CN110799894B - 三维显示装置、三维显示系统、移动体和三维显示方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的三维显示装置(100)包括显示面(51)、光学元件(6)和控制器(7)。显示面(51)包括沿着与用户双眼并排的方向相对应的第一方向和与第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素。光学元件(6)针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从显示面(51)发射的光的光线方向，多个带状区域沿着显示面(51)上相对于第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸。控制器使显示面(51)显示图像。控制器(7)获取亮度信息，并降低双眼子像素的至少一个子集的辉度，该双眼子像素的一部分包括在显示面(51)上用于向用户的第一眼睛位置发射光的第一可见区域中，而其余部分包括在显示面(51)上用于向用户的第二眼睛位置发射光的第二可见区域中。

Description

三维显示装置、三维显示系统、移动体和三维显示方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年7月5日提交的日本专利申请第2017-132221号的优先权和权益，其全部内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及三维显示装置、三维显示系统、移动体和三维显示方法。
背景技术
常规上，已知通过使从显示面板射出的光到达用户的眼睛来显示图像的显示装置(例如，参见专利文献1)。还已知无需佩戴眼镜即可显示三维图像的三维显示装置。这类三维显示装置包括光学元件，该光学元件用于使从显示面板射出的光的一部分到达右眼，并且使从显示面板射出的光的另一部分到达左眼。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2013-214008
发明内容
根据本发明的三维显示装置包括显示面、光学元件和控制器。显示面包括沿着与用户双眼排列的方向相对应的第一方向和与所述第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素。光学元件针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从所述显示面发射的光的光线方向，所述多个带状区域沿着所述显示面上相对于所述第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸。控制器被配置成使显示面显示图像。控制器被配置成从测量装置获取亮度信息。控制器被配置成基于该亮度信息，降低双眼子像素的至少一个集合的辉度，该双眼子像素的一部分包括在第一可见区域中，而该双眼子像素的其余部分包括在第二可见区域中。第一可见区域是显示面的用于发射将到达用户的第一眼睛位置的光的区域。第二可见区域是显示面的用于发射将到达用户的第二眼睛位置的光的区域。
根据本发明的三维显示系统包括测量装置和三维显示装置。测量装置测量亮度。三维显示装置包括显示面、光学元件和控制器。显示面包括沿着与用户双眼并排的方向相对应的第一方向和与所述第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素。光学元件针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从所述显示面发射的光的光线方向，所述多个带状区域沿着所述显示面上相对于所述第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸。控制器被配置成使显示面显示图像。控制器被配置成从测量装置获取亮度信息。控制器被配置成基于该亮度信息，降低双眼子像素的至少一个子集的辉度，该双眼子像素的一部分包括在第一可见区域中，而该双眼子像素的其余部分包括在第二可见区域中。第一可见区域是显示面的用于发射将到达用户的第一眼睛位置的光的区域。第二可见区域是显示面的用于发射将到达用户的第二眼睛位置的光的区域。
根据本发明的移动体包括三维显示系统。三维显示系统包括测量装置和三维显示装置。测量装置测量亮度。三维显示装置包括显示面、光学元件和控制器。显示面包括沿着与用户双眼并排的方向相对应的第一方向和与所述第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素。光学元件针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从所述显示面发射的光的光线方向，所述多个带状区域沿着所述显示面上相对于所述第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸。控制器被配置成使显示面显示图像。控制器被配置成从测量装置获取亮度信息。控制器被配置成基于该亮度信息，降低双眼子像素的至少一个子集的辉度，该双眼子像素的一部分包括在第一可见区域中，而该双眼子像素的其余部分包括在第二可见区域中。第一可见区域是显示面的用于发射将到达用户的第一眼睛位置的光的区域。第二可见区域是显示面的用于发射将到达用户的第二眼睛位置的光的区域。
根据本发明的显示方法是由三维显示装置执行的三维显示方法。三维显示装置包括显示面、光学元件和控制器。显示面包括沿着与用户双眼并排的方向相对应的第一方向和与所述第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素。光学元件针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从所述显示面发射的光的光线方向，所述多个带状区域沿着所述显示面上相对于所述第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸。控制器被配置成使显示面显示图像。控制器被配置成从测量装置获取亮度信息。控制器被配置成基于该亮度信息，降低双眼子像素的至少一个子集的辉度，该双眼子像素的一部分包括在第一可见区域中，而该双眼子像素的其余部分包括在第二可见区域中。第一可见区域是显示面的用于发射将到达用户的第一眼睛位置的光的区域。第二可见区域是显示面的用于发射将到达用户的第二眼睛位置的光的区域。
附图说明
在附图中：
图1是示出从竖直方向观看根据第一实施例的三维显示系统的示例的图；
图2是示出从深度方向观看图1中所示的显示面板的示例的图；
图3是示出从深度方向观看图1中所示的光学元件的示例的图；
图4是用于说明当用户的眼睛位于基准位置并且周围环境的照度等于或大于第一阈值时由显示面显示的示例图像的示意图；
图5是用于说明当用户的眼睛位于基准位置并且周围环境的照度小于第一阈值并且等于或大于第二阈值时由显示面显示的示例图像的示意图；
图6是用于说明当用户的眼睛位于基准位置并且周围环境的照度小于第二阈值时由显示面显示的示例图像的示意图；
图7是用于说明当用户的眼睛位于移位位置并且周围环境的照度大于第一阈值时由显示面显示的示例图像的示意图；
图8是用于说明当用户的眼睛位于移位位置并且周围环境的照度小于第一阈值并且等于或大于第二阈值时由显示面显示的示例图像的示意图；
图9是用于说明当用户的眼睛位于移位位置并且周围环境的照度小于第二阈值时由显示面显示的示例图像的示意图；
图10是用于说明当用户的眼睛位于移位位置并且周围环境的照度小于第一阈值并且等于或大于第二阈值时由显示面显示的另一示例图像的示意图；
图11是用于说明当用户的眼睛位于移位位置并且周围环境的照度小于第二阈值时由显示面显示的另一示例图像的示意图；
图12是示出根据第一实施例的三维显示装置的示例操作流程的流程图；
图13是示出从竖直方向观看根据第二实施例的三维显示系统的示例的图；
图14是示出包括构造为微结构透镜的光学元件的三维显示装置的示意图；
图15是示出安装有根据本发明的三维显示系统的HUD的示例的图；以及
图16是示出安装有图15中所示的HUD的移动体的示例的图。
具体实施方式
本发明提供了一种能够显示用户可以适当看到的三维图像的三维显示装置、三维显示系统、移动体和三维显示方法。
第一实施例
在下文中，将参考附图描述本发明的第一实施例。
如图1中所示，根据本发明第一实施例的三维显示系统100包括检测装置1、测量装置2和三维显示装置3。
检测装置1检测用户的左眼(第一只眼睛)和右眼(第二只眼睛)的位置，并将该位置输出到控制器7。检测装置1可以包括例如相机。检测装置1可以使用相机捕获用户面部的图像。检测装置1可以基于由相机捕获的包括用户面部图像的图像来检测用户的左眼和右眼的位置。检测装置1可以基于由一个相机捕获的图像，将用户的左眼和右眼的位置检测为三维空间中的坐标。检测装置1可以基于由两个或更多个相机捕获的图像，将用户的左眼和右眼的位置检测为三维空间中的坐标。
检测装置1不必一定包括相机，可以连接到外部相机。检测装置1可以包括用于接收从外部相机输入的信号的输入端子。外部相机可以直接连接到输入端子。外部相机可以经由公共网络间接连接到输入端子。不包括相机的检测装置1可以包括输入端子，相机通过该输入端子输入图像信号。不包括相机的检测装置1可以基于输入到输入端子的图像信号来检测用户的左眼和右眼的位置。
检测装置1可以包括例如传感器。传感器可以是超声波传感器、光学传感器等。检测装置1可以使用传感器检测用户的头部的位置，并且基于头部的位置来检测用户的左眼和右眼的位置。检测装置1可以使用一个或多个传感器将用户的左眼和右眼的位置检测为三维空间中的坐标。
三维显示系统100不必一定包括检测装置1。当三维显示系统100不包括检测装置1时，三维显示装置3可以包括用于接收从外部检测装置输入的信号的输入端子。外部检测装置可以连接到输入端子。外部检测装置可以使用电信号或光信号作为要被传输到输入端子的传输信号。外部检测装置可以经由公共网络间接连接到输入端子。控制器7可以接收从外部检测装置获取的指示用户的左眼和右眼的位置的位置坐标作为输入。控制器7可以基于位置坐标计算左眼和右眼沿着水平方向的位移距离。
测量装置2可以测量周围环境的照度。测量装置2将指示测出的照度的照度信息输出到三维显示装置3。测量装置2也可以构成为照度传感器。照度传感器可以测量周围环境的照度。照度传感器可以包括诸如光电池、光电管、光电倍增管等的光电检测器。照度传感器可以通过将入射在光电检测器上的光转换成电信号来测量周围环境的照度。
测量装置2可以是为了控制另一装置而测量周围环境的照度的装置。测量装置2可以被配置成例如自动照明的车头灯。
如图1中所示，三维显示装置3包括发射器4、显示面板5、用作光学元件的视差屏障6、以及控制器7。
发射器4照射显示面板5的表面。发射器4可以包括光源、导光板、扩散板、扩散片等。在发射器4中，光源发射通过导光板、扩散板、扩散片等在显示面板5的表面方向上均匀化的光。发射器4向显示面板5发射均匀化的光。
显示面板5可以被配置成诸如透射型液晶面板之类的显示面板。如图2中所示，显示面板5包括具有板状形状的显示面51和由黑色矩阵52沿着第一方向和与第一方向正交的第二方向划分为网格图案的多个细分。与第一方向及第二方向正交的方向将被称为第三方向。第一方向可以被称为水平方向。第二方向可以被称为竖直方向。第三方向可以被称为深度方向。然而，第一方向、第二方向和第三方向不限于此。在附图中，第一方向由x轴方向表示，第二方向由y轴方向表示，并且第三方向由z轴方向表示。
黑色矩阵52包括在竖直方向上延伸的第一黑线52a和在水平方向上延伸的第二黑线52b。例如，多条第一黑线52a在水平方向上以恒定的间距布置。例如，多条第二黑线52b在竖直方向上以恒定的间距布置。
每个细分对应于一个子像素。因此，显示面51包括沿着水平方向和竖直方向以网格图案布置的多个子像素。
每个子像素对应于颜色R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)中的一个。一个像素可以被配置成分别对应于R、G和B的三个子像素的组合。一个像素可以被称为一个图像元素。水平方向例如对应于构成一个像素的多个子像素的布置方向。竖直方向例如对应于相同颜色的子像素的布置方向。显示面板5不限于透射型液晶面板，可以是诸如有机EL显示面板之类的另一种类型的显示面板。当显示面板5是自发光显示面板时，三维显示装置3可以省略发射器4。
如上所述，布置在显示面51中的多个子像素构成子像素组Pg。子像素组Pg包括左眼子像素组Pgl(第一子像素组)和右眼子像素组Pgr(第二子像素组)。左眼子像素组Pgl和右眼子像素组Pgr在水平方向上彼此相邻地布置。多个子像素组Pg在水平方向上彼此相邻地重复布置。子像素组Pg以与在水平方向上偏移一个子像素的位置相邻的方式在竖直方向上重复地布置。
左眼子像素组Pg1包括以预定数量的列和预定数量的行布置的子像素。特别地，左眼子像素组Pg1包括由竖直方向上的b个(b行)子像素和水平方向上的n个(n列)子像素构成的连续布置的(n×b)个子像素P1至Pm(以下，n×b＝m)个子像素。右眼子像素组Pgr包括以与左眼子像素组Pgl相似的方式布置成预定行数和预定列数的子像素。特别地，右眼子像素组Pgr包括由水平方向上的n个子像素和竖直方向上的b个子像素构成的连续布置的m个子像素P(m+1)至P(2×m)。在下文中，n可以被称为水平布置数。另外，b可以被称为竖直布置数。
在图2所示的示例中，显示面51包括由六个子像素P1至P6构成的左眼子像素组Pgl，其中两个子像素在竖直方向上连续布置，而三个子像素在水平方向上连续布置。显示面51包括由六个子像素P7至P12构成的右眼子像素组Pgr，其中两个子像素在竖直方向上连续布置，而三个子像素在水平方向上连续布置。右眼子像素组Pgr在水平方向上与左眼子像素组Pg1相邻。
如图1中所示，视差屏障6由沿着显示面51延伸并且布置在与显示面51间隔开预定间隙g的位置的平面形成。视差屏障6可以相对于显示面板5位于与发射器4相反的一侧。视差屏障6可以相对于显示面板5位于与发射器4相同的一侧。
如图3所示，视差屏障6针对每个透射区域62限定光线方向，该光线方向是从每个子像素发射的图像光的传播方向，该透射区域62形成为沿面内的预定方向延伸的多个带状区域。预定方向相对于竖直方向具有除0度以外的预定角度。从子像素发射并由视差屏障6限定的图像光确定了显示面51的用户眼睛可见的区域。在下文中，该区域将被称为可见区域51a。用户左眼可见的显示面51的区域将被称为左眼可见区域51aL(第一可见区域)。用户右眼可见的显示面51的区域将被称为右眼可见区域51aR(第二可见区域)。
特别地，视差屏障6包括用于阻挡图像光的多个遮光面61。多个遮光面61在相应的相邻遮光面61之间限定透射区域62。透射区域62的透光率比遮光面61的透射率高。遮光面61的透射率比透射区域62的透射率低。
透射区域62是用于使入射在视差屏障6上的光透射的部分。透射区域62可以以第一预定值或更大的透射率透射光。第一预定值可以是例如100％或与其接近的值。遮光面61是用于阻挡入射在视差屏障6上的光的部分。换句话说，遮光面61阻挡在三维显示装置3上显示的图像。遮光面61可以以第二预定值或更小的透射率阻挡光。第二预定值可以是例如0％或与其接近的值。
透射区域62和遮光面61在沿着显示面51的预定方向上延伸，并且在与预定方向正交的方向上以重复的方式交替地布置。透射区域62限定从子像素发射的图像光的相应光线方向。
在表示透射区域62的边缘的线沿第二方向延伸的情况下，在视差屏障6的孔径图案与显示面板5显示的像素图案之间可能会出现莫尔图案。当表示透射区域62的边缘的线在相对于第二方向呈除0度以外的预定角度的预定方向上延伸时，可以减少在显示图像中产生的莫尔图案。
限定与视差屏障6的透光区域62的布置间隔相对应的屏障间距Bp以及显示面51和视差屏障6之间的间隙g，以满足如下所述的等式(1)和(2)。在等式(1)和(2)中，d表示优选的观看距离。优选的观看距离d是用户的眼睛与视差屏障6之间的距离，其中可见区域51a的水平长度对应于n个子像素。E是用户双眼之间的距离。Hp是子像素的水平长度。
E：d＝(n×Hp)：g...等式(1)
d：Bp＝(d+g)：(2×n×Hp)...等式(2)
视差屏障6可以被配置成具有低于第二预定值的透射率的膜或板状构件。在这种情况下，遮光面61被配置成该膜或板状构件。透射区域62被配置成形成在膜或板状构件中的开口。膜可以由树脂或任何适当的材料制成。板状构件可以由树脂、金属或任何适当的材料制成。视差屏障6不限于被配置成膜或板状构件，而可以被配置成不同类型的构件。视差屏障6可以包括具有遮光性或添加有遮光添加剂的基板。
视差屏障6可以被配置成液晶快门。液晶快门可以根据施加的电压来控制透光率。液晶快门可以包括多个像素，并且控制每个像素的透光率。液晶快门可以包括以任何适当形状形成的高透光率区域或低透光率区域。在视差屏障6被配置成液晶快门的情况下，透射区域62可以是具有第一预定值或更大的透光率的区域。在视差屏障6被配置成液晶快门的情况下，遮光面61可以是具有第二预定值或更小的透光率的区域。
当视差屏障6具有上述配置时，视差屏障6使从显示面51中的一部分子像素发射的图像光穿过透射区域62并到达用户的右眼。视差屏障6使从其他子像素发射的图像光穿过透射区域62并到达用户的左眼。
将参考图4详细描述用户的眼睛通过传播到用户的左眼的图像光和传播到右眼的图像光看到的图像。在图4中省略了视差屏障6。
如上所述，图4所示的左眼可见区域51aL是当图像光透射通过透射区域62并到达用户的左眼时用户的左眼看到的显示面51的区域。左眼不可见区域51bL是由于图像光被视差屏障6的遮光面61阻挡而不能被用户的左眼看到的区域。因此，例如，当在包括在左眼可见区域51aL中的子像素中显示左眼图像并在左眼不可见区域51bL中显示右眼图像时，用户的左眼看到左眼图像。在附图中，用于显示左眼图像的每个子像素由附图标记“L”表示。
右眼可见区域51aR是当从其他子像素发射的图像光透射通过视差屏障6的透射区域62并到达用户的右眼时，用户的右眼看到的显示面51的区域。右眼不可见区域51bR是由于图像光被视差屏障6的遮光面61阻挡而不能被用户的右眼看到的区域。因此，例如，当在包括在右眼可见区域51aR中的子像素中显示右眼图像(第二图像)并在右眼不可见区域51bR中显示左眼图像(第一图像)时，用户的右眼看到右眼图像。在附图中，用于显示右眼图像的每个子像素由附图标记“R”表示。
在图3所示的示例中，视差屏障6的孔径比是50％，该孔径比对应于透射区域62的水平方向长度相对于屏障间距Bp的比率。在这种情况下，右眼可见区域51aR可以对应于左眼不可见区域51bL。另外，右眼不可见区域51bR可以对应于左眼可见区域51aL。
如上所述，用户的右眼可以看到右眼图像，并且用户的左眼可以看到左眼图像。因此，当在左眼图像和右眼图像之间存在视差时，用户可以看到三维图像。然而，根据本实施例的视差屏障6的透光区域62在相对于竖直方向呈除0度以外的预定角度的方向上延伸。子像素在水平方向和竖直方向上以网格图案布置。因此，显示面51上的子像素中的一些子像素(例如，图4所示的子像素P1、P6、P7和P12)是双眼子像素。双眼子像素是其一部分包括在左眼可见区域51aL中而其余部分包括在右眼可见区域51aR中的子像素。双眼子像素的一部分由左眼看到，而双眼子像素的其余部分由右眼看到。因此，用户的眼睛发生串扰。
因此，控制器7可以使每个子像素以减少由双眼子像素引起的串扰的方式显示图像。
控制器7连接到三维显示系统100的每个组成元件并控制每个组成元件。由控制器7控制的组成元件包括检测装置1和显示面板5。控制器7被配置成例如处理器。控制器7可以包括一个或多个处理器。处理器可以包括用于读取特定程序并执行特定功能的通用处理器，或专用于特定处理的专用处理器。专用处理器可以包括专用集成电路(ASIC：专用集成电路)。处理器可以包括可编程逻辑设备(PLD：可编程逻辑设备)。PLD可以包括FPGA(现场可编程门阵列)。控制器7可以被配置成其中一个或多个处理器协作的SoC(片上系统)或SiP(封装系统)。控制器7可以包括存储器，该存储器存储各种信息和用于操作三维显示系统100的每个组成元件的程序。该存储器可以被配置成例如半导体存储器。该存储器可以用作控制器7的工作存储器。
控制器7获取指示用户眼睛位置的信息和亮度信息，并基于该位置和亮度使显示面51上的多个子像素中的每一个显示图像。
特别地，控制器7可以获取由检测装置1检测到的指示用户眼睛位置的信息。控制器7可以获取由测量装置2测量的指示亮度的亮度信息。亮度信息可以是例如周围环境的照度。
以下是对控制器7基于位置和照度使每个子像素显示的图像的描述。
第一示例
作为第一示例，将参考图4至图6详细描述当用户的眼睛位于基准位置时控制器7使每个子像素显示图像的示例。
如图4中所示，基准位置是构成左眼可见区域51aL和右眼可见区域51aR之间的边界的直线(图4中所示的斜线)以预定间隔穿过第一黑线52a和第二黑线52b的交点的、用户眼睛所在的位置。
控制器7可以基于用户眼睛的位置来确定左眼子像素组Pgl。特别地，控制器7可以基于用户眼睛的位置确定左眼可见区域51aL。然后，控制器7可以将以预定数量的列和预定数量的行布置并且其相应大多数区域包括在左眼可见区域51aL中的子像素组确定为左眼子像素组Pgl。在图4所示的示例中，预定数量的列和预定数量的行分别是三个和两个。在该示例中，控制器7将由子像素P1至P6构成的一组子像素确定为左眼子像素组Pgl。
控制器7可以基于用户眼睛的位置来确定右眼子像素组Pgr。特别地，控制器7可以基于用户眼睛的位置确定右眼可见区域51aR。然后，控制器7可以将以预定数量的列和预定数量的行布置并且其相应大多数区域包括在右眼可见区域51aR中的子像素组确定为右眼子像素组Pgr。在图4所示的示例中，控制器7将由子像素P7至P12构成的子像素组确定为右眼子像素组Pgr。
控制器7可基于照度降低多个双眼子像素的辉度。降低辉度可以对应于例如将辉度降低到预定辉度或更低。当辉度由0至255的值表示时，预定辉度可以是例如10。降低辉度可以对应于将辉度降低为0。将子像素的辉度降低为0也可以称为使子像素不发光。在附图中，具有降低的辉度的子像素由附图标记“B”表示。
特别地，控制器7将其一部分包括在左眼可见区域51aL中而其余部分包括在右眼可见区域51aR中的每个子像素确定为双眼子像素。所获取的亮度等级越低，控制器7可以降低越多双眼子像素的辉度。例如，照度越低，控制器7可以降低越多双眼子像素的辉度。控制器7使包括在左眼子像素组Pgl中但不包括在辉度降低的双眼子像素中的子像素显示左眼图像。控制器7使至少部分地包括在右眼子像素组Pgr中但不包括在辉度降低的双眼子像素中的子像素显示右眼图像。
例如，当由测量装置2测量的照度处于第一照度或更高时，如图4中所示，控制器7不降低任何双眼子像素的辉度。第一照度是用户的眼睛不太可能看到串扰的周围环境的照度等级，串扰是当用户的左眼看到由双眼子像素显示的右眼图像并且用户的右眼看到由双眼子像素显示的左眼图像时引起的现象。可以基于屏障孔径比、水平布置数n等适当地确定第一照度。控制器7可以使构成左眼子像素组Pgl的所有子像素显示左眼图像。控制器7可以使构成右眼子像素组Pgr的所有子像素显示右眼图像。
在图4所示的示例中，控制器7使子像素P1至P6中的每一个显示左眼图像。控制器7使子像素P7至P12中的每一个显示右眼图像。在这种情况下，左眼可以看到由子像素P7和P12显示的右眼图像。右眼可以看到由子像素P1和P6显示的左眼图像。因此，发生串扰。然而，根据人眼的特性，随着周围环境的照度更高，更难以感知串扰。因此，通过由控制器7在不降低双眼子像素的辉度的情况下显示左眼图像或右眼图像，用户可以适当地看到保持了分辨率的图像。
如图5中所示，在由测量装置2测量的照度低于第一照度并且等于或高于第二照度的情况下，控制器7可以降低第一预定数量的双眼子像素的辉度。第二照度是比第一照度低的照度。第一预定数量是1或更大。第一预定数量小于双眼子像素的总数。
例如，控制器7可以降低构成右眼子像素组Pgr的双眼子像素的辉度。此时，控制器7可以使构成左眼子像素组Pgl的所有子像素显示左眼图像。控制器7可以使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。
在图5所示的示例中，控制器7降低子像素P7和P12的辉度。控制器7使子像素P1至P6中的每一个显示左眼图像。控制器7使子像素P8至P11中的每一个显示右眼图像。如上所述，根据人眼的特性，随着周围环境的照度更高，更难以感知串扰。因此，通过由控制器7降低一部分双眼子像素的辉度并且使其他双眼子像素显示左眼图像或右眼图像，用户可以适当地看到其中串扰得到抑制的图像。
如图6中所示，在由测量装置2测量的照度低于第二照度的情况下，控制器7可以降低第二预定数量的双眼子像素的辉度。第二预定数量等于或大于第一预定数量。第二预定数量等于或小于双眼子像素的总数。例如，控制器7可以降低所有双眼子像素的辉度。此时，控制器7可以使包括在左眼子像素组Pgl中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示左眼图像。控制器7可以使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。
在图6所示的示例中，控制器7降低子像素P1、P6、P7和P12的辉度。控制器7使子像素P2至P5中的每一个显示左眼图像。控制器7使子像素P8至P11中的每一个显示右眼图像。如上所述，人眼的特性使得随着周围环境的照度更高，更难以感知串扰。因此，通过由控制器7降低所有双眼子像素的辉度，用户可以适当地看到其中串扰得到抑制的图像。
第二示例
作为第二示例，将参考图7至图9详细地描述在用户的眼睛位于从基准位置沿水平方向移位小于E/n的距离的移位位置的情况下，控制器7使每个子像素显示图像的示例。
如图7中所示，在用户的眼睛位于移位位置的情况下，构成左眼可见区域51aL和右眼可见区域51aR之间的边界的直线不穿过第一黑线52a与第二黑线52b之间的交点。
控制器7可以以类似于第一示例的方式确定左眼子像素组Pgl和右子像素Pgr。在图7所示的示例中，控制器7将由子像素P1至P6构成的一组子像素确定为左眼子像素组Pgl。控制器7将由子像素P7至P12构成的一组子像素确定为右眼子像素组Pgr。
如图7中所示，当由测量装置2测量的照度等于或高于第一照度时，控制器7不会降低任何双眼子像素的辉度。控制器7可以使构成左眼子像素组Pgl的所有子像素显示左眼图像。控制器7可以使构成右眼子像素组Pgr的所有子像素显示右眼图像。在图7所示的示例中，控制器7使像素P1至P6中的每一个显示左眼图像。控制器7使像素P7至P12中的每一个显示右眼图像。因此，当照度高(等于或高于第一照度)时，用户可以在几乎不感知串扰的同时适当地看到保持了分辨率的图像。
如图8中所示，在照度低于第一照度并且等于或高于第二照度的情况下，控制器7可以降低包括在左眼子像素组Pgl中并且具有包括在右眼可见区域51aR中的最大区域的双眼子像素的辉度。控制器7可以降低包括在右眼子像素组Pgr中并且具有包括在左眼可见区域51aL中的最大区域的双眼子像素的辉度。控制器7可以使包括在左眼子像素组Pgl中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示左眼图像。控制器7可以使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。
在图8所示的示例中，控制器7降低子像素P1和P7的辉度。此时，控制器7使子像素P2至P6中的每一个显示左眼图像。控制器7使子像素P8至P12中的每一个显示右眼图像。因此，在照度中等(低于第一照度并且等于或高于第二照度)的情况下，用户可以适当地看到其中分辨率的降低和串扰得到抑制的图像。
如图9中所示，在由测量装置2测量的照度低于第二照度的情况下，控制器7可以降低第二预定数量的双眼子像素的辉度。例如，控制器7可以降低包括在左眼可见区域51aL中并且分别具有包括在右眼可见区域51aR中的最大区域和第二大区域的双眼子像素的辉度。控制器7可以降低包括在右眼可见区域51aR中并且分别具有包括在左眼可见区域51aL中的最大区域和第二大区域的双眼子像素的辉度。此时，控制器7可以使包括在左眼子像素组Pgl中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示左眼图像。控制器7可以使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。
在图9所示的示例中，控制器7降低子像素P1、P6、P7和P12的辉度。控制器7使子像素P2至P5中的每一个显示左眼图像。控制器7使子像素P8至P11中的每一个显示右眼图像。因此，在周围环境的照度低(低于第二照度)的情况下，用户可以看到串扰得到抑制的图像。
第三示例
作为第三示例，将参考图7、图10和图11详细描述当眼睛位于移位位置时控制器7使每个子像素显示图像的示例。
控制器7可以以类似于第一示例的方式确定左眼子像素组Pgl和右眼子像素组Pgr。在图7所示的示例中，控制器7将由子像素P1至P6构成的子像素组确定为左眼子像素组Pgl。控制器7将由子像素P7至P12构成的子像素组确定为右眼子像素组Pgr。
如图7中所示，在测量装置2所测量的照度等于或高于第一照度的情况下，控制器7不会降低任何子像素的辉度。控制器7可以使构成左眼子像素组Pgl的所有子像素显示左眼图像。控制器7可以使构成右眼子像素组Pgr的所有子像素显示右眼图像。在图7所示的示例中，控制器7使子像素P1至P6显示左眼图像。控制器7使子像素P7至P12显示右眼图像。
在由测量装置2测量的照度低于第一照度并且等于或高于第二照度(第二照度低于第一照度)的情况下，控制器7可以降低构成右眼子像素组Pgr的双眼子像素的辉度，如图10中所示。控制器7可以使构成左眼子像素组Pgl的所有子像素显示左眼图像。控制器7可以使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。在图10所示的示例中，控制器7降低子像素P7、P8和P12的辉度。此时，控制器7使子像素P1至P6显示左眼图像。控制器7使子像素P9至P11显示右眼图像。
在由测量装置2测量的照度低于第二照度的情况下，控制器7可以降低所有双眼子像素的辉度，如图11中所示。此时，控制器7可以使包括在左眼子像素组Pgl中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示左眼图像。控制器7可以使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。在图11所示的示例中，控制器7降低子像素P1、P2、P6、P7、P8和P12的辉度。控制器7使子像素P3至P5显示左眼图像。控制器7使子像素P9至P11显示右眼图像。
接下来，将参考图12描述由第一实施例的三维显示装置3执行的示例操作。
控制器7从检测装置1获取指示用户眼睛位置的信息(步骤S11)。
在步骤S11中获取指示用户眼睛位置的信息之后，控制器7从测量装置2获取指示周围环境的照度的信息(步骤S12)。
在步骤S12中获取指示照度的信息之后，控制器7根据在步骤S11中获取的信息，基于眼睛的位置确定左眼子像素组Pgl和右眼子像素组Pgr(步骤S13)。
在步骤S13中确定了左眼子像素组Pgl和右眼子像素组Pgr之后，控制器7根据在步骤S12中获取的信息确定照度是否等于或高于第一照度(步骤S14)。
当控制器在步骤S14中确定照度等于或高于第一照度时，控制器7不降低任何双眼子像素的辉度(步骤S15)。具体地，控制器7使每个双眼子像素显示左眼图像或右眼图像。此时，控制器7使构成左眼子像素组Pgl的所有子像素显示左眼图像。控制器7使构成右眼子像素组Pgr的所有子像素显示右眼图像。
当控制器7在步骤S14中确定照度低于第一照度时，控制器7确定照度是否等于或高于第二照度(步骤S16)。
当控制器7在步骤S16中确定照度等于或高于第二照度时，控制器7降低第一预定数量的双眼子像素的辉度(步骤S17)。此时，控制器7使包括在左眼子像素组Pgl中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示左眼图像。控制器7使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的照度的子像素显示右眼图像。
当控制器7在步骤S16中确定照度低于第二照度时，控制器7降低第二预定数量的双眼子像素的辉度(步骤S18)。此时，控制器7使包括在左眼子像素组Pgl中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示左眼图像。控制器7使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。
如上所述，根据第一实施例，控制器7基于周围环境的照度使多个子像素中的每一个显示图像。人眼的特征在于根据周围环境的照度，感知串扰的灵敏度不同。具体地，人眼的特征在于随着周围环境的照度更高，更难以感知串扰。因此，当周围环境的照度相对较高时，控制器7不降低双眼子像素的辉度，并且使双眼子像素显示左眼图像或右眼图像。这使得用户能够以不太可能感知到串扰的状态适当地看到保持了分辨率的图像。周围环境的照度越低，人眼就越容易感知串扰。因此，针对较低的照度，控制器7降低更多双眼子像素的辉度。这使得用户能够适当地看到其中串扰得到抑制的图像。因此，用户能够适当地看到三维图像。
第二实施例
在下文中，将参考附图描述本发明的第二实施例。
如图13中所示，根据第二实施例的三维显示系统200包括根据第一实施例的三维显示系统100的检测装置1和三维显示装置3。检测装置1和三维显示装置3可以分别以类似于根据第一实施例的检测装置1和三维显示装置3的方式来配置。
根据第二实施例的控制器7获取亮度信息。例如，控制器7获取从外部设备通过三维显示装置3获取的关于由显示面51显示的图像的图像信息，或存储在存储器中的图像信息。控制器7获取包括在图像信息中的亮度信息。亮度信息可以是指示图像的辉度的信息。指示辉度的信息可以是例如构成图像的像素的辉度的统计值。统计值可以是任何统计值，诸如例如中值、平均值等。
具体地，在图像的辉度等于或高于第一辉度的情况下，控制器7不降低任何双眼子像素的辉度。控制器7使构成左眼子像素组Pgl的所有子像素显示左眼图像。控制器7使构成右眼子像素组Pgr的所有子像素显示右眼图像。第一辉度是与图像的辉度相关联的值，该值高到用户的眼睛不太可能感知到串扰的程度。
在图像的辉度低于第一辉度并且等于或高于第二辉度的情况下，控制器7减少第一预定数量的双眼子像素的辉度。第二辉度是低于第一辉度的辉度。控制器7使包括在左眼子像素组Pgl中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示左眼图像。控制器7使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。
在图像的辉度低于第二辉度的情况下，控制器7降低第二预定数量的双眼子像素的辉度。此时，控制器7使包括在左眼子像素组Pgl中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示左眼图像。控制器7使包括在右眼子像素组Pgr中并且具有不能被降低的辉度的子像素显示右眼图像。
在这种情况下，图像的辉度越低，双眼子像素的辉度降低得越多。因此，整个图像可能会变暗。这样，控制器7可以降低双眼子像素的辉度并增加右眼图像和左眼图像的辉度，以便维持整个图像的亮度。
第二实施例的其他配置和功能与第一实施例的类似。因此，相同或对应的构成元件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。
如上所述，根据第二实施例，三维显示装置3基于指示要由显示面51上的每个子像素显示的图像的辉度的信息，使多个子像素中的每一个显示图像。具体地，人眼的特征在于随着在显示面51上显示的图像的辉度升高，更难以感知串扰。因此，在图像具有相对较高的辉度的情况下，控制器7不降低双眼子像素的辉度，并且使得显示左眼图像或右眼图像。因此，用户可以在不太可能感知到串扰的状态下适当地看到保持了分辨率的图像。在显示面51上显示的图像的辉度越低，人眼越容易感知到串扰。因此，随着辉度降低，控制器7增加辉度降低的双眼子像素的数量。这使得用户能够适当地看到串扰得到抑制的图像。因此，用户可以适当地看到三维图像，可以获得与第一实施例相同的效果。
尽管已经将上述实施例作为代表性示例进行了描述，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在本发明的精神和范围内进行各种修改和替换。因此，以上实施例不应被解释为限制本发明，并且可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下以各种方式改变或变更。例如，在实施例中描述的多个构成块可以被组合为一个构成块，或者一个构成块可以被细分为多个构成块。
尽管在上述实施例中，控制器7将从测量装置2获取的照度与第一照度和第二照度进行比较，但这不是限制性的。例如，控制器7可以将该照度与第一照度至第N(N是整数)照度中的每一个进行比较，并且随着照度更高，增加其辉度降低的双眼子像素的数量。
在上述本实施例的第一示例和第三示例中，当照度低于第一照度并且等于或高于第二照度时，控制器7降低构成右眼子像素组Pgr的双眼子像素的辉度。然而，控制器7可以降低构成左眼子像素组Pgl的双眼子像素的辉度。
在上述第二示例中，当照度低于第一照度并且等于或高于第二照度时，控制器7降低包括在左眼子像素组Pgl中并且具有包括在右眼可见区域51aR中的最大区域的双眼子像素的辉度。然而，辉度被控制器7降低的子像素不限于此。例如，控制器7可以降低包括在左眼子像素组Pgl中并且具有包括在右眼可见区域51aR中的最小区域的双眼子像素的辉度。在这种情况下，尽管串扰的发生没有得到很大抑制，但是可以防止分辨率降低。可以适当地设计当照度低于第一照度并且等于或高于第二照度时辉度降低的子像素，以平衡串扰的发生和分辨率的降低。
尽管在上述实施例中光学元件被配置成视差屏障6，但这不是限制性的。例如，如图14中所示，包括在三维显示装置3中的光学元件可以被配置成微结构透镜(lenticularlens)8。在这种情况下，微结构透镜8由布置在xy平面中的柱面透镜(cylindrical lens)9形成。微结构透镜8以与视差屏障6类似的方式将由可见区域51a中的一部分子像素发射的图像光传输到用户左眼的位置，并将由可见区域51a中的其他子像素发射的图像光传输到用户右眼的位置。
如图15中所示，三维显示系统100可以安装在平视显示系统300中。平视显示系统300也可以被称为HUD(平视显示器)300。HUD 300包括三维显示系统100、光学构件310以及包括投影平面330的投影构件320。HUD 300将从三维显示系统100发射的图像光经由光学构件310传输到投影构件320。HUD 300使由投影构件320反射的图像光到达用户的左眼和右眼。即，HUD 300使来自三维显示系统100的图像光沿着由虚线表示的光路340行进到用户的左眼和右眼。用户可以将沿着光路340到达的图像光感知为虚像350。三维显示系统100可以通过根据用户左眼和右眼的位置来控制显示，从而提供跟随用户运动的立体图像。
如图16中所示，HUD 300、三维显示系统100和三维显示系统200可以安装在移动体10中。HUD 300、三维显示系统100和三维显示系统200中的每一个的一些构成元件可以由另一装置共享或用作移动体10的另一构成元件。例如，移动体10也可以将挡风玻璃用作投影构件320。当一些构成元件由另一装置共享或用作移动体10的另一构成元件时，另一种配置可以称为HUD模块或三维显示组件。HUD 300、三维显示系统100和三维显示系统200可以安装在移动体10中。本文使用的术语“移动体”可以包括例如车辆、轮船和飞机。车辆可以包括汽车和工业车辆。车辆不限于此，而是可以包括铁路车辆、家用车辆和在跑道上行驶的固定翼飞机。汽车可以包括例如轿车、卡车、公共汽车、摩托车和无轨电车。汽车不限于此，而是可以包括在道路上行驶的其他汽车。工业车辆可以包括例如农用车辆和建筑车辆。工业车辆可以包括例如叉车和高尔夫球车。用于农业用途的工业车辆可以包括例如拖拉机、耕种机、移植机、捆束机、联合收割机和割草机。用于建筑用途的工业车辆可以包括例如推土机、铲运机、挖掘机、起重机车、自卸车和装载滚压机。车辆可以包括依靠人力行驶的人力车辆。车辆的分类不限于以上内容。例如，车辆可以包括被授权在道路上行驶的工业车辆，并且多个类别可以包括相同类型的车辆。船可以包括例如船只、小船和油轮。飞机可以包括例如固定翼飞机和旋翼飞机。
移动体10可以包括用于向周围发射光的发射器。发射器例如是车头灯。在这种情况下，安装在移动体10中的HUD 300的三维显示系统100的测量装置2可以基于由测量装置2测量的亮度来控制发射器。
附图标记列表
1 检测装置，
2 测量装置，
3 三维显示装置，
4 发射器，
5 显示面板，
6 视差屏障，
7 控制器，
8 微结构透镜，
9 柱面透镜，
10 移动体，
51 显示面，
51aL 左眼可见区域，
51aR 右眼可见区域，
51bL 左眼不可见区域，
51bR 右眼不可见区域，
60 视差屏障，
61 遮光面，
62 透射区域，
100、200 三维显示系统，
300 平视显示系统，
310 光学构件，
320 投影构件，
330 投影表面，
340 光路，
350 虚像。

Claims (9)

1.一种三维显示装置，包括：
显示面，所述显示面包括沿着与用户双眼并排的方向相对应的第一方向和与所述第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素，
光学元件，针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从所述显示面发射的光的光线方向，所述多个带状区域沿着所述显示面上相对于所述第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸；以及
控制器，被配置成使所述显示面显示图像，
其中所述控制器被配置成获取亮度信息，并且基于所述亮度信息，降低双眼子像素的至少一个子集的辉度，所述双眼子像素的一部分包括在所述显示面上用于向所述用户的第一眼睛位置发射光的第一可见区域中，而所述双眼子像素的其余部分包括在所述显示面上用于向所述用户的第二眼睛位置发射光的第二可见区域中，
其中所述控制器被配置成随着亮度等级变低而降低更多双眼子像素的辉度，
其中所述控制器被配置成获取指示用户眼睛位置的信息，并基于指示用户眼睛位置的信息来确定所述双眼子像素、所述第一可见区域和所述第二可见区域。
2.根据权利要求1所述的三维显示装置，
其中所述控制器被配置成使所述双眼子像素的所述至少一个子集不发光。
3.根据权利要求1或2所述的三维显示装置，
其中所述控制器被配置成确定第一子像素组和第二子像素组，所述第一子像素组至少部分地包括在所述第一可见区域中并且由预定数量的行和列的子像素构成，所述第二子像素组至少部分地包括在所述第二可见区域中并且由预定数量的行和列的子像素构成，并且，所述控制器被配置成使包括在所述第一子像素组中但不包括在辉度降低的双眼子像素中的子像素显示第一图像，并且使包括在所述第二子像素组中但不包括在辉度降低的双眼子像素中的子像素显示第二图像。
4.根据权利要求1或2所述的三维显示装置，
其中所述控制器被配置成获取指示周围环境的照度的信息作为所述亮度信息，并基于所述照度降低所述双眼子像素的辉度。
5.根据权利要求1或2所述的三维显示装置，
其中所述控制器被配置成获取指示在所述显示面上显示的图像的辉度的信息作为所述亮度信息，并基于所述图像的辉度降低所述双眼子像素的辉度。
6.一种三维显示系统，包括：
测量装置，被配置成测量亮度；以及
三维显示装置，所述三维显示装置包括：
显示面，所述显示面包括沿着与用户双眼并排的方向相对应的第一方向和与所述第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素，
光学元件，针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从所述显示面发射的光的光线方向，所述多个带状区域沿着所述显示面上相对于所述第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸；以及
控制器，被配置成使所述显示面显示图像，
其中所述控制器被配置成获取亮度信息，并且基于所述亮度信息，降低双眼子像素的至少一个子集的辉度，所述双眼子像素的一部分包括在所述显示面上用于向所述用户的第一眼睛位置发射光的第一可见区域中，而所述双眼子像素的其余部分包括在所述显示面上用于向所述用户的第二眼睛位置发射光的第二可见区域中，其中所述控制器被配置成随着亮度等级变低而降低更多双眼子像素的辉度，其中所述控制器被配置成获取指示用户眼睛位置的信息，并基于指示用户眼睛位置的信息来确定所述双眼子像素、所述第一可见区域和所述第二可见区域。
7.一种设置有三维显示系统的移动体，所述三维显示系统包括：
测量装置，被配置成测量亮度；以及
三维显示装置，所述三维显示装置包括：
显示面，所述显示面包括沿着与用户双眼并排的方向相对应的第一方向和与所述第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素；
光学元件，针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从所述显示面发射的光的光线方向，所述多个带状区域沿着所述显示面上相对于所述第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸；以及
控制器，被配置成使所述显示面显示图像，
其中所述控制器被配置成获取亮度信息，并且基于所述亮度信息，降低双眼子像素的至少一个子集的辉度，所述双眼子像素的一部分包括在所述显示面上用于向所述用户的第一眼睛位置发射光的第一可见区域中，而所述双眼子像素的其余部分包括在所述显示面上用于向所述用户的第二眼睛位置发射光的第二可见区域中，其中所述控制器被配置成随着亮度等级变低而降低更多双眼子像素的辉度，其中所述控制器被配置成获取指示用户眼睛位置的信息，并基于指示用户眼睛位置的信息来确定所述双眼子像素、所述第一可见区域和所述第二可见区域。
8.根据权利要求7所述的移动体，包括：
向周围发射光的发射器，
其中所述测量装置基于所述亮度控制所述发射器。
9.一种由三维显示装置执行的三维显示方法，所述三维显示装置包括：显示面，所述显示面包括沿着与用户双眼并排的方向相对应的第一方向和与所述第一方向正交的第二方向以网格图案布置的多个子像素；光学元件，针对多个带状区域中的每一个带状区域限定从所述显示面发射的光的光线方向，所述多个带状区域沿着所述显示面上相对于所述第二方向呈除0度以外的预定角度的方向延伸；以及控制器，被配置成使所述显示面显示图像，所述三维显示方法包括：
获取指示亮度的信息；
基于所述指示亮度的信息，降低双眼子像素的至少一个子集的辉度，所述双眼子像素的一部分包括在所述显示面上用于向所述用户的第一眼睛位置发射光的第一可见区域中，而所述双眼子像素的其余部分包括在所述显示面上用于向所述用户的第二眼睛位置发射光的第二可见区域中，并且随着亮度等级变低而降低更多双眼子像素的辉度；以及
获取指示用户眼睛位置的信息，并基于指示用户眼睛位置的信息来确定所述双眼子像素、所述第一可见区域和所述第二可见区域。
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