CN113614613A - 立体虚像显示模块、立体虚像显示系统以及移动体 - Google Patents

立体虚像显示模块、立体虚像显示系统以及移动体 Download PDF

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Abstract

能够进行三维图像与二维图像之间的显示切换的立体虚像显示模块(11)包含显示面板(14)、第1光学器件组(19)和第2光学器件(15)。显示面板(14)具有输出图像光的有效区域。第1光学器件组(19)通过向利用者反射图像光,从而使有效区域的虚像对利用者可视化。第2光学器件(15)被构成为对从有效区域的第1有效区域经由第1光学器件组(19)而朝向利用者的图像光的光线方向进行变更或者限制。第2光学器件(15)使第1图像光进入左眼(E1),并且使第2图像光进入右眼(Er)。立体虚像显示模块(11)被构成为利用者的各眼能够以每1度60像素以上的第1像素密度可视化第1有效区域的虚像。

Description

立体虚像显示模块、立体虚像显示系统以及移动体
技术领域
本公开涉及立体虚像显示模块、立体虚像显示系统以及移动体。
背景技术
已知一种显示装置,包含液晶面板、在液晶面板之前者之后配置的视差屏障、以及放大虚像形成用的光学系统,将三维图像放大来进行显示。例如,根据专利文献1,视差屏障将被显示于液晶面板的视差图像分离为左眼以及右眼,利用者能够立体观看被放大的虚像。
若作为液晶面板的视差图像而显示不同的图像,则视差图像中包含的各个图像的分辨率降低。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:JP特开平7-287193号公报
发明内容
本公开的一实施方式所涉及的立体虚像显示模块包含显示面板、第1光学器件组和第2光学器件。显示面板具有有效区域。有效区域被构成为输出图像光。第1光学器件组被构成为向利用者的第1眼以及第2眼反射图像光。第1光学器件被构成为通过反射图像光从而使有效区域的虚像对利用者可视化。第2光学器件被构成为对从第1有效区域经由第1光学器件组而朝向利用者的图像光的光线方向进行变更或者限制。第2光学器件被构成为使第1图像光进入第1眼,并且使第2图像光进入第2眼。第1有效区域包含于有效区域。立体虚像显示模块被构成为第1眼以及第2眼各自能够以每1度60像素以上的第1像素密度可视化所述第1有效区域的虚像。
本公开的一实施方式所涉及的立体虚像显示模块包含显示面板、第1光学器件组和第2光学器件。显示面板具有有效区域。有效区域被构成为输出图像光。第1光学器件组被构成为向第1方向反射图像光。第2光学器件被构成为对来自第1有效区域的图像光的光线方向进行变更或者限制。第2光学器件被构成为使第1图像光进入第1空间,使第2图像光进入第2空间。立体虚像显示模块被构成为能够与风挡一起进行控制,以使得所述利用者的各眼能够以每1度60像素以上的像素密度可视化第1有效区域的虚像。风挡被构成为向所述利用者反射图像光。
本公开的一实施方式所涉及的立体虚像显示模块包含显示面板、第1光学器件组和第2光学器件。显示面板具有有效区域。有效区域被构成为输出图像光。第1光学器件组被构成为向利用者的第1眼以及第2眼反射图像光。第1光学器件被构成为通过反射图像光,从而使有效区域的虚像对利用者可视化。第2光学器件被构成为对从第1有效区域经由所述第1光学器件组而朝向利用者的图像光进行衰减或者限制。第2光学器件被构成为能够进行控制,以使得将第1图像光输入至第1眼,并且将第2图像光输入至第2眼。第1有效区域包含在有效区域中。立体虚像显示模块被构成为第1眼以及第2眼各自能够以每1度60像素以上的第1像素密度可视化所述第1有效区域的虚像。
本公开的一实施方式所涉及的立体虚像显示模块包含显示面板、第1光学器件组和第2光学器件。显示面板具有有效区域。有效区域被构成为输出图像光。第1光学器件组被构成为向第1方向反射图像光。第2光学器件被构成为能够对来自第1有效区域的图像光的光线方向进行变更或者限制。第2光学器件被构成为能够进行控制,以使得使第1图像光进入第1空间、使第2图像光进入第2空间。立体虚像显示模块被构成为能够与风挡一起进行控制,以使得所述利用者的各眼能够以每1度60像素以上的像素密度可视化第1有效区域的虚像。风挡被构成为向所述利用者反射图像光。
本公开的一实施方式所涉及的立体虚像显示系统具有任意的立体虚像显示模块和风挡。
本公开的一实施方式所涉及的移动体具有任意的立体虚像显示模块和风挡。
附图说明
本发明的目的、特色以及优点通过以下的详细说明和附图将变得更为明确。
图1是一实施方式所涉及的立体虚像显示模块的概略结构图。
图2是将显示面板以及第2光学器件放大进行表示的立体图。
图3是说明显示面板的第1子像素的配置例的图。
图4是说明第1显示模式中的第2光学器件的第2子像素的显示例的图。
图5是说明基于第2显示模式的三维图像的显示的图。
图6是说明第2显示模式中的第2光学器件的第2子像素的显示例的图。
图7是说明第2显示模式中的显示面板的第3子像素以及第4子像素的配置例的图。
图8是说明基于利用者的眼睛的位置的、第3子像素以及第4子像素的配置的变更的图。
图9是说明基于利用者的眼睛的位置的、第2光学器件的减光区域以及透光区域的配置的变更的图。
图10是说明显示装置的显示方法的第1例的图。
图11是说明显示装置的显示方法的第2例的图。
图12是说明显示装置的显示方法的第3例的图。
图13是表示图像显示区域与图像非显示区域的一例的图。
图14是表示图13所对应的第7区域以及第8区域的一例的图。
图15是说明搭载于移动体的显示装置的配置以及结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外,以下的说明中使用的附图是示意性的附图。附图上的尺寸比例等与现实的情况不一致。
如图1所示,本公开的多个实施方式的一个实施方式所涉及的立体虚像显示系统10构成为包含立体虚像显示模块11以及检测装置12。图1表示从通过立体虚像显示系统10观察图像的利用者的上方来观看该立体虚像显示系统10的样子。检测装置12能够检测利用者的左眼El以及右眼Er的位置。检测装置12能够对立体虚像显示模块11输出利用者的左眼El以及右眼Er的位置的信息。立体虚像显示模块11能够根据利用者的左眼El以及右眼Er的位置的信息,来显示图像。以下,对立体虚像显示系统10的各部的结构进行相加详细的说明。
(立体虚像显示模块)
在本公开的一实施方式中,立体虚像显示系统10构成为利用者能够可视化立体虚像。立体虚像是作为立体像被利用者感知的虚像。利用者通过两个眼睛视觉识别视差不同的平面虚像,从而能够将该虚像感知为立体像。
立体虚像显示模块11包含:显示面板14、第1光学器件组19的至少一部分、以及第2光学器件15。立体虚像显示系统10可包含立体虚像显示模块11中未包含的第1光学器件组19的另一部分。立体虚像显示模块11可包含照射器13、控制器16、输入部17和显示信息获取部18。
显示面板14可以采用透射型或者自发光型的显示面板。作为显示面板14而使用透射型的显示面板的情况下,立体虚像显示模块11可以采用照射器13。作为显示面板14而使用自发光型的显示面板的情况下,立体虚像显示模块11可以省略照射器13。
透射型的显示面板可以包含液晶面板。显示面板14可以具有公知的液晶面板的结构。作为公知的液晶面板,可以采用IPS(In-Plane Switching:平面内切换)方式、FFS(Fringe Field Switching:边缘场切换)方式、VA(Vertical Alignment:垂直对准)方式、以及ECB(Electrically Controlled Birefringence:电控双折射)方式等的各种液晶面板。透射型的显示面板除了液晶面板以外,还包含MEMS(Micro Electro MechanicalSystems:微机电系统)快门式的显示面板。自发光型的显示面板包含有机EL(Electro-luminescence:电致发光)以及无极EL的显示面板。
图2将显示面板14以及第2光学器件15放大进行表示。显示面板14能够包含:液晶层14a、被配置为夹着液晶层14a的2个玻璃基板14b、14c以及在液晶层14a与一个玻璃基板14c之间配置的滤色器14d。显示面板14还能够包含配光膜、透明电极、以及偏振片等。在一般的液晶面板中,配光膜、透明电极以及偏振片等的配置以及结构是公知的,因此省略说明。另外,显示面板14也可以不具有滤色器14d,将立体虚像显示模块11设为单色的显示装置。
显示面板14构成为能够显示图像。在显示面板14中,显示图像的显示区域能够视为位于液晶层14a与滤色器14d的边界附近。在显示面板14中,显示图像的显示区域有时称为有效区域(Active area)。换言之,显示面板14具有有效区域。有时称为立体虚像显示模块11的有效区域。有效区域是能够在显示面板14实际显示图像的区域。有效区域构成为输出图像光。
在一实施方式中,照射器13、显示面板14、第2光学器件15以及第1光学器件组19沿着向利用者输出的图像的图像光的光路而排列。立体虚像显示模块11能够从远离利用者的一侧起按照射器13、显示面板14、第2光学器件15、以及第1光学器件组19的顺序进行排列。显示面板14与第2光学器件15能够替换排列顺序。
照射器13能够包含光源、导光板、扩散板、扩散片等。照射器13构成为将照射光面照射至显示面板14。照射器13构成为从光源射出照射光。照射器13构成为通过导光板、扩散板、扩散片等使照射光在显示面板14的面方向均匀化。照射器13构成为将均匀化的光向显示面板14出射。透射了透射型的显示面板14的照射光成为显示面板14显示的图像所对应的图像光。透射型的显示面板14构成为能够将照射光变换为图像光。
第1光学器件组19构成为将图像光向利用者的第1眼以及第2眼进行反射。第1光学器件组19将在显示面板14的有效区域被显示的图像向利用者的视野进行投影。第1光学器件组19构成为通过向利用者反射图像光,使得有效区域的虚像被该利用者可视化。第1光学器件组19能够包含具有正的屈光度的反射光学元件以及折射光学元件的至少任意一个以上。
图3是将从第2光学器件15侧观察到的显示面板14的一部分放大进行表示的图。显示面板14的显示区域包含多个第1子像素21。多个第1子像素21沿着第1方向以及与第1方向相交的第2方向而排列。第2方向能够设为与第1方向大致正交的方向。第1方向对应于对利用者的双眼带来视差的视差方向。第1方向能够在利用者视觉识别的虚像中设为横向或者左右方向。第2方向能够在利用者视觉识别的虚像中设为纵向或者上下方向。以下,将第1方向作为x方向、将第2方向作为y方向来进行说明。各图中,在从第2光学器件15向照射器13的方向观察,x方向表示从右向左的方向。y方向表示从上向下的方向。将与x方向以及y方向正交、沿着朝向利用者的眼睛一侧的光路的方向设为z方向。
多个第1子像素21能够在x方向以及y方向排列为格子状。在一实施方式中,各第1子像素21的y方向的长度比x方向的长度长。各第1子像素21能够对应于滤色器14d的颜色排列而具有R(Red)、G(Green)、B(Blue)的任意颜色。R、G、B的三个第1子像素21能够作为一组而构成一个像素22。为了说明,一个像素22在图3中由虚线包围来表示。1像素的x方向的长度与y方向的长度能够设为1∶1,但是并不限定于此。构成1个像素22的多个第1子像素21例如能够在x方向排列。相同颜色的第1子像素21例如能够在y方向排列。多个第1子像素21能够设为相同颜色。多个第1子像素21也可以不具有颜色。照射光通过第1子像素21而颜色成分的平衡被变更从而成为图像光。例如,R的第1子像素21构成为其他颜色的光衰减而透射红色的光。在显示面板14是自发光型的情况下,构成为从第1子像素21输出图像光。
第2光学器件15能够构成为对从第1有效区域经由第1光学器件组19而朝向利用者的图像光的光线方向进行变更或者限制。有效区域包含第1有效区域。第2光学器件15能够构成为对从第1有效区域经由第1光学器件组19而朝向利用者的图像光进行衰减或者限制。第2光学器件15构成为使第1图像光进入第1空间、且使第2图像光进入第2空间。第1空间是假定为存在第1眼的空间。第2空间是假定为存在第2眼的空间。第2光学器件15构成为使第1图像光进入第1眼、且使第2图像光进入第2眼。从第1有效区域出来的图像光包含第1图像光以及第2图像光。利用者的第1眼入射第1图像光,从而虚像被可视化。利用者的第2眼入射第2图像光,从而虚像被可视化。利用者通过不同的眼睛对第1图像光以及第2图像光进行视觉识别,从而将2个虚像感知为1个立体像。
第2光学器件15能够使用透射型的显示面板。第2光学器件15构成为来自显示面板14的输出被入射至第2光学器件15。作为第2光学器件15,能够采用液晶面板。利用液晶面板的第2光学器件15构成为能够控制图像光的衰减。如图2所示,第2光学器件15包含液晶层15a、被配置为夹着液晶层15a的2个玻璃基板15b以及15c。第2光学器件15能够省略滤色器。第2光学器件15通过省略滤色器,能够减少图像光的亮度的降低。第2光学器件15的显示区域能够视为位于液晶层15a与玻璃基板15c的边界附近。
如图4所示,第2光学器件15包含沿着x方向以及y方向而排列为格子状的多个第2子像素23。多个第2子像素23可以与多个第1子像素21等间距地被排列。该情况下,第2子像素23的水平间距Hp以及垂直间距Vp与第1子像素21的水平间距Hp以及垂直间距Vp相等。显示面板14以及第2光学器件15在显示面板14的法线方向观察时,多个第1子像素21的各个子像素与第2子像素23的任意一个重叠地对置。这样一来,能够在显示面板14以及第2光学器件15中使用具有同一形状以及尺寸的显示面板,因此制造容易。立体虚像显示模块11的显示面板14的第1子像素21与第2光学器件15的第2子像素23一一对应。立体虚像显示模块11能够减少图像显示时的运算量,基于控制器16的控制变得容易。但是,多个第2子像素23也可以不是与多个第1子像素21等间距。例如,考虑基于第1光学器件组19的显示面板14与第2光学器件15的像倍率的差,第2子像素23能够设为与第1子像素21不同的大小。
第2光学器件15相对于显示面板14在z方向分离规定距离。显示面板14与第2光学器件15可以形成为一体。例如,显示面板14与第2光学器件15使用光学透明的粘接剂而相互被固定。光学透明的粘接剂包含OCA(Optical Clear Adhesive)。
第2光学器件15构成为能够按每个第2子像素23来控制图像光的透射率。第2光学器件15构成为能够按每个第2子像素23来控制图像光的衰减率。第2光学器件15能够不使光强度大幅降低地使通过特定区域的图像光透射,使通过其他特定区域的图像光减光。在此,“减光”也包含基本不使光透射的“遮光”。第2光学器件15能够将使光透射的区域的第2子像素23作为最亮的灰度,将使其减光的区域的第2子像素23作为最暗的灰度。第2子像素23的灰度对应于光的透射率。最亮的灰度意味着光的透射率最高的灰度。最暗的灰度意味着光的透射率最低的灰度。第2光学器件15能够在使光透射的透光区域和使其减光的减光区域之间,使可见光区域的光的透射率相差100倍以上、例如1000倍左右。
第2光学器件15能够采用MEMS快门面板。利用MEMS快门面板的第2光学器件15构成为能够限制图像光。第2光学器件15的多个开口能够在第1方向以及第2方向排列。多个开口能够对应于子像素或者像素。第2光学器件15能够在各开口包含滤色器。
第2光学器件15可以视差屏障。视差屏障被构成为对图像光的光线方向进行限制。视差屏障包含:被构成为图像光透射的区域、和图像光的透射被限制的区域。第2光学器件15可以采用视差透镜。视差透镜构成为变更图像光的光线方向。
控制器16与立体虚像显示系统10的各结构要素连接,构成为能够控制各结构要素。控制器16例如构成为处理器。控制器16可以包含一个以上的处理器。处理器可以包含读入特定的程序从而执行特定的功能的通用处理器、以及专用于特定的处理的专用处理器。专用处理器可以包含面向特定用途IC(ASIC:Application Specific IntegratedCircuit)。处理器可以包含可编程逻辑器件(PLD:Programmable Logic Device)。PLD可以包含FPGA(Field-Programmable Gate Array:现场可编程门阵列)。控制器16可以是一个或者多个处理器进行协作的SoC(System-on-a-Chip:片上系统)以及SiP(System In aPackage:系统级封装)的任意一者。控制器16可以具备存储部,存储部中保存各种信息、或者使立体虚像显示系统10的各结构部进行动作的程序等。存储部例如可以包含半导体存储器等。存储部可以作为控制器16的工作存储器发挥功能。
控制器16构成为基于图像数据来控制显示面板14的第1子像素21。显示面板14构成为通过控制器16的控制而能够控制第1子像素21。控制器16构成为控制第2光学器件15的第2子像素23。第2光学器件15构成为通过控制器16的控制而能够控制第2子像素23。图像数据能够从后述的显示信息获取部18来获取。图像数据可以基于从显示信息获取部18获取到的信息而在控制器16内生成。图像数据可以包含文字以及符号等。图像数据包含用于显示二维图像数据以及三维图像的视差图像数据。
控制器16能够在包含在显示面板14显示二维图像的第1显示模式、以及显示视差图像的第2显示模式的多个显示模式之间进行切换。控制器16能够将第2光学器件15的驱动模式在包含第1显示模式所对应的第1驱动模式以及所述第2显示模式所对应的第2驱动模式的多个驱动模式之间进行切换。对于基于控制器16的显示模式的切换,在后面叙述。
输入部17能够从检测装置12接收利用者的左眼El以及右眼Er的位置的信息。输入部17可以具备电连接器或者光连接器。输入部17可构成为能够接收来自检测装置12的电信号或者光信号。
显示信息获取部18从其他装置获取要显示于立体虚像显示模块11的信息。例如,显示信息获取部18可以从再现预先存储的图像的图像再现装置获取要显示的信息。显示信息获取部18可以通过来自外部的无线通信线路来获取要显示的信息。例如,在立体虚像显示系统10被搭载于车辆的情况下,显示信息获取部18从车辆内的电子控制装置(ECU:Electronic Control Unit)获取要显示的信息。
控制器16考虑针对利用者的左眼El以及右眼Er的位置的、基于第1光学器件组19的显示面板14以及第2光学器件15的像的放大倍率,来控制显示面板14以及第2光学器件15。
一实施方式中,第1光学器件组19对图像光进行投影,以使得利用者从最佳观看距离进行观看时在利用者的视野内第1子像素21以及与其对置地设置的第2子像素23具有相互不同的间距。该情况下,尽管从利用者观看而显示面板14位于远离第2光学器件15的位置,但是以相同方式配置有子像素21、23的显示面板14的显示区域和第2光学器件15的显示区域占据相同的视野范围。满足这种要件的第1光学器件组19能够基于几何光学来进行设计。
通过采用这种的第1光学器件组19,第1子像素21以及第2子像素23的对应变得容易。因此,能够更为简单地构成控制器16,并且能够减轻控制器16的处理负荷。
(检测装置)
检测装置12构成为能够检测利用者的眼睛的位置。检测装置12构成为向立体虚像显示模块11的输入部17进行输出。检测装置12例如可以具备照相机。检测装置12可以构成为通过照相机来拍摄利用者的脸部。检测装置12可以构成为从照相机的摄影图像检测左眼El以及右眼Er的至少一方的位置。检测装置12可以构成为从一个照相机的摄影图像,检测左眼El以及右眼Er的至少一方的位置来作为三维空间的坐标。检测装置12也可以构成为从两个以上的照相机的摄影图像,检测左眼El以及右眼Er的至少一方的位置来作为三维空间的坐标。
检测装置12可以不具备照相机,构成为与装置外的照相机连接。检测装置12可以具备输入来自装置外的照相机的信号的输入端子。装置外的照相机可以构成为与输入端子直接连接。装置外的照相机可以构成为经由共用网络而与输入端子间接地连接。不具备照相机的检测装置12可以具备照相机输入影像信号的输入端子。不具备照相机的检测装置12可以构成为从输入至输入端子的影像信号来检测左眼El以及右眼Er的至少一方的位置。
检测装置12可以取代照相机而具备例如传感器。传感器可以是超声波传感器或者光传感器等。检测装置12可以构成为由传感器检测利用者的头部的位置,基于头部的位置来推断左眼El以及右眼Er的至少一方的位置。检测装置12可以构成为由一个或者两个以上的传感器来检测左眼El以及右眼Er的至少一方的位置,来作为三维空间的坐标。
检测装置12可以构成为在仅检测左眼El以及右眼Er的任意一方的位置的情况下,根据预先被存储的利用者的眼间距离的信息或者一般的眼间距离的信息,来推断另一个眼睛的位置。另一个眼睛的位置的推断可以是由控制器16进行的结构,而不是由检测装置12进行。
在立体虚像显示模块11与利用者的左眼El以及右眼Er的相对位置关系基本固定的这种显示装置中,也可以不设置检测装置12。该情况下,输入部17也不需要。
(第1显示模式)
立体虚像显示模块11在第1显示模式中,在显示面板14的第1子像素21显示二维图像。二维图像可以包含单色图像以及彩色图像。在第1显示模式时,第2光学器件15通过控制器16而以第1驱动模式被驱动。第2光学器件15能够被控制为从显示面板14射出的图像光的减光变小、或者不遮光。利用者通过双眼来视觉识别第1子像素21的虚像。本公开的立体虚像显示模块11中,利用者以每1度160像素以上的像素密度可视化第1子像素21的虚像。有时将该每1度的像素量称为PPD(Pixels Per Degree)。该每单位角度的像素量被称为像素角密度。利用者通过双眼视觉识别60PPD的虚像。通过双眼被视觉识别的虚像的像素密度能够被称为第1像素密度。该像素密度根据虚像的距离、显示面板14的像素线密度(PPI;PixelsPer Inch)、第1光学器件组19的放大倍率等而确定。
在第1驱动模式时,第2光学器件15例如将全部的第2子像素23设为最亮的灰度或者基于此的灰度。该情况下,所谓第2子像素23的“最亮的灰度”,是指来自显示面板14的图像光的透射率最高的灰度。以下,所谓第2子像素23的“最暗的灰度”,是指来自显示面板14的图像光的透射率最低的灰度。图4中全部的第2子像素23显示“最亮的灰度”的状态。第2子像素23使被显示在显示面板14的图像的图像光透射。
第1显示模式中的第2子像素23的驱动方法并不限定于上述内容。例如,第2子像素23可以在显示面板14的图像被显示的区域所对应的区域中设为最亮的灰度,在显示面板14的图像未被显示的区域所对应的区域中设为最暗的灰度。
(第2显示模式)
第2显示模式是针对利用者显示被视觉识别为三维图像的图像的模式。为了适当地显示三维图像,从显示面板14到利用者的左眼El以及右眼Er的距离被设为例如最佳观看距离。最佳观看距离是在通过立体虚像显示模块11来观察视差图像时串扰最少的距离。该情况下,所谓串扰,是指被显示为右眼Er用的图像入射至左眼El、以及/或者被显示为左眼El用的图像入射至右眼Er。
在显示三维图像的第2显示模式中,第2光学器件15通过控制器16而以第2驱动模式被驱动。在第2驱动模式中,第2光学器件15作为对从第1子像素21射出的图像光进行减光的光学元件发挥功能。如图5以及图6所示,第2光学器件15的减光区域(第1区域)31中包含的第2子像素23通过控制器16被控制为比透光区域(第2区域)32中包含的第2子像素23暗的灰度。第2光学器件15的减光区域31中包含的第2子像素23可以被设定为最暗的灰度。此外,透光区域32中包含的第2子像素23通过控制器16而被设定为亮的灰度。透光区域32中包含的第2子像素23可以被设定为最亮的灰度。减光区域31中包含的第2子像素23的光的透射率可以设为透光区域32中包含的第2子像素23的光的透射率的百分之一以下。
如图6所示,减光区域31以及透光区域32分别是在一个方向延伸的区域。多个减光区域31以及多个透光区域32能够交替排列。多个减光区域31能够具有相互大致相等的宽度,在x方向以规定的间隔周期性排列。多个透光区域32能够具有相互大致相等的宽度,在x方向以规定的间隔周期性排列。从显示面板14的第1子像素21射出的图像光通过第2光学器件15的减光区域31以及透光区域32,相对于左眼El以及右眼Er而分别能够视觉识别的范围确定。减光区域31的x方向的宽度能够设为与透光区域32的x方向的宽度相同、或者比透光区域32的x方向的宽度宽。
减光区域31以及透光区域32也可以在除了x方向以外的一个方向连续地延伸。减光区域31以及透光区域32能够作为视差屏障而发挥功能。减光区域31以及透光区域32延伸的方向可以相对于x方向以及y方向而设为倾斜方向。能够将减光区域31以及透光区域32延伸的方向相对于y方向的角度称为阻挡倾斜角。阻挡倾斜角能够设为大于0度且小于90度的角度。假如减光区域31以及透光区域32沿着y方向被排列的情况下,由于第1子像素21以及/或者第2子像素23的尺寸以及/或者配置中包含的误差,在显示图像中容易识别出波纹。在减光区域31以及透光区域32具有0度以外的阻挡倾斜角的情况下,与第1子像素21以及/或者第2子像素23的尺寸以及/或者配置中包含的误差无关地,显示图像中难以识别出波纹。
第2显示模式中,第2光学器件15针对从显示面板14出射的图像光的至少一部分,根据该图像光入射至第2光学器件15的位置而进行减光。第2光学器件15针对从显示面板14出射的图像光的另一部分,根据入射至第2光学器件15的位置而使其透射。由此,第2光学器件15对从显示面板14出射的图像光的光线方向进行规定。
立体虚像显示模块11在显示三维图像的第2显示模式中,在显示面板14的第1子像素21显示视差图像。视差图像是包含相互具有视差的左眼El用和右眼Er用的图像在内的图像。如图5所示,从显示面板14的第1子像素21中包含的第3子像素33出射的第1图像光通过第2光学器件15被规定光线方向从而达到利用者的左眼El。因此,在图5所示的状态中,在第3子像素33显示左眼El用的图像。从显示面板14的第1子像素21中包含的第4子像素34出射的第2图像光通过第2光学器件15被规定光线方向从而到达利用者的右眼Er。因此,在第4子像素34显示右眼Er用的图像。利用者的左眼被输入第1图像光,右眼被输入第2图像光。利用者的双眼被输入视差图像之中的不同的图像,从而能够将图像识别为三维图像。另外,图5中将通过第1光学器件组19的图像光描绘为直线状,但是实际通过第1光学器件组19的图像光因构成第1光学器件组19的光学元件而受到折射以及反射等。
利用者通过左眼来视觉识别第3子像素33的虚像,通过右眼来视觉识别第4子像素34的虚像。本公开的立体虚像显示模块11中,利用者以30PPD的像素密度可视化第3子像素33的虚像,以30PPD的像素密度可视化第4子像素34的虚像。通过这各个眼睛被视觉识别的虚像的像素密度能够被称为第2像素密度。利用者通过各眼来视觉识别30PPD的虚像。利用者将由各眼视觉识别的30PPD的虚像视觉识别为1个立体虚像。该立体虚像对于利用者而言,被识别为与通过双眼视觉识别的60PPD的虚像相同程度的像素密度的图像。通过在各眼以30PPD来显示虚像,立体虚像显示模块11能够减少在变更为立体虚像时的分辨率的降低。
在一例中,在显示面板14上,显示左眼El用的图像的第3子像素33、以及显示右眼用的图像的第4子像素34如图7所示那样被配置。图7中,对第1子像素21赋予用于说明的编号1~6。赋予相同编号的第1子像素21属于第3子像素33或者第4子像素34的任意的同一子像素。如后述,第1子像素21能够在第3子像素33与第4子像素34之间进行切换。被赋予同一编号的第1子像素21以同一定时进行切换。图7中所图示的例子中,第3子像素33是被赋予编号1~3的第1子像素21。第4子像素34是被赋予编号4~6的第1子像素21。第3子像素33以及第4子像素34的排列以与第2光学器件15的减光区域31以及透光区域32所形成的视差屏障的阻挡倾斜角对应的角度,相对于y方向而倾斜。
图7中,第3子像素33至少局部位于经由第2光学器件15的透光区域32而利用者的左眼El能够视觉识别的显示面板14上的左眼可视区域35。第3子像素33可以在利用者的左眼El能够视觉识别的显示面板14上的区域包含一半以上。此时,第3子像素33通过第2光学器件15的减光区域31而被减光,至少局部位于利用者的右眼Er无法视觉识别的显示面板14上的区域。第4子像素34至少局部位于经由第2光学器件15的透光区域32而利用者的右眼Er能够视觉识别的显示面板14上的右眼可视区域36。第4子像素34可以在利用者的右眼Er能够视觉识别的显示面板14上的区域包含一半以上。此时,第4子像素34通过第2光学器件15的减光区域31而被减光,至少局部位于利用者的左眼El无法视觉识别的显示面板14上的区域。在第2光学器件15的减光区域31以及透光区域32在x方向排列的第2子像素23的数量相等时,左眼可视区域35与从右眼Er无法视觉识别的区域几乎一致。右眼可视区域36与从左眼El无法视觉识别的区域几乎一致。
利用者在观察视差图像时,有时利用者的左眼El以及右眼Er的位置移动。若利用者的眼睛的位置变化,则在显示面板14上,由左眼El能够视觉识别的区域以及由右眼Er能够视觉识别的区域的位置可能变化。例如,利用者的眼睛相对于显示面板14向左方向(正的x方向)移动的情况下,从利用者的眼睛看到的第2光学器件15上的减光区域31以及透光区域32的位置表观上相对于显示面板14向右方向(负的x方向)位移。
若减光区域31以及透光区域32在表观上相对于显示面板14向右方向位移,则图7中赋予编号1的第3子像素33从利用者的左眼El无法视觉识别,并且被利用者的右眼Er视觉识别而发生串扰。同样,图7中赋予编号4的第4子像素34从利用者的右眼Er无法视觉识别,并且被利用者的左眼El视觉识别从而发生串扰。
该情况下,控制器16经由输入部17来获取通过检测装置12检测出的利用者的眼睛的位置,基于利用者的眼睛的位置来切换第3子像素33以及第4子像素34的配置,以使得串扰最小。图8表示从图7的状态将一部分的第1子像素21在第3子像素33以及第4子像素34之间进行切换的例子。在图8的例子中,控制器16将编号1的第3子像素33切换至第4子像素34,将编号4的第4子像素34切换至第3子像素33。也就是说,控制器16将编号2~4的第1子像素21设为显示左眼El用的图像的第3子像素33。控制器16将编号5、6、1的第1子像素21设为显示右眼Er用的图像的第4子像素34。其结果,左眼可视区域35以及右眼可视区域36作为整体向负的x方向移动。由此,利用者即便在眼睛的位置相对于显示面板14发生变化的情况下,也能够在显示面板14上观察到合适的视差图像。也就是说,利用者能够持续看到被视觉识别为三维图像的图像。
与上述方法不同,也可以在利用者观察视差图像时,为了与利用者的左眼El以及右眼Er的位置的变化对应,控制器16使显示于第2光学器件15的减光区域31以及透光区域32的位置变化。例如,在利用者的左眼El以及右眼Er相对于显示面板14向左方向(正的x方向)移动的情况下,可以如图9所示那样从图6的状态使减光区域31以及透光区域32向左方向移动。
如以上说明,本公开的立体虚像显示系统10以及立体虚像显示模块11具有在显示面板14显示二维图像的第1显示模式、和显示视差图像的第2显示模式。控制器16以第1显示模式,通过使图像光透射的第1驱动模式来驱动第2光学器件15。控制器16以第2显示模式,通过规定视差图像的图像光的行进方向的第2驱动模式,来驱动第2光学器件15。由此,立体虚像显示系统10以及立体虚像显示模块11能够使用同一装置,切换显示二维图像和三维图像。
(二维图像以及三维图像的部分显示)
在本公开的一实施方式中,立体虚像显示系统10以及立体虚像显示模块11能够使二维图像和三维图像混合存在来进行显示。二维图像和三维图像分别被显示于立体虚像显示模块11的一部分。图10是说明显示面板14以及第2光学器件15的显示内容的一例的图。
图10中,显示面板14包含显示二维图像的第3区域41、和显示视差图像的第4区域42。第4区域42对应于第1有效区域。第3区域41对应于第2有效区域。第2光学器件15构成为将来自第2有效区域的图像光输入至第3空间。第3空间是假定存在利用者的双眼的空间。第2光学器件15对应于第3区域41,包含第2子像素23的一部分的第5区域43以第1驱动模式进行控制。第2光学器件15对应于第4区域42,包含第2子像素23的一部分的第6区域44以第2驱动模式进行控制。第2光学器件15的一部分以第1驱动模式被控制,另一部分以第2驱动模式被控制。第5区域43在第2光学器件15上,能够设为显示面板14的第3区域41所对置的区域。第6区域44在第2光学器件15上,能够设为显示面板14的第4区域42所对置的区域。
第1驱动模式中,第5区域43使二维图像透射,因此能够使全部的第2子像素23的灰度较为明亮。第5区域43能够设为第2子像素23的最亮的灰度。第2驱动模式中,如使用图6所说明那样,第6区域44包含在规定方向延伸的灰度相对较暗的减光区域31、以及灰度相对较亮的透光区域32。第6区域44使被显示于第4区域42的视差图像中的基于第3子像素33的图像到达利用者的左眼El。第6区域44使被显示于第4区域42的视差图像中的基于第4子像素34的图像到达利用者的右眼Er。相当于基于第3子像素33的图像的图像光对应于第1图像光。相当于基于第4子像素34的图像的图像光对应于第2图像光。
控制器16控制显示面板14的第3区域41中的基于第1显示模式的二维图像的显示、以及第4区域42中的基于第2显示模式的视差图像的显示。控制器16控制第2光学器件15的第5区域43的基于第1驱动模式的驱动、以及第6区域44的基于第2驱动模式的驱动。
在图10的例子中,假定被搭载于车辆的情况,在第3区域41将车辆的速度显示为二维图像,在第4区域42通过被识别为三维图像的视差图像来显示对行进方向前方的转动方向进行表示的箭头。利用者能够根据三维图像感知在前方的多远的距离处向右转。
利用者通过左眼对第3子像素33的虚像进行视觉识别,通过右眼对第4子像素34的虚像进行视觉识别。在本公开的立体虚像显示模块11中,利用者以30PPD的像素密度可视化第3子像素33的虚像,以30PPD的像素密度可视化第4子像素34的虚像。利用者通过各眼来视觉识别30PPD的虚像。利用者将通过各眼视觉识别的30PPD的虚像视觉识别为1个立体虚像。该立体虚像对于利用者而言,被识别为与通过双眼视觉识别的60PPD的虚像相同程度的像素密度的图像。以各眼30PPD来显示虚像,立体虚像显示模块11能够在设为立体虚像时减少分辨率的降低。立体虚像显示模块11通过以各眼30PPD显示虚像,能够显示与60PPD的平面虚像的分辨率的差异所导致的违和感较少的图像。
在一实施方式中,控制器16在第1显示模式中,分析从显示信息获取部18获取到的图像数据,能够检测第3区域41中的显示图像的图像显示区域45以及未显示图像的图像非显示区域46。图11表示包含图像显示区域45以及图像非显示区域46的例子。图11中,在图像显示区域45显示速度信息“50km/h”。图11中,在图像非显示区域46未包含要显示的信息。图像显示区域45以及图像非显示区域46能够以各种方法来决定。控制器16可以将第1子像素21作为单位,来判定图像的显示/非显示,决定图像显示区域45以及图像非显示区域46。
将第2光学器件15的第5区域43中的图像显示区域45所对应的区域设为第7区域47。将图像非显示区域46所对应的区域设为第8区域48。控制器16也可以将第8区域48中包含的第2子像素23设为较暗的灰度、例如最暗的灰度。控制器16可以将第7区域47中包含的第2子像素23设为较亮的灰度、例如最亮的灰度。由此,利用者视觉识别的图像中的图像非显示区域46被更暗地显示,被显示的二维图像的对比度变得更高。
在图10以及图11中,第3区域41与第4区域42在显示面板14上被上下排列。第3区域41以及第4区域42的形状以及配置方向并不限于图10以及图11的情况。能够在显示面板14上的任意位置配置显示二维图像的第3区域41以及显示视差图像的第4区域42。可以在显示面板14上使第3区域41以及第4区域42的形状以及配置动态地变化。图12表示与图10以及图11不同的第3区域41以及第4区域42的配置的例子。
控制器16对显示面板14上的以第1显示模式显示二维图像的第3区域41、以及以第2显示模式显示三维图像的第4区域42之间的切换进行控制。控制器16随着第3区域41以及第4区域42的切换,在第2光学器件15上切换以第1驱动模式被驱动的第5区域43以及以第2驱动模式被驱动的第6区域44。控制器16能够在显示面板14上局部地切换第1显示模式以及第2显示模式。控制器16能够对应于第1显示模式以及第2显示模式的切换,在第2光学器件15上局部地切换第1驱动模式以及第2驱动模式。
在图12的例子中,控制器16将二维的文字信息等显示在显示面板14的第3区域41的图像显示区域45,将视差图像显示在第4区域42。控制器16将第2光学器件15的第5区域43中的第7区域47的灰度设定得较亮,将第8区域48的灰度设定得较暗。进而,控制器16能够使第2光学器件15的第6区域44显示减光区域31以及透光区域32在规定方向延伸的视差屏障,使利用者将显示于第4区域42的视差图像视觉识别为三维图像。
在图11以及图12所示的例子中,图像显示区域45图示为包含一组文字等的图像的矩形状的区域。但是,图像显示区域45能够以子像素单位设为具有规定值以上的灰度的第1子像素21的区域。例如,如图13所示,在显示面板14上存在文字“o”时,可以将具有最暗的灰度或者基于此的灰度以外的灰度的第1子像素21所占据的区域设为图像显示区域45,将除此以外的区域设为图像非显示区域46。该情况下、控制器16从图像数据识别图像显示区域45。作为一例,控制器16可以从显示面板14中显示图像的行缓冲器,检索最暗的灰度或者基于此的灰度的第1子像素21,来决定图像非显示区域46,将除此以外的区域设为图像显示区域45。
控制器16考虑左眼El以及右眼Er的位置,来决定在第2光学器件15上与图像显示区域45对应的第7区域47以及与图像非显示区域46对应的第8区域48。控制器16可以在通过第2光学器件15上的第2子像素23而被左眼El以及右眼Er视觉识别的显示面板14上的区域均为图像非显示区域46的情况下,决定该第2子像素23属于第8区域48。控制器16可以在通过第2子像素23而左眼El以及右眼Er的至少一方视觉识别图像显示区域45的情况下,决定该第2子像素23属于第7区域47。例如,如图14所示,第7区域47具有在x方向比图像显示区域45宽的宽度,以使得从左眼El以及右眼Er的任意眼睛都能够识别图像显示区域45。
这样,控制器16通过设定第7区域47以及第8区域48,立体虚像显示模块11能够更暗地显示二维图像未被显示的区域,因此所显示的二维图像的对比度提高。
(移动体)
图15是表示被搭载于车辆等移动体50的本公开的显示装置的一方式即平视显示器51的概略结构的图。平视显示器51也称为HUD(Head Up Display)。平视显示器51包含显示装置52以及检测装置53。平视显示器51能够作为立体虚像显示系统而发挥功能。检测装置53检测移动体50的驾驶者即利用者的左眼El以及右眼Er的位置并发送至显示装置52。显示装置52包含照射器54、显示面板55、第2光学器件56以及对这些结构要素进行控制的控制器。照射器54、显示面板55、第2光学器件56以及控制器与图1的立体虚像显示模块11的照射器13、显示面板14、第2光学器件15以及控制器16类似地构成,因此省略说明。
立体虚像显示模块可以具备显示装置52和第1光学器件组。第1光学器件组构成为能够在利用者的视野内将被显示于显示面板55的图像投影为虚像。第1光学器件组包含第1光学部件57、第2光学部件58。第1光学器件组通过第1光学部件57以及第2光学部件58的光学特性而像素密度变化。该光学特性可被称为放大倍率等。第1光学器件组可以包含被投影部件59。第1光学器件组可以通过第1光学部件57、第2光学部件58以及被投影部件59的光学特性而像素密度变化。第1光学器件组可以主要通过第1光学部件57以及第2光学部件58的光学特性而像素密度变化。立体虚像显示模块可以构成为能够与将图像光向利用者反射的被投影部件59一起进行控制,以使得利用者的各眼可视化有效区域的虚像。第1光学部件57是对从显示面板55出射并透射了第2光学器件56的图像光进行反射的反射镜。第2光学部件58是将被第1光学部件57反射的图像光向被投影部件59进行反射的反射镜。第1光学部件57以及第2光学部件58的双方或者任意一方能够设为具有正的屈光度的凹面镜。
被投影部件59是将入射的图像光向利用者的左眼El以及右眼Er反射、并且使从利用者的前方入射的光透射的半透明的部件。作为被投影部件59,有时使用前挡风玻璃的一部分。被投影部件59可以被称为风挡。被投影部件59构成为将图像光向利用者反射。作为被投影部件59,有时使用专用的组合器(Combiner)。第1光学部件57、第2光学部件58以及被投影部件59将被显示于显示面板55的显示区域(有效区域)的图像投影为在利用者的视野内进行虚像60的成像。虚像60被显示的面能够称为从利用者看到的表观上的显示面。另外,第1光学器件组的结构并不限于组合反射镜。第1光学器件组可以是组合反射镜和透镜等的各种结构。
通过以上的这种结构,平视显示器51能够根据利用者的左眼El以及右眼Er的位置,在利用者的视野内将二维图像以及三维图像投影为虚像60。二维图像被利用者感知为被显示于虚像60的显示位置。三维图像由于视差图像对左眼El以及右眼Er带来的视差而被感知为从虚像60的显示位置进一步具有纵深。
本公开所涉及结构并不是仅限定于以上所说明的实施方式,能够进行多种的变形或者变更。例如,各结构部、各步骤等中包含的功能等能够在逻辑上不矛盾地重新配置,能够将多个结构部等组合为一个、或者进行分割。
例如,在立体虚像显示模块11中,显示面板14被配置在照射器13与第2光学器件15之间。但是,显示面板14也可以被配置为在与照射器13之间夹着第2光学器件15。该情况下,第2光学器件15被照射器13照射,从第2光学器件15出射的第2光学器件15的输出入射至显示面板14。这样,即使调换显示面板14与第2光学器件15的位置,立体虚像显示模块11也能够具有同样的作用、效果。同样,即便在显示装置52中也能够将第2光学器件56配置在照射器54与显示面板55之间。
在上述实施方式中,表示了在立体虚像显示模块11的一部分显示二维图像、另一部分显示三维图像的例子,但是也能够将显示于立体虚像显示模块11的图像整体在二维图像与三维图像之间切换。
本公开中的″移动体″包括车辆、船舶、飞机。本公开中的″车辆″包括汽车以及工业车辆,但不限于此,也可以包括铁路车辆及生活车辆、在跑道上行驶的固定翼机。汽车包括轿车、卡车、公共汽车、两轮车及无轨电车等,但并不限于此,也可以包括在道路上行驶的其他车辆。工业车辆包括面向农业及建设的工业车辆。工业车辆包括叉车和高尔夫球车,但不限于此。面向农业的工业车辆包括拖拉机、耕耘机、移植机、捆扎机、联合收割机及割草机,但不限于此。面向建设的工业用车辆包括推土机、铲土机、铲车、吊车、翻斗车及装货滚轮,但不限于此。车辆包括通过人力行驶的车辆。车辆的分类并不限于上述。例如,汽车可以包括能够在道路上行驶的工业车辆,并且多个类别可以包括相同的车辆。本公开的船舶包括喷气式飞机、船只、油轮。本公开的航空器中包括固定翼机、旋翼机。
本公开中,“第1”以及“第2”等的记载是用于区别该结构的标识符。本公开中的以“第1”以及“第2”等的记载被区别的结构能够交换该结构中的编号。例如,第1方向能够与第2方向交换作为标识符的“第1”和“第2”。标识符的交换同时进行。标识符交换后,该结构也被区别。标识符也可以删除。删除了标识符的结构以符号进行区别。不能仅根据本公开中的“第1”以及“第2”等的标识符的记载而用于该结构的顺序的解释、存在小编号的标识符的根据、存在大编号的标识符的根据。
根据本公开的实施方式,能够提供一种可现实具有分辨率的立体图像的立体虚像显示模块、立体虚像显示系统以及具备该立体虚像显示模块的移动体。
本发明在不脱离其精神或者主要特征的情况下能够以其他的各种方式来实施。因此,上述实施方式的全部内容仅仅是例示,本发明的范围表示在权利要求书中,并不受到说明书文本的任何限制。再有,属于权利要求书的变形或变更全部是本发明的范围内。
符号的说明
10 立体虚像显示系统
11 立体虚像显示模块
12 检测装置
14 显示面板
19 第1光学器件组
15 第2光学器件
13 照射器
14a 液晶层
14b、14c 玻璃基板
14d 滤色器
15a 液晶层
15b、15c 玻璃基板
16 控制器
17 输入部
18 显示信息获取部
21 第1子像素
22 像素
23 第2子像素
31 减光区域(第1区域)
32 透光区域(第2区域)
33 第3子像素
34 第4子像素
35 左眼可视区域
36 右眼可视区域
41 第3区域
42 第4区域
43 第5区域
44 第6区域
45 图像显示区域
46 图像非显示区域
47 第7区域
48 第8区域
50 移动体
51 平视显示器
52 显示装置
53 检测装置
54 照射器
55 显示面板
56 第2光学器件
57 第1光学部件
58 第2光学部件
59 被投影部件
60 虚像
El 左眼
Er 右眼。

Claims (23)

1.一种立体虚像显示模块,包含:
显示面板,具有被构成为输出图像光的有效区域;
第1光学器件组,被构成为通过向利用者的第1眼以及第2眼反射所述图像光,从而使所述有效区域的虚像对所述利用者可视化;和
第2光学器件,被构成为对从所述有效区域之中的第1有效区域经由所述第1光学器件组而朝向所述利用者的所述图像光的光线方向进行变更或者限制,从而使第1图像光进入所述第1眼、并且使第2图像光进入所述第2眼,
所述立体虚像显示模块被构成为所述第1眼以及所述第2眼各自能够以每1度60像素以上的第1像素密度可视化所述第1有效区域的虚像。
2.根据权利要求1所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2光学器件被构成为将来自第2有效区域的所述图像光输入至所述第1眼以及所述第2眼,
所述第2有效区域与所述有效区域之中的所述第1有效区域不同。
3.根据权利要求2所述的立体虚像显示模块,其中,
所述立体虚像显示模块被构成为所述利用者能够以第2像素密度可视化所述第2有效区域的虚像,
所述第2像素密度是所述第1像素密度的2倍以上。
4.根据权利要求3所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2像素密度是每1度160像素以上的像素密度。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第1光学器件组包含:
第1反射组,被构成为对所述图像光进行反射,包含至少一个反射镜;和
第2反射组,被构成为在所述第1反射组进行了反射之后对图像光进行反射,包含至少一个透明器件。
6.根据权利要求5所述的立体虚像显示模块,其中,
所述透明器件被构成为:通过反射而向利用者输入所述图像光,通过透射而向利用者输入其他光。
7.一种立体虚像显示模块,包含:
显示面板,具有被构成为输出图像光的有效区域;
第1光学器件组,被构成为向第1方向反射所述图像光;和
第2光学器件,被构成为对来自所述有效区域之中的第1有效区域的所述图像光的光线方向进行变更或者限制,从而使第1图像光进入第1空间,使第2图像光进入第2空间,
所述立体虚像显示模块被构成为能够与将所述图像光向所述利用者进行反射的风挡一起进行控制,以使得所述利用者的各眼能够以每1度60像素以上的像素密度可视化所述第1有效区域的所述虚像。
8.根据权利要求7所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2光学器件被构成为将来自第2有效区域的所述图像光输入至第3空间,
所述第2有效区域与所述有效区域之中的所述第1有效区域不同。
9.根据权利要求8所述的立体虚像显示模块,其中,
所述立体虚像显示模块被构成为与所述风挡一起,从而所述利用者能够以第2像素密度可视化所述有效区域的虚像,
所述第2像素密度是所述第1像素密度的2倍以上。
10.根据权利要求9所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2像素密度是每1度160像素以上的像素密度。
11.一种立体虚像显示模块,包含:
显示面板,具有被构成为输出图像光的有效区域;
第1光学器件组,被构成为向利用者的第1眼以及第2眼反射图像光,使所述有效区域的虚像对所述利用者可视化;和
第2光学器件,被构成为通过对从所述有效区域之中的第1有效区域经由所述第1光学器件组而朝向所述利用者的所述图像光进行衰减或者限制,从而将第1图像光输入至所述第1眼,并且将第2图像光输入至所述第2眼,
所述立体虚像显示模块被构成为所述第1眼以及所述第2眼各自能够以每1度60像素以上的第1像素密度可视化所述第1有效区域的虚像。
12.根据权利要求10所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2光学器件被构成为能够进行控制,以使得能够使输入至所述第1眼的所述第2图像光的衰减量比所述第1图像光的衰减量大,
并且能够使输入所述第2眼的所述第1图像光的衰减量比所述第2图像光的衰减量大。
13.根据权利要求11或者12所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2光学器件被构成为能够进行控制,以使得能够将来自第2有效区域的所述图像光输入至所述第1眼以及所述第2眼,
所述第2有效区域与所述有效区域之中的所述第1有效区域不同。
14.根据权利要求13所述的立体虚像显示模块,其中,
所述立体虚像显示模块被构成为能够进行控制,以使得利用者能够以第2像素密度可视化所述第2有效区域的虚像,
所述第2像素密度是所述第1像素密度的2倍以上。
15.根据权利要求14所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2像素密度是每1度160像素以上的像素密度。
16.一种立体虚像显示模块,包含:
显示面板,具有被构成为输出图像光的有效区域;
第1光学器件组,被构成为向第1方向反射所述图像光;和
第2光学器件,被构成为能够进行控制,以使得对来自所述有效区域之中的第1有效区域的所述图像光的光线方向进行变更或者限制,使第1图像光进入第1空间,使第2图像光进入第2空间,
所述立体虚像显示模块被构成为能够与向利用者反射所述图像光的风挡一起进行控制,以使得所述利用者的各眼能够以每1度60像素以上的第1像素密度可视化所述第1有效区域的所述虚像。
17.根据权利要求16所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2光学器件被构成为能够进行控制,以使得能够使输入至所述第1空间的所述第2图像光的衰减量比所述第1图像光的衰减量大,
并且能够使输入至所述第2空间的所述第1图像光的衰减量比所述第2图像光的衰减量大。
18.根据权利要求14或者17所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2光学器件被构成为能够进行控制,以使得能够将来自第2有效区域的所述图像光输入至第3空间,
所述第2有效区域与所述有效区域之中的所述第1有效区域不同。
19.根据权利要求18所述的立体虚像显示模块,其中,
所述立体虚像显示模块被构成为能够与风挡一起进行控制,以使得所述利用者能够以第2像素密度可视化所述第2有效区域的虚像,
所述第2像素密度是所述第1像素密度的2倍以上。
20.根据权利要求19所述的立体虚像显示模块,其中,
所述第2像素密度是每1度160像素以上的像素密度。
21.根据权利要求1至20的任意一项所述的立体虚像显示模块,其中,
所述立体虚像显示模块具有:检测装置,被控制为能够拍摄所述利用者的所述第1眼和所述第2眼。
22.一种立体虚像显示系统,具备:
权利要求6至10以及权利要求16至20的任意一项所述的立体虚像显示模块;和
风挡。
23.一种移动体,具有:
权利要求1至21的任意一项所述的立体虚像显示模块;和
风挡。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114609782A (zh) * 2022-02-14 2022-06-10 广东未来科技有限公司 裸眼3d抬头显示装置及裸眼3d抬头显示方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070103747A1 (en) * 2004-02-04 2007-05-10 Microvision, Inc. Scanned-beam heads-up display and related systems and methods
US20110159929A1 (en) * 2009-12-31 2011-06-30 Broadcom Corporation Multiple remote controllers that each simultaneously controls a different visual presentation of a 2d/3d display
WO2012060412A1 (ja) * 2010-11-02 2012-05-10 シャープ株式会社 映像表示装置
CN106576161A (zh) * 2014-06-25 2017-04-19 夏普株式会社 可变屏障间距调整
WO2019009243A1 (ja) * 2017-07-05 2019-01-10 京セラ株式会社 3次元表示装置、3次元表示システム、移動体、および3次元表示方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2963001B2 (ja) 1994-04-19 1999-10-12 三洋電機株式会社 虚像立体表示装置
JP5689910B2 (ja) 2013-03-12 2015-03-25 本田技研工業株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
KR102071693B1 (ko) * 2014-02-07 2020-01-30 엘지전자 주식회사 헤드 업 디스플레이 장치
US20210223738A1 (en) * 2015-12-28 2021-07-22 Seereal Technologies S.A. Display device and method for optimizing the image quality
CN109690387B (zh) * 2016-07-13 2022-11-01 视瑞尔技术公司 显示装置
KR102070063B1 (ko) * 2017-01-18 2020-01-28 엘지전자 주식회사 차량용 사용자 인터페이스 장치 및 차량
JP6873850B2 (ja) 2017-07-07 2021-05-19 京セラ株式会社 画像投影装置及び移動体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070103747A1 (en) * 2004-02-04 2007-05-10 Microvision, Inc. Scanned-beam heads-up display and related systems and methods
US20110159929A1 (en) * 2009-12-31 2011-06-30 Broadcom Corporation Multiple remote controllers that each simultaneously controls a different visual presentation of a 2d/3d display
WO2012060412A1 (ja) * 2010-11-02 2012-05-10 シャープ株式会社 映像表示装置
CN106576161A (zh) * 2014-06-25 2017-04-19 夏普株式会社 可变屏障间距调整
WO2019009243A1 (ja) * 2017-07-05 2019-01-10 京セラ株式会社 3次元表示装置、3次元表示システム、移動体、および3次元表示方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114609782A (zh) * 2022-02-14 2022-06-10 广东未来科技有限公司 裸眼3d抬头显示装置及裸眼3d抬头显示方法

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