CN117492224A - 一种图像生成装置、显示设备、交通工具和图像生成方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种图像生成装置、显示设备、交通工具和图像生成方法，可主要应用于裸眼3D显示的场景。图像生成装置包括：光源、光学模组、第一检偏器和成像引擎。光源发射偏振方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光。第一偏振光和第二偏振光经过光学模组后可以向不同方向传输。采用像素化的检偏器使得第一偏振光传输到成像引擎的第一像素区域，并使得第二偏振光传输到成像引擎的第二像素区域。第一偏振光会经过第一像素区域生成包括第一图像信息的第一成像光，第二偏振光会经过第二像素区域生成包括第二图像信息的第二成像光。第一成像光和第二成像光可以分别传输到观看者的左眼和右眼，那么左右眼将看到不同的图像，从而实现3D显示效果。

Description

一种图像生成装置、显示设备、交通工具和图像生成方法

技术领域

本申请涉及光显示领域，尤其涉及一种图像生成装置、显示设备、交通工具和图像生成方法。

背景技术

立体显示技术已成显示产业中的重要一环。立体显示技术得到了快速发展，多种立体显示技术已成商品，世界范围内也在不断普及立体电视频道，立体显示技术已成未来显示领域的必然发展方向。其中，自由立体显示技术克服了对辅助器件的依赖，能让观看者在无需佩戴任何辅助装置的情况下裸眼观看到立体图像。

目前有一种自由立体显示方案是采用时分方案，即不同时间播放不同画面，并将不同画面传输到不同的眼中。例如，时刻1在屏幕上播放左眼画面，并通过光源1将左眼画面传输到左眼，时刻2在屏幕上播放右眼画面，并通过光源2将右眼画面传输到右眼，如此交替进行。但是，该方案要求屏幕上画面刷新率与光源切换频率高度重合，因此容易引起两个眼睛之间的串扰。

发明内容

本申请实施例提供了一种图像生成装置、显示设备、交通工具和图像生成方法，可主要应用于裸眼3D显示的场景。

第一方面，本申请实施例提供了一种图像生成装置。该图像生成装置包括：光源、光学模组、第一检偏器和成像引擎。光源用于发射具有第一偏振方向的第一偏振光和具有第二偏振方向的第二偏振光，其中，第一偏振方向与第二偏振方向垂直。光学模组用于分别调节第一偏振光和第二偏振光的传输方向，其中，第一偏振光和第二偏振光经过光学模组传输至第一检偏器。第一检偏器的第一区域用于过滤第二偏振光，以将第一偏振光传输至成像引擎的第一像素区域。第一检偏器的第二区域用于过滤第一偏振光，以将第二偏振光传输至成像引擎的第二像素区域。成像引擎用于对第一像素区域上的第一偏振光进行调制得到包括第一图像信息的第一成像光，并对第二像素区域上的第二偏振光进行调制得到包括第二图像信息的第二成像光。

在该实施方式中，通过引入偏振光和检偏器使得成像引擎上不同的像素区域接收到不同的偏振光，从而便于左右眼分别看到不同的图像，保证了左右眼看到的图像不会形成串扰。相较于现有技术中通过时分方式实现3D显示效果的方案，本方案的3D显示效果更佳。

在一些可能的实施方式中，第一成像光向第一位置传输，第二成像光向第二位置传输。例如，观看者的左眼位于第一位置，观看者的右眼位于第二位置，使得观看者可以体验到裸眼3D的显示效果。

在一些可能的实施方式中，第一偏振光包括第一子偏振光和第二子偏振光，第二偏振光包括第三子偏振光和第四子偏振光。也就是说，第一子偏振光和第二子偏振光的偏振方向相同，第三子偏振光和第四子偏振光的偏振方向相同。第一子偏振光经过成像引擎的调制得到包括第一图像信息的第一子成像光，第二子偏振光经过成像引擎的调制得到包括第一图像信息的第二子成像光。第三子偏振光经过成像引擎的调制得到包括第二图像信息的第三子成像光，第四子偏振光经过成像引擎的调制得到包括第二图像信息的第四子成像光。其中，第一子成像光和第三子成像光向第一位置传输，第二子成像光和第四子成像光向第二位置传输。

在该实施方式中，图像生成装置还可以兼容2D显示的场景，适用场景更广。为了实现2D显示，左右眼要能看到相同的图像，因此要使得左右眼都能看到来自成像引擎上所有像素区域的成像光。也就是说，具有第一偏振方向的第一偏振光和具有第二偏振方向的第二偏振光都能被两只眼看到。因此，第一子成像光和第三子成像光向第一位置传输，第二子成像光和第四子成像光向第二位置传输。这样一来，相当于来自第一像素区域的第一成像光能传输到左眼和右眼，来自第二像素区域的第二成像光也能传输到左眼和右眼，左右眼可以看到相同的图像，从而实现2D显示效果。现有的一些3D显示方案中，例如柱透镜方案，如果切换到2D显示会有一半的像素损失。而如果采用本申请提供的图像生成装置，在2D显示场景下可以让左右眼都看到所有像素，并不会有像素损失，显示效果更好。

在一些可能的实施方式中，成像引擎包括第一起偏器、液晶和第二检偏器，液晶位于第一起偏器与第二检偏器之间。第一检偏器的第一区域的偏振方向与第一起偏器的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于阈值。第一检偏器的第二区域的偏振方向与第一起偏器的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于阈值。

在该实施方式中，输入第一起偏器的已经是偏振光而非自然光，因此为了保证实现效果，本申请对第一起偏器的偏振方向有特殊设计。理想情况下，第一检偏器的第一区域和第二区域的偏振方向分别与第一起偏器的偏振方向成45°。应理解，这样设计虽然会导致第一偏振光和第二偏振光通过第一起偏器后各有50％的光损失，但是也保证了第一偏振光和第二偏振光都有足够的光能通过第一起偏器传输至液晶。该实施方式中的成像引擎可以采用传统的液晶显示器，使得本方案具有较好的兼容性。

在一些可能的实施方式中，成像引擎包括液晶，图像生成装置还包括第三检偏器，成像引擎位于第一检偏器与第三检偏器之间。在该实施方式中，由于本申请中输入成像引擎的已经是偏振光了，所以成像引擎可以只保留液晶而无需设置起偏器。应理解，液晶具有独特的光学性质，通过改变液晶上加载的电压会使液晶分子发生不同程度的扭曲，偏振光会沿着液晶的晶体方向传播，所以液晶会旋转偏振光的偏振方向。因此，还需要在成像引擎的另一侧设置第三检偏器，第三检偏器对通过成像引擎的偏振光进行过滤。由于来自液晶上不同像素区域的偏振光的偏振方向可能是不同的，那么来自液晶上不同像素区域的偏振光经过第三检偏器之后的透光量也会不同，最终形成有明暗对比的图像。该实施方式中的成像引擎可以有效避免50％的光损失，并且结构更简单。

在一些可能的实施方式中，第一区域和第二区域在第一方向上交错排列，呈横向条纹状分布。或者，第一区域和第二区域在第二方向上交错排列，呈纵向条纹状分布。或者，第一区域和第二区域分别在第一方向和第二方向上交错排列，呈棋盘状分布。其中，第一方向与第二方向垂直。在该实施方式中，提供了多种检偏器的区域划分方式，增强了本方案的扩展性。

在一些可能的实施方式中，光源包括发光模组和第二起偏器，第二起偏器用于将发光模组发射的光转换为第一偏振光和第二偏振光，增强了本方案的可实现性。采用类似的原理，带有起偏器的光源还可以有其他的设计方式，例如，也可以采用两个独立的起偏器，其中一个起偏器用于将发光模组发射的光转换为第一偏振光，另一个起偏器用于将发光模组发射的光转换为第二偏振光。又例如，也可以采用两个独立的发光模组，其中一个发光模组发射的光经过起偏器转换为第一偏振光，另一个发光模组发射的光经过起偏器转换为第二偏振光。

在一些可能的实施方式中，光源包括第一子光源和第二子光源，第一子光源用于发射第一偏振光，第二子光源用于发射第二偏振光。本实施方式提供了光源的另一种实现方式，提高了本方案的灵活性。

在一些可能的实施方式中，第一像素区域和第二像素区域不重叠，保证了左右眼看到的图像不会形成串扰。

在一些可能的实施方式中，在光源输出发散光的场景下，光学模组可以采用菲涅尔透镜，菲涅尔透镜用于分别对第一偏振光和第二偏振光进行汇聚，实用效果更好。

在一些可能的实施方式中，第一检偏器为偏光膜，保证了本方案的可实现性。

第二方面，本申请实施例提供了一种显示设备。该显示设备包括处理器和如第一方面任一实施方式介绍的图像生成装置。处理器用于向图像生成装置的成像引擎发送图像数据。成像引擎根据图像数据对入射光进行调制得到包括图像信息的成像光。上述显示设备的应用场景包括但不限于抬头显示(Head-Up Display，HUD)、投影仪、增强显示(Augmented Reality，AR)设备和虚拟显示(Virtual Reality，VR)设备等。

第三方面，本申请实施例提供了一种交通工具。该交通工具包括显示设备，显示设备安装在交通工具上。例如，显示设备可以作为HUD、车载显示屏或车灯安装在交通工具上。

第四方面，本申请实施例提供了一种图像生成方法。该图像生成方法应用于图像生成装置，图像生成装置包括光源、光学模组、第一检偏器和成像引擎。该图像生成方法包括：通过光源发射具有第一偏振方向的第一偏振光和具有第二偏振方向的第二偏振光，第一偏振方向与第二偏振方向垂直。通过光学模组分别调节第一偏振光和第二偏振光进行的传输方向，其中，第一偏振光和第二偏振光经过光学模组传输至第一检偏器。通过第一检偏器的第一区域过滤第二偏振光，以将第一偏振光传输至成像引擎的第一像素区域。通过第一检偏器的第二区域过滤第一偏振光，以将第二偏振光传输至成像引擎的第二像素区域。通过成像引擎对第一像素区域上的第一偏振光进行调制得到包括第一图像信息的第一成像光，并对第二像素区域上的第二偏振光进行调制得到包括第二图像信息的第二成像光。

在一些可能的实施方式中，第一成像光向第一位置传输，第二成像光向第二位置传输，第一位置为观看者的左眼位置，第二位置为观看者的右眼位置。

在一些可能的实施方式中，第一偏振光包括第一子偏振光和第二子偏振光，第二偏振光包括第三子偏振光和第四子偏振光。第一子偏振光经过成像引擎的调制得到包括第一图像信息的第一子成像光，第二子偏振光经过成像引擎的调制得到包括第一图像信息的第二子成像光。第三子偏振光经过成像引擎的调制得到包括第二图像信息的第三子成像光，第四子偏振光经过成像引擎的调制得到包括第二图像信息的第四子成像光。第一子成像光和第三子成像光向第一位置传输，第二子成像光和第四子成像光向第二位置传输，第一位置为观看者的左眼位置，第二位置为观看者的右眼位置。

在一些可能的实施方式中，成像引擎包括第一起偏器、液晶和第二检偏器，液晶位于第一起偏器与第二检偏器之间。第一检偏器的第一区域的偏振方向与第一起偏器的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于阈值。第一检偏器的第二区域的偏振方向与第一起偏器的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于阈值。

在一些可能的实施方式中，成像引擎包括液晶，图像生成装置还包括第三检偏器，成像引擎位于第一检偏器与第三检偏器之间。

在一些可能的实施方式中，第一区域和第二区域在第一方向上交错排列，呈横向条纹状分布。或者，第一区域和第二区域在第二方向上交错排列，呈纵向条纹状分布。或者，第一区域和第二区域分别在第一方向和第二方向上交错排列，呈棋盘状分布。其中，第一方向与第二方向垂直。

在一些可能的实施方式中，第一像素区域和第二像素区域不重叠。

本申请实施例中，光源发射偏振方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光。第一偏振光和第二偏振光经过光学模组后向不同方向传输。采用像素化的检偏器可以使得第一偏振光传输到成像引擎的第一像素区域，并使得第二偏振光传输到成像引擎的第二像素区域。第一偏振光会经过第一像素区域生成包括第一图像信息的第一成像光，第二偏振光会经过第二像素区域生成包括第二图像信息的第二成像光。在一种可能的场景中，第一成像光和第二成像光可以分别传输到观看者的左眼和右眼，那么左右眼将看到不同的图像，从而实现3D显示效果。综上，本申请可以使得成像引擎上不同的像素区域接收到不同的偏振光，从而使左右眼分别看到不同的图像，相较于现有技术中通过时分方式实现3D显示效果的方案，本申请保证了左右眼看到的图像不会形成串扰，3D显示效果更佳。

附图说明

图1为3D显示场景的一种示意图；

图2为本申请实施例中图像生成装置的一种结构示意图；

图3(a)为本申请实施例中光源的第一种结构示意图；

图3(b)为本申请实施例中光源的第二种结构示意图；

图4为本申请实施例中检偏器与成像引擎之间的光传输示意图；

图5为本申请实施例中检偏器上区域划分的示意图；

图6(a)为本申请实施例中液晶显示器的第一种结构示意图；

图6(b)为本申请实施例中液晶显示器的第二种结构示意图；

图7为本申请实施例中图像生成装置应用于2D显示场景的示意图；

图8为本申请实施例中显示设备的一种结构示意图；

图9为本申请实施例中显示设备安装在交通工具的一种示意图；

图10为本申请提供的一种图像生成方法的实施例示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种图像生成装置、显示设备、交通工具和图像生成方法，可主要应用于裸眼3D显示的场景。本申请通过引入偏振光和检偏器使得成像引擎上不同的像素区域接收到不同的偏振光，从而能让左右眼分别看到不同的图像，保证了左右眼看到的图像不会形成串扰。

需要说明的是，本申请说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等用于区别类似的对象，而非限定特定的顺序或先后次序。应理解，上述术语在适当情况下可以互换，以便在本申请描述的实施例能够以除了在本申请描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1为3D显示场景的一种示意图。如图1所示，由于人的双眼之间通常有6-7厘米的间隔，因此左眼所看到的影像与右眼所看到的影像会有些微的差异，这个差异被称为“双目视差”。进而，大脑会解读双眼的视差并判断物体远近以产生立体视觉。其中，本申请提供了一种裸眼3D的图像生成装置，不同于常规戴眼镜的3D显示，裸眼3D无需佩戴任何设备，而是直接将不同的图像送到不同的眼睛中。下面对本申请提供的图像生成装置进行详细介绍。

图2为本申请实施例中图像生成装置的一种结构示意图。如图2所示，图像生成装置包括：光源10、光学模组20、检偏器30和成像引擎40。光源10发射的光会依次经过光学模组20、检偏器30和成像引擎40最终传输到人眼。

光源10用于发射具有第一偏振方向的第一偏振光和具有第二偏振方向的第二偏振光。为了便于示意，图2中用实线箭头表示第一偏振光，用虚线箭头表示第二偏振光。其中，第一偏振光与第二偏振光的偏振方向垂直。应理解，在实际应用中，第一偏振光与第二偏振光的偏振方向也有可能不是完全垂直的，只要是在允许的误差范围内都可以视为偏振方向垂直。例如，第一偏振光与第二偏振光的偏振方向相差在80°-100°之间都可以视为偏振方向垂直。下面提供光源10的几种具体实施方式。

实施方式1：带有起偏器的光源。

图3(a)为本申请实施例中光源的第一种结构示意图。如图3(a)所示，光源10包括发光模组101和起偏器102。其中，起偏器102可以将发光模组101发射的光转换为偏振光。以图3(a)为例，起偏器102上浅色的区域用于将输入的光转换为第一偏振光，起偏器102上深色的区域用于将输入的光转换为第二偏振光。也就是说，起偏器102上不同的区域用于将输入的光转换为具有不同偏振方向的偏振光。采用类似的原理，带有起偏器的光源还可以有其他的设计方式，具体此处不做限定。例如，也可以采用两个独立的起偏器，其中一个起偏器用于将发光模组发射的光转换为第一偏振光，另一个起偏器用于将发光模组发射的光转换为第二偏振光。又例如，也可以采用两个独立的发光模组，其中一个发光模组发射的光经过起偏器转换为第一偏振光，另一个发光模组发射的光经过起偏器转换为第二偏振光。需要说明的是，起偏器102具体可以通过偏光膜或偏振片等实现，其作用是将自然光转换为偏振光。发光模组101可以采用光源阵列或者各区域独立控制的面光源，从而可以根据实际需要选择出光的方向。

实施方式2：带偏振方向的光源。

图3(b)为本申请实施例中光源的第二种结构示意图。如图3(b)所示，光源10包括第一子光源103和第二子光源104。其中，第一子光源103和第二子光源104都可以直接发射具有偏振方向的偏振光。以图3(b)为例，第一子光源103用于发射第一偏振光，第二子光源104用于发射第二偏振光。需要说明的是，具体可以采用半导体光源等来发射具有偏振方向的偏振光。

光学模组20用于分别调节第一偏振光和第二偏振光的传输方向。例如，可以将第一偏振光朝着左眼的方向传输，将第二偏振光朝着右眼的方向传输。应理解，本申请不限定光学模组20的调节光传输方向的具体方式。以光源10发射的第一偏振光和第二偏振光均为发散光为例，光学模组20将第一偏振光朝着左眼的方向汇聚，并将第二偏振光朝着右眼的方向汇聚。在一种可能的实施方式中，光学模组20为透镜模组，例如菲涅尔透镜。在另一种可能的实施方式中，光学模组20为光学薄膜模组，通过排布多个光学薄膜来实现类似菲涅尔透镜的效果。需要说明的是，包括图2的所有附图中的光路只是为了起到示意的效果，实际上经过光学模组20的第一偏振光和第二偏振光都要覆盖到检偏器30的所有区域。

成像引擎40上分布有多个像素区域，成像引擎40的液晶层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格可以构成一个像素区域。为了能实现3D显示效果，应当使左眼和右眼分别看到来自不同像素区域的光。因此，本申请提供的是一种像素化的检偏器30，即检偏器30也要进行区域划分，不同区域具有不同的偏振方向。检偏器30上划分的区域与成像引擎40上划分的像素区域是位置对应的，也就是说，通过检偏器30上某个区域的光会传输到成像引擎40上与之对应的像素区域。需要说明的是，检偏器30具体可以通过偏光膜或偏振片等实现，其作用是对指定偏振方向的偏振光进行过滤或吸收，从而筛选可以通过的偏振光。

图4为本申请实施例中检偏器与成像引擎之间的光传输示意图。如图4所示，检偏器30上浅色区域记为第一区域，检偏器30上深色区域记为第二区域，成像引擎40上浅色区域记为第一像素区域，成像引擎40上深色区域记为第二像素区域。应理解，实际应用中，检偏器30与成像引擎40可以是贴合在一起的。为了便于示意，图4中用实线箭头表示第一偏振光，用虚线箭头表示第二偏振光。

具体地，检偏器30的第一区域用于过滤第二偏振光，以将第一偏振光传输至成像引擎40的第一像素区域。检偏器30的第二区域用于过滤第一偏振光，以将第二偏振光传输至成像引擎40的第二像素区域。因此，实现了将不同偏振的光传输到成像引擎40上不同的像素区域。进而，成像引擎40根据加载的图像数据对第一偏振光进行调制得到包括第一图像信息的第一成像光，并根据加载的图像数据对第二偏振光进行调制得到包括第二图像信息的第二成像光。由于第一偏振光朝左眼方向传输且第二偏振光朝右眼方向传输，那么，左眼看到的是来自第一像素区域的第一成像光，右眼看到的是来自第二像素区域的第二成像光。两只眼看到的图像不同，可以实现3D显示效果。应理解，在实际应用中，裸眼3D的显示对观看者所处的位置要求更为严格，即左眼和右眼要分别看到不同的成像光。当然，本申请也支持观看者佩戴眼睛进行观看，对观看者所处的位置要求没那么严格，可以支持多人观看，观看者能接收到第一成像光和第二成像光即可，通过佩戴的眼睛进行滤光，以保证两只眼看到的图像不同，实现3D显示效果。

图5为本申请实施例中检偏器上区域划分的示意图。如图5所示，根据成像引擎40上像素区域的划分方式，检偏器可以有如下几种典型的区域划分方式。例如，A示例中第一区域和第二区域在第一方向上交错排列，呈横向条纹状分布。又例如，B示例中第一区域和第二区域在第二方向上交错排列，呈纵向条纹状分布。再例如，C示例中第一区域和第二区域分别在第一方向和第二方向上交错排列，呈棋盘状分布。其中，第一方向与第二方向垂直。应理解，在实际应用中，检偏器30上的区域划分与成像引擎40上的像素区域划分也可能不是位置上完美对应的。例如，第一区域与第一像素区域可以有一定的位置偏移，第二区域与第二像素区域也可以有一定的位置偏移，只要在误差接收范围之内即可。如果偏差太大容易引起两只眼的串扰，影响显示效果。

需要说明的是，成像引擎40的主要作用是对输入的光进行调制以生成包含图像信息的成像光。其中，图像可以是在成像引擎40上显示的，或者，图像也可以是投影到其他位置上显示的，具体此处不做限定。下面以成像引擎40是液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)为例介绍几种具体的实施方式。

实施方式1：自身具有起偏器和检偏器的液晶显示器。

图6(a)为本申请实施例中液晶显示器的第一种结构示意图。为了便于示意，图6(a)中用实线箭头表示第一偏振光，用虚线箭头表示第二偏振光。如图6(a)所示，该液晶显示器40采用传统设计。具体地，液晶显示器40包括起偏器401、液晶402和检偏器403，液晶402位于起偏器401和检偏器403之间。应理解，液晶402具有独特的光学性质，通过改变液晶402上加载的电压会使液晶分子发生不同程度的扭曲，偏振光会沿着液晶的晶体方向传播，所以液晶会旋转偏振光的偏振方向。作为一个示例，起偏器401和检偏器403采用的是非像素化的偏光膜或偏振片，例如图6(a)所示，起偏器401上所有区域的偏振方向是统一的，同理，检偏器403上所有区域的偏振方向也是统一的。作为另一个示例，起偏器401上不同区域也可以设置不同的偏振方向，同理，检偏器403上不同区域也可以设置不同的偏振方向。

需要说明的是，在液晶显示器的传统应用场景中，起偏器401将输入的自然光转换为偏振光，该偏振光经过液晶402后其偏振方向可能会发生旋转。其中，该偏振光经过液晶402上每个像素区域后的偏振方向都是独立可调的。进而，检偏器403对通过液晶402的偏振光进行过滤。由于来自液晶402上不同像素区域的偏振光的偏振方向可能是不同的，那么来自液晶402上不同像素区域的偏振光经过检偏器403之后的透光量也会不同，最终形成有明暗对比的图像。区别于上述的传统应用场景，本申请中输入起偏器401的已经是偏振光而非自然光，因此为了保证实现效果，本申请对起偏器401的偏振方向有特殊设计。具体地，检偏器30的第一区域的偏振方向与起偏器401的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于阈值，检偏器30的第二区域的偏振方向与起偏器401的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于阈值。作为一个示例，该阈值的取值范围是5°-30°，该阈值具体可以是5°、10°、15°等。理想情况下，检偏器30的第一区域和第二区域的偏振方向分别与起偏器401的偏振方向成45°。应理解，这样设计虽然会导致第一偏振光和第二偏振光通过起偏器401后各有50％的光损失，但是也保证了第一偏振光和第二偏振光都有足够的光能通过起偏器401传输至液晶402。还应理解，本申请不限定检偏器403的偏振方向，在实际应用中，通常将起偏器401和检偏器403的偏振方向设计为相互垂直或相互平行，本实施例以起偏器401和检偏器403的偏振方向相互垂直为例进行介绍。

实施方式2：自身不具有起偏器和检偏器的液晶显示器。

图6(b)为本申请实施例中液晶显示器的第二种结构示意图。为了便于示意，图6(b)中用实线箭头表示第一偏振光，用虚线箭头表示第二偏振光。区别于图6(a)所示的液晶显示器，如图6(b)所示，该液晶显示器40只需要配备液晶而无需起偏器401和检偏器403。应理解，由于本申请中输入液晶显示器40的已经是偏振光了，自然无需再设置起偏器401。但是，本实施例还需要在液晶显示器40的另一侧设置检偏器50，即液晶显示器40位于检偏器30与检偏器50之间。检偏器50与上述图6(a)所示实施例中检偏器403的作用类似，检偏器50对通过液晶显示器40的偏振光进行过滤。应理解，由于液晶会旋转偏振光的偏振方向且偏振光经过液晶上每个像素区域后的偏振方向都是独立可调的，因此来自液晶上不同像素区域的偏振光的偏振方向可能是不同的，那么来自液晶上不同像素区域的偏振光经过检偏器50之后的透光量也会不同，最终形成有明暗对比的图像。在实际应用中，检偏器30、检偏器50和液晶显示器40可以是贴合在一起的。需要说明的是，本申请不限定检偏器50的偏振方向，另外，检偏器50上所有区域的偏振方向可以是统一的，或者，检偏器50也可以与检偏器30类似都采用像素化的区域划分。本实施例是以像素化的检偏器50为例进行介绍的，并且，本申请也不限定检偏器50上每个区域的偏振方向。

作为一个示例，检偏器30和检偏器50上与同一像素区域对应的两个区域的偏振方向相互垂直或相互平行。如图6(b)所示，检偏器50上深色区域记为第三区域，检偏器50上浅色区域记为第四区域。检偏器50上第三区域与检偏器30上第一区域位置对应，检偏器50上第四区域与检偏器30上第二区域位置对应。也就是说，来自第一区域的第一偏振光经过第一像素区域后传输至第三区域，来自第二区域的第二偏振光经过第二像素区域后传输至第四区域。在一种可能的实施方式中，第三区域的偏振方向与第一区域的偏振方向垂直，第四区域的偏振方向与第二区域的偏振方向垂直。在另一种可能的实施方式中，第三区域的偏振方向与第一区域的偏振方向平行，第四区域的偏振方向与第二区域的偏振方向平行。

通过对比上述液晶显示器的两种实施方式可知，本方案可以采用实施方式1中传统的液晶显示器，使得本方案具有较好的兼容性，但是会有50％的光损失。此外，本方案可以采用实施方式2中自定义的液晶显示器，可以有效避免50％的光损失，并且该自定义的液晶显示器结构更简单。

结合以上对本申请中图像生成装置的介绍可知，光源发射偏振方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光。第一偏振光和第二偏振光经过光学模组后向不同方向传输。采用像素化的检偏器可以使得第一偏振光传输到成像引擎的第一像素区域，并使得第二偏振光传输到成像引擎的第二像素区域。第一偏振光会经过第一像素区域生成包括第一图像信息的第一成像光，第二偏振光会经过第二像素区域生成包括第二图像信息的第二成像光。在一种可能的场景中，第一成像光和第二成像光可以分别传输到观看者的左眼和右眼，那么左右眼将看到不同的图像，从而实现3D显示效果。综上，本申请可以使得成像引擎上不同的像素区域接收到不同的偏振光，从而使左右眼分别看到不同的图像，相较于现有技术中通过时分方式实现3D显示效果的方案，本申请保证了左右眼看到的图像不会形成串扰，3D显示效果更佳。

需要说明的是，上述实施例主要介绍了采用图像生成装置实现3D显示效果的场景。在实际应用中，上述图像生成装置也可以兼容2D显示场景。应理解，为了实现2D显示，左右眼要能看到相同的图像，因此要使得左右眼都能看到来自成像引擎上所有像素区域的成像光。下面结合一个具体实施例进行介绍。

图7为本申请实施例中图像生成装置应用于2D显示场景的示意图。区别于上述图2所示的场景，如图7所示，第一偏振光和第二偏振光都能被两只眼看到。为了便于示意，图7中用实线箭头表示第一偏振光，用虚线箭头表示第二偏振光。具体地，其中一部分第一偏振光通过光学模组20朝左眼传输，另一部分第一偏振光通过光学模组20朝右眼传输。同理，其中一部分第二偏振光通过光学模组20朝右眼传输，另一部分第二偏振光通过光学模组20朝左眼传输。这样一来，相当于来自第一像素区域的第一成像光能传输到左眼和右眼，来自第二像素区域的第二成像光也能传输到左眼和右眼，左右眼可以看到相同的图像，从而实现2D显示效果，并且没有像素损失。

在一种可能的实施方式中，以光源采用光源阵列的形式为例。在3D显示场景中，启用光源阵列中的光源1和光源2。光源1发射的第一偏振光经过光学模组20朝左眼传输，光源2用于发射的第二偏振光经过光学模组20朝右眼传输。在2D显示场景中，在启用光源1和光源2的基础上，还将启用光源3和光源4。光源3发射的第一偏振光经过光学模组20朝右眼传输，光源4用于发射的第二偏振光经过光学模组20朝左眼传输。

综上，本申请提供的图像生成装置可以兼容3D显示场景和2D显示场景，适用的场景更广。现有的一些3D显示方案中，例如柱透镜方案，如果切换到2D显示会有一半的像素损失。而如果采用本申请提供的图像生成装置，在2D显示场景下可以让左右眼都看到所有像素，并不会有像素损失，显示效果更好。

本申请实施例还提供了一种显示设备。图8为本申请实施例中显示设备的一种结构示意图。如图8所示，该显示设备包括：处理器801和图像生成装置802。其中，图像生成装置802可以是上述任一实施例所介绍的图像生成装置。处理器801用于向图像生成装置802的成像引擎发送图像数据。图像生成装置802的成像引擎根据图像数据对入射光进行调制得到包括图像信息的成像光。

需要说明的是，上述显示设备的应用场景包括但不限于抬头显示(Head-UpDisplay，HUD)、投影仪、增强显示(Augmented Reality，AR)设备和虚拟显示(VirtualReality，VR)设备等。作为一个示例，本申请中的显示设备集成于HUD中，HUD可将导航信息、仪表信息等投射在驾驶员的前方视野范围，避免驾驶员低头查看这些信息，从而影响驾驶安全。HUD投射的图像经过风挡反射后，在交通工具外部形成虚像。作为另一个示例，本申请中的显示设备集成于投影仪，投影仪可以将图像投影到墙面或投影屏幕上。作为又一个示例，本申请中的显示设备集成于AR设备或VR设备，AR设备可以包括但不限于AR眼镜或AR头盔，VR设备可以包括但不限于VR眼镜或VR头盔，用户可佩戴AR设备或VR设备进行游戏、观看视频、参加虚拟会议、或视频购物等。作为又一个示例，本申请中的显示设备集成于车载显示屏中，车载显示屏可以安装在交通工具的座椅后背或副驾驶位置等，本申请对车载显示屏安装的位置不作限定。作为又一个示例，本申请中的显示设备集成于车灯中，除了实现照明功能，车灯还可以实现自适应远光系统(Adaptive Driving Beam，ADB)，可以投射出文字，或交通标志等较为复杂的图形，还可以投影视频等画面，增加辅助驾驶或娱乐的功能。

本申请实施例还提供了一种交通工具，该交通工具安装有上述的显示设备。例如，显示设备可以作为HUD、车载显示屏或车灯安装在交通工具上。下面以HUD为例介绍一种显示设备安装在交通工具的具体实施方式。

图9为本申请实施例中显示设备安装在交通工具的一种示意图。如图9所示，交通工具的挡风玻璃可以将显示设备输出的光反射到人眼。具体地，显示设备用于输出两路成像光，两路成像光携带不同的图像信息。其中，驾驶员或乘客位于挡风玻璃的一侧。挡风玻璃用于反射两路成像光以在挡风玻璃的另一侧形成虚像。反射后的两路成像光分别传输至驾驶员或乘客的双眼。例如，第一路成像光传输至左眼。第二路成像光传输至右眼。

示例性的，交通工具可以为轿车、卡车、摩托车、公共汽车、船、飞机、直升飞机、割草机、娱乐车、游乐场车辆、施工设备、电车、高尔夫球车、火车、和手推车等，本申请实施例不作特别的限定。

本申请实施例还提供了一种图像生成方法。该图像生成方法应用于上述实施例介绍的图像生成装置。图10为本申请提供的一种图像生成方法的实施例示意图。在该实施例中，图像生成方法包括如下步骤。

1001、通过光源发射第一偏振光和第二偏振光。

应理解，第一偏振光和第二偏振光的偏振方向相互垂直。关于光源的具体实现方式可以参考上述图2所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

1002、通过光学模组分别调节第一偏振光和第二偏振光的传输方向。

光学模组可以将第一偏振光和第二偏振光向不同的方向传输，例如，第一偏振光朝左眼传输，第二偏振光朝右眼传输。关于光学模组的具体实现方式可以参考上述图2所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

1003、通过检偏器分别对第一偏振光和第二偏振光进行过滤。

本申请提供了一种像素化的检偏器，即检偏器按照成像引擎上像素区域的划分方式也进行了区域划分。具体地，检偏器的第一区域用于过滤第二偏振光，以将第一偏振光传输至成像引擎的第一像素区域。检偏器的第二区域用于过滤第一偏振光，以将第二偏振光传输至成像引擎的第二像素区域。关于检偏器的具体实现方式可以参考上述图2所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

1004、通过成像引擎分别对第一偏振光和第二偏振光进行调制。

成像引擎根据加载的图像数据对第一偏振光进行调制得到包括第一图像信息的第一成像光，并根据加载的图像数据对第二偏振光进行调制得到包括第二图像信息的第二成像光。关于成像引擎的具体实现方式可以参考上述图2所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

需要说明的是，本申请提供的图像生成方法既可以应用于图2所示的3D显示场景，也可以应用于图7所示的2D显示场景。具体实现方式可以参考上述图2和图7所示实施例的相关描述，此处不再赘述。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种图像生成装置，其特征在于，包括：光源、光学模组、第一检偏器和成像引擎；

所述光源用于发射具有第一偏振方向的第一偏振光和具有第二偏振方向的第二偏振光，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；

所述光学模组用于分别调节所述第一偏振光和所述第二偏振光的传输方向，其中，所述第一偏振光和所述第二偏振光经过所述光学模组传输至所述第一检偏器；

所述第一检偏器的第一区域用于过滤所述第二偏振光，以将所述第一偏振光传输至所述成像引擎的第一像素区域；

所述第一检偏器的第二区域用于过滤所述第一偏振光，以将所述第二偏振光传输至所述成像引擎的第二像素区域；

所述成像引擎用于对所述第一像素区域上的第一偏振光进行调制得到包括第一图像信息的第一成像光，并对所述第二像素区域上的第二偏振光进行调制得到包括第二图像信息的第二成像光。

2.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于，所述第一成像光向第一位置传输，所述第二成像光向第二位置传输，所述第一位置为观看者的左眼位置，所述第二位置为观看者的右眼位置。

3.根据权利要求1所述的图像生成装置，其特征在于，所述第一偏振光包括第一子偏振光和第二子偏振光，所述第二偏振光包括第三子偏振光和第四子偏振光；

所述第一子偏振光经过所述成像引擎的调制得到包括所述第一图像信息的第一子成像光，所述第二子偏振光经过所述成像引擎的调制得到包括所述第一图像信息的第二子成像光；所述第三子偏振光经过所述成像引擎的调制得到包括所述第二图像信息的第三子成像光，所述第四子偏振光经过所述成像引擎的调制得到包括所述第二图像信息的第四子成像光；

所述第一子成像光和所述第三子成像光向第一位置传输，所述第二子成像光和所述第四子成像光向第二位置传输，所述第一位置为观看者的左眼位置，所述第二位置为观看者的右眼位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像生成装置，其特征在于，所述成像引擎包括第一起偏器、液晶和第二检偏器，所述液晶位于所述第一起偏器与所述第二检偏器之间，所述第一检偏器的第一区域的偏振方向与所述第一起偏器的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于阈值，所述第一检偏器的第二区域的偏振方向与所述第一起偏器的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于所述阈值。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的图像生成装置，其特征在于，所述成像引擎包括液晶，所述图像生成装置还包括第三检偏器，所述成像引擎位于所述第一检偏器与所述第三检偏器之间。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的图像生成装置，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域在第一方向上交错排列；

或者，

所述第一区域和所述第二区域分别在所述第一方向和第二方向上交错排列，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的图像生成装置，其特征在于，所述光源包括发光模组和第二起偏器，所述第二起偏器用于将所述发光模组发射的光转换为第一偏振光和第二偏振光。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的图像生成装置，其特征在于，所述光源包括第一子光源和第二子光源，所述第一子光源用于发射所述第一偏振光，所述第二子光源用于发射所述第二偏振光。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的图像生成装置，其特征在于，所述第一像素区域和所述第二像素区域不重叠。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的图像生成装置，其特征在于，所述光学模组为菲涅尔透镜。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的图像生成装置，其特征在于，第一检偏器为偏光膜。

12.一种显示设备，其特征在于，包括：处理器和如权利要求1至11中任一项所述的图像生成装置，所述处理器用于向所述图像生成装置的成像引擎发送图像数据，所述成像引擎用于根据所述图像数据对入射光进行调制得到成像光。

13.一种交通工具，其特征在于，包括：如权利要求12所述的显示设备，所述显示设备安装在所述交通工具上。

14.一种图像生成方法，其特征在于，所述图像生成方法应用于图像生成装置，所述图像生成装置包括光源、光学模组、第一检偏器和成像引擎；所述方法包括：

通过所述光源发射具有第一偏振方向的第一偏振光和具有第二偏振方向的第二偏振光，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；

通过所述光学模组分别调节所述第一偏振光和所述第二偏振光的传输方向，其中，所述第一偏振光和所述第二偏振光经过所述光学模组传输至所述第一检偏器；

通过所述第一检偏器的第一区域过滤所述第二偏振光，以将所述第一偏振光传输至所述成像引擎的第一像素区域；

通过所述第一检偏器的第二区域过滤所述第一偏振光，以将所述第二偏振光传输至所述成像引擎的第二像素区域；

通过所述成像引擎对所述第一像素区域上的第一偏振光进行调制得到包括第一图像信息的第一成像光，并对所述第二像素区域上的第二偏振光进行调制得到包括第二图像信息的第二成像光。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一成像光向第一位置传输，所述第二成像光向第二位置传输，所述第一位置为观看者的左眼位置，所述第二位置为观看者的右眼位置。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一偏振光包括第一子偏振光和第二子偏振光，所述第二偏振光包括第三子偏振光和第四子偏振光；

所述第一子偏振光经过所述成像引擎的调制得到包括所述第一图像信息的第一子成像光，所述第二子偏振光经过所述成像引擎的调制得到包括所述第一图像信息的第二子成像光；所述第三子偏振光经过所述成像引擎的调制得到包括所述第二图像信息的第三子成像光，所述第四子偏振光经过所述成像引擎的调制得到包括所述第二图像信息的第四子成像光；

所述第一子成像光和所述第三子成像光向第一位置传输，所述第二子成像光和所述第四子成像光向第二位置传输，所述第一位置为观看者的左眼位置，所述第二位置为观看者的右眼位置。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述成像引擎包括第一起偏器、液晶和第二检偏器，所述液晶位于所述第一起偏器与所述第二检偏器之间，所述第一检偏器的第一区域的偏振方向与所述第一起偏器的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于阈值，所述第一检偏器的第二区域的偏振方向与所述第一起偏器的偏振方向的角度偏差与45°之间的差值小于所述阈值。

18.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述成像引擎包括液晶，所述图像生成装置还包括第三检偏器，所述成像引擎位于所述第一检偏器与所述第三检偏器之间。

19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一区域和所述第二区域在第一方向上交错排列；

或者，

所述第一区域和所述第二区域分别在所述第一方向和第二方向上交错排列，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一像素区域和所述第二像素区域不重叠。