CN110431469B - 显示装置、物体设备、图像形成单元和显示方法 - Google Patents

Abstract

一种显示装置，包括：光源单元；光偏转器，被配置为偏转来自光源单元的光；光学元件阵列，被配置为通过光偏转器在主扫描方向和副扫描方向上利用光被二维地扫描。具有多个光学元件的光学元件阵列，光投射单元，被配置为投射经由光学元件阵列接收的光。在显示装置中，光学元件阵列上的副扫描方向上的束斑直径和光学元件阵列上的副扫描方向上的光学元件的排列间距中的每一个等于或大于光学元件阵列上的扫描线间距。

Description

显示装置、物体设备、图像形成单元和显示方法

技术领域

本发明涉及一种显示装置、物体设备、图像形成单元和显示方法。

背景技术

相关技术公开了一种用于通过在主扫描方向和副扫描方向上用光二维地扫描具有多个光学元件的光学元件阵列来形成图像的装置，并且投射形成图像的光(参见示例，PLT 1)。

【引文列表】

【专利文献】

[PLT 1]

专利文件1：公开号No.2014-170213的未经审查的日本专利申请

发明内容

技术问题

关于PLT1中公开的装置，校正动作的范围与控制由光学元件阵列和扫描线间距引起的莫尔现象的发生有关。

问题解决方案

相应地，本发明的一个方面提供了一种显示装置，包括：

光源单元；

光偏转器，被配置为偏转来自光源单元的光；

具有多个光学元件的光学元件阵列，该光学元件阵列通过光偏转器，利用光在主扫描方向和副扫描方向上被二维地扫描；和

光投射单元，被配置为投射由光学元件阵列接收的光，其中

光学元件阵列上的副扫描方向上的束斑直径和光学元件阵列上的副扫描方向上的光学元件的排列间距中的每一个等于或大于光学元件阵列上的扫描线间距。

发明的有利效果

根据本发明的实施例，可以控制由于光学元件的排列和扫描线间距引起的莫尔现象的发生。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的说明平视显示器(HUD)装置的示意性配置图；

图2是根据本发明的实施例的说明HUD装置控制系统的硬件配置的框图；

图3是根据本发明实施例的HUD装置的功能框图；

图4是说明根据本发明实施例的HUD装置的光源装置的示意图；

图5是根据本发明实施例的HUD装置的光偏转器的示意图；

图6是根据本发明实施例的光偏转器的反射镜和扫描范围之间的对应关系的示意图；

图7是根据本发明实施例的二维扫描时扫描线轨迹的示例的示意图；

图8A是根据本发明实施例的由于微透镜阵列中入射光通量直径和透镜直径之间的尺寸差异而产生的效果差异的示意图；

图8B是根据本发明实施例的由于微透镜阵列中入射光通量直径和透镜直径之间的尺寸差异而产生的效果差异的示意图；

图9是根据本发明实施例的描绘屏幕配置示例的示意图(第1部分)；

图10是根据本发明实施例的描绘屏幕配置示例的示意图(第2部分)；

图11A是根据本发明实施例的描述具有不同透镜排列之一的微透镜阵列的屏幕的示意图；

图11B是根据本发明实施例的描述具有不同透镜排列之一的微透镜阵列的屏幕的示意图；

图11C是根据本发明实施例的描述具有不同透镜排列之一的微透镜阵列的屏幕的示意图；

图11D是根据本发明实施例的描述具有不同透镜排列之一的微透镜阵列的屏幕的示意图；

图12是根据本发明实施例的说明防止由在主扫描方向上延伸的条纹图案组成的莫尔现象的示意图；

图13是根据本发明实施例的说明激光束入射微透镜的位置与微透镜上点的强度之间关系的示意图；

图14A是根据本发明实施例的，在副扫描方向上相邻的两个光束点部分重叠在具有不同光束点直径/扫描线间距的三种图案中的一个的情况下光束强度分布的示意图；

图14B是根据本发明实施例的，在副扫描方向上相邻的两个光束点部分重叠在具有不同光束点直径/扫描线间距的三种图案中的另一个的情况下光束强度分布的示意图；

图14C是根据本发明实施例的，在副扫描方向上相邻的两个光束点部分重叠在具有不同光束点直径/扫描线间距的三种图案中的另一个的情况下光束强度分布的示意图；

图15是根据本发明实施例的描绘光束点直径/扫描线间距和莫尔对比度之间关系的示意图；

图16A是根据本发明实施例的VTF曲线的示意图；

图16B是根据本发明实施例的不会给驾驶员带来不适的莫尔频率和莫尔对比度的极限值的示意图；

图17A是根据本发明实施例的控制莫尔对比度的示例的示意图；

图17B是根据本发明实施例的控制莫尔对比度的示例的示意图；

图18A是根据本发明实施例的透镜排列为非平行排列的光学元件阵列的实施例的示意图；

图18B是根据本发明实施例的透镜排列为非平行排列的光学元件阵列的实施例的示意图；

图19A是根据本发明实施例的说明具有不同扫描线形状的三种图案的扫描的示意图；

图19B是根据本发明实施例的说明具有不同扫描线形状的三种图案的扫描的示意图；

图19C是根据本发明实施例的说明具有不同扫描线形状的三种图案的扫描的示意图；

图20A是根据本发明实施例的遵循图19A中扫描线形状的微光学元件排列示例的示例图；

图20B是根据本发明实施例的遵循图19B中扫描线形状的微光学元件排列示例的示例图；

图20C是根据本发明实施例的遵循图19C中扫描线形状的微光学元件排列示例的示例图；

图21是根据本发明实施例的说明防止由在副扫描方向上延伸的条纹图案组成的莫尔现象的示意图

图22是根据本发明实施例的使用图11D的透镜排列扫描宏观透镜阵列获得的渲染图像的示意图。

具体实施方式

概述

下面参考附图描述根据一个实施例的HUD装置100。注意，“HUD”是“平视显示器”的缩写。

在图1中，示意性地示出了根据本实施例的HUD装置100的整体配置。HUD装置的整体配置

注意，用于平视显示器的投影方法包括：“面板方法”，在该方法中，通过诸如液晶面板，数字镜面装置(DMD)面板或真空荧光显示器(VFD)的成像装置来形成中间图像；和“激光扫描方法”，在该方法中，通过利用激光光源发射的激光束进行扫描的二维扫描装置来形成中间图像。特别地，在后一种方法，即激光扫描方法中，可以为每个像素分配光的发射或不发射。因此，通常地，与面板方法不同，激光扫描方法可以形成高对比度图像，其中，通过部分地屏蔽整个屏幕的发光来形成图像。

因此，“激光扫描方法”用于HUD装置100。不用说，如上所述的“面板方法”也可以用作投影方法。

例如，HUD装置100可以安装在车辆等上，使得控制车辆所需的导航信息(例如，车辆的速度，行进方向，到目的地的距离，当前地点的名称，车辆前方的物体(即目标物体)的存在、缺失或位置，诸如限速标志的标志，诸如交通拥堵信息之类的信息等)，变为通过车辆的前挡风玻璃50(参见图1)可见。这里，前挡风玻璃50用作透射/反射构件，使入射光的一部分通过并反射剩余部分的至少一部分。以下主要描述安装在车辆或汽车上的HUD装置100的示例，该装置配置有前挡风玻璃50。

如图1所示，HUD装置100具有：光扫描装置10，该装置具有光源装置11，光偏转器15和扫描镜20；屏幕30；凹面镜40。HUD装置100用光(即成像光)照射前挡风玻璃50以形成图像，使得虚拟图像I从观察者A(即，在该示例中，驾驶员，即汽车的持有者)的观察点变得可见。也就是说，观察者A可以通过前挡风玻璃50看到由光扫描装置10在屏幕上形成(即，呈现)的作为虚拟图像I的图像(即，中间图像)。

例如，HUD装置100可以布置在汽车的仪表板下方。此外，观察者A的观察点和前挡风玻璃50之间的距离为几十厘米到最多约一米。

在该示例中，借助于现有的光学设计模拟软件来设计凹面镜40，使得凹面镜40具有预定量的聚光能力，以便在期望的成像位置处形成虚拟图像I。

对于HUD装置100，提供关于凹面镜40的聚光能力的设置，使得虚拟图像I显示在例如距离观察者A的观察点一米以上到30米以下(优选10米以下)的位置(即，透视位置)处。

请注意，前挡风玻璃通常不是平的，而是略微弯曲的。因此，基于凹面镜40和前挡风玻璃50的曲面来确定虚拟图像I的成像位置。

光源装置11合成三种颜色的激光，即红色(R)，绿色(G)和蓝色(B)，这三种颜色的激光根据图像数据进行调制。三种颜色的激光的合成光被引导到光偏转器15的反射表面。作为偏转单元提供的光偏转器15是双轴微机电系统(MEMS)扫描仪，该扫描仪在半导体工艺等中制造，并且包括能够相对于正交的两个轴振荡的单个微镜。稍后将详细描述光源装置11和光偏转器15。

从光源装置11输出的根据图像数据的光(即，合成光)经由光偏转器15并被扫描镜20反射，从而照射屏幕30。这里，对屏幕30进行光扫描，使得在屏幕30上形成中间图像。也就是说，光学扫描系统配置有光偏转器15和扫描镜20。注意，优选地，凹面镜40被设计/布置成用于校正由前挡风玻璃50引起的光学畸变的元件，该光学畸变导致中间图像的水平线变得凸起或凹陷。

已经穿过屏幕30的光被凹面镜40朝向前挡风玻璃50反射。入射到前挡风玻璃50的光通量的一部分穿过前挡风玻璃50，并且至少剩余部分的一部分被朝向观察者A的观察点反射。因此，作为放大的中间图像的虚拟图像I通过前挡风玻璃50对观察者A可见。换句话说，从观察者的角度看，在前挡风玻璃50上显示放大的虚拟图像I。

注意，作为透射/反射构件，在前挡风玻璃50和观察者A的观察点之间可以存在组合器，使得组合器被来自凹面镜40的光照射。在这种情况下，虚拟图像也可以与仅具有前挡风玻璃50的情况类似地显示。

HUD装置控制系统的硬件配置

图2是说明HUD装置100的控制系统的硬件配置的框图。如图2所示，HUD装置100的控制系统包括FPGA 600、中央处理器(CPU)602、只读存储器(ROM)604、随机存取存储器(RAM)606、接口(I/F)608、总线610、激光二极管(LD)驱动器6111和MEMS控制器615。

如下所述，根据图像数据，FPGA 600通过LD驱动器6111操作LD。此外，FPGA 600通过MEMS控制器615操作光偏转器15。CPU 602控制HUD装置100的每个功能。ROM 604存储图像处理程序，该图像处理程序由CPU 602执行并用于控制HUD装置100的每个功能。RAM 606用作CPU 602的工作区。I/F 608是用于与外部控制器等通信的接口。例如，I/F 608可以连接到汽车的控制器局域网(CAN)等。

HUD装置的功能框图

图3是说明HUD装置100功能的框图。如图3所示，HUD装置100具有车辆信息输入单元800、外部信息输入单元802、图像数据生成单元804和图像渲染单元806。对于车辆信息输入单元800，有关车辆的信息(例如速度、行驶距离、目标物体的位置或周围环境的亮度)通过CAN等输入。对于外部信息输入单元802，关于车辆外部的信息(例如来自安装在汽车上的汽车导航系统的导航信息)通过外部网络输入。图像数据生成单元804基于从车辆信息输入单元800、外部信息输入单元802等输入的信息生成表示待渲染图像的图像数据，并将图像数据传输到图像渲染单元806。图像渲染单元806具有控制单元8060，根据接收到的图像数据来描绘图像。图像数据生成单元804和控制单元8060由FPGA 600实现。图像渲染单元806由LD驱动器6111、MEMS控制器615、光扫描装置10、屏幕30、凹面镜40等以及FPGA 600实现。

光源设备的配置

图4是光源装置11配置的示意图。如图4所示，光源装置11包括多个(例如，三个)发光元件111R，111B和111G，每个发光元件设置有单个或多个发光点。每个发光元件都是一个LD，其发射具有彼此不同的波长λR，λG或λB的光通量。例如，λR等于640nm，λG等于530nm，λB等于445nm。在以下描述中，发光元件111R也可以表示为LD 111R，发光元件111G也可以表示为LD 111G，并且发光元件111B也可以表示为LD 111B。由LD 111R，LD 111G或LD 111B发射的具有波长λR，λG或λB的每个光通量在进入光学系统的后续部分之前由对应的耦合透镜112R，112G或112B耦合。耦合的光通量由相应的孔径构件113R，113G或113B重新成形。根据光通量的发散角等，每个孔径构件的开口可以是各种形状，例如圆形，椭圆形，矩形和正方形。然后，通过合成元件115，将被相应孔径重新成形的光合成到光路中。合成元件115是板状或棱镜状的二向色镜，根据波长反射或透射光通量，并且将光通量合成到光路中。合成的光通量由透镜119朝向光偏转器15的反射表面引导。透镜119是具有面向光偏转器15的凹面的弯月形透镜。

光偏转器的配置

图5是光偏转器15配置的示意图。光偏转器15是双轴MEMS扫描器，通过半导体工艺制造。如图5所示，光偏转器15包括：具有反射表面的反射镜150；沿α轴方向排列的多个光束；和一对蛇形部分152，其中每对相邻的光束通过转向部分连接成蛇形。每个蛇形部分152中的每对相邻光束是光束A(152a)或光束B(152b)，并且由框架构件154支撑。多个光束中的每一个单独地设置有压电构件156(例如，压电传感器(PZT))。当对每个蛇形部分中对一对相邻光束施加不同的电压时，每个蛇形部分中的一对相邻光束在不同方向上偏转。然后，由于偏转的累积，反射镜150围绕α轴(即，在垂直方向上)以大角度旋转。利用上述配置，可以通过使用低电压，在以α轴为中心轴的垂直方向上执行光扫描。相反，在以β轴为中心轴的水平方向上，通过利用与反射镜150连接的扭杆等的共振来执行光扫描。

尽管HUD装置100仅暂时地投射对应于激光束直径的点图像，但是由于扫描执行得非常快，因此对于人眼来说，在图像的帧内，余像被充分保留。利用这种余像现象，观看者感觉好像图像被投影在“显示区域”上。实际上，出现在屏幕上的图像被凹面镜40和前挡风玻璃50反射，使得观看者感觉在“显示区域”上的图像的虚拟图像。采用上述机制，在不显示图像的情况下，可以停止LD的发射。换句话说，在“显示区域”中，虚拟图像的非显示区域的亮度可以基本为0。

如上所述，HUD装置100在预定“显示区域”中的成像位置处执行虚拟图像的成像，此处虚拟图像的成像是可能的。“显示区域”是在设计HUD装置时按规定确定的。

因此，当采用“激光扫描方法”时，可以关闭LD的光或减少非显示区域的光量，在非显示区域不需要进行显示。

相反，在用诸如液晶面板或DMD面板的成像装置来表示中间图像的“面板方法”中，必须照亮整个面板。因此，即使对于用于非显示的黑色显示的图像信号，由于液晶面板或DMD面板的特性，也难以将信号完全设置为0。因此，存在黑色部分看起来发光(或漂浮)的情况。然而，在激光扫描方法中，可以消除黑色(或黑色漂浮)的发光。

注意，光源装置11的每个发光元件的发光强度，发光定时和光波形由FPGA600控制，并由LD驱动器6111驱动以发光。如图6所示，由每个发光元件发射并合成到光路中的光由光偏转器15围绕α轴和β轴二维地偏转，并且通过扫描镜20作为扫描光发射到屏幕30上(参见图1)。也就是说，扫描光二维地扫描屏幕30。注意，图6中省略了扫描镜20的图示。

扫描光在主扫描方向上以大约20000到40000Hz的高阶频率执行振荡扫描(即，双向前后扫描)，同时在副扫描方向上以大约几十赫兹的低阶频率执行单向扫描。也就是说，以第一频率在主扫描方向上执行光栅扫描，以低于第一频率的第二频率在副扫描方向执行光栅扫描。在这种情况下，可以通过根据扫描位置(即，扫描光的位置)控制每个发光元件的发光来实现每个像素的渲染和虚拟图像的显示。

用于渲染屏幕的时间，即每帧的扫描时间(即，二维扫描的周期)是几十毫秒，因为如上所述，副扫描周期是几十Hz。例如，在主扫描周期是20000Hz并且副扫描周期是50Hz的情况下，每帧的扫描时间是20毫秒。

如图7所述，屏幕30包括图像区域30a(即，有效扫描区域)，在该区域中，图像被渲染(即，用根据图像数据调制的光照射)；以及包括围绕图像区域的帧区域30b。

在以下描述中，光偏转器15可扫描的整个范围称为“扫描范围”。注意，在本实施例中，扫描范围表示结合图像区域30a和屏幕30的帧区域30b的一部分(即靠近图像区域30a外缘的部分)的范围。在图7中，扫描范围内的扫描线的轨迹用“之”字形线表示。在图7中，为了方便起见，扫描线的数量比实际的要少。

同步检测系统60包括光接收元件，该光接收元件安装在扫描范围内的图像区域30a附近的外围区域(帧区域30b的一部分)。在下面的描述中，X方向表示屏幕30的主扫描方向，Y方向表示屏幕30的副扫描方向。在本例中，同步检测系统60放置在Y正方向一侧的拐角，即由图像区域的X负方向和Y正方向形成的拐角。

同步检测系统60检测光偏转器15的操作，将用于确定开始扫描的定时和完成扫描的定时的同步信号输出到FPGA 600。

屏幕30的图像区域30a配置有展示光扩散效果的透明元件，例如微透镜阵列。图像区域不一定是矩形或扁平形状，图像区域可以是多边形或曲面。此外，屏幕30可以是平板或曲面板，而不展示光扩散效果。此外，根据装置布局，图像区域可以是展示光扩散效果的反射元件，例如微镜阵列。

下面参考图8A和8B描述用于屏幕30的图像区域的关于微透镜阵列的扩散和相干噪声的出现。在图8A中，附图标记852表示微透镜阵列。微透镜阵列852具有微凸透镜的配置，包括对齐的微凸透镜851。由附图标记853表示的“像素显示光束”的光通量直径857小于微凸透镜851的尺寸。换言之，微凸透镜851的尺寸856大于光通量直径857。注意，在本说明书的实际例子中，像素显示光束853是强度分布围绕光通量中心以高斯分布形式分布的激光光通量。因此，光通量直径857是光通量的径向距离，光强度分布中的光强度减小到“1/e²”。

尽管如此，在图8A中，光通量直径857被标识为具有与微凸透镜851的尺寸856相同的尺寸，光通量直径857不一定与“微凸透镜851的尺寸856”的尺寸相同；光通量直径857仅需要不超过微凸透镜851的尺寸856。

如图8A所示，整个像素显示光束853入射到微凸透镜851，并被转换成具有发散角855的漫射光通量854。注意，在下面的描述中，“发散角”也可以被称为“扩散角”。

在图8A所示的示例中，因为仅存在漫射光通量854并且没有其他光通量的干扰，所以不会发生相干噪声。注意，可以利用微凸透镜851的形状适当地调整发散角855的大小。

在图8B所示的示例中，像素显示光束811的光通量直径是微凸透镜的对齐间距812的两倍，并且入射在两个微凸透镜813和814上。在这种情况下，像素显示光束811被两个入射微凸透镜813和814漫射为两个漫射光通量815和816。这两个漫射光通量815和816在区域817中重叠以相互干涉，从而在该区域中产生相干噪声。

以下详细描述屏幕30的配置。图9和图10是屏幕30的配置示例的示意图。

屏幕30由光学板301组成，微光学元件300在光学板301中对齐。当入射光通量302扫描光学板301时，光通量被微光学元件300发散，成为漫射光通量303。根据微光学元件300的结构，入射光通量302可以以预期的发散角304发散。

注意，在图9中，屏幕30以凸透镜阵列的形式进行描述；然而，呈凹透镜阵列形式或其他反射微镜阵列(包括凸表面和凹表面)形式的屏幕30将提供相同的效果。

屏幕30具有阵列结构，该阵列结构具有无间隙地布置的微光学元件300，并且以期望的发散角使来自光扫描装置10的激光(扫描光)发散。微光学元件300每个都是具有大约200μm宽度的微透镜或微镜，并且具有六边形形状的平面形状(从Z轴方向观察的形状)。微光学元件300的六边形形状允许微光学元件300彼此之间最接近地对齐(参见图11C和11D)。在下面的描述中，“微透镜”在任何适当的地方也称为“透镜”，并且“微镜”在适当的地方也称为“反射镜”。

微光学元件300的平面形状不限于六边形，也可以是四边形(参见图11A和11B)或三角形。在图11A至11C中，P_lens表示副扫描方向上的透镜间距(透镜排列间距)，W_X表示透镜在主扫描方向上的宽度，并且W_Y表示透镜在副扫描方向上的宽度。

在本实施方式中，以具有规则配置的微光学元件300的结构为例进行说明。然而，本发明不限于该示例。微光学元件300的结构可以具有偏心布置，其中微光学元件300通过允许微光学元件300的光学中心偏离(偏心)几何中心而进行不规则地布置。在采用偏心布置的情况下，微光学元件300具有彼此不同的形状。

图12是扫描路径与屏幕30上的束斑之间的关系的示意图。下面描述微光学元件300均为微透镜的情况，即，屏幕30包括微透镜阵列作为光学元件阵列。在图12中，采用图11A中的透镜布置(方形布置)。在图12中，附图标记321和302分别表示扫描线和束斑。在该示例中，扫描线321是Z字形线；然而，扫描线321可以具有不同于Z字形线的形状。

如图12所示，位于主扫描方向(X方向)上的微透镜阵列的末端处，在副扫描方向(Y方向)上相邻的扫描线的间隔中的更宽(更大)的间隔被定义为“扫描”线间距P_scan”(见图12)。注意，上述主扫描方向上的微透镜阵列的末端处更具体地表示在主扫描方向上的末端处的透镜的外端。在图12中，P_scan是常数。注意，“扫描线”是微透镜阵列上的扫描光束(扫描光)的轨迹，并且表示在该示例中基本沿主扫描方向延伸的扫描线。扫描线间距也可以称为“扫描线间隔”。

在图12中，扫描线是Z字形线(彼此不平行)，因此，“扫描线间距”被定义为相对于主扫描方向的位置处的相邻扫描线之间的间隔，在该位置处微透镜阵列上的相邻扫描线之间的间隔变得最宽(最大)。然而，当用彼此平行的扫描线扫描微透镜阵列时，相邻扫描线之间的间隔是恒定的。因此，“扫描线间距”被唯一地确定为“相邻扫描线之间的间隔”。

此外，在图12中，示出了通过正弦振荡扫描的光学扫描路径作为用于定义扫描线间距的示例。然而，扫描线间距P_scan可以在执行Lissajous扫描时类似地定义，这也可以包括在本发明的范围内。

此外，W_beam可以被定义为微透镜阵列上的副扫描方向上的束斑直径，并且P_lens可以被定义为副扫描方向上的透镜间距(微透镜的阵列间距)。

当扫描由恒定扫描线间距规则地排列的多个微光学元件组成的微透镜阵列时，会产生由微光学元件的排列引起的莫尔现象(在主扫描方向上延伸的条纹图案)和扫描线间距。这种莫尔现象降低了在屏幕上呈现的图像(中间图像)的质量，这进一步降低了由HUD装置显示的显示图像的虚拟图像的质量。在下文中，除非另有说明，否则“莫尔”现象表示在主扫描方向上延伸的条纹图案。

因此，发明人开发了一种用于控制莫尔现象发生的技术，以防止作为HUD装置的显示图像的虚拟图像的质量劣化。以下说明了该技术的细节。注意，束斑实际上是在彼此不同的不同时间形成的。但是，如上所述，这种时间上的差异非常小。因此，假设在以下示例中形成束斑没有时间差。

注意，作为莫尔条纹的间隔(间距)的莫尔间距P_moire通常由下面的公式(1)表示。

[数学1]

当将上述公式(1)的单位转换为像素密度时，得到下面的公式(2)。

[数学2]

此外，考虑到HUD装置的像素密度，将作为莫尔条纹的频率的莫尔频率f_moire转换成视觉角度并表示为下面的公式(3)。

[数学3]

作为实验的结果，发明人发现，当满足W_beam≥P_scan和P_lens≥P_scan时，也就是说，当在每个微透镜上在副扫描方向上相邻的扫描光束具有一定量或更多的重叠部分时，可以控制莫尔现象的发生。在P_lens≥P_scan的情况下，可以执行扫描，使得至少一条扫描线穿越(穿过)每个微透镜(例如，参见图12)。此外，在W_beam≥P_scan的情况下，可以执行扫描，使得在副扫描方向上相邻的扫描光束部分地重叠。

下面说明当满足W_beam≥P_scan和P_lens≥P_scan时，可以控制在副扫描方向上出现莫尔现象的原因。

首先，将描述P_lens和P_scan之间的关系中的莫尔现象，即，副扫描方向上的透镜间距与扫描线间距之间的关系。

图13是微透镜801上的光通量803的入射位置与微透镜阵列中的微透镜801上的点的强度之间的关系示意图。关于微透镜801，假设光学中心与几何中心匹配。

光通量803具有高斯分布的强度分布，这对于激光来说通常是独特的。因此，强度在光通量中心处高，并且随着距中心的距离的增加而变低。

这里，下面假设从微透镜801的前面观察穿过微透镜801的光通量803。

如图13中的A所示，在光束强度被表示为实线的光通量入射到微透镜801的情况下，微透镜801上的点的强度很高，因为微透镜801的中心近似于匹配入射光通量的中心。

相反的，如图13中的B所示，在光束强度被表示为虚线的光通量入射到微透镜801的情况下，微透镜801上的点的强度较低，因为微透镜801的中心和光通量的中心是错位的。这表明穿过微透镜801中心的光通量具有高斯分布边缘的强度。换句话说，在图13中，微透镜801上的点的强度在B中低于A。

从上面的描述中可以清楚地看到，随着入射到微透镜801的光通量中心进一步偏离微透镜801的中心，微透镜801上的点的强度降低。

因此，对微透镜阵列进行扫描，使相邻束斑的重叠部分位于每个微透镜的中心。这将控制微透镜上的点的强度降低，进一步降低整个微透镜阵列的亮度不均匀性。

接下来，将参考图14a至14c描述根据W_beam和P_scan之间的关系确定的莫尔对比度，也就是，在副扫描方向上的束斑直径和扫描线间距之间的关系。在下文中，除非另有规定，否则副扫描方向上的束斑直径简称为“束斑直径”。

在该示例中，考虑这样的情况：两个束斑，其各自的中心在副扫描方向上被扫描线间距分开，这两个束斑被叠加。图14A，14B和14C分别示出了束斑直径/扫描线间距分别为1.0，1.5和2.0的例子。在图14A至14C中，两个束斑各自的强度分别由“f1”和“f2”表示，并且叠加束斑的强度由“f1+f2”表示。

从图14A至14C可以清楚地看出，随着束斑直径相对于扫描线间距的增加，莫尔对比度(两个束斑各自的强度之间的波谷的深度)减小。在图14A的示例中，莫尔对比度是最大值，并且在图14C的示例中，莫尔对比度是最小的。

因此，为了降低莫尔对比度，最好设定束斑直径/扫描线间距≥1，即W_beam≥P_scan。

注意，对于由两个相邻扫描线和光束分布形成的强度分布，莫尔对比度C_moire可以由下面的公式(4)表示，其中I_max是扫描线上的强度，并且I_min是两条扫描线之间的中间位置的强度。

[数学4]

如图15所示，当通过束斑直径W_beam与扫描线间距P_scan之间的比率表示莫尔对比度C_moire，并且计算线性近似时，可获得下面的公式(5)。注意，在图15中，x是水平轴，y是垂直轴。

[数学5]

根据上述公式(5)，当W_beam≥P_scan时，得到C_moire≤0.6，这清楚地说明莫尔对比度变得足够小。

图16A和图16B是说明对比敏感度(对莫尔对比度的敏感度)与空间频率(莫尔频率)关系的图。根据文献(Kenji Kagitani，Makoto Hino，Susumu Imakawa AdvancedTechnology Development Center，Ricoh Co.，Ltd.Yokohama，Japan Image NoiseEvaluation Method for Color Hardcopy)，将关于空间频率的对比敏感度公式表示为VTF(视觉传递函数)曲线，该曲线由以下公式(6)表示。

[数学6]

VTF(f)＝5.05·exp(-0.138·f)·(1.0-exp(-0.1·f))…(6)

注意，上述公式(6)中的“f”是f_moire的缩写。

由上述公式(6)表示的VTF曲线通过如图16A所示的频率峰值(莫尔频率的峰值)处的对比敏感度进行归一化。因此，尝试基于莫尔频率和莫尔对比度，通过设置在频率峰值处产生的莫尔对比度的可见度限值来设置莫尔可见度的限值。

作为这种尝试的一种方法，在对比敏感度达到最大的频率峰值处，对不同莫尔对比度的条纹的可见度进行了功能评估。结果表明，当莫尔对比度为0.5或更低时，条纹在视觉上是可识别的，不会给观察者(驾驶员)带来不适。因此，根据允许的莫尔对比度值0.5，用VTF曲线公式的倒数对VTF曲线进行归一化。也就是说，当垂直轴表示如图16B所示的归一化对比度时，莫尔频率和莫尔对比度的极限曲线由下式(7)表示。

[数学7]

注意，上述公式(7)中的“f”是f_moire的缩写。

因此，由莫尔频率和莫尔对比度设定的并且不会给驾驶员(观察者)带来不适的莫尔现象，由下面的公式(8)和图16B表示。

[数学8]

如图16B所示，曲线下侧的范围是驾驶员不会感到不适的范围。

在公式(7)和(8)中，C_max设定为0.5，但是已知当C_max为0.6或更小时，除了敏感的驾驶员之外，几乎没有驾驶员感觉到不适。

接下来，将参考图17A和17B描述用于控制莫尔对比度的实施例。

从附图中可以清楚地看出，图17A中的(A-1)至(A-3)表示当用具有不同光束直径的三种类型的扫描光束来扫描相同的平板时的三个渲染的图像，使得各个扫描线间距是恒定的。各扫描光束的光束直径之间存在的关系由(A-1)<(A-2)<(A-3)表示，并且各个渲染的图像之间存在亮度关系由(A-1)<(A-2)<(A-3)表示。

此外，17A中的(A-4)至(A-6)表示当用具有不同光束直径的三种类型的扫描光束来扫描相同的微透镜阵列时的三个渲染的图像，使得各个扫描线间距是恒定的。各扫描光束的光束直径之间存在的关系由(A-4)<(A-5)<(A-6)表示。从图17A中的(A-4)到(A-6)可以看出，在扫描线间距恒定的条件下，随着光束直径增加，渲染的图像的对比度降低(亮度均匀性增加)。因此，随着光束直径增加，莫尔对比度降低(亮度均匀性增加)。

结果，可见度水平由(A-4)<(A-5)<(A-6)表示。

此外，图17B中的(B-1)至(B-3)表示当用具有恒定(相同)光束直径的扫描光束来扫描相同平板时的三个渲染的图像，使得各个扫描线间距是恒定的。

此外，图17B中的(B-4)至(B-6)表示当用具有恒定(相同)光束直径的扫描光束来扫描在副扫描方向上的具有不同透镜间距的三种类型的微透镜阵列的三个渲染的图像，使得各个扫描线间距恒定。

从图17(B)中的(B-4)到(B-6)可以看出，光束直径和扫描线间距是恒定的。因此，随着透镜间距增加，相对于延伸穿过(穿过)透镜的扫描线，透镜的数量和扫描线的数量都增加(要变暗的透镜的数量减少)。因此，原则上，在透镜间距≥扫描线间距的情况下，扫描线穿过所有透镜，从而降低了莫尔对比度(亮度均匀性增加)。

结果，可见度由(B-4)<(B-5)<(B-6)表示。

图22是当扫描具有图11D的透镜布置(蜂窝布置)的微透镜阵列以满足由W_beam≥P_scan和P_lens≥P_scan表示的条件时的渲染图像的示意图。从图22中的渲染图像可以清楚看出，在渲染图像中出现的莫尔现象明显受到控制。

接下来，将参考图18A和18B描述具有非平行透镜布置的微透镜阵列。这里，“非平行布置”是指透镜布置中穿过沿主扫描方向布置的多个透镜的中心的线不平行。

在18A所示的微透镜阵列中，沿主扫描方向排列的多个透镜的中心是相对于主扫描方向上的中心对称的曲线(在朝向副扫描方向的一侧凸起的曲线上，换句话说，在朝向图18A的页面下侧凸出的曲线上)。另外，沿副扫描方向排列的多条曲线(图18A中的5条)SL1至SL5的曲率在副扫描方向上单调变化。也就是说，多条曲线SL1至SL5之间的关系由以下表示：SL1的曲率>SL2的曲率>SL3的曲率>SL4的曲率>SL5的曲率。曲线SL1至SL5也可以视为扫描线。沿副扫描方向排列的多个透镜的中心位于主扫描方向的中心，在直线(SS4)上。沿副扫描方向排列的多个透镜的中心位于主扫描方向上的中心以外的位置处，该位置在曲线(在主扫描方向上的中心的任一侧上的凸曲线)上。

在图18A中，符号SS1表示穿过透镜m11，m21，m31，m41和m51的中心并与曲线SL1至SL5交叉的曲线。符号SS2表示穿过透镜m12，m22，m32，m42和m52的中心并与曲线SL1至SL5交叉的曲线。符号SS3表示穿过透镜m13，m23，m33，m43和m53的中心并与曲线SL1至SL5交叉的曲线。符号SS4表示穿过透镜m14，m24，m34，m44和m54的中心并且与曲线SL1至SL5交叉的直线。符号SS5表示穿过透镜m15，m25，m35，m45和m55的中心并与曲线SL1至SL5交叉的曲线。符号SS6表示穿过透镜m16，m26，m36，m46和m56的中心并且与曲线SL1至SL5交叉的曲线。符号SS7表示穿过透镜m17，m27，m37，m47和m57的中心并与曲线SL1至SL5交叉的曲线。

在图18A中，尽管透镜尺寸(透镜直径)不是恒定的，但是扫描线间距P_scan和透镜间距P_lens可以根据如上所述定义。在这种情况下，扫描线间距和透镜间距都是恒定的。因此，扫描图18A中所示的微透镜阵列以满足W_beam≥P_scan和P_lens≥P_scan的条件，从而控制莫尔现象的发生。

在如图18B所示的微透镜阵列中，沿主扫描方向布置的多个透镜的中心位于沿副扫描方向朝向一侧(图18B的页面的下侧)凸出的曲线上，该曲线相对于主扫描方向中心对称。沿副扫描方向排列的(图18B中的五条)曲线SL1至SL5的曲率相对于副扫描方向是恒定的。也就是说，曲线SL1至SL5的曲率是相同的。曲线SL1至SL5也可以视为扫描线。沿主扫描方向布置的多个透镜的中心相对于主扫描方向上的任何位置在同一直线上。

在图18B中，符号SS1表示穿过透镜m11，m21，m31，m41和m51的中心并与曲线SL1至SL5交叉的直线。符号SS2表示穿过透镜m12，m22，m32，m42和m52的中心并且与曲线SL1至SL5交叉的直线。符号SS3表示穿过透镜m13，m23，m33，m43和m53的中心并与曲线SL1至SL5交叉的直线。符号SS4表示穿过透镜m14，m24，m34，m44和m54的中心并且与曲线SL1至SL5交叉的直线。符号SS5表示穿过透镜m15，m25，m35，m45和m55的中心并与曲线SL1至SL5交叉的直线。符号SS6表示穿过透镜m16，m26，m36，m46和m56的中心并与曲线SL1至SL5交叉的直线。符号SS2表示穿过透镜m12，m22，m32，m42和m52的中心并且与曲线SL1至SL5交叉的直线。

在图18B中，扫描线间距P_scan和透镜间距P_lens也可以如上所述定义。在这种情况下，透镜尺寸(透镜直径)，扫描线间距和透镜间距都是恒定的。因此，扫描图18B中所示的微透镜阵列，以满足W_beam≥P_scan和P_lens≥P_scan的条件，从而控制莫尔现象的发生。

此外，具有非平行透镜布置的微透镜阵列不同于附图中的那些。将参考图19A至19C以及20A至20C描述图18A和18B。

在图19A至19C中，在光学板301上沿横向延伸的线是扫描线3011，并且在垂直方向上延伸的线是与扫描线3011交叉的线3012。

如图19A所示，微透镜阵列上的每条扫描线3011被弯曲以在副扫描方向上朝向一侧(图19A页面的下侧)形成凸形，该凸形是相对于主扫描方向(X方向)中心(Y方向)对称的曲线。如图19A所示，扫描线间距P_scan也可以如上所述定义。在这种情况下，扫描线间距是恒定的。

如图19B所示，微透镜阵列上的副扫描方向(Y方向)的中心处的扫描线3011是与主扫描方向(X方向)平行的直线。其他扫描线3011弯曲以形成朝向副扫描方向的中心(X轴)的凸形，每个扫描线是相对于主扫描方向(X方向)的中心(Y轴)对称的曲线。如图19B所示，扫描线间距P_scan也可以如上所述定义。在这种情况下，扫描线间距是恒定的。

如图19C所示，微透镜阵列上的副扫描方向(Y方向)的中心处的扫描线3011是与主扫描方向(X方向)平行的直线。其他扫描线3011是从主扫描方向(X方向)的一侧(图19C页面的左侧)朝向X轴的另一侧(图19C页面的右侧)逐渐倾斜的直线。如图19C所示，扫描线间距P_scan也可以如上所述定义。在这种情况下，扫描线间距是恒定的。

图20A至20C是分别利用图19A至19C中所示的扫描线扫描的微透镜阵列的透镜布置示意(非平行布置)图。在图20A至20中，透镜间距P_lens也可以如上所述定义。此外，在图20A至20C中，副扫描方向上的任何透镜间距都是恒定的。因此，20A至20C中所示的微透镜阵列被扫描以满足W_beam≥P_scan和P_lens≥P_scan的条件，从而控制莫尔现象的发生。

尽管已经描述了关于控制由在主扫描方向上延伸的条纹图案组成的莫尔现象的发生，但是在副扫描方向上延伸的条纹图案组成的莫尔现象也可以基于同样的原理发生。

因此，为了管理具有在副扫描方向上延伸的条纹图案的这种莫尔现象，优选满足以下条件。也就是说，如图21所示，当WX_beam表示微透镜阵列上的主扫描方向上的束斑直径时，PX_scan表示在主扫描方向上相邻的束斑302的间距(中心到中心的间距)，并且PX_lens表示在主扫描方向上的透镜间距(透镜排列间距)，优选地满足WX_beam≥PX_scan和PX_lens≥PX_scan的条件；也就是说，在各个透镜上在主扫描方向上相邻的束斑302具有预定量或更多的重叠部分。利用这种配置，可以控制由在副扫描方向上延伸的条纹图案组成的莫尔现象的发生。这种控制与控制由在主扫描方向上延伸的条纹图案组成的莫尔现象的发生是基于相同的原理。此外，当WX_lens表示微光学元件300在副扫描方向上的宽度时，优选地满足WX_lens≥PX_scan的条件。注意，在图21中，条件由WX_lens＝PX_lens表示。

注意，关于屏幕30具有如上所述的作为光学元件阵列的微透镜阵列的情况的讨论可以应用于屏幕30具有用作光学元件阵列的微镜阵列的情况。在屏幕30包括微镜阵列的情况下，需要改变如图1所示的HUD装置的光学系统的布局。例如，可以省略扫描镜20并在光偏转器15和凹面镜40之间的光路上布置微镜阵列。此外，可以布置透镜代替扫描镜20，用于使被光偏转器15偏转的光变为近似平行光，并且在透镜和凹面镜40之间布置微镜阵列。

鉴于第一方面，根据上述本实施例的HUD装置100是一种显示装置，该显示装置包括:

图像形成单元，包括光扫描装置10，被配置为在主扫描方向和副扫描方向上用光二维地扫描光学元件阵列以形成图像，所述光学元件阵列具有多个微光学元件300(光学元件)；和

凹面镜40(光投射单元)，被配置为投射光以从图像形成单元形成图像。

在显示装置中，光学元件阵列上的副扫描方向上的束斑直径和光学元件阵列上的副扫描方向上的微光学元件300的排列间距等于或大于光学元件阵列上的扫描线间距。注意，“扫描线间距”是指当扫描线彼此不平行时相邻扫描线之间相对于光学元件阵列上主扫描方向上的位置的最大间隔，而“扫描线间距”是指当扫描线彼此平行时相邻扫描线之间的间隔。

鉴于第二方面，根据上述本实施例的HUD装置100是一种显示装置，该显示装置包括：

光源装置11(光源单元)；

光偏转器15，被配置为用于偏转来自光源装置11的光；

光学元件阵列，被配置为通过光偏转器15在主扫描方向和副扫描方向上利用光进行二维扫描，该光学元件阵列具有多个微光学元件300(光学元件)；和

凹面镜40(光投射单元)，被配置为投射经由光学元件阵列接收的光。在显示装置中，光学元件阵列上的副扫描方向上的束斑直径和光学元件阵列上的副扫描方向上的微光学元件300的排列间距等于或大于光学元件阵列上的扫描线间距。

根据本实施例的HUD装置100，可以控制由微光学元件300的布置和扫描线间距引起的莫尔现象(在主扫描方向上延伸的条纹图案)的发生。

此外，微光学元件300在副扫描方向上的宽度优选地等于或大于扫描线间距。在这种情况下，可以允许多条扫描线跨越每个微光学元件300，以提高微光学元件300上的亮度，并减少整个光学元件阵列中的亮度不均匀性。

此外，当束斑直径为W_beam时，排列间距为P_lens，扫描线间距为P_scan，HUD装置100的副扫描方向上的像素密度为Y_cpd，莫尔频率为f_moire，莫尔对比度是C_moire，优选地建立以下公式：f_moire＝Y_cpd(P_lens-P_scan)/2P_scan，C_moire＝-0.9×W_beam/P_scan+1.6,0.5/5.05×exp(-0.138f_moire)×(1.0-exp(-0.1)f_moire)≥C_moire。

此外，当排列间距为P_lens时，扫描线间距为P_scan，并且HUD装置100的副扫描方向上的像素密度为Y_cpd，Y_ppd，P_lens和P_scan的值可以设置为通过公式f_moire＝Y_cpd(P_lens-P_scan)/2P_scan获得的结果为10cpd或更高。

此外，当束斑直径为W_beam时，排列间距为P_lens，扫描线间距为P_scan，HUD装置100的副扫描方向上的像素密度为Y_cpd，Y_cpd，P_lens，P_scan和W_beam的值可以设置为通过公式f_moire＝Y_cpd(P_lens-P_scan)/2P_scan获得的结果为小于10cpd。并且通过C_moire＝-0.9×W_beam/P_scan+1.6获得的莫尔对比为0.5或更小。

此外，优选的是，在光学元件阵列中，在主扫描方向上相邻的任意一组微光学元件300的光学中心均向副扫描方向偏移(参见图11D和图18A至图20C)。

在这种情况下，由于在副扫描方向上相邻的透镜之间的边界在副扫描方向上偏移，因此可以进一步控制在副扫描方向上莫尔现象的出现。

此外，优选的是，多个微光学元件300中的每一个在平面图中具有六边形形状，并且多个微光学元件300以蜂窝结构布置(参见图10,图11C，(D)和图20A至图20C)。

此外，优选的是，光学元件阵列上的主扫描方向上的束斑直径和光学元件阵列中的微光学元件300的主扫描方向上的排列间距等于或大于中心在光学元件阵列上的主扫描方向上相邻的束斑之间的中心间隔。

在这种情况下，由于微光学元件300的布置和在主扫描方向上相邻的束斑之间的中心间隔，所以可以控制莫尔现象(在副扫描方向上延伸的条纹图案)的发生。

此外，优选的是，微型光学元件300在副扫描方向上的宽度等于或大于上述中心间隔。在这种情况下，可以将在主扫描方向上相邻的束斑的重叠部分定位在各微光学元件300上，以提升微光学元件300上的亮度，并减少整个光学元件中的亮度不均匀性。

此外，根据车辆装置(物体装置)，包括：

具有前挡风玻璃50(透射反射构件)的车辆(物体)；和

安装在车辆上的HUD装置100，该装置被配置为将光投射到前挡风玻璃50，

可以以高质量的图像质量向驾驶员(观察者)提供有用的信息。

此外，该实施例的显示方法包括：

通过利用光在主扫描方向和副扫描方向上二维扫描包括多个微光学元件300(光学元件)的光学元件阵列(光学元件阵列)来形成图像；和

投射形成图像的光以显示图像，其中

对光学元件阵列进行二维扫描，使得光学元件阵列上的副扫描方向上的束斑直径和光学元件阵列上的副扫描方向上的微光学元件300的排列间距等于或者大于光学元件阵列上的扫描线间距。

在这种情况下，可以控制由于微光学元件300的布置和扫描线间距引起的莫尔现象的发生。

注意，根据上述实施例的HUD装置100设置有平面屏幕30；然而，根据上述实施例的HUD装置100可以采用弯曲屏幕，以便沿着主扫描方向朝向出射表面凸出。在这种情况下，即使在省略扫描镜20以直接引导由光偏转器15偏转到屏幕的光的配置中，或者在具有平面镜作为扫描镜20(在图1中，扫描镜20是凸面镜)的配置中，也可以使从光偏转器15到屏幕的光路的长度在屏幕的面内方向上基本恒定。

在根据上述实施例的HUD装置中，“光投射单元”配置有凹面镜40；然而，光投射单元不限于这种配置。例如，光投射单元可以配置有凸面镜，或者光投射单元可以配置有曲面镜(即，凹面或凸面镜)和设置在曲面镜和屏幕30之间的转向镜。

此外，在上述实施例中采用LD(即边缘发射激光器)作为光源。然而，可以采用其他类型的激光器，例如表面发射激光器。

此外，上述实施例中的HUD装置被配置为管理彩色图像；然而，HUD装置可以被配置为管理单色图像。

此外，透射反射构件不限于车辆的前挡风玻璃，例如可以是侧窗或后挡风玻璃。也就是说，透射反射构件优选地是用于观察者(驾驶员)在视觉上检查车辆外部的窗户构件(挡风玻璃)，并且优选地设置在车辆上，观察者(驾驶员)在该车辆上从视觉上识别虚拟图像。

此外，上述实施例中的描述是以安装在汽车等上的HUD装置为例给出的。这表明HUD装置优选地安装在诸如车辆，飞机，船只或机器人等可移动物体上。例如，在本发明中用作“物体设备”的车辆不限于四轮车，并且可以是(两轮)摩托车，(三轮)机动三轮车等。在某些情况下，车辆需要配备挡风玻璃或组合器作为透射反射构件。另外，车辆的动力源可以是发动机，马达或发动机和马达的组合等。

此外，根据本实施例的显示装置的应用不限于HUD装置；根据本实施例的显示装置还可以应用于用于显示图像(包括虚拟图像)的装置，诸如投影仪，提示器或头戴式显示器。

也就是说，根据本实施例的显示装置可以附接或安装在诸如移动物体，人体或静止物体(包括可传送的物体和永久安装的物体)上。

例如，当根据本实施例的显示装置应用于投影仪时，可以使用HUD装置100的光学系统。具体地，从光源装置11发出并经由光偏转器15和屏幕30接收的光可以直接投射到投影目标上，例如投影屏幕，桌子，地板或天花板，或者经由屏幕30可以通过包括透镜或反射镜的光学系统投射到投影目标上。

此外，在上述实施例中使用的具体数值，形状等仅是示例，因此可以根据需要进行改变，而不脱离本发明的范围。

下面描述发明人的思考过程，其导致了上述实施例的发明。

传统上，在被配置为通过用光扫描微透镜阵列来形成中间图像的扫描型HUD装置中，在本领域中已知一种适当地控制微透镜直径和光束直径以减少由于具有高相干特性的激光引起的干扰噪声的技术。

例如，[专利文献1](日本未审查专利申请公开No.2014-170213)中公开的HUD装置通过将凹陷量从弯曲表面的顶点区分到在屏幕构件上以网格图案布置的相邻光学元件之间的边界，来减少由具有高相干特性的激光引起的干扰噪声。

然而，在由根据网格状排列的常规光学元件图案上，由光学扫描单元呈现的扫描线之间的间隔(扫描线间距)是恒定的，由光学引起的莫尔现象可能出现元件图案间隔和扫描线间隔以降低图像质量。

因此，本发明的发明人开发了上述实施例，以便提供一种能够通过适当地控制微光学元件的排列间距，扫描线间距和束斑直径来控制莫尔现象的HUD装置。

[参考标志列表]

11 光源装置(光源单元)

15 光偏转器

30 屏幕(包括光学元件阵列的构件)

40 凹面镜(光投射单元)

50 前挡风玻璃(透射反射构件)

100 HUD装置(显示装置)

300 微光学元件(光学元件)

本申请基于并要求2017年3月17日提交的日本优先权申请No.20173535的优先权，2018年1月15日提交的日本优先权申请No.2018-004108，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (13)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：

光源单元；

光偏转器，被配置为偏转来自所述光源单元的光；

光学元件阵列，被配置为通过所述光偏转器，利用光在主扫描方向和副扫描方向上被二维地扫描，所述光学元件阵列具有多个光学元件；和

光投射单元，被配置为投射经由所述光学元件阵列接收的光，其中

所述光学元件阵列上的所述副扫描方向上的束斑直径和所述光学元件阵列上的所述副扫描方向上的所述光学元件的排列间距中的每一个等于或大于所述光学元件阵列上的扫描线间距；

当所述束斑直径为W_beam，所述排列间距为P_lens，所述扫描线间距为P_scan时，所述显示装置在所述副扫描方向上的像素密度为Y_cpd，莫尔频率为f_moire，和莫尔对比度为C_moire时，建立以下公式：

f_moire = Y_cpd（P_lens - P_scan）/ 2P_scan；

C_moire = - 0.9×W_beam / P_scan + 1.5；和

0.5 / 5.05×exp（-0.138 f_moire）×（1.0 - exp（-0.1）f_moire）≥ C_moire。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，

所述光学元件在所述副扫描方向上的宽度等于或大于所述扫描线间距。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的显示装置，其特征在于，

当所述排列间距为P_lens，所述扫描线间距为P_scan，并且所述显示装置在所述副扫描方向上的所述像素密度为Y_cpd时，设置P_lens和P_scan各自的值，使得通过f_moire = Y_cpd（P_lens-P_scan）/2P_scan获得的所述莫尔频率f_moire为10 cpd或更高。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的显示装置，其特征在于，

当所述束斑直径为W_beam，所述排列间距为P_lens，所述扫描线间距为P_scan，并且所述显示装置在所述副扫描方向上的所述像素密度为Y_cpd时，设置Y_cpd、P_lens、P_scan和W_beam各自的值，使得通过f_moire = Y_cpd（P_lens-P_scan）/ 2P_scan获得的所述莫尔频率f_moire为小于10 cpd，并且通过C_moire = -0.9×W_beam / P_scan + 1.5获得的所述莫尔对比度C_moire为0.5或更小。

5.根据权利要求1至2中任一项所述的显示装置，其特征在于，

在所述光学元件阵列的所述主扫描方向上彼此相邻的所述光学元件的光学中心在所述副扫描方向上偏移。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的显示装置，其特征在于，

所述多个光学元件中的每一个在平面图中具有六边形形状，并且所述多个光学元件以蜂窝结构布置。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的显示装置，其特征在于，

所述光学元件阵列上的所述主扫描方向上的所述束斑直径和所述光学元件阵列中的所述光学元件的所述主扫描方向上的所述排列间距中的每一个等于或大于所述光学元件阵列上的所述主扫描方向上相邻的束斑之间的中心间隔。

8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，

所述光学元件在所述主扫描方向上的宽度等于或大于所述中心间隔。

9.一种物体设备，其特征在于，包括：

具有透射反射构件的物体；和

根据权利要求1至8中任一项所述的显示装置，所述显示装置安装在所述物体上，并且被配置为投射光到所述透射反射构件上。

10.根据权利要求9所述的物体设备，其特征在于，

所述物体是可移动物体。

11.一种图像形成单元，被配置为通过在主扫描方向和副扫描方向上二维地扫描具有多个光学元件的光学元件阵列来形成图像，其特征在于，

所述光学元件阵列上的所述副扫描方向上的束斑直径和所述光学元件阵列上的所述副扫描方向上的所述光学元件的排列间距中的每一个等于或大于所述光学元件阵列上的扫描线间距；

当所述束斑直径为W_beam，所述排列间距为P_lens，所述扫描线间距为P_scan时，所述图像形成单元在所述副扫描方向上的像素密度为Y_cpd，莫尔频率为f_moire，和莫尔对比度为C_moire时，建立以下公式：

f_moire = Y_cpd（P_lens - P_scan）/ 2P_scan；

C_moire = - 0.9×W_beam / P_scan + 1.5；和

0.5 / 5.05×exp（-0.138 f_moire）×（1.0 - exp（-0.1）f_moire）≥ C_moire。

12.一种显示装置，其特征在于，包括：

根据权利要求11所述的图像形成单元；和

光投射单元，被配置为从所述图像形成单元投射形成所述图像的光。

13.一种显示方法，其特征在于，包括：

通过在主扫描方向和副扫描方向上二维地扫描具有多个光学元件的光学元件阵列来形成图像；和

投射形成所述图像的光以显示图像，其中

对光学元件阵列进行二维扫描，使得所述光学元件阵列上的所述副扫描方向上的束斑直径和所述光学元件阵列上的所述副扫描方向上的所述光学元件的排列间距中的每一个等于或大于所述光学元件阵列上的扫描线间距；

当所述束斑直径为W_beam，所述排列间距为P_lens，所述扫描线间距为P_scan时，在所述副扫描方向上的像素密度为Y_cpd，莫尔频率为f_moire，和莫尔对比度为C_moire时，建立以下公式：

f_moire = Y_cpd（P_lens - P_scan）/ 2P_scan；

C_moire = - 0.9×W_beam / P_scan + 1.5；和

0.5 / 5.05×exp（-0.138 f_moire）×（1.0 - exp（-0.1）f_moire）≥ C_moire。

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