右眼像素中的每一个生成图像信息，以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像，以及
显示控制单元，被配置为基于由信号处理单元生成的图像信息驱动左眼像素和右眼像素。
为了实现根据本公开的上述目的而提供的显示装置驱动方法，包括：
在驱动包括显示单元的显示装置时，其中显示单元由透镜形成，透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素的每个单元排列，
检测观察者的左眼和右眼，
基于检测的结果针对左眼像素和右眼像素中的每一个生成图像信息，以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像，以及
基于所生成的图像信息驱动左眼像素和右眼像素。
此外，为了实现根据本公开的上述目的而提供的电子仪器包括具有上述配置的显示装置。
本发明的效果
根据本公开，与通过机构改变显示表面本身的大小的情况相比，可以以更简单的配置来改变显示图像的大小。
应当注意，本文中描述的效果是非限制性的。效果可以是本说明书中描述的任何效果。应当注意，提供本文中描述的效果是为了示例性说明的目的，并不旨在限制。还可以设想其它附加的效果。
附图说明
图1是示出根据本公开的显示装置的示例性系统配置的框图。
图2A和图2B是示出显示单元的示例性配置的示意图。图2A示出显示单元的主要部分的配置。图2B示出一个虚像透镜的像素配置的具体实例。
图3A和图3B是各自示出相对于显示单元的观察者的左眼和右眼的位置信息和方位信息的计算实例的示图。
图4A和图4B是均示出根据本公开的显示装置的操作的流程的流程图。图4A示出在虚像透镜由定焦透镜形成的情况下的操作的流程。图4B示出在虚像透镜由可变焦透镜形成的情况下的操作的流程。
图5是示出由根据第一实施方式的显示装置呈现的虚像的示图。
图6A和图6B是均示出朝向观察者的左眼和右眼的虚像的显示像素的示图。图6A示出显示单元的左眼像素和右眼像素的像素排列。图6B示出左眼屏幕和右眼屏幕的像素排列。
图7A和图7B是均示出朝向左眼屏幕和右眼屏幕中的单个像素列与像素尺寸之间的一个像素的空间的人眼的分辨率极限的示图。图7A示出从观察者到显示单元的视距、视力和像素尺寸中的每一个的示例性数值。图7B示出人眼的分辨率(分辨率极限)与像素尺寸之间的关系。
图8是示出由根据实例1的显示装置呈现的虚像的示图。
图9是示出在根据实例1的显示装置上改变视距的情况下的示图。
图10是示出由根据实例2的显示装置呈现的虚像的示图。
图11A和图11B是均示出在根据实例1的修改实例的显示装置上改变虚像距离或视距的情况下的示图。图11A示出改变虚像距离的情况。图11B示出视距为40[cm]的情况。
图12是示出由根据实例3的显示装置呈现的虚像的示图。
图13是示出由根据实例4的显示装置呈现的虚像的示图。
图14A和图14B是均示出由根据实例5的显示装置呈现的虚像的示图。图14A示出视距为20[cm]的情况。图14B示出视距为10[cm]的情况。
图15A和图15B是均示出由根据实例6的显示装置呈现的虚像的示图。图15A示出了视距为20[cm]的情况。图15B示出视距为10[cm]的情况。
图16A和图16B是均示出当不论实例6中的视距如何虚像大小都固定时的图像显示范围的示图。图16A示出视距为20[cm]的情况。图16B示出视距为10[cm]的情况。
图17A和图17B是各自示出由根据实例7的显示装置呈现的虚像的示图。图17A示出视距为20[cm]的情况。图17B示出视距为10[cm]的情况。
图18A和图18B是均示出由根据实例8的显示装置呈现的虚像的示图。图18A示出视距为20[cm]的情况。图18B示出视距为10[cm]的情况。
图19A和图19B是均示出当不论实例8中的视距如何虚像大小都固定时的图像显示范围的示图。图19A示出视距为20[cm]的情况。图19B示出视距为10[cm]的情况。
图20A、图20B和图20C是均示出由根据实例9的显示装置呈现的虚像的示图。图20A示出视距为20[cm]的情况。图20B示出视距为16[cm]的情况。图20C示出视距为24[cm]的情况。
图21A、图21B和图21C是均示出由根据实例10的显示装置呈现的虚像的示图。图21A示出虚像距离为10[cm]的情况。图21B示出虚像距离为8[cm]的情况。图21C示出了虚像距离为12[cm]的情况。
图22是示出在查看镜子时的焦距的示图。
图23是示出由根据实例11的显示装置呈现的虚像的示图。
图24是示出根据实例12的显示装置的光学系统的配置的示图。
图25A和图25B是均示出根据实例12的显示装置中的显示单元的示例性配置的示图。图25A示出显示元件阵列单元的配置。图25B示出透镜阵列单元的配置。
图26是示出在视网膜上聚焦的示图。
图27是示出从显示元件发出的光与透镜之间的关系的截面图。
图28是示出根据实例12的显示装置的虚像光学系统的示图。
图29是示出虚像光学系统中的图像配置的示图。
图30是示出当呈现虚像时的宽高比(aspect ratio)的变化量Δaspect的示图。
图31是示出针对虚像距离LV中的每一个的视距LD与宽高比的变化量Δaspect之间的示例性关系的示图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的技术的实施方式(在下文中为实施方式)。本公开的技术不限于实施方式，并且实施方式的各种数值等是实例。在下面的描述中，相同元件或具有相同功能的元件将由相同的参考符号表示，并且将省略重复的描述。应当注意，将按照以下顺序进行描述。
1.根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器的总体描述
2.第一实施方式[对于观察者的虚像呈现位置比显示单元更远的示例性情况]
2-1.实例1(手表型终端上的示例性显示装置)
2-2.实例2(实例1的变型例)
2-3.实例3(移动终端上的示例性显示装置)
2-4.实例4(照相机装置上的示例性显示装置)
2-5.实例5(由定焦透镜形成虚像透镜的示例性情况)
2-6.实例6(实例5的变型例)
2-7.实例7(由可变焦透镜形成虚像透镜的示例性情况)
2-8.实例8(实例7的变型例)
3.第二实施方式[对于观察者的虚像呈现位置在比显示单元更靠前的位置的示例性情况]
3-1.实例9(由定焦透镜形成虚像透镜的示例性情况)
3-2.实例10(由可变焦透镜形成虚像透镜的示例性情况)
4.第三实施方式[示例性电子镜]
4-1.实例11(在第一实施方式和第二实施方式中使用虚像光学系统的示例性情况)
4-2.实例12(使用基于光再现方法的原理的虚像光学系统的示例性情况)
5.虚像的宽高比
6.变型例
7.本公开中可用的配置
<根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子设备的总体描述>
在根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器上，允许包括：检测单元，附接在显示单元上并且被配置为检测观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息和方位信息。此外，允许配置为使得检测单元包括配置为拍摄观察者的成像单元，并且信号处理单元被配置为与成像单元一起形成检测单元，并且信号处理单元被配置为基于由成像单元捕捉的观察者的图像，计算观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息和方位信息。
在包括上述优选配置的根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器上，允许配置为使得检测单元包括测距单元，测距单元被配置为测量显示单元的显示表面与观察者的眼之间的距离。此时，允许配置为使得信号处理单元在计算观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息时使用由测距单元测量的距离。
此外，在包括上述优选配置的根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器上，允许配置为使得针对多个像素作为单元排列的透镜是定焦透镜或可变焦透镜。当针对多个像素作为单元排列的透镜是可变焦透镜时，允许配置为使得显示控制单元控制可变焦透镜的焦距。
此外，在包括上述优选配置的根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器上，允许配置为使得可变焦透镜由以阵列排列的微透镜形成。此时，允许配置为使得显示控制单元通过均匀地控制显示单元内的微透镜的焦距而在虚像显示与实像显示之间切换，或显示控制单元通过单独地控制显示单元内的微透镜中的每一个的焦距，针对显示屏内的每个地点在不同距离呈现虚像。
此外，在包括上述优选配置的根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器上，允许配置为使得信号处理单元生成虚像信息，使得在虚像相对于观察者的呈现位置处于比显示单元更远的位置的情况下左眼图像的左侧与右眼图像的右侧彼此相邻或重叠。此时，虚像相对于显示单元的显示表面的宽高比的变化量可以是大于一的值。
此外，在包括上述优选配置的根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器上，允许配置为使得信号处理单元生成虚像信息，使得在虚像相对于观察者的呈现位置比显示单元更近的情况下左眼图像的右侧与右侧图像的左侧彼此相邻或重叠。此时，虚像相对于显示单元的显示表面的宽高比的变化量可以是小于一的值。
此外，在包括上述优选配置的根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器上，允许配置为使得左眼像素和右眼像素在显示单元的像素排列中左右交替地排列，并且信号处理单元生成虚像信息使得在虚像的呈现位置处彼此不同的独立图像呈现为左眼图像和右眼图像。此外，配置为使得信号处理单元生成虚像信息，使得针对左眼和右眼中的每一个，虚像在水平方向上的像素的数量是显示单元的像素的数量的一半，并且在垂直方向上的像素的数量等于显示单元的像素的数量。
此外，在包括上述优选配置的根据本公开的显示装置、显示装置驱动方法以及电子仪器上，允许配置为使得显示单元的像素间距设为小于视力分辨率，优选为视力分辨率的一半或更小，更具体地为101.8[um]或更小。
<本公开的显示装置>
图1是示出根据本公开的显示装置的示例性系统配置的框图。根据本公开的显示装置1包括显示单元10、成像单元20、测距单元30、信号处理单元40、显示控制单元50和输入单元60。信号处理单元40和显示控制单元50可以由例如微型计算机形成。
根据本公开的显示装置1是虚像显示装置，由此观察者可以用双眼在显示单元10的屏幕上查看虚像。应当注意，根据本公开的显示装置1不排除用单眼查看虚像，并且因此可以用单眼查看虚像。随后，根据本公开的显示装置1以与显示单元10的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像。具有与显示单元10的显示表面的宽高比不同的宽高比的虚像，是与具有等于显示单元10的显示表面的宽高比的宽高比的立体图像(三维图像)不同的图像。
本文中，“宽高比相等”的情况除了包括宽高比正好相等的情况以外还包括宽高比基本上相等的情况。因此，由于在设计或生产中产生的各种类型的变化的存在而导致的立体图像的宽高比与显示单元10的显示表面的宽高比不同的情况将包括在“宽高比相等”的情况的概念内。另外，当观察者查看立体图像时，观察者的眼晶状体聚焦的位置将是显示单元10的显示表面。相反，当观察者查看虚像时，观察者的左眼晶状体聚焦的位置将是与显示单元10的显示表面上的位置不同的位置，即比显示表面更远或更远的位置。
图2示出显示单元10的示例性配置。根据本实例的显示单元10包括使用有机电致发光(EL)元件的有机EL显示装置作为发光部。应当注意，显示单元10不限于有机EL显示装置。可替换地，可以使用诸如液体显示装置、场致发射显示(FED)显示装置的其它平坦表面型(平板型)显示装置作为显示单元10。
在显示单元10上，例如，作为形成彩色图像单元的单个像素(像素)11由三个子像素(子像素)形成。例如，单个像素11由具有三原色的子像素形成，即包括发射红(R)光的有机EL元件的红色像素11R、包括发射绿(G)光的有机EL元件的绿色像素11G、包括发射蓝(B)光的有机EL元件的蓝色像素11B。
应当注意，单个像素11的形成不限于RGB的三原色的子像素的组合，并且可以通过添加另一种颜色或多种颜色的另一子像素而形成子像素。更具体地，例如，可以通过添加发射白(W)光的子像素来形成一个像素以便提高亮度，或者通过添加发射互补色光的至少一个子像素来形成一个像素以便扩大色彩再现范围。
如图2A所示，例如，显示单元10被配置为包括虚像透镜12，虚像透镜12由微透镜形成，微透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素作为单元(或优选地偶数个像素作为单元)以阵列排列。例如，图2A示出2×3的微透镜阵列的正视图，沿正视图中的A-A线截取的截面图(A-A线截面图)，以及沿正视图中的B-B线截取的截面图(B-B线截面图)。
虚像透镜12用以通过焦距调节虚像的呈现位置，使得观察者的眼晶状体的焦点位置(即虚像的呈现位置)处于与显示单元10的显示表面上的位置不同的位置(即比显示表面更远或更近的位置)。换句话说，虚像透镜12用以将来自多个对应像素的图像的光聚焦到观察者的眼的视网膜上，并且允许观察者将聚焦的图像视觉上识别为虚像。
作为虚像透镜12的排列的单元的偶数个像素的两个具体实例将在图2B中示出。在实例中的一个内，四个像素排列成具有两行和两列的正方形图案。在此，将在上/下方向上相邻的两个左侧像素中的每一个定义为右眼像素13R，并且在上/下方向上相邻的两个右侧像素中的每一个定义为左眼像素13L。在另一实例中，两个垂直长像素以图案排列。在此，左侧像素定义为右眼像素13R，并且右侧像素定义为左眼像素13L。
根据前一实例的像素配置具有当显示单元10在包括显示表面的平面内旋转时可应用的优点。具体地，在显示单元10旋转90度的情况下，在图2B中成对的两个左右像素(旋转状态下的上下像素)可以用于右眼像素13R和左眼像素13L中的每一个。在显示单元在45度的倾斜方向上旋转的另一情况下，可以使用在右和左位置排列为右眼像素13R和左眼像素13L的两个像素，同时使在45度旋转之后的状态下的两个上下定位的像素无效。同样在其它旋转角度，可以对对应于右眼和左眼的像素进行加权，从而分别将它们用作右眼像素13R和左眼像素13L。虽然后一配置不能与显示单元10的旋转兼容，但是后一实例中的像素配置与前一实例中的像素配置相比具有能够减少像素的数量的优点。
虚像透镜12包括由高折射率材料形成的透镜单元121和覆盖透镜单元121的低折射率树脂122，并且虚像透镜12经由扩散层14以相邻的偶数个包括左眼像素13L和右眼像素13L的像素为单元形成在子像素11R、11G和11B上。可以使用具有固定焦距的定焦透镜或具有可变焦距的可变焦透镜作为虚像透镜12。此外，可以组合定焦透镜和可变焦透镜。示例性的可应用的定焦透镜将是渐变折射率透镜(参考日本专利申请第2014-110383号)。此外，已知的可变焦透镜包括液晶透镜和液体透镜。
虚像透镜12用以通过透镜的焦距来确定虚像的呈现位置。因此，在虚像透镜12由定焦透镜形成的情况下，虚像的呈现位置是固定的。在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下，虚像的呈现位置可以通过在下面将要描述的显示控制单元50的驱动控制下改变可变焦透镜的焦距来调节。
成像单元20和测距单元30与显示单元10一体地附接，并且构成检测单元的一部分，该检测单元被配置为检测观察者的眼相对于显示单元10的显示表面的位置信息和方位信息。成像单元20由照相机形成，照相机可以拍摄观察显示单元10的显示图像的观察者的面部，并将所捕捉的图像信息提供给信号处理单元40。
测距单元30测量显示单元10的显示表面与观察者的眼之间的距离，并将结果作为关于从显示单元10的显示表面到观察者的眼的距离的距离信息输出。示例性的可应用的测距单元30将是被配置为使用飞行时间(TOF)方法测量显示单元10的显示表面与观察者的眼之间的距离的单元。可替换地，可以使用如下配置，即除了构成成像单元20的照相机之外还具有另一照相机，并且使用通过两个照相机捕捉的图像的三角测量法来测量显示单元10的显示表面与观察者的眼之间的距离。
信号处理单元40输入由成像单元20捕捉的图像信息和由测距单元30测量的距离信息。随后，信号处理单元40基于由成像单元20捕捉的图像信息和由测距单元30测量的距离信息，检测观察者的眼相对于显示单元10的显示表面的位置信息和方位信息。关于观察者的眼的位置信息包括显示单元10的显示表面与观察者的眼之间的距离，以及左眼和右眼之间的(两眼间的)间隔。关于观察者的眼的方位信息包括眼相对于显示单元10的倾斜，即连接左眼和右眼的线相对于显示单元10的倾斜。
信号处理单元40基于从成像单元20提供的图像信息对观察者进行面部检测，并且然后基于面部检测识别左眼和右眼的位置(下文中也称为“左眼和右眼”)，并且获得左眼和右眼的坐标信息(左眼位置(XL，YL)、右眼位置(XR，YR))。在获取左眼和右眼的坐标信息之后，信号处理单元40使用左眼和右眼的坐标信息以及从测距单元30提供的距离信息，确定观察者的左眼和右眼相对于显示单元10的位置关系。
例如，相对于将显示单元10与观察者的面部连接的轴，假定显示单元10与观察者的面部之间的相对位置关系为在与该轴正交的平面内倾斜。在这种情况下，如图3A所示，将可以基于图像(照相机图像)的旋转角度(旋转量)获得观察者的左眼70L和右眼70R的倾斜(位置关系)，作为关于观察者的眼相对于显示单元10的显示表面的方位信息。此外，将可以基于由测距单元30测量的距离信息获得观察者的左眼70L和右眼70R之间的间隔，以及左眼70L和右眼70R相对于由成像单元20获得的整个图像之间的间隔，作为观察者的眼相对于显示单元10的显示表面的位置信息。例如，可以从例如像素的数量和照相机的像素间距获得左眼70L和右眼70R相对于整个图像的间隔。
此外，如图3B所示，在显示单元10与观察者的面部之间的相对位置关系是相对于连接显示单元10和观察者的面部的轴在前后方向上倾斜(倾斜方向)的情况下，将可以基于由成像单元20获得的在照相机图像内的左眼70L和右眼70R的位置信息来获得观察者的左眼70L和右眼70R之间的位置关系。随后，可以基于成像单元20获得的照相机图像内的左眼70L和右眼70R的位置信息和方位信息并且基于由测距单元30测量的距离信息(位置信息)，来获得显示单元10和观察者的面部的空间相对坐标。
信号处理单元40的上述功能，诸如检测观察者的面部、检测左眼和右眼、确定左眼和右眼之间的位置关系，与成像单元20和测距单元30一起构成检测观察者的眼相对于显示单元10的显示表面的位置信息和方位信息的检测单元。应当注意，即使不使用测距单元30，也可以基于从成像单元20的图像信息获得的左眼和右眼的间隔等来检测显示单元10的显示表面与观察者的眼之间的距离。因此，测距单元30不是必不可少的组件。然而，应当注意，左眼和右眼之间的间隔根据观察者而不同，并且因此难以基于左眼和右眼之间的间隔高精度地检测距离。因此，将可以利用测距单元30实现更高的距离检测精度。
信号处理单元40不仅进行检测观察者的眼相对于显示单元10的显示表面的位置信息和方位信息的计算处理，而且还进行计算从观察者的眼的位置到呈现(显示)虚像的虚像呈现位置的距离(下文中称为“虚像距离”)的处理。在虚像透镜12由定焦透镜形成的情况下，虚像距离将是固定的。因此，信号处理单元40基于虚像透镜12的注册焦距(即定焦透镜的焦距)来计算虚像距离。在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下，通过观察者从输入单元60的指定来确定可变焦透镜的焦距。此时，信号处理单元40基于由观察者从输入单元60指定的可变焦透镜的焦距来计算虚像距离。此外，显示控制单元50调节可变焦透镜的焦距，以便实现由观察者指定的焦距。
信号处理单元40进一步基于观察者的眼的位置信息和方位信息、虚像距离信息以及待显示的图像信息，计算朝向左眼像素13L和右眼像素13R中的每一个的虚像信息(图像信息)，使得可以在具有与显示单元10的显示表面的宽高比不同的宽高比的虚像距离的位置处呈现虚像，并且将所计算的信息提供给显示控制单元50。显示控制单元50基于从信号处理单元40提供的虚像信息来驱动左眼像素13L和右眼像素13R。在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下，显示控制单元50响应于用户从输入单元60的指定来控制可变焦透镜的焦距。
利用显示控制单元50的驱动控制，在虚像距离的位置(即，虚像呈现位置)处进行虚像的呈现(显示)。也就是说，通过虚像透镜12将来自左眼像素13L和右眼像素13R的图像的光聚焦在观察者的视网膜上，并且由此观察者可以将图像识别为在由虚像透镜12的焦距所确定的呈现位置(虚像距离位置)处显示的虚像。
现在，将关于虚像透镜12由定焦透镜形成的情况以及虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况，描述根据本公开的显示装置1的操作的流程。图4A示出在虚像透镜12由定焦透镜形成的情况下的操作的流程。图4B示出在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下的操作的流程。在任何情况下，假定将由成像单元20检测观察者对于显示单元10的查看，并且与此一起，显示装置1将开始呈现虚像的操作。
如图4A中的流程图所示，在虚像透镜12由定焦透镜形成的情况下，通过成像单元20检测观察者对于显示单元10的查看，并且成像单元20拍摄观察者的面部(步骤S11)。此时，由测距单元30直接或间接地测量显示单元10的显示表面与观察者的眼之间的距离。
接下来，信号处理单元40基于由成像单元20捕捉的图像信息以及由测距单元30测量的距离信息，计算观察者的眼的位置信息和方位信息(步骤S12)。此时，信号处理单元40使用由已知的定焦透镜的焦距确定的虚像距离，基于观察者的眼的位置信息和方位信息并且基于要显示的图像信息，计算针对左眼像素13L和右眼像素13R中的每一个的虚像信息(图像信息)。接下来，显示控制单元50将由信号处理单元40获得的虚像信息输出到左眼像素13L和右眼像素13R上(步骤S13)，并且通过驱动左眼像素13L和右眼像素13R在虚像距离的呈现位置处呈现虚像(步骤S14)。
如图4B中的流程图所示，在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下，通过成像单元20检测观察者对于显示单元10的查看，并且成像单元20拍摄观察者的面部(步骤S21)。此时，还由测距单元30直接或间接地进行显示单元10的显示表面与观察者的眼之间的距离的测量。
接下来，信号处理单元40基于由成像单元20捕捉的图像信息以及由测距单元30测量的距离信息，计算观察者的眼的位置信息和方位信息(步骤S22)。然后，信号处理单元40基于观察者从输入单元60指定的可变焦透镜的焦距信息计算虚像距离信息，并且基于观察者的眼的位置信息和方位信息以及基于待显示的图像信息，使用虚像距离信息来计算针对左眼像素13L和右眼像素13R中的每一个的虚像信息(步骤S23)。接下来，显示控制单元50将由信号处理单元40获得的虚像信息输出到左眼像素13L和右眼像素13R上(步骤S24)并且驱动左眼像素13L和右眼像素像素13R，从而将虚像呈现在虚像距离处的呈现位置上(步骤S25)。
如上所述，根据本公开的显示装置1是虚像显示装置，其允许观察者通过显示单元10的一个屏幕查看虚像，并且以与显示单元10的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像。应当注意，以与显示单元10的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像意味着不在显示单元10的显示表面上呈现(显示)虚像，而是在观察者的观察方向(显示单元10的前后方向)上与显示单元10的显示表面不同的呈现位置处呈现虚像。
具体地，在根据本公开的显示装置1上，可能存在虚像相对于观察者的呈现位置是比显示单元10的显示表面离观察者更远的位置的情况，以及虚像相对于观察者的呈现位置是比显示单元10的显示表面离观察者更近的位置的情况。从观察者到虚像呈现位置的虚像的距离(即虚像距离)由虚像透镜12的焦距以及从观察者到显示单元10的距离(下文中称为“视距”)确定。
此外，在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下，根据本公开的显示装置1可以在虚像显示和实像显示之间切换。也就是说，在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下，通过设置具有透镜功能的可变焦透镜，如上所述，可以在与显示单元10的显示表面上的位置不同的呈现位置处呈现虚像。此外，通过不设置具有透镜功能的可变焦透镜，可以在显示单元10的显示表面上显示实像(二维图像)。设置/不设置具有透镜功能的可变焦透镜可以通过基于来自输入单元60的用户的指令，在显示控制单元50的控制下均匀地控制由微透镜形成的可变焦透镜的焦距来切换。
此外，在根据本公开的显示装置1上，在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下，也可以在显示控制单元50的控制下针对微透镜中的每一个单独地控制由微透镜形成的可变焦透镜的焦距。这使能够针对显示屏内的各个位置以不同距离呈现的虚像，并且使能够部分地产生朝向虚像的深度感知，使得可以将虚像不呈现为二维图像而是呈现为三维图像。这不同于观察者的瞳孔聚焦在显示单元10上并且通过左右视差产生立体视觉的情况，即在这种情况下，不是在显示单元10上而是在可视图像的三维位置上实现聚焦。
随后，将描述根据本公开的显示装置1的具体实施方式。在下文中，在比显示单元10的显示表面更远的位置处呈现虚像的根据本公开的显示装置1将描述为根据第一实施方式的显示装置。在比显示单元10的显示表面更近的位置处呈现虚像的根据本公开的显示装置1将描述为根据第二实施方式的显示装置。
<根据第一实施方式的显示装置>
根据第一实施方式的显示装置是在比显示单元10的显示表面更远的位置(远离位置)处呈现虚像的虚像显示装置。图5是示出由根据第一实施方式的显示装置呈现的虚像的示图。在图5中，用单点划线示出与观察者的左眼70L相关的光束，并且用虚线示出与观察者的右眼70R相关的光束。此外，例如，假定观察者的左眼70L和右眼70R之间的(两眼间的)间隔为65[mm]。这些点也将适用于以下要描述的实例中的每一个。
在根据第一实施方式的显示装置上，通过信号处理单元40的信号处理并且在显示控制单元50的显示控制下执行虚像的呈现。也就是说，显示控制单元50基于由信号处理单元40生成的图像信息驱动显示单元10的左眼像素13L和右眼像素13R，从而根据虚像透镜12的焦距和视距，在设在比显示单元10的显示表面更远的位置的呈现位置处呈现虚像15。
更具体地，信号处理单元40生成左眼图像的左侧和右眼图像的右侧彼此相邻的图像信息。显示控制单元50基于由信号处理单元40生成的图像信息来驱动左眼像素13L和右眼像素13R，从而在设在比显示单元10的显示表面更远的位置的呈现位置处呈现虚像15。也就是说，在根据本实施方式的显示装置上，通过将左眼屏幕16L和右眼屏幕16R限定为在左右方向上彼此相邻的两个屏幕来进行虚像15的显示。
可以在左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕上显示相同内容的图像。可替换地，可以显示不同内容的图像，例如如图5所示，在右眼屏幕16R上显示内容A的图像并且在左眼屏幕16L上显示内容B的图像。作为后一种情况的显示实例，左眼屏幕16L可以显示诸如包括具有突出显示的指定点的地图信息的图像信息，而右眼屏幕16R可以显示诸如针对指定点的时区中的每一个的天气预报的图像信息，或诸如指定点的餐厅/餐馆信息的图像信息。
现在，将参考图6A和图6B描述朝向观察者的左眼70L和右眼70R的虚像15的显示像素。图6A示出显示单元10的左眼像素13L和右眼像素13R的像素排列。图6B示出左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的像素排列。
作为显示单元10的示例性设备规格，假定像素的数量为2160×3840，并且虚像透镜(微透镜)12排列为使得一个透镜用于四个像素，具有透镜的数量为1080×1920。作为单元排列虚像透镜12的四个像素由两个垂直排列的像素(即右眼像素13R)和两个垂直排列的像素(即左眼像素13L)形成。也就是说，进行显示单元10的像素排列，使得右眼像素13R和左眼像素13L对于水平方向上的像素中的每一个交替排列。
相反，对于左眼屏幕16L和右眼屏幕16R，虚像15形成为如图6B所示，使得左眼屏幕16L和右眼屏幕16R中的像素列中的每一个以每隔一个像素列的形式排列，即像素在水平方向上以每隔一个像素的形式排列。也就是说，信号处理单元40针对左眼和右眼中的每一个生成虚像信息，使得虚像在水平方向上的像素的数量变成显示单元10的像素的数量的一半。这使用了人类视力不能在视觉上识别具有一定水平或以下的小东西的现象。也就是说，即使当在左眼屏幕16L和右眼屏幕16R上以每间隔一个像素排列像素时，具有对应于一个像素的间隙，当间隙小于人眼的分辨率极限时，将不能在视觉上识别对应于一个像素的间隙。应当注意，信号处理单元40生成虚像信息，使得在垂直方向上的像素的数量等于显示单元10的像素的数量。
因此，通过将左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的像素的尺寸(即形成虚像15的像素的尺寸)设为小于人眼的分辨率极限的尺寸，优选地设为其一半(一半以下)，则将不能在视觉上识别在像素列中的每一个之间的对应于一个像素的间隙。应当注意，人眼的分辨率极限是视力分辨率。具有视力1.0的人的视角对应于一弧分的角度。这意味着确认一弧分的视角的能力对应于视力1.0。
通过使用在与左眼和右眼的排列方向(水平方向)相对应的方向上的每隔一个像素排列来形成用于显示虚像15的左眼屏幕16L和右眼屏幕16R，针对左眼和右眼中的每一个，在水平方向上的像素的数量将是显示单元10的像素的数量的一半。在垂直方向上的像素的数量等于显示单元10的像素的数量。应当注意，作为示例性情况，用于显示虚像15的左眼屏幕16L和右眼屏幕16R由在水平方向上的每隔一个像素排列形成，但是配置不限于每隔一个像素排列。例如，可以采用使用两个像素的间隔的像素排列。
将参照图7A和图7B更详细地描述朝向与左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的各个像素列之间的一个像素相对应的空间的人眼分辨率极限，以及左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的像素中的每一个的像素尺寸。图7A示出从观察者到显示单元10的视距、视力以及像素尺寸的示例性数值。图7B示出人眼分辨率(分辨率极限)与像素尺寸之间的关系。
在视力为1.0并且视距为20[cm]的示例性情况下，当像素尺寸(在水平方向上的尺寸)为29.1[um]或以下(即视力分辨率58.2[um]的一半或更小)时，与像素列中的每一个之间的一个像素尺寸相对应的间隙将不会显著。在诸如移动电话的移动电子仪器上，用户(观察者)通常在近似70[cm]或比这更近的视距处进行显示屏的视觉识别(观察)。因此，在视力为1.0并且视距为70[cm]的情况下，当像素尺寸为101.8[um]或以下(即视力分辨率203.6[um]的一半或更小)时，与像素列中的每一个之间的一个像素尺寸相对应的间隙将不会显著。
如上所述，根据第一实施方式的显示装置是包括远距离显示光学系统的虚像显示装置，远距离显示光学系统在比显示单元10的显示表面离观察者更远的位置处呈现虚像15，其中虚像透镜12针对包括左眼像素和右眼像素的相邻偶数个像素作为一个单元以阵列排列。随后，对于显示单元10的屏幕，观察者可以在比显示单元10的显示表面更远的位置处用双眼查看虚像15。这将省去在一个人的头上佩戴眼镜型显示器(诸如头戴式显示器)的需要，使得可以减少用户的负担和劳动。
此外，在观察者远视或由于衰老而弱视的情况下，查看手边的屏幕将是困难的。即使在这种情况下，根据第一实施方式的显示装置通过使用虚像查看将由眼球的晶体形成的焦点位置移动到距显示单元10的显示表面更远的位置，使远视或由于衰老而弱视的观察者能够聚焦在虚像的显示屏上。
此外，根据第一实施方式的显示装置使能够针对左眼和右眼中的每一个单独地呈现虚像，即在左右方向上并排呈现虚像，使得可以获得横向宽的显示面积。例如，可以朝向左眼和右眼呈现相对于整个显示图像彼此独立且不重叠的不同图像作为虚像。另外，从图6A和图6B中的图示可以看出，用于在左眼屏幕16L和右眼屏幕16R上显示虚像15的像素的总数与显示单元10的像素的数量相同，使得可以呈现具有横向两倍显示面积的虚像。也就是说，针对左眼70L和右眼70R中的每一个，在水平方向上的像素的数量变为显示单元10的像素的数量的一半，并且在垂直方向上的像素的数量变为等于显示单元10的像素的数量。这将在左眼屏幕16L和右眼屏幕16R上显示的虚像中实现垂直密度是水平密度的两倍，使得可以在垂直方向上平滑地显示图像，以使亮度加倍。
同时，在显示装置上，即使当像素尺寸(像素间距)小型化到人视力分辨率或以上的水平时，由于人视力分辨率，这种小型化的水平也不会产生小型化的效果，并且因此不可能获得高精度信息。相反，根据第一实施方式的显示装置对于右眼和左眼中的每一个，在像素排列的水平方向上交替地使用呈现在左眼70L和右眼70R上的显示单元10的像素。此外，在显示时仅用右眼观察的显示单元10的像素不包括用于左眼的像素。然而，当未显示的像素的间隔处于视力分辨率的水平附近时，不容易辨别相邻的显示像素之间的间隙。因此，可以将像素尺寸减小到视力分辨率的一半的水平附近。结果，即使当显示单元10的屏幕大小相同时，也可以增加可以显示为虚像的像素的数量。
在下文中，将描述当根据第一实施方式的显示装置用作移动电子仪器的显示装置时的具体实例。在根据第一实施方式的显示装置上，在虚像相对于观察者的呈现位置比显示单元10更远的情况下，在虚像的呈现位置处进行虚像的呈现使得左眼图像的左侧和右眼图像的右侧彼此相邻或重叠。由信号处理单元40生成关于虚像的信息。应当注意，这里，相邻包括在左眼图像的左侧和右眼图像的右侧之间存在间隔的情况。
[实例1]
图8是示出由根据实例1的显示装置呈现的虚像的示图。实例1示出根据第一实施方式的显示装置用作手表型终端的显示装置的示例性情况。
在图8中，手表型终端100的显示单元10A对应于图1中的显示单元10。如图8所示，图1中的成像单元20和测距单元30排列在手表型终端100的显示单元10A的外围部分。例如，图1中的信号处理单元40和显示控制单元50以IC的形式组装到手表型终端100中。
在信号处理单元40的信号处理下以及在显示控制单元50的显示控制下，通过驱动手表型终端100的显示单元10A的左眼像素13L和右眼像素13R，虚像15呈现在由虚像透镜12的焦距和视距确定的虚像的呈现位置处。更具体地，在根据实例1的显示装置上，对于左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕进行虚像15的呈现。此时，左眼屏幕16L和右眼屏幕16R配置为使得两个屏幕在左右方向上连接的情况下彼此接触。
可以在左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕上呈现相同内容的虚像。可替换地，可以呈现不同内容的虚像，例如如图8所示，在右眼屏幕16R上呈现内容A的虚像并且在左眼屏幕16L上呈现内容B的虚像。作为后一种情况的显示实例，左眼屏幕16L可以呈现包括具有高亮显示的指定点的地图的虚像，而右眼屏幕16R可以呈现诸如针对指定点的时区中的每一个的天气预报的虚像，或指定点的餐厅/餐馆信息的虚像等。
现在，将描述手表型终端100的显示单元10A的示例性设备规格。假定手表型终端100的显示单元10A具有2[英寸]的屏幕大小，其中宽度为4[cm]并且高度为3[cm]，像素的数量为宽度上1280[像素]并且高度上960[像素]。此外，在虚像透镜12的间距为61[um]的情况下，假定像素间距(像素尺寸)为31[um]。
在上述设备规格下，例如，假定在视距(即从观察者到显示单元10A的距离)为20[cm]的情况下，例如，从观察者到虚像15的呈现位置的距离(即虚像距离)设为60[cm]。在这种情况下，在具有虚像距离60[cm]的呈现位置处，虚像15的显示执行为左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕，每个屏幕具有6[英寸]的屏幕大小，其中宽度为12[cm]并且高度为9[cm]，像素的数量为宽度上640[像素]并且高度上960[像素]。
也就是说，针对左眼70L和右眼70R中的每一个，用于显示虚像15的两个屏幕中的每一个在水平方向上的像素的数量是显示单元10A的像素的数量的一半，并且在垂直方向上的像素的数量等于显示单元10A的像素的数量。此外，作为两个屏幕的整个屏幕，屏幕大小将为10.5英寸，宽度为24[cm]并且高度为9[cm]，像素的数量为宽度上1280[像素]并且高度上960[像素]。也就是说，两个屏幕的整个屏幕使用显示单元10A的所有像素。虚像的显示分辨率是对应于视频图形阵列(VGA)的分辨率的四倍的分辨率。
如上所述，利用根据实例1的显示装置，可以在比手表型终端100的显示单元10A更远的呈现位置处显示虚像15。因此，可以减少由于在短距离上观察手上的屏幕而产生的眼疲劳。考虑到佩戴性，手表型终端100被配置为使得显示单元10A的屏幕大小物理地限制到近似两英寸的大小，并且伴随于此，还限制了要显示的内容。即使在这种限制下，利用根据实例1的显示装置，可以使用虚像显示以放大的屏幕大小显示离显示单元10A更远的图像(虚像)，并且因此呈现大量的信息。
利用根据实例1的显示装置，通过改变从观察者到显示单元10A的视距，可以改变虚像距离直到显示虚像15的呈现位置，并且改变左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕的屏幕大小。如图9所示，通过将视距设为40[cm]，可以在虚像距离为80[cm]的呈现位置处，在各自具有宽度为8[cm]并且高度为6[cm]的4[英寸]屏幕大小的左眼屏幕16L和右眼屏幕16R上显示虚像15。在任何情况下，显示单元10A具有宽度为4[cm]并且高度为3[cm]的2[英寸]屏幕大小。
[实例2]
根据实例2的显示装置是根据实例1的显示装置的变型例。图10是示出由根据实例2的显示装置呈现的虚像的示图。
利用根据实例1的显示装置，左眼屏幕16L和右眼屏幕16R被配置为使得两个屏幕在左右方向上连接的情况下彼此接触。相反，如图10所示，利用根据实例2的显示装置，左眼屏幕16L和右眼屏幕16R被配置为使得两个屏幕在左右方向上划分，在其间具有空隙。
现在，将描述手表型终端100的显示单元10A的示例性设备规格。假定手表型终端100的显示单元10A具有2[英寸]的屏幕大小，其中宽度为4[cm]并且高度为3[cm]，像素的数量为宽度上1280[像素]并且高度上960[像素]。此外，在虚像透镜12的间距为61[um]的情况下，假定像素间距(像素尺寸)为31[um]。在这个设备规格下，示例性设定将使得在视距为20[cm]的情况下的虚像距离为60[cm]。在这种情况下，在虚像距离为60[cm]的呈现位置处，虚像15显示为两个屏幕，每个屏幕具有6[英寸]的屏幕大小，像素的数量为宽度上640[像素]并且高度上960[像素]。
如上所述，利用根据实例2的显示装置，可以在通过在左右方向上划分左眼屏幕16L和右眼屏幕16R而获得的两个屏幕上呈现虚像。即使不期望显示相同的内容，这使能够在左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕上同时显示不同(两种类型)的内容A和B的信息。即使在这种情况下，显示单元10A的所有像素也由两个屏幕使用。
在根据实例1的变型例的显示装置上，即使当视距相同时，通过改变虚像透镜12的焦距来改变虚像距离，可以改变在左右方向上划分的两个屏幕的大小。例如，如图11A所示，在视距为20[cm]的情况下通过将虚像距离设为100[cm]，可以将虚像15显示为具有宽度为20[cm]并且高度为15[cm]的10[英寸]屏幕大小的左眼屏幕16L和右眼屏幕16R。
此外，通过改变视距，可以改变左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的虚像距离和屏幕大小。例如，如图11B所示，通过将视距设为40[cm]，可以在虚像距离为120[cm]的呈现位置处，在各自具有宽度为12[cm]并且高度为9[cm]的6[英寸]屏幕大小的左眼屏幕16L和右眼屏幕16R上显示虚像15。在任何情况下，显示单元10A具有宽度为4[cm]并且高度为3[cm]的2[英寸]屏幕大小。
[实例3]
图12是示出由根据实例3的显示装置呈现的虚像的示图。实例3示出根据第一实施方式的显示装置用作诸如移动电话和智能手机的移动终端的显示装置的示例性情况。
在图12中，移动终端200的显示单元10B对应于图1中的显示单元10。如图12所示，图1中的成像单元20和测距单元30排列在移动终端200的显示单元10B的外围部分。例如，图1中的信号处理单元40和显示控制单元50以IC的形式组装到移动终端200中。
现在，将描述移动终端200的显示单元10B的示例性设备规格。假定移动终端200的显示单元10B是具有5[英寸]屏幕大小的垂直长屏幕，其中宽度为6.2[cm]并且高度为11.1[cm]，像素的数量为宽度上2160[像素]并且高度上3840[像素]。此外，在虚像透镜12的间距为59[um]的情况下，假定像素间距(像素尺寸)为29[um]。
在上述设备规格下，例如，假定在视距(即从观察者到显示单元10B的距离)为20[cm]的情况下，例如从观察者到虚像的呈现位置的距离(即虚像距离)设为200[cm]。在这种情况下，在虚像距离为200[cm]的呈现位置处，虚像15的显示执行为具有50[英寸]的屏幕大小的左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕，其中宽度为62[cm]并且高度为111[cm]，并且像素的数量为使得宽度上1080[像素]、高度上3840[像素]。
也就是说，针对左眼70L和右眼70R中的每一个，用于显示虚像15的两个屏幕中的每一个在水平方向上的像素的数量是显示单元10B的像素的数量的一半，并且在垂直方向上的像素的数量等于显示单元10B的像素的数量。此外，作为两个屏幕的整个屏幕，屏幕大小将是64.5[英寸]，其中宽度为121[cm]并且高度为111[cm]，像素的数量为宽度上2160[像素]并且高度上3840[像素]。也就是说，两个屏幕的整个屏幕使用显示单元10B的所有像素。虚像的显示分辨率将是对应于4K分辨率的分辨率。
此外，以视距20[cm]作为参考，当移动终端200的显示单元10B的屏幕接近观察者时，虚像(两个屏幕)放大。相反，当屏幕远离观察者时，虚像减小。例如，当视距接近15[cm]时，在上述设备规格下，在虚像距离为195[cm]的呈现位置处，虚像15显示为两个屏幕，每个屏幕具有65[英寸]的屏幕大小，其中宽度为81[cm]并且高度为144[cm]。作为两个屏幕的整个屏幕，屏幕大小将是84[英寸]，其中宽度为159[cm]并且高度为144[cm]。相比之下，例如，当视距远至30[cm]时，在虚像距离为210[cm]的呈现位置处，虚像15显示为两个屏幕，每个屏幕具有35[英寸]的屏幕大小，其中宽度为44[cm]并且高度为78[cm]。作为两个屏幕的整个屏幕，屏幕大小将是45[英寸]，其中宽度为83[cm]、高度为78[cm]。
如上所述，利用根据实例3的显示装置，可以在比移动终端200的显示单元10B更远的呈现位置处显示虚像15。因此，可以减小观察者的眼疲劳。也就是说，通过使用虚像查看将由眼球的晶体形成的焦点位置移动到比显示单元10B的显示表面更远的位置，可以减小通过观察存在于近距离的手上的屏幕(诸如移动终端200的显示单元10B)而引起的观察者的眼疲劳。
特别地，在诸如移动电话和智能手机的移动终端200的情况下，在运动期间查看显示单元10B的屏幕将使查看者的焦点移动到手上，并且因此将难以掌握周围的状态。相反，利用根据实例3的显示装置，即使在查看显示单元10B的屏幕时，查看者的焦点也将在远的位置，并且因此将容易掌握周围的状态。
此外，移动终端200被配置为使得考虑到便携性，将显示单元10B的屏幕大小物理地限制到近似5英寸的尺寸，并且伴随于此，还要限制要显示的内容。即使在该限制下，利用根据实例3的显示装置，也可以使用虚像显示来以放大的屏幕大小显示离显示单元10B更远的图像(虚像)。特别地，可以显示具有超过视力限制(1920×1080)的大量像素的虚像，并且因此大大增加了要呈现的信息的量。
在移动终端200上，显示单元10B通常用作垂直长屏幕。因此，在水平方向上延伸的信息包裹到下一行，并且因为其水平宽度受到限制，水平长照片在照片的上部和下部显示有不可用的黑色部分，导致在小的屏幕上查看照片。相比之下，利用根据实例3的显示装置，虚像显示使能够利用水平宽的屏幕大小显示离显示单元10B更远的图像(虚像)。因此，可以显著增强要显示的内容的灵活性。
[实例4]
图13是示出由根据实例4的显示装置呈现的虚像的示图。实例4示出根据第一实施方式的显示装置用作诸如静态照相机和摄像机的照相机装置的显示装置的示例性情况。
在图13中，照相机装置300的显示单元10C对应于图1中的显示单元10。如图13所示，图1中的成像单元20和测距单元30排列在照相机装置300的显示单元10C的外围部分。例如，图1中的信号处理单元40和显示控制单元50以IC的形式组装到照相机装置300中。
现在，将描述照相机装置300的显示单元10C的示例性设备规格。假定照相机装置300的显示单元10C具有3[英寸]的屏幕大小，其中宽度为6.1[cm]并且高度为4.6[cm]，像素的数量为宽度上2048[像素]并且高度上1520[像素]。此外，在虚像透镜12的间距为60[um]的情况下，假定像素间距(像素尺寸)为30[um]。
在上述设备规格下，例如，假定在视距(即从观察者到显示单元10C的距离)为20[cm]的情况下，例如从观察者到虚像的呈现位置的距离(即虚像距离)设为200[cm]。在这种情况下，在虚像距离为200[cm]的呈现位置处，虚像15的显示执行为具有6[英寸]的屏幕大小的左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕，其中宽度为12[cm]并且高度为9[cm]，并且像素的数量为使得宽度上1024[像素]、高度上1520[像素]。
也就是说，针对左眼70L和右眼70R中的每一个，用于显示虚像15的两个屏幕中的每一个在水平方向上的像素的数量是显示单元10C的像素的数量的一半，并且在垂直方向上的像素的数量等于显示单元10C的像素的数量。此外，作为两个屏幕的整个屏幕，屏幕大小将是130[英寸]，其中像素的数量为宽度上2048[像素]并且高度上1520[像素]。也就是说，两个屏幕的整个屏幕使用显示单元10C的所有像素。
如上所述，利用根据实例4的显示装置，可以在左右方向上相邻的左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕上呈现虚像。这使能够在左眼屏幕16L和右眼屏幕16R的两个屏幕上同时显示不同(两种类型)的内容A和B的信息。例如，诸如静态照相机和摄像机的照相机装置300优选地配置为在右眼屏幕16R上显示对象的图像，并且在左眼屏幕16L上显示诸如快门速度和直方图的拍摄条件。以这种方式，通过利用两个水平扩展的双屏显示而在对象的图像附近显示诸如快门速度和直方图的拍摄条件，拍摄者可以在确认拍摄条件的同时在最佳条件下进行拍摄。
诸如静态照相机和摄像机的照相机装置300进行操作以确定拍摄中的对象的构图。此时，由于在查看对象时眼聚焦在远点，因此前方的相机装置300上的显示单元10C的屏幕将模糊。相比之下，当在查看显示单元10C上的屏幕的同时确定构图时，焦点在显示单元10C上，导致对象的模糊。利用根据实例4的显示装置，可以将焦点聚焦在对象和显示单元10C两者上，并且因此可以容易地确定拍摄中的对象的构图。
此外，利用根据实例4的显示装置，可以在比照相机装置300的显示单元10C更远的呈现位置处显示虚像15。因此，可以减小观察者的眼疲劳。也就是说，通过使用虚像查看将由眼球的晶体形成的焦点位置移动到离显示单元10C的显示表面更远的位置，可以减小通过观察存在于近距离的手上的屏幕(诸如照相机装置300的显示单元10C)而引起的观察者的眼疲劳。
上述实例1至实例4是这样的示例性情况，其中用于呈现左眼图像(虚像)的左眼屏幕16L和用于呈现右眼图像(虚像)的右眼屏幕16R排列为在左右方向上的两个相邻(连续)屏幕，或在左右方向上的两个分开的屏幕。也就是说，在实例1至实例4中，左眼图像和右眼图像将不会在左右方向上彼此重叠。然而，根据第一实施方式的显示装置不限于该配置，而是可以配置为使左眼图像和右眼图像在左右方向上彼此重叠。在下文中，将描述左眼图像和右眼图像在左右方向上彼此重叠的实例。
[实例5]
图14是示出由根据实例5的显示装置呈现的虚像的示图。实例5是其中虚像呈现在比显示单元10(参照图5)的显示表面更远的位置处的远距离显示光学系统具有固定焦点(即虚像透镜12由定焦透镜形成)的示例性情况。图14A示出视距为20[cm]的情况。图14B示出视距为10[cm]的情况。作为示例性尺寸，显示单元10的屏幕在水平方向(横向)上的大小(下文中称为“面板大小”)为8[cm]。此外，虚像15以双点划线示出。这些点也将应用于以下将要描述的实例中的每一个。
首先，将描述在图14A中的视距为20[cm]的情况下，虚像距离设为80[cm]的示例性情况。该虚像距离由虚像透镜12的焦距(即定焦透镜的焦距)确定。在这种情况下，如图1所示，在信号处理单元40的信号处理下以及在显示控制单元50的显示控制下，在虚像距离为80[cm]的呈现位置处进行虚像15的呈现。更具体地，信号处理单元40和显示控制单元50生成图像信息，以允许左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠，并且通过基于图像信息驱动左眼像素13L和右眼像素13R，而在虚像距离为80[cm]的呈现位置处呈现虚像15。
当面板大小为8[cm]时，在视距为20[cm]并且虚像距离为80[cm]的设定条件下，伴随左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠的状态，在具有虚像距离的呈现位置处进行虚像大小为50.4[cm]的虚像的呈现、虚像距离。本文中，虚像大小是指虚像15在左右方向(水平方向/横向)上的大小。此时，从显示单元10到虚像的呈现位置的距离(下文中称为“面板——虚像距离”)将是60[cm](＝虚像距离80[cm]-视距20[cm])。
应当注意，左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠的区域将优选地显示左眼图像和右眼图像中的任一个，或在对这些图像进行内插处理之后显示左眼图像和右眼图像。利用该配置，可以抑制左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠的区域变成双重图像或亮度变得高于其他区域的现象的发生。这也适用于以下要描述的实例中的每一个。
接下来，与图14A中视距为20[cm]的状态相反，图14B示出视距已经从20[cm]改变为10[cm]的状态。通过将视距从20[cm]改变为10[cm]，在虚像距离为70[cm]的呈现位置处进行虚像15(虚像大小为100[cm])的呈现。此时，与视距为20[cm]的情况没有变化，面板——虚像距离将是60[cm](＝虚像距离70[cm]-视距10[cm])。
利用根据实例5的上述显示装置，可以仅通过改变视距将虚像大小从图14A的状态改变到图14B的状态，而不调节用于驱动显示单元10的图像信息(显示图像信息)。因此，在显示装置用作手表型终端、移动终端(诸如移动电话和智能手机)的显示装置，或用作诸如静态照相机和摄像机的照相机装置的情况下，可以仅通过改变观察者用手持有这些终端(装置)的距离(即手持距离)来改变虚像大小。结果，可以以容易查看的大小显示虚像。
[实例6]
实例6是实例5的变型例。图15A和图15B是均示出由根据实例6的显示装置呈现的虚像的示图。实例6是远距离显示光学系统具有固定焦点并且虚像大小固定的示例性情况。图15A示出视距为20[cm]的情况。图15B示出视距为10[cm]的情况。
图15A的状态与图14A的状态相同。也就是说，在图15A的状态下，在视距为20[cm]并且虚像距离为80[cm]的设定条件下，在左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠的状态下，在具有虚像距离的呈现位置处进行虚像大小为50.4[cm]的虚像15的呈现。
相反，在图15B的状态下，即使当视距从20[cm]改变为10[cm]时，在虚像距离为70[cm]的呈现位置处进行具有50.4[cm]的相同虚像大小的虚像15的呈现。为了以这种方式与视距无关地固定虚像大小，将有必要根据视距在左右方向上调节显示单元10上的有效像素区域的图像显示范围。这里，“有效像素区域”表示有助于虚像15的呈现(显示)的像素的区域。
具体地，在图15A所示的状态下，在左右方向上的显示单元10上的整个有效像素区域将用作左眼图像和右眼图像两者中的图像显示范围，如图16A所示。在图15B所示的状态下，从显示单元10上的有效像素区域的左端起的预定范围将用作左眼图像的图像显示范围，并且从显示单元10上的有效像素区域的右端起的预定范围将用作右眼图像的图像显示范围，如图16B所示。换句话说，在用于左眼图像的显示单元10的有效像素区域的右端侧上的一部分处设置非图像显示区域，并且在用于右眼图像的显示单元10的有效像素区域的左端侧上的一部分处设置非图像显示区域。随后，通过根据视距排列图像显示范围，即使当远距显示光学系统具有固定焦距时，虚像距离也从80[cm]改变为70[cm]，使得可以固定虚像大小。
利用根据实例6的上述显示装置，即使当视距从图15A的状态改变为图15B的状态(反之亦然)时，也可以在虚像大小固定的状态下呈现虚像15。因此，在显示装置用作手表型终端、移动终端(诸如移动电话和智能手机)的显示装置，或用作诸如静态照相机和摄像机的照相机装置的情况下，这些终端(装置)的手持距离改变但是虚像大小不会改变。结果，可以避免包括由于手持距离模糊而变得不适的情况的麻烦。
[实例7]
图17A和图17B是均示出由根据实例7的显示装置呈现的虚像的示图。实例7是虚像呈现在比显示单元10(参照图5)的显示表面更远的位置处的远距离显示光学系统具有可变焦距(即虚像透镜12可变焦透镜形成)的示例性情况。图17A示出视距为20[cm]的情况。图17B示出视距为10[cm]的情况。
图17A的状态与图14A的状态相同。也就是说，在图17A的状态下，在视距为20[cm]并且虚像距离为80[cm]的设定条件下，伴随左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠的状态，在具有虚像距离的呈现位置处进行虚像大小为50.4[cm]的虚像15的呈现(显示)。虚像距离为80[cm]的呈现位置由虚像透镜12的焦距(即可变焦透镜的焦距)确定。
图17B处于视距为10[cm]的状态。进行虚像透镜12的焦距(即可变焦透镜的焦距)的排列使得虚像距离变成80[cm]，与图17A中的状态相同。如图1所示，基于来自输入单元60的用户的指定在显示控制单元50的控制下执行该调节。利用这种排列，在虚像距离为80[cm]的呈现位置处呈现具有104[cm]的虚像大小的虚像15。此时的面板——虚像距离将是70[cm](＝虚像距离80[cm]-视距10[cm])。
利用根据实例7的上述显示装置，可以仅通过改变视距而不调节用于驱动显示单元10的图像信息，来将虚像大小从图17A的状态改变为图17B的状态(反之亦然)。因此，在显示装置用作手表型终端、移动终端(诸如移动电话和智能手机)的显示装置，或用作诸如静态照相机和摄像机的照相机装置的情况下，可以仅通过改变这些终端(装置)的手持距离来改变虚像大小。
此外，在根据实例7的显示装置中，远距离显示光学系统使用可变焦距，即虚像透镜12是可变焦透镜并且其焦距可调。因此，可以根据视距将由焦距确定的虚像距离调节为恒定。这使能够在维持虚像距离为恒定距离的同时(或维持之后)显示具有容易查看的尺寸(大小)的虚像。
[实例8]
实例8是实例7的变型例。图18A和图18B是均示出由根据实例7的显示装置呈现的虚像的示图。实例8是远距离显示光学系统使用可变焦距并且虚像大小固定的示例性情况。图18A示出视距为20[cm]的情况。图18B示出视距为10[cm]的情况。
图18A的状态与图14A的状态相同。也就是说，在图18A的状态下，在视距为20[cm]并且虚像距离为80[cm]的设定条件下，在左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠的状态下，在具有虚像距离的呈现位置处进行虚像大小为50.4[cm]的虚像15的呈现。
相反，在图18B的状态下，即使在视距已经从20[cm]改变为10[cm]的状态下，具有相同大小(即虚像大小为50.4[cm])的虚像15呈现在虚像距离为80[cm]的呈现位置处。以这种方式，为了与视距无关地固定虚像大小，将有必要根据视距在左右方向上调节显示单元10上的有效像素区域的图像显示范围。
具体地，在图18A所示的状态下，在左右方向上的显示单元10上的整个有效像素区域将用于左眼图像和右眼图像中的图像显示范围，如图19A所示。在图18B所示的状态下，从显示单元10上的有效像素区域的左端起的预定范围将用作左眼图像的图像显示范围，并且从显示单元10上的有效像素区域的右端起的预定范围将用作右眼图像的图像显示范围，如图19B所示。换句话说，在用于左眼图像的显示单元10的有效像素区域的右端侧上的一部分处设置非图像显示区域，并且在用于右眼图像的显示单元10的有效像素区域的左端侧上的一部分处设置非图像显示区域。随后，因为远距离显示光学系统具有固定焦距，通过根据视距排列图像显示范围，可以在将虚像距离维持在80[cm]的同时(或维持在恒定距离之后)固定虚像大小。
利用根据实例8的上述显示装置，即使当视距从图18A的状态改变为图18B的状态(反之亦然)时，可以在虚像大小固定同时虚像距离维持在恒定距离的状态下呈现虚像15。因此，在显示装置用作手表型终端、移动终端(诸如移动电话和智能手机)的显示装置，或用作诸如静态照相机和摄像机的照相机装置的情况下，这些终端(装置)的手持距离改变，但是虚像大小不会改变。结果，可以避免包括由于手持距离模糊而变得不适的情况的麻烦。
<根据第二实施方式的显示装置>
根据第二实施方式的显示装置是配置为在距显示单元10的显示表面(的前面)更近的位置处呈现虚像的虚像显示装置，并且进行虚像的呈现使得左眼图像的右侧与右眼图像的左侧在虚像的呈现位置处彼此相邻或重叠。图20A、图20B和图20C是各自示出由根据第二实施方式的显示装置呈现的虚像的示图。在图20A、图20B和图20C中，用单点划线示出与观察者的左眼70L相关的光束，并且用虚线示出与右眼70R相关的光束。此外，例如，假定观察者的左眼70L与右眼70R之间的(两眼间的)间隔为65[mm]。这些点也将适用于以下将要描述的实例中的每一个。
在根据第二实施方式的显示装置上，如图1所示，在信号处理单元40的信号处理下以及在显示控制单元50的显示控制下执行虚像的呈现(显示)。也就是说，显示控制单元50基于由信号处理单元40生成的图像信息驱动显示单元10的左眼像素13L和右眼像素13R，从而根据虚像透镜12的焦距和视距，在设在比显示单元10的显示表面更近的位置的呈现位置处呈现虚像。更具体地，信号处理单元40生成使得左眼图像的左侧与右眼图像的右侧彼此重叠的图像信息。显示控制单元50基于由信号处理单元40生成的图像信息驱动左眼像素13L和右眼像素13R，从而在设在比显示单元10的显示表面更近的位置的呈现位置处呈现虚像15。
根据第二实施方式的显示装置是包括近距离显示光学系统的虚像显示装置，近距离显示光学系统在比显示单元10的显示表面离观察者更近的位置处呈现虚像15，其中图像透镜12针对包括左眼像素和右眼像素的相邻偶数个像素作为单元以阵列排列。随后，观察者可以通过显示单元10的一个屏幕，用双眼在比显示单元10的显示表面(在前侧)更近的位置处查看虚像15。因此，根据第二实施方式的虚像显示装置作为用于近视观察者在肉眼状态下的虚像显示装置是可用的。也就是说，通过使用虚像查看，根据由眼球晶体确定的焦点位置移动到比显示单元10的显示表面更靠前的位置的位置，甚至可以用由于近视而需要使用眼镜或隐形眼镜的视力矫正的近视的人的肉眼，查看虚像的显示屏。
在根据第二实施方式的显示装置上，存在虚像透镜12由定焦透镜形成的情况和虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况。在下文中，将详细描述虚像透镜12由定焦透镜形成的情况作为实例9，并且将详细描述虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况作为实例10。
[实例9]
图20A、图20B和图20C是各自示出由根据实例9的显示装置呈现的虚像的示图。实例9是虚像呈现在比显示单元10(参考图5)的显示表面更近的位置处的近距离显示光学系统具有固定焦点(即虚像透镜12由定焦透镜形成)的示例性情况。图20A示出视距为20[cm]的情况，图20B示出视距为16[cm]的情况，并且图20C示出视距为24[cm]的情况。
假定显示单元10的显示表面在水平方向(横向)上的示例性大小(即面板大小)为10[cm]，并且假定观察者的左眼70L和右眼70R之间的(两眼间的)示例性间隔为65[mm]。此外，用单点划线示出与观察者的左眼70L相关的光束，用虚线示出与右眼70R相关的光束，并且用两点划线示出虚像15。这些点也将适用于以下将要描述的实例10。
在图20A所示的视距为20[cm]的情况下，在虚像距离为10[cm]的呈现位置处呈现虚像大小为8.0[cm]的虚像15。在图20B所示的视距为16[cm]的情况下，在虚像距离为6[cm]的呈现位置处呈现虚像大小为7.8[cm]的虚像15。在图20C所示的视距为24[cm]的情况下，在虚像距离为14[cm]的呈现位置处呈现虚像大小为8.6[cm]的虚像15。在任何情况下，不调节用于驱动显示单元10的图像信息(显示图像信息)。
利用根据实例9的上述显示装置，通过改变视距而不调节用于驱动显示单元10的图像信息来改变虚像15的呈现位置(虚像距离)，从而可以朝向肉眼状态下的近视观察者进行虚像15的近距离呈现。在这种情况下，观察者设法根据自己的视力通过改变虚像距离来进行查看。
应当注意，在如图20A所示的视距为20[cm]的情况下以及在如图20C所示的视距为24[cm]的情况下，以左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠的方式进行虚像15的呈现。应当注意，与实例5的情况类似，重叠区域将优选地显示左眼图像和右眼图像的图像中的任一个，或在对这些图像进行内插处理之后显示左眼图像和右眼图像。利用该配置，可以抑制左眼图像的左侧的一部分与右眼图像的右侧的一部分彼此重叠的区域变成双重图像或亮度变得高于其他区域的现象的发生。这也适用于以下将要描述的实例10。
相反，在如图20B所示的视距为16[cm]的情况下，不存在左眼图像和右眼图像的重叠区域。也就是说，在左眼图像和右眼图像彼此完全分离的情况下进行虚像15的呈现。
[实例10]
图21A、图21B和图21C是各自示出由根据实例10的显示装置呈现的虚像的示图。实例10是虚像呈现在离显示单元10(参考图5)的显示表面更近的位置处的近距离显示光学系统具有可变焦距(即虚像透镜12由可变焦透镜形成)的示例性情况。图21A示出虚像距离为10[cm]的情况，图21B示出虚像距离为8[cm]的情况，并且图21C示出虚像距离为12[cm]的情况。
在根据实例10的显示装置上，从观察者到显示单元10的显示表面的距离(即视距)是固定的。本文中，示例性视距固定为20[cm]。另外，在图21A中，通过将由可变焦透镜的焦距所确定的虚像距离设为10[cm]，在具有虚像距离的呈现位置处呈现虚像大小为8.0[cm]的虚像15。在图21B中，通过将虚像距离设为8[cm]，在具有虚像距离的呈现位置处呈现虚像大小为7.6[cm]的虚像15。在图21C中，通过将虚像距离设为12[cm]，在具有虚像距离的呈现位置处呈现虚像大小为8.6[cm]的虚像15。
利用根据实例10的上述显示装置，可以通过在视距固定的状态下根据观察者的视力改变可变焦透镜的焦距来改变虚像距离，以朝向肉眼状态下的近视观察者进行虚像15的短距离呈现。
<根据第三实施方式的显示装置>
根据本公开的技术可以应用于使用显示器的功能，并且提供具有作为镜子的功能的显示器，即电子镜。电子镜是电子形式的镜子，配置为通过利用排列在显示器附近的照相机拍摄观察者(用户)的面部来提供作为镜子的功能的显示器，并且将拍摄的图像在显示器上显示为通过对图像进行左右反转(镜像反转)而获得的实像。在应用于该电子镜时，与图1所示的根据本公开的显示装置的系统配置相关联地，显示器对应于显示单元10，并且照相机对应于成像单元20。在下文中，应用于电子镜的根据本公开的显示装置1将描述为根据第三实施方式的显示装置。
根据第三实施方式的显示装置不仅将由成像单元20拍摄的图像的左右反转图像作为实像呈现在显示单元10的显示表面上，而且在比显示单元10距观察者更近的呈现位置处作为虚像呈现图像。也就是说，根据第三实施方式的显示装置与根据第二实施方式的显示装置类似在于，其在比显示单元10距观察者更近的呈现位置处呈现虚像。
由于根据第三实施方式的显示装置可以在比显示单元10离观察者更近的位置处呈现虚像，因此可以提供使肉眼状态下的近视观察者能够在不接近显示单元10的显示表面的情况下检查自己的面部的电子镜。以与甚至不佩戴眼镜或隐形眼镜而查看镜子里的情况类似的方式，由根据第三实施方式的显示装置实现的电子镜通过在比显示单元10更靠前的呈现位置处显示虚像，而变成使弱视的人也能够查看自己的面部的肉眼可视镜。
此外，根据第三实施方式的显示装置使视力过弱的人能够用肉眼检查在镜子上反射的自己的面部，以在不佩戴眼镜或隐形眼镜的情况下应用治疗、化妆或隐形眼镜。也就是说，通过使用虚像查看，根据由眼球晶体确定的焦点位置移动到比显示单元10的显示表面更靠前的位置的位置，甚至可以用由于近视而需要使用眼镜或隐形眼镜的视力矫正的近视的人的肉眼，查看虚像的显示屏。
根据第三实施方式的显示装置可以使用定焦透镜和可变焦透镜中的任一个作为虚像透镜12。应当注意，当可变焦透镜用作虚像透镜12时，可以在虚像显示和实像显示之间切换。也就是说，在虚像透镜12由可变焦透镜形成的情况下，通过向可变焦透镜配备透镜功能，将可以在比显示单元10更近的位置处作为虚像呈现由成像单元20拍摄的图像的左右反转图像。此外，通过不向可变焦透镜配备透镜功能，可以将由成像单元20拍摄的图像的左右反转图像作为实像(二维图像)显示在显示单元10的显示表面上。由此，显示单元10的显示表面用作普通镜。
现在，将参照图22描述在查看镜子时的焦距。在图22中，从观察者到镜子的距离定义为L镜子，从观察者到虚像的呈现位置的距离(虚像距离)定义为L虚像，并且从观察者到显示单元10的显示表面的距离定义为L显示。在通过镜子查看自己的面部的情况下的焦距将是从面部到镜子的距离的两倍的距离。这是因为除了到镜子的距离之外还需要加上从镜子反射到面部的距离。
在近视观察者不到达视距为10[cm]的位置就不能检查(不能查看)自己的面部的示例性情况下，该观察者需要接近镜子至离显示单元10的具有镜子功能的显示表面(即镜面)5[cm]，以便检查自己的面部。这是因为，当接近于离镜面5[cm]的位置时，在镜面上前后移动的光束将使得变成10[cm]，即视距为10[cm]。
相比之下，通过在比显示单元10更靠前的位置的离观察者10[cm]的呈现位置处呈现虚像，观察者可以在不接近显示单元10的显示表面的情况下，在比显示单元10更靠前的位置的离面部10[cm]的距离处检查(查看)自己的面部。也就是说，通过在离观察者10[cm]的距离的点处呈现虚像，不接近至视距10[cm]就不能检测自己的面部的近视的人可以用肉眼检查自己的面部。
如上所述，在普通镜的情况下，需要使面部与镜子之间的距离接近肉眼查看时的焦距的一半。例如，在人直到接近至10[cm]才能查看手上的物体的情况下，需要靠近镜子至5[cm]的位置处，导致化妆工具(诸如睫毛膏)与镜子的干扰。同时，镜子位置太近会使该范围变窄。利用根据第三实施方式的显示装置，可以在比显示单元10的显示表面更靠前的任何位置处呈现虚像，并且可以将虚像的呈现位置设为距离眼10[cm]处。利用该配置，具有真实镜子的功能的显示单元10的显示表面处于距离面部足够远的位置。因此，可以避免诸如化妆工具与镜子的干扰的问题。
类似于第二实施方式，本实施方式配置为在比显示单元10离观察者更近的位置处呈现虚像用于近视眼。可替换地，可以配置为在比显示单元10离观察者再远一些(更远)的位置处呈现虚像用于远视眼(或由于衰老而导致的弱视眼)(第三实施方式的变型例)。此外，还可以配置为能够根据观察者而在近视使用和远视使用之间切换，并且在近视使用的情况下在比显示单元10更近的位置处呈现虚像，以及在远视使用的情况下在比显示单元10更远的位置处呈现虚像。在这种情况下，可变焦透镜用作虚像透镜12，并且通过根据近视使用和远视使用之间的切换来改变可变焦透镜的焦距，以适当地设定虚像的呈现位置。
此外，在第三实施方式或其变型例中，优选地基于由图1中的成像单元20拍摄的照相机图像的左眼70L和右眼70R之间的间隔来计算视距，并且基于所计算的视距计算适合于观察者的视力的到虚像的呈现位置的虚像距离。该计算处理由图1中的信号处理单元40进行。此时，显示控制单元50通过根据由信号处理单元40所计算的虚像距离控制虚像透镜12的焦距，来调节虚像的呈现位置。可替换地，还可以配置为使得呈现给观察者由信号处理单元40所计算的虚像距离，并且观察者根据所呈现的虚像距离经由显示控制单元50从输入单元60调节虚像的呈现位置。
在下文中，将描述根据第三实施方式的显示装置的具体实例，该显示装置配置为在比显示单元10离观察者侧更近的位置处呈现虚像。
[实例11]
图23是示出由根据实例11的显示装置呈现的虚像的示图。在实例11中，由虚像透镜12形成的光学系统(参照图2)用作在比显示单元10的显示表面离观察者侧更近的位置处呈现虚像15的光学系统，其中虚像透镜12针对包括左眼像素和右眼像素的相邻的偶数个像素作为单元以阵列排列。
在图23中，在显示单元10附近，例如在显示单元10上方，成像单元20和测距单元30与显示单元10一体地设置。应当注意，尽管本实例假定一个成像单元20排列在显示单元10上方，但是配置不限于此。例如，在不能通过排列在显示单元10上方的成像单元20将观察者的面部在显示单元10上拍摄为显示单元10上的面对图像的情况下，将可以生成面对显示单元10的图像，并且通过将成像单元20排列在显示单元10周围(上/下/左/右侧)并对那些拍摄的图像进行图像处理而显示该图像。
在实例11中，例如，显示单元10可以是具有20[英寸](整个屏幕大小)的屏幕大小的显示器，其中高度为30[cm]并且宽度为40[cm]，像素的数量为高度上3000、宽度上4000[像素]，并且像素间距为100[um]。观察者与显示单元10之间的距离(即视距)设为30[cm]。利用该设定，在具有15[cm]的虚像距离(即视距30[cm]的一半)的呈现位置处呈现虚像。此外，虚像大小将是10[英寸]，其中高度为15[cm]并且宽度为20[cm]。此时的虚像的屏幕大小对应于一只眼的投射范围。
利用根据上述实例11的显示装置，通过使用根据本公开的使观察者能够用双眼利用显示单元10的一个屏幕查看虚像的显示虚像的技术，可以在比具有作为镜子功能的显示单元10更靠前的位置处呈现虚像。由此，可以使需要视力矫正的人在不佩戴眼镜或隐形眼镜的情况下检查自己的面部。因此，例如，可以在醒来之后或在睡觉之前用肉眼进行皮肤护理。
[实例12]
实例11使能够通过使用显示虚像的技术来实现电子镜，该技术利用根据第一实施方式和第二实施方式的虚像光学系统使能够通过显示单元10的一个屏幕用观察者的双眼查看虚像。相比之下，实例12使用基于光再现方法而配置的虚像光学系统以实现电子镜。
图24是示出根据实例12的显示装置的光学系统的配置的示图。在包括显示单元10的光学系统配置中，根据实例12的显示装置与图1和图2所示的显示装置不同。其他配置基本上相同。
如图25A所示，例如，显示单元10由显示元件阵列形成，在显示元件阵列中多个显示元件17以矩阵形式排列，透镜阵列单元18设置在显示表面侧上、在显示表面的附近并且平行于显示表面。应当注意，除了严格平行之外，“平行”还包括基本上平行，允许在设计和生产中生成的各种类型的变化的存在。在图25A的示例性情况下，总数为49(7×7)的显示元件17沿着单个平坦表面排列。
例如，多个显示元件17各自具有为矩形形状的显示区域17A，每个显示元件17被配置为能够显示独立的图像。也就是说，多个显示元件17均由多个像素配置，并且因此其自身能够显示人可识别的图像。在图25A的示例性情况下，多个显示元件17均显示字母“S”的图像。
如图25B所示，例如，透镜阵列单元18由多个透镜18A形成，一个透镜18A对应于一个显示元件(显示区域)17，透镜排列在元件的附近。因此，透镜18A也沿着单个平坦表面(与显示元件17一起排列的平面平行的表面)以矩阵形式排列。在图25B的示例性情况下，透镜18A的数量总计为49(7×7)。
应当注意，其上排列显示元件17和透镜18A的表面可以是除了平坦表面之外的软曲面。此外，显示元件17和透镜18A以使人能够作为整体识别图像的程度(即以没有局部丢失图像的程度)，以固定间距间隔排列。盖玻片19排列在透镜阵列单元18的前表面上。显示单元10、透镜阵列单元18以及盖玻片19彼此成为一体。
由显示单元10的多个显示元件17中的每一个显示的图像的光通过透镜18A形成为基本上平行的光，并且经由盖玻片19入射到观察者(用户)的左眼70L和右眼70R上。
图26是示出聚焦在视网膜上的示图。图26示出入射到眼70(在不需要独立地处理的情况下，将左眼70L和右眼70R中的每一个简称为眼70)上的光束以各个角度聚焦在视网膜上的状态。
如图26所示，虹膜72围绕眼球70A的瞳孔71排列。从透镜18A发射的基本上平行的光经由瞳孔71入射到眼球70A上，并且聚焦在视网膜80上的点81-11至81-13上。在经由瞳孔71入射到眼球70A上的光束中，基本上在中心的光束L-11的图像聚焦在视网膜80上的点81-11上。此外，在图中由从光束L-11的左侧入射到瞳孔71上的光束L-12形成的图像聚焦在点81-12上，点81-12位于图中的点81-11的右侧。相反，在图中由从光束L-11的右侧入射的光束L-13形成的图像聚焦在点81-13上，点81-13位于图中的点81-11的左侧。
图27示出从显示元件17发出的光与透镜18A之间的关系。图27所示，在本实例中，透镜18A由具有基本上球形形状的透镜形成。与显示元件17-1对应的透镜18A-1和与显示元件17-2对应的透镜18A-2彼此相邻(接触)地排列。尽管未示出，但是透镜排列在图中的透镜18A-1的左侧，并且排列在与纸张垂直的方向上的前侧/深度侧。类似地，透镜排列在图中的透镜18A-2的右侧，以及垂直于纸张的方向上的前侧/深度侧。
显示单元10被配置为使得其显示表面排列在当基本上平行的光束入射到透镜18A-1和18A-2上时所获得的焦点(焦距)附近。换句话说，从显示元件17-1发射的图像的光从透镜18A-1作为基本上平行的光发射。类似地，从显示元件17-2发射的图像的光从透镜18A-2作为基本上平行的光发射。
假定从显示元件17-1的基本上中心的略微右侧的点PL1发射的光通过透镜18A-1变成基本上平行的光，并且聚焦在视网膜80上的点81-13上。假定从点PL1的略微左侧(显示元件17-1的基本上中心)的点PC1发射的光通过透镜18A-1变成基本上平行的光，并且聚焦在视网膜80上的点81-11上。
类似地，在图中从位于显示元件17-1右侧的显示元件17-2的基本上中心略微右侧的点PL2(对应于显示元件17-1的点PL1)发射的光通过透镜18A-2变成基本上平行的光，并且聚焦在视网膜80上的点81-13上。此外，在图中从位于PL2的更左侧(显示元件17-2的基本上中心)的点PC2(对应于显示元件17-1的点Pc1)发射的光通过透镜18A-2变成基本上平行的光，并且聚焦在视网膜80上的点81-11上。
以这种方式，从作为对应像素的点PL1和PL2发射的光分别聚焦在视网膜80上的相同点上。类似地，从作为对应像素的点PC1和PC2发射的光分别聚焦在视网膜80上的相同点上。
将参考图28进一步详细描述以上描述。也就是说，如图28所示，假定显示元件17-1的显示区域17A-11位于图的最左侧，显示元件17-2的显示区域17A-12位于其右侧(基本上中心)，并且显示元件17-3的显示区域17A-13位于其更右侧。分别在显示区域17A-11中显示实像91-11，在显示区域17A-12中显示实像91-12，并且在显示区域17A-13中显示实像91-13。实像91-11至91-13没有视差并且是基本上相同的图像。这些将导致二维图像的视觉识别。在要在视觉上识别立体图像(三维图像)的情况下，该图像将是具有视差的图像。
应当注意，在以下将要描述的图28和图29中省略了在透镜的各个表面处实际上发生的光路的折射的图示。
在显示区域17A-11的实像91-11中，从位于图中左侧的像素发射的光束L1-11通过透镜18A-1形成为基本上平行的光并且聚焦在视网膜80上的点81-12上。然而，在实像91-11中，与光束L1-11的情况相比，从位于与光束L1-11对应的像素向右偏离的像素发射的光束L2-11不容易经由透镜18A-1聚焦在视网膜80上的视野范围内。与光束L2-11的情况相比，在从位于与光束L2-11对应的像素更向右偏离的像素发射的光束L3-11的情况下，将更加难以经由透镜18A-1将光束聚焦在视网膜80上的视野范围内。也就是说，在实像91-11中，关于聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-12上的光，来自位于最左侧的像素的光将是主导的。
在位于图的基本上中心的显示区域17A-12上的实像91-12上，与从图中左侧最远的像素发射的光束L1-12和从图中右侧最远的像素发射的光束L3-12相比，在聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-11上的光中，从位于基本上中心的像素发射的光束L2-12是占主导的。
相比之下，在从位于图中最右侧的显示区域17A-13的实像91-13发射、通过透镜18A-3形成为基本上平行的光、并且聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-13上的光束中，从在图中最右侧位置的像素发射的光束L3-13成为主导。然后，从左边方向上的像素发射的光束L2-13跟随其后占主导，并且光束L1-13是最难以聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-13上的光束。
以这种方式，在由显示区域17A-11显示的实像91-11的像素中，具有从最左侧像素发射的光束的主导分量的光束聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-12上。此外，在位于中心的显示区域17A-12的实像91-12的像素中，具有从基本上中心的像素发射的光束的主导分量的光束聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-11上。此外，在位于最右侧的显示区域17A-13的实像91-13的像素中，具有从最右侧像素发射的光束的主导分量的光束聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-13上。
通过在相反方向上跟踪来自透镜18A-1的光束L1-11而虚拟获得的光束L1-11A，将点81-12上的图像识别为虚像92-11。通过在相反方向上跟踪来自透镜18A-2的光束L2-12而虚拟获得的光束L2-12A，将点81-11上的图像识别为虚像92-12。通过在相反方向上跟踪来自透镜18A-3的光束L3-13而虚拟获得的光束L3-13A，将点81-13上的图像识别为虚像92-13。
实际上，在所有其他像素中发生类似现象，并且因此，观察者(用户)经由眼70将包括实像91-11至91-13的显示区域17A中显示的多个实像的整体，在视觉上识别为组合的一个虚像。也就是说，虚像光学系统配置为使得从显示单元10发射的光基于光再现方法的原理聚焦在视网膜80上。
图29示意性地示出以上情况。如图所示，假定显示区域17A-21A至17A-23A中的每一个显示相同的图像111-21至111-23(文本S的图像)中的每一个。在图中最左侧位置的显示区域17A-21A中，包括位于最左侧位置的部分17A-21A1(文本S的左侧部分)的图像作为主要分量的光通过透镜18A-21形成为基本上平行的光，并且聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-12上。相比之下，在显示区域17A-21A中，来自基本上中心的部分17A-21A2以及在其右侧的部分17A-21A3的图像(文本S的中心和右侧部分的图像)的光没有经由透镜18A-21聚焦在视网膜80上的视野范围内，或者即使聚焦其能量的量是小的。
在位于图的基本上中心的显示区域17A-22A的像素中，经由透镜18A-22聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-11上的光的能量的量分布为，使得位于最左侧的部分17A-22A1和位于最右侧的部分17A-22A3(文本S的左侧和右侧部分)的图像的分量小。此外，位于基本上中心的部分17A-22A2(文本S的中心部分)的图像的分量很多。
在位于图的最右侧的显示区域17A-23A的像素中，经由透镜18A-23聚焦在视网膜80上的视野范围内的点81-13上的光的能量的量分布为，使得位于最右侧的部分17A-23A3(文本S的右侧部分)的图像的量是主导的。然后，在部分17A-23A3的更左侧的部分17A-23A2的图像以及在其再左侧的部分17A-23A1的图像(文本S的中心和左侧部分)的分量小。
以这种方式，显示在显示区域17A-21A至17A-23A上的相同图像111-21至111-23组合在眼70上，并且由观察者(用户)在视觉上识别为单个图像112。也就是说，包括图像111-21(文本S)的左侧部分作为主要分量的图像，包括图像111-22(文本S)的中心部分作为主分量的图像，以及包括图像111-23(文本S)的右侧部分作为主要分量的图像(虚像)，组合成信号图像112(文本S)。上述操作不仅在左右方向上进行，而且在上下方向上进行。
根据实例12的显示装置是配置为通过使用基于上述光再现方法的原理而配置的虚像光学系统，在比用作镜子的显示单元10更靠前的位置呈现虚像的虚像显示装置。此外，通过根据实例11的显示装置实现的类似动作和效果也可以通过根据实例12的显示装置来获得。也就是说，通过在比用作镜子的显示单元10更靠前的位置呈现虚像，需要视力矫正的人可以在不佩戴眼镜或隐形眼镜的情况下检查自己的面部。因此，例如，可以在醒来之后或在睡觉之前用肉眼进行皮肤护理。
<虚像的宽高比>
如上所述，根据第一实施方式至第三实施方式的显示装置中的任一个是虚像显示装置，由此观察者可以用自己的肉眼使用显示单元10的屏幕查看虚像。此外，该装置与配置为在显示单元10的显示表面上显示具有与显示表面的宽高比相同的宽高比的立体图像(三维图像)的立体图像显示装置不同在于，该显示装置在与显示单元10的显示表面不同的呈现位置上以与显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像。应当注意，宽高比是在显示单元10(屏幕)的显示表面和虚像的水平长度和垂直长度上，长度(像素的数量)的比率(宽度/高度)。
现在，将描述在根据第一实施方式至第三实施方式的显示装置中呈现虚像时的宽高比的变化量Δ宽高。本文中，宽高比的变化量Δ宽高是通过将在显示虚像时的虚像的宽高比除以显示单元10的显示表面的宽高比而获得的结果。本文中，将使用根据第一实施方式的显示装置的实例来描述宽高比。
如图30所示，观察者的双眼70L和70R之间的间隔定义为EX，显示单元10(屏幕)的显示表面的垂直长度(高度)定义为V，显示单元10的显示表面的水平长度(水平宽度)定义为H。虚像15的垂直长度(高度)定义为V’，并且虚像15的水平长度(水平宽度)定义为H’。这将显示单元10的显示表面的宽高比确定为H/V，而虚像的宽高比为H’/V’。此外，视距(从观察者到显示单元10的距离)定义为LD，并且虚像距离(从观察者到虚像15的距离)定义为LV。
此时，虚像15的水平长度H’获得为(EX/2+H/2)×LV/LD-EX/2，并且虚像15的垂直长度V’获得为V’＝V/2×LV/LD。然后，在显示虚像15时的宽高比的变化量Δ宽高将通过将虚像15的宽高比除以显示单元10的显示表面的宽高比而获得，使得(H’/V’)/(H/V)，导致
Δ宽高＝1+{EX(LV-LD)/LV×H)...(1)。
在根据第一实施方式至第三实施方式的显示装置上，在显示虚像15时的宽高比的变化量Δ宽高满足上述式(1)中的关系。也就是说，显示单元10的显示表面上的水平宽度H越小，虚像15的宽高比与显示表面的宽高比相比越大。然后，以横向方向上的扩展显示(即横向伸长的显示)来显示虚像15。此外，虚像15的水平宽度相对于显示单元10的显示表面的水平长度为1以上并且2以下。应当注意，当虚像15显示在两个分离的屏幕中时，虚像的水平宽度作为整体超过2，但是两个屏幕的水平宽度是2。
上述公式(1)超过一，虚像15相对于观察者的呈现位置将在比显示单元10更远的位置(LV>LD)，即虚像15在比显示单元10更深的位置呈现(显示)。也就是说，当公式(1)超过一时，这对应于根据第一实施方式的显示装置的情况。此外，当公式(1)小于一时，虚像15相对于观察者的呈现位置将在比显示单元10更靠前的位置(LV<LD)。也就是说，当公式(1)小于一时，这对应于根据第二实施方式和第三实施方式的显示装置的情况。
图31示出针对虚像距离LV中的每一个的视距LD与宽高比的变化量Δ宽高之间的示例性关系。利用虚像距离LV固定的定焦透镜，视距LD越短，屏幕的宽高比的变化量Δ宽高越大。换句话说，视距LD越短，宽显示扩展越多，并且整体显示扩展越多。利用虚像距离LV可调的可变焦透镜，在视距Ld相同的情况下，虚像距离Lv越长，屏幕的宽高比的变化量Δaspect越大。换句话说，虚像距离Lv越长，宽显示扩展越多。此外，为了固定虚像距离LV，与定焦透镜的情况类似，视距LD越近，宽显示扩展越多，并且整体显示也扩展越多。
此外，例如，在虚像距离LV为约200[cm]的情况(即距离长的情况)下，并且在其约60[cm]的情况(即距离短的情况)下，当视距LD从10[cm]改变为60[cm]时宽高比的变化量Δ宽高改变约两倍。换句话说，在虚像距离LV短的情况下，可以通过改变视距LD来大幅地转换宽显示。例如，在具有小屏幕大小的手表型显示装置等上，在除了检查时间之外不需要太多信息的情况下，可以不使装置移动接近人的面部而获得信息，并且在希望检查诸如地图的许多信息的情况下，通过将装置移动接近人的面部来广泛地扩展显示范围以查看装置。
<变型例>
在上文中，虽然已经利用实施方式描述了本公开的技术，但是本公开的技术范围不限于上述实施方式的范围。具体地，在不脱离本公开的技术的范围的情况下，可以对上述实施方式添加各种修改或增强，并且具有这种修改或增强的实施方式也包括在本公开的技术范围内。
例如，上述实施方式假定使用针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素作为单元以阵列排列的微透镜作为虚像透镜12，以确定虚像的呈现位置。然而，该配置不限于此。也就是说，可以使用针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素作为单元以条形形状排列的柱面透镜作为虚像透镜12。
此外，上述实施方式呈现了其中左眼像素和右眼像素中的每一个形成为，变成形成彩色图像的单元的一个像素的单元的示例性情况。然而，可替换地，也可以使用子像素(子像素)作为单元来形成左眼像素和右眼像素中的每一个。在这种情况下，应用“子像素”代替“像素”就足够了。
<本公开中可用的配置>
应当注意，本公开可以配置如下。
[1]一种显示装置，包括：
显示单元，由透镜形成，透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素的每个单元排列，
检测单元，被配置为检测观察者的左眼和右眼，
信号处理单元，被配置为基于由检测单元获得的检测结果针对左眼像素和右眼像素中的每一个生成图像信息，以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像，以及
显示控制单元，被配置为基于由信号处理单元生成的图像信息驱动左眼像素和右眼像素。
[2]根据上述[1]所述的显示装置，其中检测单元附接至显示单元，并且检测观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息和方位信息。
[3]根据上述[2]所述的显示装置，其中检测单元包括配置为拍摄观察者的成像单元，并且信号处理单元配置为与成像单元一起形成检测单元，并且信号处理单元配置为基于由成像单元捕捉的观察者的图像，计算观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息和方位信息。
[4]根据上述[3]所述的显示装置，其中检测单元包括测距单元，测距单元配置为测量显示单元的显示表面与观察者的眼之间的距离，并且信号处理单元在计算观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息时使用由测距单元获得的测量的结果。
[5]根据上述[1]至[4]中任一项所述的显示装置，其中针对多个像素作为单元排列的透镜是具有固定焦距的定焦透镜。
[6]根据上述[1]至[4]中任一项所述的显示装置，其中针对多个像素作为单元排列的透镜是具有可变焦距的可变焦透镜，并且显示控制单元控制可变焦透镜的焦距。
[7]根据上述[6]所述的显示装置，其中可变焦透镜由以阵列排列的微透镜形成。
[8]根据上述[7]所述的显示装置，其中显示控制单元通过均匀地控制显示单元内的微透镜的焦距而在虚像显示和实像显示之间切换。
[9]根据上述[7]所述的显示装置，其中显示控制单元通过单独控制显示单元内的微透镜的焦距，针对显示屏内的每个地点在不同距离处呈现虚像。
[10]根据上述[1]至[9]中任一项所述的显示装置，其中，在虚像相对于观察者的呈现位置比显示单元更远的情况下，信号处理单元生成虚像信息使得左眼图像的左侧与右眼图像的右侧在虚像的呈现位置处彼此相邻或重叠。
[11]根据上述[10]所述的显示装置，其中，在虚像相对于观察者的呈现位置比显示单元更远的情况下，虚像相对于显示单元的显示表面的宽高比的变化量大于一。
[12]根据上述[1]至[9]中任一项所述的显示装置，其中，在虚像相对于观察者的呈现位置比显示单元更近的情况下，信号处理单元生成虚像信息使得左眼图像的右侧与右眼图像的左侧在虚像的呈现位置处彼此相邻或重叠。
[13]根据上述[12]所述的显示装置，其中，在虚像相对于观察者的呈现位置比显示单元更近的情况下，虚像相对于显示单元的显示表面的宽高比的变化量小于一。
[14]根据上述[1]至[9]中任一项所述的显示装置，其中在显示单元的像素排列中左眼像素和右眼像素左右交替地排列，并且信号处理单元生成虚像信息使得在虚像的呈现位置处彼此不同的独立图像呈现为左眼图像和右眼图像。
[15]根据上述[14]所述的显示装置，其中信号处理单元生成虚像信息使得针对左眼和右眼中的每一个，虚像在水平方向上的像素的数量是显示单元的像素的数量的一半并且在垂直方向上的像素的数量等于显示单元的像素的数量。
[16]根据上述[1]至[15]中任一项所述的显示装置，其中显示单元的像素间距小于视力分辨率。
[17]根据上述[16]所述的显示装置，其中显示单元的像素间距是视力分辨率的一半或更小。
[18]根据上述[17]所述的显示装置，其中，显示单元的像素间距为101.8[um]或更小。
[19]一种显示装置驱动方法，包括：在驱动包括显示单元的显示装置时，其中显示单元由透镜形成，透镜针对包括左眼像素和右眼像素多个相邻像素的每个单元排列，检测观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息和方位信息，基于检测的结果针对左眼像素和右眼像素中的每一个生成虚像信息，以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像，以及基于所生成的图像信息驱动左眼像素和右眼像素。
[20]一种包括显示装置的电子仪器，所述显示装置包括：
显示单元，由透镜形成，透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素的每个单元排列；
检测单元，被配置为检测观察者的眼相对于显示单元的显示表面的位置信息和方位信息；
信号处理单元，被配置为基于由检测单元获得的检测的结果针对左眼像素和右眼像素中的每一个生成虚像信息，以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像；以及
控制单元，被配置为基于由信号处理单元生成的虚像信息驱动左眼像素和右眼像素。
[A01]根据上述[10]所述的显示装置，其中，由彼此重叠的左眼图像和右眼图像形成的虚像的大小根据从观察者到显示单元的视距变化。
[A02]根据上述[10]所述的显示装置，其中，与从观察者到显示单元的视距无关，由彼此重叠的左眼图像和右眼图像形成的虚像的大小是相同的大小。
[A03]根据上述[A02]所述的显示装置，其中从显示单元上的有效像素区域的一端起的预定范围用作左眼图像的图像显示区域，并且从显示单元上的有效像素区域的另一端起的预定范围用作右眼图像的图像显示区域。
[A04]根据上述[1]所述的显示装置，其中虚像在水平方向上的像素的数量是显示单元在水平方向上的像素的数量的一半，并且在垂直方向上的像素的数量等于显示单元在垂直方向上的像素的数量。
[A05]根据上述[A04]所述的显示装置，其中，虚像以在水平方向上每隔一个像素排列而形成。
[B01]一种显示装置，包括：
显示单元，由针对作为单元的多个像素排列的透镜形成；
检测单元，被配置为检测观察者的左眼和右眼；
成像单元，被配置为拍摄观察者；
信号处理单元，被配置为基于由检测单元获得的检测结果生成图像信息，用于将由成像单元拍摄的观察者的面部作为实像显示到显示单元上，并且被配置为生成图像信息以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现的虚像；以及
显示控制单元，被配置为基于由信号处理单元生成的关于实像的图像信息驱动显示单元，并且基于关于虚像的图像信息驱动虚像光学系统。
[B02]根据上述[B01]所述的显示装置，其中，在观察者近视的情况下，虚像呈现在比显示单元离观察者更近的位置处。
[B03]根据上述[B01]所述的显示装置，其中，在观察者远视的情况下，虚像呈现在比显示单元离观察者更远的位置处。
[B04]根据上述[B01]至[B03]中任一项所述的显示装置，其中，在显示单元上，虚像光学系统包括透镜阵列单元，透镜阵列单元由透镜形成，透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素作为单元排列，
信号处理单元基于由检测单元获得的检测的结果针对左眼像素和右眼像素中的每一个生成虚像信息，以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像，以及
驱动控制单元，基于由信号处理单元生成的虚像信息驱动左眼像素和右眼像素。
[B05]根据上述[B01]至[B03]中任一项所述的显示装置，其中虚像光学系统被配置为包括透镜阵列单元，透镜阵列单元包括透镜，近似与显示单元上包括多个像素的显示区域对应排列的透镜从多个像素中的每一个发射光作为基本上平行的光，并且利用透镜从对应的显示区域上的多个像素发射图像的光，以及
透镜阵列单元的透镜中的每一个从对应的显示区域上的多个像素中的每一个上发射图像的光，作为在与显示区域内的位置对应的方向上的基本上平行的光，以便聚焦在观察者的视网膜上并且由观察者在视觉上识别为一个虚像。
[B06]根据上述[B01]至[B05]中任一项所述的显示装置，其中，信号处理单元基于由成像单元拍摄的图像的观察者的左眼和右眼之间的间隔计算从观察者到显示单元的视距，并且基于所计算的视距来计算适合于观察者的视力的到虚像的呈现位置的虚像距离。
[B07]根据上述[B06]所述的显示装置，其中，显示控制单元根据由信号处理单元计算的虚像距离调节虚像的呈现位置。
[B08]根据上述[B06]所述的显示装置，其中，信号处理单元将所计算的虚像距离呈现给观察者，并且根据所呈现的虚像距离经由显示控制单元调节虚像的呈现位置。
符号说明
1 显示装置(虚像显示装置) 10、10A、10B、10C 显示单元
11 像素 11R、11G、11B 子像素(子像素)
12 虚像透镜 13L 左眼像素 13R 右眼像素
14 扩散层 15 虚像 16L 左眼屏幕
16R 右眼屏幕 17 显示元件 18 透镜阵列单元
19 盖玻片 20 成像单元 30 测距单元
40 信号处理单元 50 显示控制单元
60 输入单元 70 观察者的眼
70L 左眼 70R 右眼 80 视网膜
100 手表型终端 200 移动终端 300 照相机装置。

Claims (20)

1.一种显示装置，包括：
显示单元，由透镜形成，所述透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素的每个单元排列；
检测单元，被配置为检测观察者的左眼和右眼；
信号处理单元，被配置为基于由所述检测单元获得的检测的结果针对所述左眼像素和所述右眼像素中的每一个生成图像信息，以便以与所述显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像；以及
显示控制单元，被配置为基于由所述信号处理单元生成的图像信息驱动所述左眼像素和所述右眼像素。
2.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，所述检测单元附接至所述显示单元并且检测所述观察者的眼相对于所述显示单元的显示表面的位置信息和方位信息。
3.根据权利要求2所述的显示装置，
其中，所述检测单元包括被配置为拍摄观察者的成像单元，并且
信号处理单元被配置为与所述成像单元一起形成检测单元，并且被配置为基于由所述成像单元捕捉的观察者的图像计算观察者的眼相对于所述显示单元的显示表面的位置信息和方位信息。
4.根据权利要求3所述的显示装置，
其中，所述检测单元包括测距单元，所述测距单元被配置为测量所述显示单元的显示表面与所述观察者的眼之间的距离，并且
信号处理单元在计算观察者的眼相对于所述显示单元的显示表面的位置信息时使用由所述测距单元获得的测量的结果。
5.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，针对多个像素的每个单元排列的所述透镜是具有固定焦距的定焦透镜。
6.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，针对多个像素的每个单元排列的所述透镜是具有可变焦距的可变焦透镜，并且
所述显示控制单元控制所述可变焦透镜的焦距。
7.根据权利要求6所述的显示装置，
其中，所述可变焦透镜由以阵列排列的微透镜形成。
8.根据权利要求7所述的显示装置，
其中，所述显示控制单元通过均匀地控制所述显示单元内的微透镜的焦距而在虚像显示和实像显示之间切换。
9.根据权利要求7所述的显示装置，
其中，所述显示控制单元通过单独控制所述显示单元内的微透镜的焦距，针对显示屏内的每个地点在不同距离处呈现虚像。
10.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，在所述虚像相对于所述观察者的呈现位置比所述显示单元更远的情况下，所述信号处理单元生成虚像信息使得左眼图像的左侧与右眼图像的右侧在虚像的呈现位置处彼此相邻或重叠。
11.根据权利要求10所述的显示装置，
其中，在所述虚像相对于所述观察者的呈现位置比所述显示单元更远的情况下，所述虚像相对于所述显示单元的显示表面的宽高比的变化量大于一。
12.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，在所述虚像相对于所述观察者的呈现位置比所述显示单元更近的情况下，所述信号处理单元生成虚像信息使得左眼图像的右侧与右眼图像的左侧在所述虚像的呈现位置处彼此相邻或重叠。
13.根据权利要求12所述的显示装置，
其中，在所述虚像相对于所述观察者的呈现位置比所述显示单元更近的情况下，所述虚像相对于所述显示单元的显示表面的宽高比的变化量小于一。
14.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，在所述显示单元的像素排列中所述左眼像素和所述右眼像素左右交替地排列，并且
信号处理单元生成虚像信息使得在虚像的呈现位置处彼此不同的独立图像呈现为左眼图像和右眼图像。
15.根据权利要求14所述的显示装置，
其中，所述信号处理单元生成虚像信息使得针对左眼和右眼中的每一个，所述虚像在水平方向上的像素的数量是所述显示单元的像素的数量的一半并且在垂直方向上的像素的数量等于显示单元的像素的数量。
16.根据权利要求1所述的显示装置，
其中，所述显示单元的像素间距小于视力分辨率。
17.根据权利要求16所述的显示装置，
其中，所述显示单元的像素间距是视力分辨率的一半或更小。
18.根据权利要求17所述的显示装置，
其中，所述显示单元的像素间距为101.8um或更小。
19.一种显示装置驱动方法，包括：
在驱动包括显示单元的显示装置时，其中，所述显示单元由透镜形成，所述透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素的每个单元排列，
检测观察者的左眼和右眼，
基于检测的结果针对左眼像素和右眼像素中的每一个生成图像信息，以便以与显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像，以及
基于所生成的图像信息驱动左眼像素和右眼像素。
20.一种包括显示装置的电子仪器，所述显示装置包括：
显示单元，由透镜形成，所述透镜针对包括左眼像素和右眼像素的多个相邻像素的每个单元排列；
检测单元，被配置为检测观察者的左眼和右眼；
信号处理单元，被配置为基于由所述检测单元获得的检测的结果针对所述左眼像素和所述右眼像素中的每一个生成图像信息，以便以与所述显示单元的显示表面的宽高比不同的宽高比呈现虚像；以及
控制单元，被配置为基于由所述信号处理单元生成的图像信息驱动所述左眼像素和所述右眼像素。
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