CN111670401A - 平视显示器、平视显示器用显示装置以及移动体 - Google Patents

Abstract

平视显示器具备第1面板、第2面板和光学系统。第1面板具有沿着给利用者的两眼带来视差的视差方向以第1间距排列的多个第1子像素。第2面板具有沿着视差方向以第2间距排列的多个第2子像素。第2面板沿着第1面板设置。第2面板基于第1面板的显示图像来生成给利用者的两眼带来视差的视差图像。光学系统将视差图像放大并成像在利用者的两眼。第1间距和第2间距彼此相等。

Description

平视显示器、平视显示器用显示装置以及移动体

对关联申请的交叉参考

本申请主张日本专利申请2018-16405号(2018年2月1日申请)的优先权，为了参考而将该申请的公开整体引入于此。

技术领域

本公开涉及平视显示器(Head-Up Display)、平视显示器用显示装置以及移动体。

背景技术

过去，已知显示装置，通过具备规定图像光的方向的光屏障(barrier)来对利用者的两眼投影视差图像，提供立体视觉(例如专利文献1等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开平7-287196号公报

发明内容

本公开的一个实施方式所涉及的平视显示器具备第1面板、第2面板和光学系统。所述第1面板具有沿着给利用者的两眼带来视差的视差方向以第1间距排列的多个第1子像素。所述第2面板具有沿着所述视差方向以第2间距排列的多个第2子像素。所述第2面板沿着所述第1面板设置。所述第2面板基于所述第1面板的显示图像来生成给所述利用者的两眼带来视差的视差图像。所述光学系统将所述视差图像放大并在所述利用者的两眼成像。所述第1间距和所述第2间距彼此相等。

本公开的一个实施方式所涉及的移动体搭载平视显示器，其具备第1面板、第2面板和光学系统。所述第1面板具有沿着给利用者的两眼带来视差的视差方向以第1间距排列的多个第1子像素。所述第2面板具有沿着所述视差方向以第2间距排列的多个第2子像素。所述第2面板沿着所述第1面板设置。所述第2面板基于所述第1面板的显示图像来生成给所述利用者的两眼带来视差的视差图像。所述光学系统将所述视差图像放大并在所述利用者的两眼成像。所述第1间距和所述第2间距彼此相等。

本公开的一个实施方式所涉及的平视显示器用显示装置具有第1面板和第2面板。所述第1面板具有沿着第1方向以第1间距排列的多个第1子像素。所述第2面板具有沿着所述第1方向以第2间距排列的多个第2子像素。所述第2面板沿着所述第1面板设置。所述第2面板基于所述第1面板的显示图像来生成沿着所述第1方向排列的给利用者的两眼带来视差的视差图像。所述第1间距和所述第2间距彼此相等。

附图说明

图1是表示一个实施方式所涉及的平视显示器的结构例的图。

图2是表示显示装置的像素的结构例的图。

图3是表示光屏障的结构例的图。

图4是表示对利用者的两眼不经由光学系统地投影视差图像的情况下的显示装置以及光屏障的观察方式的图。

图5是表示利用者经由光学系统来观察光屏障以及显示装置的情况下的光屏障以及显示装置各自的虚像的观察方式的示例的图。

图6是表示经由光学系统对利用者的两眼投影视差图像的情况下的虚像的观察方式的图。

图7是表示光屏障的子像素的排列的一例的图。

图8是表示子像素的结构例的图。

具体实施方式

对利用者提供立体视觉的显示装置，例如可具备光屏障作为由液晶面板等实现的有源光屏障。在该情况下，设于作为光屏障发挥功能的液晶面板的像素的周围的黑矩阵会降低光屏障中的光的透过率。谋求提高光屏障中的光的透过率。

如图1所示那样，一个实施方式所涉及的平视显示器1具备显示装置10、光屏障20和光学系统30。平视显示器1也称作HUD(Head Up Display)。平视显示器1使显示装置10显示图像，使光屏障20将图像光的一部分遮光，由此能对利用者的左眼5L和利用者的右眼5R分别投影不同的图像。即，平视显示器1能对利用者的两眼投影视差图像。视差图像也可以说是包含分别对利用者的左眼5L以及右眼5R投影的图像的图像。利用者通过在左眼5L和右眼5R观察视差图像，能对图像进行立体观察。显示装置10以及光屏障20，能2者合起来，来构成1个HUD用显示装置100。

显示装置10显示对利用者的左眼5L投影的左眼图像，显示对利用者的右眼5R投影的右眼图像。显示装置10例如可以是LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等液晶设备。显示装置10也可以是有机EL(Electro-Luminescence，电致发光)无机EL等自发光设备。

光屏障20位于利用者的左眼5L以及右眼5R与显示装置10之间。光屏障20位于沿着显示装置10的位置。光屏障20使得显示于显示装置10的右眼图像被投影到利用者的右眼5R，且不被投影到利用者的左眼5L。光屏障20使得显示于显示装置10的左眼图像被投影到利用者的左眼5L，且不被投影到利用者的右眼5R。

光学系统30位于从显示装置10以及光屏障20射出并到达利用者的左眼5L以及右眼5R的图像光的光路32。光学系统30使视差图像所涉及的图像光成像，对利用者的两眼投影视差图像。即，光学系统30使视差图像成像在利用者的两眼。光学系统30也可以将视差图像放大或缩小而成像在利用者的两眼。光学系统30包含光学构件30a、光学构件30b和光学构件30c。构成光学系统30的光学构件的数量并不限于3个，也可以是2个以下，还可以是4个以上。光学构件可以包含反射构件，其包含凸面或凹面镜。光学构件可以包含折射构件，其包含凸透镜或凹透镜。凸透镜包含双凸透镜、平凸透镜、凸弯月形透镜。凹透镜包含双凹透镜、平凹透镜、凹弯月形透镜。光学构件并不限于反射构件或折射构件，还可以包含其他种种光学构件。

显示装置10的虚像10Q和光屏障20的虚像20Q位于：从利用者来看设置得最近的光学构件30c起向里侧笔直延伸的两点划线的前方。虚像10Q以及虚像20Q作为视差图像而在利用者的两眼成像。即，利用者能将虚像10Q以及虚像20Q视觉辨识为视差图像。能由此来对利用者提供立体视觉。

如图2所示那样，显示装置10具有多个子像素11。子像素11可以格子状排列。在本实施方式中，将表征子像素11的排列的格子轴假定为是X轴以及Y轴。子像素11可以在X轴方向以及Y轴方向上分别以给定的间距排列。X轴方向的间距以及Y轴方向的间距分别表征为Hp以及Vp。以下，Vp设想为比Hp大。

给利用者的两眼带来视差的方向也称作视差方向。视差方向与利用者的左眼5L以及右眼5R所排列的方向对应。在本实施方式中，假定为X轴方向与视差方向对应。X轴方向也称作水平方向或第1方向。Y轴方向也称作垂直方向或第2方向。

子像素11可以构成像素12。像素12可以包含以虚线包围的3个子像素11。像素12例如可以包含显示RGB的各色的子像素11。像素12中所含的子像素11的数量并不限于3个，也可以是2个，还可以是4个以上。在显示装置10是LCD、有机EL或无机EL的情况下，各像素可以与子像素11或像素12对应。在本实施方式中，像素12假定为包含在水平方向上排列的子像素11。换言之，在本实施方式中，水平方向是构成像素12的多个子像素11所排列的方向。

在本实施方式中，假定为构成像素12的子像素11从利用者来看是横向排列。在该情况下，X轴方向以及Y轴方向分别与横以及纵对应。从利用者来看的子像素11的纵以及横的长度的比也称作子像素11的纵横比。在该情况下，纵横比是Vp/Hp。以下将Vp/Hp表征为x。在该情况下，x比1大。

子像素11的排列能通过以粗线的阶梯形状所示的显示边界15划分。显示装置10可以决定显示边界15的位置以及形状。显示边界15并不限于图2所示的形状，也可以是其他形状。子像素11的排列通过显示边界15被划分成第1区域11L和第2区域11R。显示装置10可以使第1区域11L显示左眼图像，使第2区域11R显示右眼图像。显示边界15可以包含表示第1区域11L的范围的第1显示边界和表示第2区域11R的范围的第2显示边界。由此能表征不含在第1区域11L以及第2区域11R的任一者的子像素11。

如图3所示那样，光屏障20包含透光区域21和遮光区域22。透光区域21使入射到光屏障20的光透过。透光区域21可以以第1给定值以上的透过率使光透过。第1给定值例如可以是100％，也可以是接近于100％的值。遮光区域22遮挡入射到光屏障20的光。遮光区域22可以以第2给定值以下的透过率使光透过。第2给定值例如可以是0％，也可以是接近于0％的值。

透光区域21和遮光区域22在X轴方向上交替排列。透光区域21与遮光区域22的边界沿着相对于Y轴方向以θ所表征的给定角度倾斜的方向。表示透光区域21的端部的线也称作透光区域21的端线。给定角度θ也称作光屏障倾斜角。θ可以是比0度大、比90度小的角度。

光屏障20可以由液晶快门构成。液晶快门能基于所施加的电压来控制光的透过率。液晶快门可以由多个像素构成，控制各像素中的光的透过率。液晶快门能将光的透过率高的区域或光的透过率低的区域形成为任意的形状。在光屏障20由液晶快门构成的情况下，透光区域21可以具有第1给定值以上的透过率。在光屏障20由液晶快门构成的情况下，遮光区域22可以具有第2给定值以下的透过率。

透光区域21使左眼图像透过，以使显示于显示装置10的左眼图像投影到利用者的左眼5L，使右眼图像透过，以使右眼图像投影到利用者的右眼5R。遮光区域22将左眼图像遮光，以使显示于显示装置10的左眼图像不会投影到利用者的右眼5R，将右眼图像遮光，以使右眼图像不会投影到利用者的左眼5L。即，光屏障20使得显示于显示装置10的右眼图像被投影到利用者的右眼5R，且不被投影到利用者的左眼5L。光屏障20使得显示于显示装置10的左眼图像被投影到利用者的左眼5L，且不被投影到利用者的右眼5R。光屏障20可以从显示装置10空开给定距离设置。

在对利用者的两眼经由光学系统30投影视差图像的情况和对利用者的两眼不经由光学系统30地投影视差图像的情况的各情况下，光屏障20的结构可以不同。以下参考图4来说明对利用者的两眼不经由光学系统30地投影视差图像的情况下的显示装置10以及光屏障20的观察方式。

假定为利用者的左眼5L和右眼5R是设置成从光屏障20离开P所表征的距离。透光区域21和遮光区域22在X轴方向上交替排列的间距也称作光屏障间距，表征为j。左眼5L与右眼5R之间的距离也称作眼间距离，表征为E。从光屏障20到显示装置10的距离也称作间隙，表征为g。从利用者的左眼5L以及右眼5R到显示装置10的距离表征为a。

显示装置10具有经由透光区域21而能从利用者的左眼5L视觉辨识的左眼可见区域13L、和由于遮光区域22而不能从利用者的左眼5L视觉辨识的左眼遮光区域14L。左眼可见区域13L和左眼遮光区域14L在X轴方向上交替排列。左眼可见区域13L与左眼遮光区域14L的边界的位置根据透光区域21的端线的位置、从光屏障20到利用者的两眼的距离(P)、和间隙(g)来决定。

显示装置10具有经由透光区域21而能从利用者的右眼5R视觉辨识的右眼可见区域13R、和由于遮光区域22而不能从利用者的右眼5R视觉辨识的右眼遮光区域14R。右眼可见区域13R和右眼遮光区域14R在X轴方向上交替排列。右眼可见区域13R与右眼遮光区域14R的边界的位置根据透光区域21的端线的位置、从光屏障20到利用者的两眼的距离(P)、和间隙(g)来决定。

显示装置10可以通过使位于第1区域11L(参考图2)的子像素11显示左眼图像来形成左眼可见区域13L。显示装置10可以通过使位于第2区域11R(参考图2)的子像素11显示右眼图像来形成右眼可见区域13R在。第1区域11L以及第2区域11R分别与左眼可见区域13L以及右眼可见区域13R对应的情况下，显示边界15表征左眼可见区域13L与右眼可见区域13R的边界。即，显示装置10可以基于透光区域21的端线的位置、从光屏障20到利用者的两眼的距离(P)、和间隙(g)来决定显示边界15的位置。

在左眼可见区域13L和右眼可见区域13R沿着X轴方向在至少一部分重复的情况下，会发生左眼图像的一部分投影到右眼5R、或者右眼图像的一部分投影到左眼5L的串扰。串扰会使对利用者投影的视差图像的画质变差。

在左眼可见区域13L和右眼可见区域13R相互不重复地在X轴方向上交替排列的情况下，左眼5L仅能视觉辨识左眼图像，并且右眼5R仅能视觉辨识右眼图像。在该情况下，能减低串扰。左眼5L以及右眼5R分别仅能视觉辨识左眼图像以及右眼图像的情况下的从光屏障20到利用者的两眼的距离(P)可以说是适合观察距离。适合观察距离也称作OVD(OptimalViewing Distance，最佳观察距离)。

左眼可见区域13L以及右眼可见区域13R分别也称作单眼点(dot)群。单眼点群在X轴方向上排列的间距也称作单眼点群间距，表征为R。将左眼可见区域13L以及右眼可见区域13R合起来的结构也称作左右点群。左右点群在X轴方向上排列的间距也称作左右点群间距。在P是适合观察距离的情况下，左右点群间距是单眼点群间距的2倍，表征为2R。

图4所示的结构例假定为P是适合观察距离，单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列。在该情况下，基于利用者的两眼、光屏障20和显示装置10之间的几何学上的位置关系，以下的式(1)以及式(2)所示的关系成立。几何学上的位置关系包含相似的关系。

[数学式1]

基于式(1)以及式(2)，能消去R。即，成为适合观察距离的P能基于光屏障间距(j)、间隙(g)和眼间距离(E)来决定。

利用者在经由光学系统30视觉辨识显示装置10以及光屏障20的情况下，能视觉辨识显示装置10以及光屏障20各自的虚像。以下参考图5所示的结构例来说明从利用者的显示装置10的虚像10Q以及光屏障20的虚像20Q的观察方式。

显示装置10、光屏障20和光学系统30沿着Z轴排列。光学系统30不管是仅包含1个透镜或镜等光学构件，还是包含多个，都视作是面。光学系统30假定为位于穿过点O与Z轴正交的面之中。光学系统30的中心假定为是点O。光学系统30的光轴假定为沿着Z轴。光学系统30表征为X轴上的线段。表征光学系统30的线段为了方便而从Z轴仅向左方延伸，但也可以向右方延伸。光学系统30可以绕着Z轴而对称。光学系统30的焦点位于：位于从点O向Z轴的负的方向离开f的位置的点F、位和于从点O向Z轴的正的方向离开f的位置的点F’。f表征光学系统30的焦距。假定为从点F辐射状向光学系统30前进的光在经过光学系统30时折射，在位于比光学系统30更靠Z轴的正的方向的区域向与Z轴平行的方向前进。即，光学系统30使从点F辐射状扩展的光成为平行光线。

显示装置10假定为从视作与Z轴正交的面的光学系统30向Z轴的负的方向离开a的、沿着与Z轴正交的面设置。显示装置10用具有与左右点群间距(2R)对应的长度的线段表征。

光屏障20假定为从显示装置10所位于的面向Z轴的正的方向离开g的、沿着与Z轴正交的面设置。光屏障20用具有与光屏障间距(j)对应的长度的线段表征。

将点F和表征显示装置10的线段的两端分别连起来的直线，在点O以及点S与表征光学系统30的线段相交。即，与显示装置10的左右点群间距对应的线段，在经由光学系统30从Z轴的正的方向一侧观察时放大成线段OS。

将点O和与表征显示装置10的线段的Z轴上的端点的相反的端点连起来的直线，与穿过点S并与Z轴平行的直线在点S’相交。从点S’向Z轴拉下的垂线与Z轴在点S”相交。线段S’S”表征显示装置10的虚像10Q。点O与点S”之间的距离表征为h。即，在利用者经由光学系统30观察显示装置10时，虚像10Q位于从点O向Z轴的负的方向离开h的位置。线段S’S”的长度与线段OS的长度相等，与虚像10Q中的左右点群间距对应。虚像10Q中的左右点群间距表征为2Q。虚像10Q中的左右点群间距相对于显示装置10中的左右点群间距放大。

将点F和表征光屏障20的线段的两端分别连起来的直线，在点O以及点T与表征光学系统30的线段相交。即，与光屏障间距对应的线段在经由光学系统30从Z轴的正的方向一侧观察时，放大成线段OT。

将点O和与表征光屏障20的线段的Z轴上的端点的相反的端点连起来的直线，与穿过点T并与Z轴平行的直线在点T’相交。从点T’向Z轴拉下的垂线与Z轴在点T”相交。线段T’T”表征光屏障20的虚像20Q。点O与点T”之间的距离表征为b。即，在利用者经由光学系统30观察光屏障20时，虚像20Q位于从点O向Z轴的负的方向离开b的位置。线段T’T”的长度与线段OT的长度相等，与虚像20Q中的光屏障间距对应。虚像20Q中的光屏障间距表征为k。虚像20Q中的光屏障间距相对于光屏障20中的光屏障间距而放大。

显示装置10的虚像10Q以及光屏障20的虚像20Q作为视差图像而成像在利用者的两眼。以下参考图6所示的结构例来说明对利用者经由光学系统30投影视差图像的情况下的虚像10Q以及虚像20Q的看到的样子。

光学系统30与利用者的左眼5L以及右眼5R之间的距离表征为P。利用者经由光学系统30来视觉辨识显示装置10的虚像10Q和光屏障20的虚像20Q。虚像20Q中的光屏障间距表征为k。虚像10Q中的单眼点群间距以及左右点群间距分别表征为Q以及2Q。虚像10Q与虚像20Q之间的距离表征为m。光学系统30与虚像10Q之间的距离表征为h。光学系统30与虚像20Q之间的距离表征为b。

图6所示的结构例假定为显示装置10的虚像10Q中的单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列。在该情况下，基于利用者的两眼、虚像20Q和虚像10Q之间的几何学上的位置关系，以下的式(3)以及式(4)所示的关系成立。几何学上的位置关系包含相似的关系。

[数学式2]

在图5中，以表征光屏障20的线段的两端和点F为顶点的三角形、与以点O、点T和点F为顶点的三角形相互处于相似的关系。光屏障20中的光屏障间距(j)与虚像20Q中的光屏障间距(k)的关系基于相似的关系用以下的式(5)表征。

[数学式3]

在图5中，以表征显示装置10的线段的两端和点F为顶点的三角形、与以点O、点S和点F为顶点的三角形相互处于相似的关系。显示装置10中的左右点群间距(2R)与虚像10Q中的左右点群间距(2Q)的关系基于相似的关系用以下的式(6)表征。

[数学式4]

光屏障间距(j)基于式(4)、式(5)以及式(6)，用以下的式(7)表征。

[数学式5]

从利用者的两眼到光屏障20的虚像20Q的距离(P+b)基于式(3)以及式(6)用以下的式(8)表征。

[数学式6]

虚像20Q与虚像10Q之间的距离(m)基于图5用以下的式(9)表征。

[数学式7]

如以下的式(10)以及式(11)所示那样，将相对于显示装置10的虚像10Q的倍率以及相对于光屏障20的虚像20Q的倍率分别定义为A以及B。

[数学式8]

光屏障间距(j)基于式(7)～式(11)用以下的式(12)表征。

[数学式9]

表征光屏障间距(j)与左右点群间距(2R)的关系的式(12)是用于虚像10Q中的单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列的条件。在式(12)成立的情况下，能减少基于成像在利用者的两眼的虚像10Q以及虚像20Q的视差图像中的串扰。

在式(12)成立的情况下，用于使光屏障间距(j)和左右点群间距(2R)相等的条件用以下的式(13)表征。

[数学式10]

式(13)基于A以及B的定义而变形成式(14)以及式(15)。

[数学式11]

光屏障间距(j)和左右点群间距(2R)，在式(14)或式(15)成立的情况下可以相等。即，在满足用于使单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列的条件的情况下，在进一步式(14)或式(15)的情况下j＝2R成立。

在视差图像不经由光学系统30地投影到利用者的两眼的情况下(参考图4)，用于使单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列的条件包含用式(2)表征的条件。若在式(2)中基于g＞0，则j≠2R这点成为用于单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列的必要条件。另一方面，在视差图像经由光学系统30而放大投影到利用者的两眼且式(14)或式(15)成立的情况下，j≠2R这点不是用于单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列的必要条件。换言之，只有通过视差图像经由光学系统30投影到利用者的两眼，才能即使是j＝2R，单眼点群也相互不重复地在X轴方向上排列。

在光学系统30将视差图像放大投影到利用者的情况下，虚像10Q以及虚像20Q与将显示装置10以及光屏障20放大的产物对应。换言之，可以说是光学系统30将光屏障间距(j)和左右点群间距(2R)分别以不同的倍率放大，使虚像10Q中的左右点群间距(2Q)和虚像20Q中的光屏障间距(k)不同。

光屏障20可以是液晶面板。如图7所示那样，光屏障20可以具有子像素23。子像素23可以格子状排列。假定为表征子像素23的排列的格子轴是X轴以及Y轴。子像素23可以在X轴方向以及Y轴方向上分别以给定的间距排列。光屏障20可以具有与透光区域21对应的子像素23和与遮光区域22对应的子像素23。与透光区域21对应的子像素23被控制成液晶快门打开的状态。与遮光区域22对应的子像素23被控制成液晶快门关闭的状态。与透光区域21对应的子像素23所排列的区域和与遮光区域22对应的子像素23所排列的区域可以通过控制边界25划分。光屏障20在每个微小区域包含能在透光状态与遮光状态之间的过渡的快门面板。该快门面板除了包含液晶面板以外，还包含采用MEMS(Micro Electro MechanicalSystem，微机电系统)快门的MEMS面板。该快门面板也称作第2面板。

如图8所示那样，子像素23可以具有快门部23A和黑矩阵23B。快门部23A在被控制成打开的状态的情况下使光透过，在被控制成关闭的状态的情况下将光遮挡。在快门部23A是打开的状态的情况下，子像素23可以具有第1给定值以上的透过率。在快门部23A为关闭的状态的情况下，子像素23可以具有第2给定值以下的透过率。

黑矩阵23B为了划分各子像素23而设于子像素23的周缘。黑矩阵23B不管快门部23A的状态如何都将光遮挡。子像素23的横的长度以及纵的长度分别表征为H1以及V1。黑矩阵23B具有W所表征的宽度。快门部23A的横的长度以及纵的长度分别表征为(H1-W×2)以及(V1-W×2)。即使是变更子像素23的大小的情况，黑矩阵23B的宽度(W)可以不变更。在加大H1或V1且不变更W的情况下，相对于子像素23整体的面积，黑矩阵23B所占的面积的比例变高。通过加大H1或V1，快门部23A被控制在打开的状态的情况下的子像素23的光的透过率增大。

显示装置10可以是液晶面板。作为显示装置10的液晶面板也称作第1面板。第1面板所具有的子像素11也称作第1子像素。第1子像素沿着视差方向以第1间距排列。显示装置10在每个微小区域包含能在透光状态与遮光状态之间过渡的快门式显示面板。该快门式显示面板除了包含液晶面板以外，还包含采用MEMS快门的MEMS显示面板。该快门式显示面板也称作第1面板。

作为光屏障20的液晶面板也称作第2面板。第2面板的子像素23也称作第2子像素。第2子像素在视差方向上以第2间距排列。第2子像素能通过快门部23A被控制在打开的状态来形成透光区域21。第2子像素能通过快门部23A被控制在关闭的状态来形成遮光区域22。

在第2子像素形成透光区域21的情况下，第2子像素越大，在第2子像素整体的面积中黑矩阵23B所占的面积的比例越低。作为结果，第2子像素越大，由第2子像素形成的透光区域21中的光的透过率可以越大。

在一个实施例中，第1面板显示包含左眼图像和右眼图像的显示图像。第2面板通过透光区域21和遮光区域22来对利用者的左眼5L以及右眼5R分别投影左眼图像以及右眼图像。即，第2面板基于第1面板的显示图像来生成给利用者的两眼带来视差的视差图像。光学系统30将视差图像放大并成像在利用者的两眼。

在本实施方式中，通过使光屏障间距(j)和左右点间距(2R)相等，能加大第2子像素。作为结果，能提高第2面板的光的透过率。

如图4例示的那样，对利用者的两眼不经由放大视差图像的光学系统30地投影视差图像的情况被假定为比较例。在比较例中，在P是适合观察距离的情况下，上述的式(2)中所表征的关系成立。若基于式(2)，则由于P以及g是正数而j＜2R的关系成立。即，在对利用者的两眼不经由光学系统30地投影视差图像的情况下，光屏障间距比左右点群间距小这点成为用于让单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列的必要条件。

另一方面，在本实施方式所涉及的平视显示器1中，在式(14)或式(15)中表征的关系成立的情况下，j＝2R的关系成立。即，在对利用者的两眼不经由光学系统30地投影视差图像的情况下，光屏障间距与左右点群间距相等这点成为用于让单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列的必要条件。

左右点群由第1子像素的集合形成。在该情况下，左右点群间距是第1间距的自然数倍。光屏障20的透光区域21以及遮光区域22由第2子像素的集合形成。在该情况下，光屏障间距是第2间距的自然数倍。

在比较例中，光屏障间距比左右点群间距小。若基于左右点群间距以及光屏障间距分别是第1间距以及第2间距的自然数倍这点，则通常第2间距比第1间距小。即，第2子像素比第1子像素小。在该情况下，可以说具有相互不同的间距的第1面板和第2面板具有不同的像素结构。

另一方面，在本实施方式中，在光屏障间距与左右点群间距相等的情况下，第2子像素的大小与第1子像素的大小相等。在该情况下，第1面板和第2面板具有相互共通的像素结构。第1面板可以具有用于在显示图像中表现RGB(Red Green Blue)各色的滤色器。另一方面，第2面板也可以没有滤色器。通过第2面板没有滤色器，能提高第2面板的光的透过率。在第1面板和第2面板具有相互共通的像素结构的情况下，滤色器以外的构件能在第1面板和第2面板中共通使用。即，通过第1面板和第2面板具有共通的像素结构，与比较例相比，能减低构件的成本。

在比较例和本实施方式中，假定为第1子像素的大小是共通的。在该假定下，基于第1子像素的大小与第2子像素的大小的比较，本实施方式的第2子像素比比较例的第2子像素大。在第2子像素形成透光区域21的情况下，本实施方式的第2子像素的光的透过率比比较例的第2子像素的光的透过率高。即，在本实施方式中，通过让第2子像素的大小与第1子像素的大小相等，能提高光屏障20中的光的透过率。作为结果，能提高对利用者的两眼投影的视差图像的亮度。

平视显示器1分别在第1面板以及第2面板控制左右点群间距以及光屏障间距。假设在第1间距和第2间距不同的情况下，难以决定m1以及m2，以使第1间距的m1倍和第2间距的m2倍相等，并使第1间距的ml倍以及第2间距的m2倍分别与j以及2R相等。另一方面，在第1间距和第2间距相等的情况下，易于使第1间距的n倍和第2间距的n倍相等。在该情况下，易于使第1间距的n倍以及第2间距的n倍与j以及2R相等。即，在第1间距和第2间距相等的情况下，易于使光屏障间距(j)和左右点群间距(2R)相等。m1、m2以及n是自然数。

在光屏障间距和左右点群间距相等的情况下，通过视差图像经由光学系统30对利用者的两眼投影，才能使得单眼点群相互不重复地在X轴方向上排列。作为结果，能减低视差图像中的串扰。

在左右点群间距(2R)与光屏障间距(j)相等的情况下，左右点群间距的1/2的间距(R)和光屏障间距(j)的1/2的间距都也称作第3间距。上述的式(14)表征基于间隙(g)、光学系统30的焦距(f)和利用者的两眼的眼间距离(E)来算出第3间距。例如，在每个利用者的眼间距离不同的情况下，平视显示器1能配合各利用者的眼间距离来决定第3间距，投影视差图像。

上述的式(15)表征基于光学系统30的焦距(f)、利用者的两眼的眼间距离(E)和左右点群间距的1/2的间距(R)来算出间隙(g)。例如可以在制造平视显示器1时，在第1面板与第2面板之间插入间隔物等间隔调整构件。间隙(g)能根据间隔物的厚度来决定。即，间隔物的厚度可以基于光学系统30的焦距(f)、利用者的两眼的眼间距离(E)和左右点群间距的1/2的间距(R)来决定。

上述的式(14)或式(15)可以说是在光学系统30理想地发挥功能、在图5所示的Z轴的正的区域中形成平行光线的情况下成立。在该情况下，不管从光学系统30到利用者的两眼的距离(P)如何，通过满足式(14)或式(15)，在光屏障间距和左右点群间距相等的结构下也能提供立体视觉。

另一方面，在图5的位于比光学系统30更靠Z轴的正的方向的区域，有时光学系统30会不形成平行光线。在该情况下，用于能在光屏障间距和左右点群间距相等的结构下提供立体视觉的条件不仅基于式(14)或式(15)中所含的各参数，还进一步基于从光学系统30到利用者的两眼的距离(P)。在该情况下，例如第3间距不仅基于间隙(g)、焦距(f)和眼间距离(E)，还进一步基于从光学系统30到利用者的两眼的距离(P)而算出。

第3间距可以是第1间距以及第2间距的自然数倍。显示装置10以及光屏障20可以基于通过式(14)算出的R的值来决定单眼点群的像素数或透光区域21的像素数。

本实施方式所涉及的平视显示器1可以搭载于移动体。在平视显示器1搭载于移动体的情况下，平视显示器1的利用者可以是移动体的驾驶者或操作者、或者同乘者。在平视显示器1搭载于移动体的情况下，平视显示器1的结构的一部分可以与移动体所具备的其他装置、部件兼用。例如可以将移动体的挡风玻璃作为平视显示器1的结构的一部分而兼用。例如图1所示的光学构件30c可以用移动体的挡风玻璃替换。

在显示装置10包含快门式显示面板的情况下，该显示装置10可以包含光源装置。平视显示器1能使光屏障20位于快门式显示面板与光源装置之间。

对于本公开中的“移动体”，包含车辆、船舶、航空器。对于本公开中的“车辆”，包含汽车以及产业车辆，但并不限于此，也可以包含铁道车辆以及生活车辆、在跑道行驶的固定翼飞机。汽车包含乘用车、卡车、公共汽车、二轮车以及无轨电车等，但并不限于此，也可以包含在道路上行驶的其他车辆。产业车辆包含面向农业以及建设的产业车辆。对于产业车辆，包含叉车以及高尔夫球车，但并不限于此。对于面向农业的产业车辆，包含拖拉机、耕耘机、移栽机、收割扎捆机、联合收割机以及割草机，但并不限于此。对于面向建设的产业车辆，包含推土机、刮土机、铲车、起重车、倾卸车以及压路机，但并不限于此。车辆包含以人力行驶的车辆。另外，车辆的分类并不限于上述。例如在汽车中可以包含能在道路行驶的产业车辆，可以在多个分类中包含相同车辆。对于本公开中的船舶，包含海上喷气机、小船、油轮。对于本公开中的航空器，包含固定翼飞机、旋翼飞机。

本公开所涉及的结构并不仅限定于以上说明的实施方式，能进行许多变形或变更。例如各结构部等中所含的功能等能逻辑上不矛盾地进行再配置，能将多个结构部等组合成1个，或进行分割。

说明本公开所涉及的结构的图是示意性的。图面上的尺寸比率等不一定与现实一致。

本公开中“第1”以及“第2”等记载是用于区别该结构的识别符。本公开中的以“第1”以及“第2”等的记载区别的结构能交换该结构中的编号。例如第1面板能与第2面板交换作为识别符的“第1”和“第2”。识别符的交换同时进行。识别符的交换后也，该结构也被区别。识别符也可以删除。删除了识别符的结构用附图标记进行区别。不应仅基于本公开中的“第1”以及“第2”等识别符的记载，进行该结构的顺序的解释、或用于存在小的编号的识别符的根据。

在本公开中，X轴、Y轴以及Z轴是为了说明的方便而设的，可以相互替换。本公开所涉及的结构使用由X轴、Y轴以及Z轴构成的正交坐标系进行了说明。本公开所涉及的各结构的位置关系并不限定于正交关系。

附图标记的说明

1 平视显示器

5L 左眼

5R 右眼

10 显示装置

10Q 显示装置的虚像

11 子像素

11L 第1区域

11R 第2区域

12 像素

13L 左眼可见区域

13R 右眼可见区域

14L 左眼遮光区域

14R 右眼遮光区域

15 显示边界

20 光屏障

20Q 光屏障的虚像

21 透光区域

22 遮光区域

23 子像素

23A 快门部

23B 黑矩阵

25 控制边界

30 光学系统

30a、30b、30c 光学构件

32 光路

Claims (9)

1.一种平视显示器，其特征在于，具备第1面板、第2面板和光学系统，

所述第1面板具有沿着给利用者的两眼带来视差的视差方向以第1间距排列的多个第1子像素，

所述第2面板具有沿着所述视差方向以第2间距排列的多个第2子像素，沿着所述第1面板设置，基于所述第1面板的显示图像来生成给所述利用者的两眼带来视差的视差图像，

所述光学系统将所述视差图像放大并成像在所述利用者的两眼，

所述第1间距和所述第2间距彼此相等。

2.根据权利要求1所述的平视显示器，其特征在于，

所述光学系统将所述第1面板和所述第2面板分别以不同的倍率放大。

3.根据权利要求1或2所述的平视显示器，其特征在于，

所述第1面板通过所述第1子像素来显示沿着所述视差方向以第3间距排列的右眼图像和左眼图像，

所述第2面板通过所述第2子像素形成沿着所述视差方向以所述第3间距排列的透光区域和遮光区域，

所述第3间距基于所述第1面板与所述第2面板的距离、所述光学系统的焦距和所述利用者的两眼的眼间距离来算出。

4.根据权利要求3所述的平视显示器，其特征在于，

在所述第1面板与所述第2面板的距离表征为g、所述光学系统的焦距表征为f、所述利用者的两眼的眼间距离表征为E、所述第3间距的1/2表征为R的情况下，以下的式成立，

[数学式1]

5.根据权利要求3所述的平视显示器，其特征在于，

所述第3间距进一步基于所述利用者的两眼与所述光学系统之间的距离来算出。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的平视显示器，其特征在于，

所述第3间距是所述第1间距以及所述第2间距的自然数倍。

7.一种移动体，其特征在于，搭载了平视显示器，所述平视显示器具备第1面板、第2面板和光学系统，

所述第1面板具有沿着给利用者的两眼带来视差的视差方向以第1间距排列的多个第1子像素，

所述第2面板具有沿着所述视差方向以第2间距排列的多个第2子像素，沿着所述第1面板设置，基于所述第1面板的显示图像来生成给所述利用者的两眼带来视差的视差图像，

所述光学系统将所述视差图像放大并成像在所述利用者的两眼，

所述第1间距和所述第2间距彼此相等。

8.一种平视显示器用显示装置，其特征在于，具有第1面板和第2面板，

所述第1面板具有沿着第1方向以第1间距排列的多个第1子像素，

所述第2面板具有沿着所述第1方向以第2间距排列的多个第2子像素，沿着所述第1面板设置，基于所述第1面板的显示图像来生成沿着所述第1方向排列的给利用者的两眼带来视差的视差图像，

所述第1间距和所述第2间距彼此相等。

9.根据权利要求8所述的平视显示器用显示装置，其特征在于，

所述第2面板没有滤色器。

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