CN109143576A - 显示系统及其显示方法、交通工具 - Google Patents

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Abstract

一种显示系统及其显示方法、交通工具。该显示系统包括：显示装置和图像传输装置。显示装置被配置为显示第一图像和第二图像；图像传输装置被配置为通过不同的路径传输第一图像的光和第二图像的光，且分别形成第一虚拟图像和第二虚拟图像，第一虚拟图像和第二虚拟图像至少之一的成像位置可变化。该显示系统可以采用时分复用的方法，实现多种显示模式以及多种显示模式之间相互切换，同时还可以实现2D图像和/或3D图像显示模式，增加显示模式的灵活性、降低显示系统的能耗。

Description

显示系统及其显示方法、交通工具
技术领域
本公开的实施例涉及一种显示系统及其显示方法、交通工具。
背景技术
抬头显示(Head Up Display,HUD，又称平视显示)技术是一种主要利用光学反射的原理，将各种信息投射到玻璃上的技术。近年来，基于行车安全与驾驶环境等因素，抬头显示技术逐步应用于汽车领域。抬头显示技术可以把汽车行驶过程中仪表盘显示的重要信息(例如车速、油耗、导航等)投射到挡风玻璃上，从而使驾驶员不用低头就能看到仪表盘上的信息。一方面，抬头显示技术能够帮助对车速判断缺乏经验的新手驾驶员控制车速，避免在许多限速路段中因超速而违章；另一方面，抬头显示技术还能够使驾驶员的视线在不转移的情况下实时获取行车信息，避免驾驶员由于低头观看仪表盘显示的信息而对遇到的紧急情况来不及采取有效措施，进而造成交通事故。
发明内容
本公开的至少一个实施例提供一种显示系统，其包括：显示装置和图像传输装置。显示装置被配置为显示第一图像和第二图像；图像传输装置被配置为通过不同的路径传输第一图像的光和第二图像的光，且分别形成第一虚拟图像和第二虚拟图像，第一虚拟图像和第二虚拟图像至少之一的成像位置可变化。
本公开的至少一个实施例还提供一种交通工具，包括上述任一项所述的显示系统。
本公开的至少一个实施例还提供一种根据上述任一项所述的显示系统的显示方法，其包括：生成第一图像和/或第二图像；接收并传输第一图像的光和/或第二图像的光；显示第一虚拟图像和/或第二虚拟图像，第一虚拟图像和第二虚拟图像至少之一的成像距离可变化。
本公开的至少一个实施例提供一种显示系统及其显示方法、交通工具，采用时分复用的方法，可以实现多种显示模式以及多种显示模式之间相互切换，同时还可以实现2D图像和/或3D图像显示模式，增加显示模式的灵活性、降低显示系统的能耗。
需要理解的是本公开的上述概括说明和下面的详细说明都是示例性和解释性的，用于进一步说明所要求的发明。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1为本公开一实施例提供的一种显示装置的示意性框图；
图2为本公开一实施例提供的一种显示装置的结构示意图；
图3为本公开一实施例提供的一种图像传输装置的示意性框图；
图4A为一种单层聚合物分散液晶处于透光态时的示意图；
图4B为一种单层聚合物分散液晶处于扩散态时的示意图；
图5为本公开一实施例提供的另一种显示装置的结构示意图；
图6为本公开一实施例提供的一种显示系统的示意性工作流程图；
图7A为本公开一实施例提供的一种显示系统在单一状态显示模式下的工作流程示意图；
图7B为本公开一实施例提供的一种显示系统在单一增强现实2D图像显示模式下的工作流程示意图；
图7C为本公开一实施例提供的一种显示系统在单一增强现实3D图像显示模式下的工作流程示意图；
图7D为本公开一实施例提供的一种显示系统在双显示的2D图像显示模式下的工作流程示意图；
图7E为本公开一实施例提供的一种显示系统在双显示的3D图像显示模式下的工作流程示意图；
图8为本公开一实施例提供的一种交通工具的示意性框图；以及
图9为本公开一实施例提供的一种显示方法的示意性流程图。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“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。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
抬头显示系统是一种车载视觉辅助系统。目前，抬头显示系统采用将二维显示图像投射到驾驶员前方的一个固定距离，在观看显示内容时，驾驶员需要调节眼睛的焦距，以使得其眼睛的焦距能汇聚到二维显示图像的成像面上，驾驶员在行车过程中需要频繁调节眼睛的焦距，从而容易造成视线模糊、眼睛疲劳等问题；同时，二维平面成像很难显示多元且复杂的信息。另外，为了提供良好的视觉效果，抬头显示系统需要具有3D显示的功能，而为了防止驾驶员出现眼睛疲劳、眩晕等问题，基于双目视差的立体视觉的非裸眼3D显示不适用于抬头显示系统。
本公开的至少一个实施例提供一种显示系统，其包括：显示装置和图像传输装置。显示装置被配置为显示第一图像和第二图像；图像传输装置被配置为通过不同的路径传输第一图像的光和第二图像的光，且分别形成第一虚拟图像和第二虚拟图像，第一虚拟图像和第二虚拟图像至少之一的成像位置可变化。
本公开的至少一个实施例提供一种显示系统及其显示方法、交通工具，采用时分复用的方法，可以实现多种显示模式(例如单一状态显示模式，或单一增强现实显示模式，或状态投影和增强现实投影共存的双显示模式等)以及多种显示模式之间相互切换，同时还可以实现2D图像和/或3D图像显示模式，增加显示模式的灵活性、降低显示系统的能耗。
下面将结合附图对本公开不同的实施例及其具体示例进行非限制性的说明，如下面所描述的，在不相互抵触的情况下这些具体实施例中不同特征可以相互组合，从而得到新的实施例，这些实施例也都属于本公开保护的范围。
实施例一
本实施例提供一种显示系统。图1为本实施例提供的一种显示装置的示意性框图；图2为本实施例提供的一种显示装置的结构示意图；图3为本实施例提供的一种图像传输装置的示意性框图。
例如，如图1所示，本实施例提供的显示系统包括：显示装置10和图像传输装置11。显示装置10被配置为显示第一图像和第二图像；图像传输装置11被配置为通过不同的路径传输第一图像的光和第二图像的光，且分别形成第一虚拟图像和第二虚拟图像，第一虚拟图像和第二虚拟图像至少之一的成像位置可变化。
本实施例提供的显示系统可以应用于各种类型的交通工具中，例如，该显示系统可以为汽车的抬头显示系统、轮船的抬头显示系统、飞机的抬头显示系统等。本实施例的说明中，以显示系统作为汽车的抬头显示系统为例进行描述。
例如，在本实施例中，以第一虚拟图像的成像位置可以变化为例进行说明，但不限于此，第二虚拟图像的成像位置例如也可以变化。
下面将结合图2对于显示系统的一种示意性的设定方式做具体的说明。
例如，显示装置10可以采用采用硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon,LCOS)显示技术、数字光处理(Digital Light Procession,DLP)显示技术、液晶显示(LiquidCrystal Display，LCD)技术等显示技术。显示装置10可以为微显示器，例如，有机发光二极管显示器件、硅基液晶显示器件或液晶显示器件等。需要说明的是，显示装置10的类型、设置位置和设置方式等可以根据实际应用需求进行设定，本公开的实施例对此不做具体限定。例如，为了满足用户定制化的需求以及降低显示系统的成本，显示装置10可以根据用户的需求自行配置。
例如，当显示装置10为硅基液晶显示器件时，硅基液晶显示器件可以包括CMOS基板、玻璃基板以及设置在两者之间的液晶。CMOS基板上的反射层(例如，铝金属)可以反射第一图像的光和第二图像的光，从而将其传输到图像传输装置11中。
例如，第一图像和第二图像可以是黑白图像，也可以是彩色图像。相应地，第一虚拟图像40和第二虚拟图像41可以是黑白图像，也可以是彩色图像。
例如，第一虚拟图像40与观察者(例如驾驶员)之间的距离为第一显示距离，第二虚拟图像41与观察者之间的距离为第二显示距离，第一显示距离大于第二显示距离。例如，第一显示距离的范围可以为3至8米，第二显示距离的范围可以为0.5至2米，本公开对此不作限制。
例如，第一显示距离可以根据实际需求进行具体设置，本公开的实施例对此不做具体限定。在汽车行驶在比较拥堵的街道上的情况下，可以根据街道的拥堵情况对第一显示距离进行调节，例如，可以将第一虚拟图像40根据前车车尾位置设置。又例如，还可以将第一虚拟图像40的显示位置固定，由此节省系统功耗。需要说明的是，第一显示距离可以由显示系统自动根据外界环境进行调节，或者，也可以由观察者根据需要自行调节。
例如，如图2所示，第一虚拟图像40可以在第一预设位置401处成像，第二虚拟图像41可以在第二预设位置411处成像。在观察者视线的方向上，第一预设位置401和第二预设位置411互不重叠。例如，第一虚拟图像40和第二虚拟图像41可以在水平方向上并排设置，也可以在竖直方向上并排设置。对此不做限制，只要使第一虚拟图像40和第二虚拟图像41均能被观察者清楚观看到即可。
例如，在一个示例中，第一虚拟图像40可以为增强现实显示图像，第二虚拟图像41可以为状态显示图像。增强现实显示图像可以显示外界物体的指示信息、导航信息等信息，导航信息可以包括方向箭头、距离、行驶时间、红绿灯等信息。外界物体的指示信息可以包括周围行人、安全车距、倒车影像等信息。状态显示图像可以显示汽车的状态信息，汽车的状态信息例如可以包括车速、机油温度、水温、里程、燃油量、油耗以及车灯等信息。
例如，显示系统还可以包括摄像装置(未示出)，摄像装置被配置为拍摄外界物体以得到的外界物体的信息。又例如，该交通工具还可以包括GPS导航仪(未示出)等设备以获取当前所处位置、速度、方向等信息。GPS导航仪还被配置为获取汽车的导航信息。
例如，在一个示例中，增强现实显示图像可以为3D图像，即第一虚拟图像40为3D图像，3D图像可以采用光场成像技术形成。光场成像技术可以模拟人眼观察自然世界的规律，从而使观察者观看到逼真的3D图像。光场成像技术主要可以采用空间复用和时间复用两种方法形成，空间复用利用将图像成像到不同的聚焦位置，以实现3D显示效果，而时间复用主要利用高速元件快速地使图像产生不同的聚焦位置，由于人眼的视觉暂留现象，观察者能感受到位于不同的聚焦位置的图像同时产生，从而实现3D显示效果。本实施例中，以3D图像采用空间复用的方法形成为例进行说明，在这种情况下，第一预设位置401具有一定的空间深度。
例如，第一虚拟图像40可以包括用于呈现3D效果的至少两个子虚拟图像，且至少两个子虚拟图像分别被投射到不同的可视距离处，以用于形成光场3D图像，从而可以防止人眼视觉疲劳，提高视觉效果。例如，不同的可视距离均处于第一显示距离的范围内。
例如，显示装置10可以分时显示至少两个第一图像，然后通过图像传输装置11传输到第一预设位置401以形成至少两个子虚拟图像。例如，对于形成一个3D图像，第一图像的数量和子虚拟图像的数量相同且一一对应。
例如，如图2和图3所示，图像传输装置11可以包括第一图像接收元件110和第二图像接收元件111。第一图像接收元件110被配置为接收第一图像的光，并呈现第一显示图像；第二图像接收元件111被配置为接收第二图像的光，并呈现第二显示图像。例如，第一显示图像和第二显示图像可以分别为以第一图像和第二图像作为物的实像，第一虚拟图像40和第二虚拟图像41可以分别为以第一显示图像和第二显示图像作为物的虚像。
例如，第一图像接收元件110可以包括多层聚合物分散液晶(Polymer DispersedLiquid Crystal，简称PDLC)，且多层PDLC的至少两层可被控制处于透明态或扩散态，从而第一显示图像的成像位置可以变化。
图4A为一种单层PDLC处于透光态时的示意图，图4B为一种单层PDLC处于扩散态时的示意图。
例如，如图4A和4B所示，单层PDLC可以包括第一导电层32、第二导电层33和PDLC材料层31，PDLC材料层31可以包括微米尺寸或纳米尺寸的液晶微滴310和透明聚合物311。透明聚合物311可以为液晶微滴310提供稳定的网络结构。第一导电层32和第二导电层33例如可以为透明导电层。第一导电层32和第二导电层33可以分别形成在两块透明基板38上，透明基板38例如可以为玻璃基板。在透明基板38和第一导电层32、第二导电层33之间还可以分别设置有绝缘层37。
例如，如图4A所示，以单层PDLC为例，在向第一导电层32和第二导电层33施加电压的情况下，第一导电层32和第二导电层33之间的电场可以使得液晶微滴310的光轴沿着电场方向取向，由此可以使得PDLC材料层31处于透光态，此时入射光35可以穿过该单层PDLC，出射光36不会发生散射。如图4B所示，在未向第一导电层52和第二导电层53施加电压的情况下，液晶微滴310的光轴随机取向，并且液晶的折射率是各向异性的，由此可以使得PDLC材料层31处于扩散态，此时入射光35经过PDLC材料层31时，在两个折射率相异的介质(液晶微滴310和透明聚合物311)中不断发生散射、折射和反射，从而出射光36向不同的方向散射，以此产生光学扩散的效果。在这种情况下，该单层PDLC的PDLC材料层31可以作为光扩散板。
例如，如图1和图2所示，显示系统还包括图像接收元件控制器12。图像接收元件控制器12被配置为控制至少两层PDLC处于透明态或扩散态，以产生位置不同的扩散层。例如，图像接收元件控制器12可以通过控制多层PDLC中的某层PDLC处于断电状态(即不对该PDLC层施加电压)，以使该层PDLC处于扩散态；图像接收元件控制器12也可以通过控制多层PDLC中的某层PDLC处于通电状态(即对该PDLC层施加电压)，以使该层PDLC处于透光态。
例如，通过图像接收元件控制器12对第一图像接收元件110中的某一层PDLC进行断电处理，使其处于扩散态，则该PDLC层即为扩散层，其他各PDLC层均被施加电压而处于透光态，此时显示装置10输出的第一图像的光可以在经过第一图像接收元件110时，在处于扩散态的PDLC层处呈现第一显示图像。若通过图像接收元件控制器12控制第一图像接收元件110中的所有PDLC层均处于通电状态，则所有PDLC层均处于透光态，此时第一图像接收元件110处于透光态，显示装置10输出的第一图像的光可以穿过第一图像接收元件110而不会发生散射，从而不能在第一图像接收元件110处呈现第一显示图像。
例如，如图2所示，多层PDLC可以沿Y方向依次层叠设置，通过图像接收元件控制器12控制多层PDLC中的多个不同层分时处于断电状态，得到多个不同位置的扩散层，从而在Y方向上，第一图像接收元件110可以在多个不同位置处呈现第一显示图像，进而可以在不同的可视距离处形成多个子虚拟图像，组合这些子虚拟图像以实现光场3D显示。Y方向例如为第一图像的光的传输路径的方向。又例如，在2D显示模式下，根据实际需求，观察者还可以通过对多层PDLC中的每层进行通电或断电设置，以调节第一虚拟图像40的成像位置。由此，通过多层PDLC，可以实现在不同距离处呈现增强现实的2D图像显示。
例如，第二图像接收元件111可以采用具有光学雾度且具有高透光率的薄板材料形成，第二图像接收元件111例如可以为光扩散板、毛玻璃或者掺杂微小粒子的薄膜等。光扩散板主要包括散射光扩散板、微结构光扩散板以及衍射扩散板。散射光扩散板可以包括表面雾化的平板，表面雾化的平板主要通过在平板中添加化学颗粒作为散射粒子形成雾化表面而形成。化学颗粒例如可以为有机光扩散剂、无机光扩散剂或者二者的混合物。例如，平板的材料可以包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸(MMA)、聚丙烯(PP)等透光性聚合材料或合成材料。微结构光扩散板可以包括微透镜阵列、V型凹槽阵列、圆环阵列、金字塔阵列、U型凸槽阵列等。
例如，如图2和图3所示，图像传输装置20还可以包括投影元件114，投影元件114可以设置在第一图像的光和第二图像的光的传输路径中。投影元件114被配置为将第一图像和第二图像分别投射到第一图像接收元件110和第二图像接收元件111上，以分别呈现第一显示图像和第二显示图像。
例如，投影元件114被配置为可以将从显示装置10输出的第一图像的光和/或第二图像的光准直为平行光后将第一图像的光和/或第二图像的光分别输出至第一图像接收元件110和/或第二图像接收元件111，由此第一图像的光和/或第二图像的光可以在不同的位置处成像，以使得第一显示图像和/或第二显示图像的成像位置可变化，根据物距和像距的对应关系，则第一虚拟图像40和/或第二虚拟图像41的成像位置也可变化。例如，经投影元件114准直后的平行光可以分别垂直入射到第一图像接收元件110和第二图像接收元件111的光入射面。又例如，经投影元件114准直后的平行光还可以按照一定的角度分别入射到第一图像接收元件110和第二图像接收元件111的光入射面，平行光的入射角度可以根据实际应用需求进行设定，只要第一图像的平行光和第二图像的平行光互不干扰即可，本公开的实施例对此不做具体限定。
例如，投影元件114还可以配置为将从显示装置10输出的第一图像的光和/或第二图像的光准直为多组(例如，三组)相互平行的光，然后将多组第一图像的光和/或第二图像的光分别输出至第一图像接收元件110和/或第二图像接收元件111。
例如，投影元件114和显示装置10可以是两个分立的器件；或者，投影元件114和显示装置10还可以集成为一个器件。
例如，如图2所示，为了清楚，仅示出一个凸透镜表示投影元件114，但不限于此，投影元件114可以包括凸透镜、凹透镜及其组合等，且凸透镜和凹透镜的数量可以根据实际应用需求进行设定。
例如，如图2和图3所示，在一个示例中，图像传输装置11还包括光转换元件112。光转换元件112也可以设置在第一图像的光和第二图像的光的传输路径中。例如，当光转换元件112处于第一转换状态时，光转换元件112被配置为接收第一图像的光并将第一图像的光转换为第一偏振光，第一图像接收元件110用于接收第一偏振光并呈现第一显示图像。当光转换元件112处于第二转换状态时，光转换元件112被配置为接收第二图像的光并将第二图像的光转换为第二偏振光，第二图像接收元件111用于接收第二偏振光并呈现第二显示图像，第一偏振光的偏振方向和第二偏振光的偏振方向不相同。
例如，在一个示例中，第一偏振光的偏振方向和第二偏振光的偏振方向相互垂直。例如，第一偏振光可以为P偏振光，第二偏振光可以为S偏振光。
例如，光转换元件112可以包括一个线偏振片和旋转电机，线偏振片可以设置在旋转电机上。在显示装置10输出第一图像的光的情况下，通过旋转电机旋转该线偏振片，以使其处于第一转换状态，从而将第一图像的光转换为第一偏振光。在显示装置10输出第二图像的光的情况下，通过旋转电机旋转该线偏振片，以使其处于第二转换状态，从而将第二图像的光转换为第二偏振光。
又例如，光转换元件112也可以包括两个线偏振片和旋转电机，且两个线偏振片的透光轴相互垂直。通过旋转电机调节两个线偏振片的位置，使光转换元件112处于第一转换状态或第二转换状态。需要说明的是，光转换元件112具体设置方式可以根据实际应用需求进行设定，本公开的实施例对此不做具体限定。
例如，如图2和图3所示，图像传输装置11还包括偏振分光元件113。偏振分光元件113被配置为透射第一偏振光且反射第二偏振光，或者透射第二偏振光且反射第一偏振光。如图2所示，在第一图像的光和第二图像的光的传输路径上，偏振分光元件113可以设置在光转换元件112和第一图像接收元件110、第二图像接收元件111之间。偏振分光元件113可以将第一图像的光和第二图像的光分离，使第一图像的光和第二图像的光分别通过不同的路径传输至第一预设位置401和第二预设位置411，并形成相互分离的第一虚拟图像40和第二虚拟图像41。
本实施例提供的显示系统，可通过光转换元件112和偏振分光元件113，使第一图像的光和第二图像的光彼此分开传输，同时采用时分复用的方法，使同一个显示装置10输出的第一图像的光和第二图像的光可以通过不同的传输路径分别在第一图像接收元件110和第二图像接收元件111上成像，最后分别在第一预设位置401和第二预设位置411处形成第一虚拟图像40和第二虚拟图像41，由此实现双投影的功能。
例如，偏振分光元件113的具体设置方式可以根据实际应用需求进行设定，本公开的实施例对此不做具体限定。偏振分光元件113例如可以为偏振分光棱镜，偏振分光棱镜可以反射S偏振光(例如，反射率为90％以上)，透射P偏振光(例如，透射率为90％以上)。例如，在偏振分光元件113为偏振分光棱镜的情况下，第一图像的光经过光转换元件112之后，变为第一偏振光(例如P偏振光)，第一偏振光可以被偏振分光棱镜透射，然后入射到第一图像接收元件110；第二图像的光经过光转换元件112之后，变为第二偏振光(例如S偏振光)，第二偏振光可以被偏振分光棱镜反射，然后入射到第二图像接收元件111。
例如，如图2所示，在一个具体的示例中，在第一图像的光和第二图像的光的传输路径上，显示装置10、投影元件114、光转换元件112和偏振分光元件113依次设置，即投影元件114设置在显示装置10和光转换元件112之间，光转换元件112设置在投影元件114和偏振分光元件113之间。但不限于此，上述组件的相互位置关系还可以根据实际需求具体设置。
例如，如图2和图3所示，图像传输装置11还包括至少一个反射镜115。反射镜115可以设置在第一显示图像的光和第二显示图像的光的传输路径中。反射镜115被配置为反射第一显示图像的光和/或第二显示图像的光，以分别形成第一虚拟图像40和/或第二虚拟图像41。例如，反射镜115可以折叠显示系统中的光路，由此可以使得显示系统更加紧凑，减小显示系统的体积。
例如，反射镜115可以为平面反射镜或曲面反射镜，而且曲面反射镜包括凹面反射镜和凸面反射镜等。反射镜115可以对可见光具有高反射率(例如，反射率大于90％)。反射镜115的反射面可以涂覆多层介质膜，从而实现高反射效果。
例如，反射镜115设置的角度、位置以及反射镜115的数量等可以根实际应用需求进行设定，只要使第一显示图像的光和第二显示图像的光能够被传输到第一预定位置401和第二预定位置411即可，本公开的实施例对此不做具体限定。
例如，如图2所示，在一个具体的示例中，图像传输装置11可以包括两个平面反射镜(图2所示的平面反射镜115a和平面反射镜115b)和一个曲面反射镜(图2所示的凹面反射镜115c)。例如，根据凹面反射镜的成像性质可知，凹面反射镜的像距随物距的增大而增大，由于第一显示图像的光通过平面反射镜115a和凹面反射镜115c反射之后形成第一虚拟图像40，第二显示图像的光也通过平面反射镜115a和凹面反射镜115c反射之后形成第二虚拟图像41，从而，第一显示距离随第一显示图像在第一图像接收元件110上的成像位置与凹面反射镜115c之间的光学距离的增大而增大，第二显示距离与第二显示图像在第二图像接收元件111上的成像位置与凹面反射镜115c之间的光学距离相关。由此可知，通过改变第一显示图像在第一图像接收元件110上成像位置，即可在空间上形成位于不同位置处的多个子虚拟图像，该多个子虚拟图像可以形成3D状态的第一虚拟图像40，进而实现3D图像显示。又例如，通过调节第一图像接收元件110和第二图像接收元件111的位置，则可以使第一显示距离大于第二显示距离。
例如，反射镜115还可以放大第一显示图像和第二显示图像。在第一显示图像在第一图像接收元件110上成像位置与凹面反射镜115c之间的光学距离小于焦距的情况下，则观察者可以观察到正立且放大的第一虚拟图像40，同样地，在第二显示图像在第二图像接收元件111上成像位置与凹面反射镜115c之间的光学距离小于焦距的情况下，则观察者可以观察到正立且放大的第二虚拟图像41。
例如，反射镜115(图2所示的平面反射镜115b)还可以反射第一图像的光以将其传输到第一图像接收元件110中。
例如，如图1所示，显示系统还包括控制装置14。控制装置14被配置为控制显示装置10显示第一图像和第二图像，且控制图像传输装置11相应地分别传输第一图像的光和所述第二图像的光。
例如，如图1和图2所示，显示系统还包括图像生成装置13。图像生成装置13被配置为生成第一图像和/或第二图像，并按时序将第一图像和/或第二图像输出至显示装置10。
例如，图像生成装置13可以与摄像装置、GPS导航仪以及仪表盘(未示出)通过电连接等方式实现信号连接。图像生成装置13可以接收从摄像装置、GPS导航仪传输的数据信息并生成第一图像；图像生成装置13还可以接收从仪表盘传输的数据信息并生成第二图像。
例如，如图2所示，当第一虚拟图像40包括多个子虚拟图像时，各子虚拟图像的成像位置的彼此不同。此时，图像生成装置13可以分时形成多个第一图像，多个第一图像与多个子虚拟图像一一对应。根据各子虚拟图像的成像位置，图像生成装置13还被配置为调节各第一图像的亮度，子虚拟图像与观察者之间的距离(即第一显示距离)越大，则第一图像的亮度越高，从而本实施例提供的显示系统可以根据成像距离的不同调节子虚拟图像的亮度，使得第一虚拟图像40保持良好的可视性。
需要说明的是，若第二虚拟图像41的成像距离发生变化时，图像生成装置13也可以用于调节第二图像的亮度，且第二虚拟图像41与观察者之间的距离(即第二显示距离)越大，则第二图像的亮度越高。
例如，控制装置14和图像接收元件控制器12均可以通过软件、硬件、固件或它们的任意组合实现，而具体实现方式(例如软件编程、FPGA编程等)这里不再详述。又例如，控制装置14还可以根据应用需求，由观察者自行配置。控制装置14与显示系统的相关组件之间可以通过有线或者无线的方式实现信号连接。例如，显示系统的相关组件可以包括显示装置10、图像接收元件控制器12、图像传输装置11中的偏振分光元件113和图像生成装置13等。
例如，控制装置14的功能可以由汽车的控制系统(例如，电脑)实现，或者，控制装置14的功能还可以由移动电子设备(驾驶员或乘客的移动电子设备，例如手机、平板电脑等)实现。
例如，控制装置14和图像接收元件控制器12可以通过同一硬件实现，例如集成在同一芯片中，又例如通过同一处理器以及存储器实现，存储器存储有实现控制功能的可执行的计算机程序以及计算机程序运行所需的数据或运行产生的数据。
例如，如图2所示，在一个具体的示例中，第一虚拟图像40和第二虚拟图像41形成在汽车前方的挡风玻璃102远离观察者的眼睛104的一侧。也就是说，第一预设位置401可以位于驾驶员所在汽车的车头一侧，第二预设位置411也可以位于驾驶员所在汽车的车头一侧。
例如，可以将第一虚拟图像40呈现在汽车的行驶路径前方的公路路面上，可以将第二虚拟图像41呈现在驾驶员所在汽车的车头附近。又例如，在垂直公路路面的方向上，可以将第一虚拟图像40呈现在第二虚拟图像41的上方(例如，正上方)。但不限于此，第一虚拟图像40和第二虚拟图像41的成像位置可以根据实际需求具体设置。
需要说明的是，根据实际应用需求，图像传输装置11还可以包括部分反射部分透射元件(图2中未示出)，部分反射部分透射元件例如可以设置在挡风玻璃102的对应于第一显示图像的光和第二显示图像的光的入射区域，由此该部分反射部分透射元件可以将反射镜115反射的第一显示图像的光和第二显示图像的光分别反射到观察者的眼睛104。例如，部分反射部分透射元件对第一显示图像的光和第二显示图像的光的反射率可以大于挡风玻璃102对第一显示图像的光和第二显示图像的光的反射率，因此，更多的第一显示图像的光和第二显示图像的光可以被反射到观察者的眼睛104，由此使得第一虚拟图像40和第二虚拟图像41保持良好的可视性。
图5为本实施例提供的另一种显示装置的结构示意图。
例如，图5所示的示例与图2所示的示例类似，不同之处在于，图5所示的示例通过两个快门实现分时复用，使得利用一个显示装置10实现双投影的功能。需要说明的是，为了清楚起见，本示例仅阐述与图2所示的示例的不同之处，与图2所示的示例相似的内容不再赘述。
例如，如图5所示，在一个具体的示例中，图像传输装置11还包括第一快门1101和第二快门1111。在图5所示的示例中，显示系统可以不需要光转换元件112，且偏振分光元件113可以为半透半反元件。
例如，控制装置14还可以控制第一快门1101和第二快门1111处于开启状态或关闭状态，当第一快门1101和第二快门1111处于开启状态时，光可以透过第一快门1101和第二快门1111；而当第一快门1101和第二快门1111处于关闭状态时，光无法透过第一快门1101和第二快门1111。例如，当显示装置10显示第一图像时，第一快门1101处于开启状态，第二快门1111处于关闭状态；当显示装置10显示第二图像时，第一快门1101处于关闭状态，第二快门1111处于开启状态。通过控制装置14使显示装置10、第一快门1101和第二快门1111协同工作，即可实现多种显示模式以及多种显示模式之间相互切换，同时还可以实现2D图像和/或3D图像显示模式。
图6为本实施例提供的一种显示系统的示意性工作流程图。例如，图6所示的显示方法的工作过程以图2所示的显示系统为例进行说明。
例如，如图6所示，本实施例提供的显示系统的工作过程可以包括以下操作：
S11：选择显示系统的显示模式；
S12：通过控制装置按时序控制光转换元件的光线转换状态；
S13：通过控制装置控制图像生成装置按时序生成第一图像和/或第二图像；
S14：通过图像接收元件控制器按时序控制多层PDLC中的一层处于扩散态；
S15：按照选择的显示模式显示第一虚拟图像和/或第二虚拟图像。
例如，控制装置通过控制显示系统的相关组件，并使各相关组件协同工作，从而使得显示系统能够按照观察者选择的显示模式显示图像。
例如，根据实际情况，观察者可以选择不同的显示模式，显示模式可以包括单一状态显示模式、单一增强现实显示模式、状态显示和增强现实显示共存的双显示模式等。当显示模式包括增强现实显示模式的情况下，增强现实显示模式还可以包括2D图像显示模式和3D图像显示模式，2D图像显示模式可以选择在某个特定的可视距离处呈现增强现实信息，3D图像显示模式可以实现自然立体的光场3D显示，从而可以减轻或消除视觉疲劳。
例如，操作S12和操作S13可以同时并行进行。在3D图像显示模式的情况下，操作S14可以与操作S12和操作S13并行进行。
例如，如图7A所示，在一个示例中，在观察者选择单一状态显示模式的情况下，显示系统的工作过程可以包括以下操作：在一个显示周期内，即从时序1至时序n，控制装置控制图像生成装置生成并发送状态信息显示所需的第二图像至显示装置进行显示；第二图像的光经过投影元件准直之后传输到光转换元件中；控制装置同时还控制使光转换元件处于第二转换状态，从而将通过该光转换元件的第二图像的光转换为第二偏振光(例如，S偏振光)；第二偏振光经过偏振分光元件反射之后，被传输第二图像接收元件上，以呈现第二显示图像；第二显示图像的光经过反射镜以及挡风玻璃的反射和放大后，在第二预设位置处形成第二虚拟图像，第二虚拟图像即为状态信息显示图像。由于，第二偏振光完全被偏振分光元件所反射，没有光线进入第一图像接收元件，则不会形成第一虚拟图像，同时，在这种情况下，所有PDLC层可以均保持断电状态，从而可节约能耗。
例如，如图7B所示，在一个示例中，在观察者选择单一增强现实显示模式且选择2D图像显示模式的情况下，显示系统的工作过程可以包括以下操作：在一个显示周期内，即从时序1至时序n，控制装置控制图像生成装置生成并发送增强现实显示所需的第一图像至显示装置进行显示；第一图像的光进过投影元件准直之后传输到光转换元件中；控制装置同时还控制使光转换元件处于第一转换状态，从而将通过该光转换元件的第一图像的光转换为第一偏振光(例如，P偏振光)；第一偏振光透射过偏振分光元件之后，经反射镜(例如，图2所示的平面反射镜115b)反射到第一图像接收元件(例如，多层PDLC)上，根据观察者选择的增强现实信息的显示面的位置，控制装置还可以通过图像接收元件控制器使得与增强现实信息的显示面的位置相对应的第i层PDLC处于断电状态，也即第i层PDLC处于扩散态，而其余各PDLC层均处于通电状态，即其余各PDLC层处于透光态，从而在处于扩散态的第i层PDLC处呈现第一显示图像；第一显示图像的光经过反射镜以及挡风玻璃的反射和放大后，在第一预设位置中与第i层PDLC对应的位置处形成第一虚拟图像，该第一虚拟图像即为增强现实信息的2D图像。由于可以控制多层PDLC中的不同层分时处于扩散态，从而可以在不同的可视距离显示增强现实图像，增大显示系统的增强现实图像的显示范围。
例如，在不同的时序内，多层PDLC中处于扩散态PDLC层的位置相同。如图7B所示，在时序1至时序n的时间段内，i＝1、i＝2、…、或i＝n，即多层PDLC中仅有第i层PDLC处于扩散态。例如，当i＝1时，第一层PDLC处于扩散态，最终在与第一层PDLC对应的位置处形成第一虚拟图像；当i＝2时，第二层PDLC处于扩散态，最终在与第二层PDLC对应的位置处形成第一虚拟图像，以此类推。
需要说明的是，如图2所示，在第一图像的光的传输路径上，第一层PDLC、第二层PDLC等可以沿Y方向(即从平面反射镜115a到平面反射镜115b的方向)依次层叠排列，但不限于此。
例如，如图7C所示，在一个示例中，在观察者选择单一增强现实显示模式且选择3D图像显示模式的情况下，显示系统的工作过程可以包括以下操作：在一个显示周期内，控制装置控制图像生成装置生成并发送增强现实显示所需的第一图像至显示装置进行显示；第一图像的光进过投影元件准直之后传输到光转换元件中；控制装置同时还控制使光转换元件处于第一转换状态，从而将通过该光转换元件的第一图像的光转换为第一偏振光(例如，P偏振光)；第一偏振光透射过偏振分光元件之后，经反射镜(例如，图2所示的平面反射镜115b)反射到第一图像接收元件(例如，多层PDLC)上，控制装置还可以通过图像接收元件控制器按时序控制多层PDLC中的一层处于断电状态，也就是说，在任一个时序间隔内，只有一层PDLC处于断电状态(即处于扩散态)而充当光扩散板的作用，其余各层PDLC均处于通电状态(即处于透光态)，由此，在一个显示周期内，在不同的可视距离上可以形成多个相应的2D子虚拟图像(例如，图7C所示的子虚拟图像1、子虚拟图像2、子虚拟图像n-1以及子虚拟图像n等)，从而在空间上形成3D显示图像。由此，3D显示图像是由空间上位于不同的可视距离处的多个2D子虚拟图像构成，形成自然光场3D显示，可以减轻或消除观察者眼镜眩晕及疲劳等问题。
例如，如图7C所示，在一个显示周期内，在时序1的时间段内，i＝1，即第一层PDLC处于扩散态；在时序2的时间段内，i＝2，即第二层PDLC处于扩散态，以此类推。
例如，在一个显示周期内，多层PDLC中的每层均可以在至少一个时序内处于扩散态；或者，可以从多层PDLC中的选择M层，使该M层PDLC中的每层在至少一个时序内处于扩散态，M为正整数。
例如，多层PDLC的数量和子虚拟图像的数量相同且一一对应。
例如，如图7D所示，在一个示例中，观察者可以选择双显示模式且选择2D图像显示模式，在这种情况下，形成第一虚拟图像的过程可以参照图7B所示的示例的相关说明，形成第二虚拟图像的过程可以参照图7A所示的示例的相关说明，不同之处在于，第一虚拟图像和第二虚拟图像在一个显示周期中的不同时序内形成。例如，控制装置控制图像生成装置按时序生成并发送增强现实显示所需的第一图像和状态信息显示所需的第二图像至显示装置进行显示；控制装置同时按时序控制使光转换元件处于第一转换状态或第二转换状态，从而将第一图像的光转换为第一偏振光(例如，P偏振光)或将第二图像的光转换为第二偏振光(例如，S偏振光)。由此，在一个显示周期内，第一虚拟图像和第二虚拟图像可以分别形成，当显示周期小于人眼所能感知的最短刷新时间时，由于人眼的视觉延迟效应，则观察者能同时观看到连续且不闪烁的第一虚拟图像和第二虚拟图像，从而实现双显示的2D显示图像模式。
例如，在一个显示周期内，形成第一虚拟图像的时间和形成第二虚拟图像的时间可以相同，也即在一个显示周期内，第一虚拟图像在半个显示周期内形成，而第二虚拟图像在另外半个显示周期内形成。但不限于此，形成第一虚拟图像的时间和形成第二虚拟图像的时间也可以不同。如图7D所示，在一个显示周期内，第二虚拟图像在时序1内形成，而第一虚拟图像在时序2至时序n内形成。
例如，如图7E所示，在一个示例中，观察者可以选择双显示模式且选择3D图像显示模式，在这种情况下，形成第一虚拟图像和第二虚拟图像的过程可以参照图7D所示的示例的相关说明，不同之处在于，在7D所示的示例中，形成第一虚拟图像的过程参照图7B所示的示例的相关说明，而在本示例中，形成第一虚拟图像的过程参照图7C所示的示例的相关说明。由此在一个显示周期内，第一虚拟图像和第二虚拟图像可以分别形成，当显示周期小于人眼所能感知的最短刷新时间时，由于人眼的视觉延迟效应，则观察者能同时观看到连续且不闪烁的第一虚拟图像和第二虚拟图像，且第一虚拟图像为3D图像，从而实现双显示的3D显示图像模式。
需要说明的是，在图7B至图7E所示的示例中，在选择不同的可视距离显示增强现实图像时，控制装置可以根据不同的可视距离调节第一图像的亮度，使得形成的第一虚拟图像保持良好的可视性。
实施例二
本实施例提供一种交通工具。图8为本实施例提供的一种交通工具的示意性框图。
例如，如图8所示，本实施例提供的交通工具100包括实施例一任一项所述的显示系统101。该交通工具100中的显示系统101可以采用时分复用的方法，实现多种显示模式以及多种显示模式之间相互切换，同时还可以实现2D图像和/或3D图像显示模式，在提升行驶安全性的同时，增加显示模式的灵活性、降低交通工具的能耗。
例如，该交通工具可以为汽车、飞机、火车、轮船等。
例如，交通工具100还包括挡风玻璃102。第一图像的光和第二图像的光通过不同的路径传输至挡风玻璃102处，以分别形成第一虚拟图像和第二虚拟图像。观察者例如可以透过挡风玻璃102观看到第一虚拟图像和第二虚拟图像，从而在行驶过程中，驾驶员可以在视线不偏离前方路面的情况下获取车速、油耗、燃油量等状态显示信息以及导航信息等增强现实信息，进而提升行车的安全性。
例如，如图2和图5所示，第一虚拟图像和第二虚拟图像形成在挡风玻璃102远离观察者(例如，驾驶员)的眼睛104的一侧。
例如，交通工具100还包括仪表盘103。显示系统101可以设置在仪表盘103上方。
需要说明的是，对于该交通工具100的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本公开的限制。
实施例三
本实施例提供一种根据实施例一任一项所述的显示系统的显示方法。图9为本实施例提供的一种显示方法的示意性流程图。
例如，如图9所示，本实施例提供的显示方法可以包括以下操作：
S21：生成第一图像和/或第二图像；
S22：接收并传输第一图像的光和/或第二图像的光；
S23：显示第一虚拟图像和/或第二虚拟图像。
例如，第一虚拟图像和第二虚拟图像至少之一的成像距离可变化。第一虚拟图像和第二虚拟图像所显示的信息可以参见实施例一中的相关部分，在此不再赘述。
例如，在一个显示周期内生成第一图像或第二图像，然后输出第一图像的光或第二图像的光，从而在一个显示周期内显示第一虚拟图像或第二虚拟图像。
例如，根据实际需求，该显示系统可以仅实现单一显示模式，从而可以节省能耗。例如，当显示第一虚拟图像时，该显示系统实现单一状态显示模式；当显示第二虚拟图像时，该显示系统实现单一增强现实显示模式。单一增强现实显示模式可以显示2D图像，也可以显示3D图像。
例如，当单一增强现实显示模式显示3D图像的情况下，形成第一虚拟图像包括以下操作：生成至少两个第一图像；接收并传输至少两个第一图像的光以形成至少两个子虚拟图像，该至少两个子虚拟图像分别形成在不同的可视距离处。通过对位于不同可视距离处的子虚拟图像进行堆叠，以实现光场3D显示，从而可以减轻或消除视觉疲劳。
例如，在一个显示周期内按时序生成第一图像和第二图像，然后按时序输出第一图像的光或第二图像的光，从而在一个显示周期内显示第一虚拟图像和第二虚拟图像。在这种情况下，该显示系统可以实现状态显示和增强现实显示共存的双显示模式，将不同的信息投影到不同的位置，避免观察者频繁调节眼睛的焦距而导致眼睛疲劳，进一步提升行车安全性。
例如，在一个显示周期内显示的第一虚拟图像和第二虚拟图像均为一帧静止的图像。
例如，显示周期小于预设时间。预设时间为人眼所能感知的最短刷新时间，其通常小于1/30秒。在选择双显示模式时，由于人眼的视觉延迟效应，当第一虚拟图像和第二虚拟图像均在一个显示周期内形成时，观察者能同时观看到连续的第一虚拟图像和第二虚拟图像，由此显示系统可以实现状态显示和增强现实显示共存的双显示模式。同时，显示周期小于人眼所能感知的最短刷新时间，从而可以避免第一虚拟图像和/或第二虚拟图像出现卡顿或闪烁，减轻或防止人眼视觉疲劳。需要说明的是，显示周期的时间越短，人眼观看第一虚拟图像和第二虚拟图像时越不容易疲劳。
需要说明的是，显示系统的显示模式的选择可以参见实施例一的相关说明，在此不再赘述。
对于本公开，还有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种显示系统，包括：
显示装置，被配置为显示第一图像和第二图像；
图像传输装置，被配置为通过不同的路径传输所述第一图像的光和所述第二图像的光，且分别形成第一虚拟图像和第二虚拟图像，
其中，所述第一虚拟图像和所述第二虚拟图像至少之一的成像位置可变化。
2.根据权利要求1所述的显示系统，其中，所述图像传输装置包括第一图像接收元件和第二图像接收元件，
所述第一图像接收元件被配置为接收所述第一图像的光，并呈现第一显示图像；
所述第二图像接收元件被配置为接收所述第二图像的光，并呈现第二显示图像。
3.根据权利要求2所述的显示系统，其中，所述第一图像接收元件包括多层聚合物分散液晶，且所述多层聚合物分散液晶的至少两层可被控制处于透明态或扩散态。
4.根据权利要求3所述的显示系统，还包括图像接收元件控制器，
其中，所述图像接收元件控制器被配置为控制至少两层所述聚合物分散液晶处于透明态或扩散态，以产生位置不同的扩散层。
5.根据权利要求2所述的显示系统，其中，所述图像传输装置还包括光转换元件，
当所述光转换元件处于第一转换状态时，所述光转换元件被配置为接收所述第一图像的光并将所述第一图像的光转换为第一偏振光，所述第一图像接收元件用于接收所述第一偏振光并呈现所述第一显示图像，
当所述光转换元件处于第二转换状态时，所述光转换元件被配置为接收所述第二图像的光并将所述第二图像的光转换为第二偏振光，所述第二图像接收元件用于接收所述第二偏振光并呈现所述第二显示图像，
所述第一偏振光的偏振方向和所述第二偏振光的偏振方向不相同。
6.根据权利要求5所述的显示系统，其中，所述图像传输装置还包括偏振分光元件，设置在所述光转换元件和所述第一图像接收元件、所述第二图像接收元件之间，
所述偏振分光元件被配置为透射所述第一偏振光且反射所述第二偏振光，或者透射所述第二偏振光且反射所述第一偏振光。
7.根据权利要求2所述的显示系统，其中，所述图像传输装置还包括投影元件，
所述投影元件被配置为将所述第一图像和所述第二图像分别投射到所述第一图像接收元件和所述第二图像接收元件上，以分别呈现所述第一显示图像和所述第二显示图像。
8.根据权利要求2所述的抬头显示系统，其中，所述图像传输装置还包括至少一个反射镜，
所述反射镜被配置为反射所述第一显示图像的光和/或所述第二显示图像的光，以分别形成所述第一虚拟图像和/或所述第二虚拟图像。
9.根据权利要求1所述的显示系统，还包括控制装置，
其中，所述控制装置被配置为控制所述显示装置显示所述第一图像和所述第二图像，且控制所述图像传输装置相应地分别传输所述第一图像的光和所述第二图像的光。
10.根据权利要求1所述的显示系统，还包括图像生成装置，
其中，所述图像生成装置被配置为生成所述第一图像和/或所述第二图像，并将所述第一图像和/或所述第二图像输出至所述显示装置。
11.根据权利要求1-10任一项所述的显示系统，其中，所述第一虚拟图像为增强现实显示图像，所述第二虚拟图像为状态显示图像。
12.根据权利要求11所述的显示系统，其中，所述第一虚拟图像与观察者之间的距离为第一显示距离，所述第二虚拟图像与所述观察者之间的距离为第二显示距离，所述第一显示距离大于所述第二显示距离。
13.根据权利要求1-10任一项所述的显示系统，其中，所述第一虚拟图像为3D图像，且包括用于呈现3D效果的至少两个子虚拟图像，且所述至少两个子虚拟图像分别被投射到不同的可视距离处。
14.一种交通工具，包括根据权利要求1-13任一项所述的显示系统。
15.根据权利要求14所述的交通工具，还包括挡风玻璃，
其中，所述第一图像的光和所述第二图像的光通过不同的路径传输至所述挡风玻璃处，以分别形成所述第一虚拟图像和所述第二虚拟图像。
16.一种根据权利要求1-13任一项所述的显示系统的显示方法，包括：
生成第一图像和/或第二图像；
接收并传输所述第一图像的光和/或所述第二图像的光；
显示所述第一虚拟图像和/或所述第二虚拟图像，
其中，所述第一虚拟图像和所述第二虚拟图像至少之一的成像距离可变化。
17.根据权利要求16所述的显示方法，其中，
在一个显示周期内生成所述第一图像或所述第二图像；
在一个所述显示周期内显示所述第一虚拟图像或所述第二虚拟图像。
18.根据权利要求16所述的显示方法，其中，
在一个显示周期内按时序生成所述第一图像和所述第二图像；
在一个所述显示周期内显示所述第一虚拟图像和所述第二虚拟图像。
19.根据权利要求17或18所述的显示方法，其中，所述显示周期小于预设时间。
20.根据权利要求16-18任一项所述的显示方法，其中，显示所述第一虚拟图像包括：
生成至少两个第一图像；
接收并传输所述至少两个第一图像的光以形成至少两个子虚拟图像，其中，所述至少两个子虚拟图像分别形成在不同的可视距离处。
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