【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维(3d)显示，更具体涉及虚视区显示模组、基于虚视区显示模组的多视区显示系统及方法，于对应不同景深的多个等效显示面上，分别实施多视图3d显示。
技术介绍
1、相对于二维显示，三维显示因其呈现全空间维度信息的能力，而受到广泛关注。其中的裸眼三维显示，因为无需佩戴眼镜的优势，尤显重要。目前常见的裸眼3d显示，主要是通过屏上分光光栅的调控，显示屏的不同像素组，分别向不同视区分别投射各自对应图像，即多视图显示；视区附近的观察者眼睛，分别通过不同视区接收到不同图像，从而获得3d深度感知。该类视区由对应像素出射光会聚而成，有真实光束的入射，本专利技术称该类视区为实视区。
2、需要通过投影进行显示场景投射的3d显示系统，多于分光光栅和生成的实视区之间插入投影器件，通过对显示屏成虚像，实现显示屏及显示场景的放大投射。但由真实光束会聚而成的实视区，相对于该插入投影器件的物距为负，导致最终有效视区(经分光光栅所生成实视区关于投影器件的像)和投影器件之间小于该投影器件焦距值，即小的出瞳距离(出瞳距离：有效视区和最近光学器件之间的距离)。该小的出瞳距离限制了该类3d显示系统的实用性。例如，在车载抬头显中，显示装置投射的3d场景，需要通过光学器件(例如包含挡风玻璃的成像器件)进行投影投射；但小的出瞳距离，限制了多视图显示于该类投影式3d显示中的应用。
3、同时，现有3d显示系统，多是基于传统体视技术。体视技术的基本原理，是利用双眼视差，向观察者双眼分别投射各自对应的一幅二维图像，通过双眼视向于显示场景处的交叉，触发
4、进一步的，在视区间距略大于瞳孔直径的情况下，例如不大于瞳孔直径的2倍时，于一定景深范围内依然可以获得具有较好连续视差和舒适度的3d观感。所述瞳孔直径可以取人眼平均直径5mm。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种虚视区显示模组、基于虚视区显示模组的多视区显示系统及方法，目的是遵循多视图显示的技术路线，缓解或克服基于实视区的投影结构所面临的出瞳距离受限问题；并进一步通过设计多于一个的等效显示面，以实现较大景深范围的3d显示。
2、本专利技术提供如下方案：虚视区显示模组，包括：
3、显示器件，该显示器件包括多个像素或子像素，用于加载图像信息，该多个像素或子像素划分为多个像素组或子像素组；
4、虚视区生成器件，对应所述显示器件置放；
5、其中，虚视区生成器件能够调控引导显示器件上不同像素组或子像素组投射光束的反向延长线，分别向l个虚视区中的各自对应虚视区投射，其中l≥2。
6、优选地，所述虚视区生成器件为由柱透镜光栅单元一维排列而成的一维柱透镜光栅，或由狭缝光栅单元一维排列而成的一维狭缝光栅，或由微透镜光栅单元二维排列而成的二维微透镜光栅、或由超透镜光栅单元二维排列而成的二维超透镜光栅，其中，所述虚视区生成器件的各光栅单元，在同一时间点，于所述显示器件中分别对应不同的像素或子像素，其中任一光栅单元对应像素或子像素的投射光，经该光栅单元调制后的反向延长线分别投射至不同虚视区。
7、优选地，所述的虚视区显示模组还包括由通光孔径组成的光阑阵列，该光阑阵列的各通光孔径和虚视区生成器件的各光栅单元一一对应，限制各光栅单元的通光面积。
8、所述虚视区生成器件为由微纳结构排列而成的微纳结构阵列，各微纳结构和显示器件各像素或各子像素一一对应，引导各像素或子像素投射光束的反向延长线向各自对应虚视区投射。
9、优选地，所述的虚视区显示模组还包括指向背光结构，该指向背光结构能够沿不同方向给所述显示器件时序地提供方向背光，所述虚显示模组于不同方向背光入射情况下，分别生成对应虚视区。
10、优选地，所述的虚视区显示模组在所投射虚视区为二维排列的情况下，所述虚视区显示模组还包括一维散射片，沿光传输方向置于显示器件-虚视区生成器件结构前，沿一维方向散射入射光，其中所述显示器件-虚视区生成器件结构包括所述显示器件及对应所述显示器件置放的虚视区生成器件，其中，所述一维散射片被设置为使得：于采用所述虚视区显示模组的光学系统中，各像素或子像素出射光被该一维散射片散射后，经该光学系统其它光学器件到达观察者眼睛所在面时，沿散射方向，大于其光强极值50％的光分布区域尺寸大于瞳孔直径且小于观察者双瞳间距。
11、优选地，所述的虚视区显示模组还包括正交特性检测单元，对应光栅单元阵列放置，使相邻光栅单元分别仅允许互不相同的正交特性光通过，所述虚视区显示模组被设置为使得：各光栅单元对应像素或子像素，仅投射该光栅单元允许通过的对应正交特性光。
12、此外，本专利技术提供还如下技术方案：基于虚视区显示模组的单面多视区显示系统，包括：
13、如上所述的虚视区显示模组；
14、投影器件，对应所述虚视区显示模组置放，对所述虚视区显示模组的显示器件成虚像，引导各虚视区对应像素或子像素投射光分别会聚至各自对应有效视区；
15、控制单元，该控制单元和所述虚视区显示模组连接，用于控制任一像素或子像素所加载信息，为沿该像素或子像素对应投射方向，待显示场景本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.虚视区显示模组(10)，其特征在于,包括：
2.根据权利要求1所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，所述虚视区生成器件(12)为由柱透镜光栅单元一维排列而成的一维柱透镜光栅，或由狭缝光栅单元一维排列而成的一维狭缝光栅，或由微透镜光栅单元二维排列而成的二维微透镜光栅、或由超透镜光栅单元二维排列而成的二维超透镜光栅，
3.根据权利要求2所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，还包括由通光孔径组成的光阑阵列(13)，该光阑阵列(13)的各通光孔径和虚视区生成器件(12)的各光栅单元一一对应，限制各光栅单元的通光面积。
4.根据权利要求1所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，所述虚视区生成器件(12)为由微纳结构排列而成的微纳结构阵列，各微纳结构和显示器件(11)各像素或各子像素一一对应，引导各像素或子像素投射光束的反向延长线向各自对应虚视区投射。
5.根据权利要求1所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，还包括指向背光结构(14)，该指向背光结构(14)能够沿不同方向给所述显示器件(11)时序地提供方向背光，所述虚显示模组
6.根据权利要求1所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，在所投射虚视区为二维排列的情况下，所述虚视区显示模组(10)还包括一维散射片(15)，沿光传输方向置于显示器件-虚视区生成器件结构前，沿一维方向散射入射光，其中所述显示器件-虚视区生成器件结构包括所述显示器件(11)及对应所述显示器件(11)置放的虚视区生成器件(12)，
7.根据权利要求2所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，还包括正交特性检测单元(16)，对应光栅单元阵列放置，使相邻光栅单元分别仅允许互不相同的正交特性光通过，
8.基于虚视区显示模组的单面多视区显示系统，其特征在于.包括：
9.根据权利要求8所述的基于虚视区显示模组的单面多视区显示系统，其特征在于，所述投影器件(20)为透镜、透镜组、相位片、相位片组、凹反射面、自由曲面元件或超透镜结构元件，或透镜、透镜组、相位片、相位片组、凹反射面、自由曲面元件、超透镜结构元件中任意两个或两个以上的组合。
10.使用权利要求8-9任一项所述的基于虚视区显示模组的单面多视区显示系统的显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的显示方法，其特征在于，所述有效视区沿至少一个方向，间距小于2倍的观察者瞳孔直径。
12.基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，包括：
13.根据权利要求12所述的基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，还包括光程特性选通器件(402)，该光程特性选通器件(402)接收显示器件(11)投射光，并于控制单元(30)控制下，时序出射O种光程特性光。
14.根据权利要求12所述的基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，所述光程调控单元(40)为光路折叠结构(401)，对不同光程特性光的传播路径，实施不同次数的折叠。
15.根据权利要求14基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，所述光路折叠结构(401)包括：第一光学特性调制片(4014)，半透半反片(4013)，第二光学特性调制片(4012)，选择性反射-透射器件(2011)，其中选择性反射-透射器件(4011)分别反射和透射具有不同光学特性的光束，将透射对应光学特性作为透射特性，反射对应光学特性作为反射特性；
16.根据权利要求12所述的基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，所述光程调控单元(40)为介质单元，该介质单元对不同光程特性光具有不同折射率。
17.根据权利要求12所述的基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，所述光程调控单元(40)为折射率可控单元，该折射率可控单元于控制单元(30)控制下，于任一时间周期的不同时间点，对入射光呈现不同折射率。
18.根据权利要求12所述的基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，所述光程调控单元(40)为对虚视区显示模组(10)成虚像的多焦距透镜，对不同光程特性光具有不同焦距。
19.根据权利要求12所述的基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，所述光程调控单元(40)为变焦透镜，于控制单元(30)控制下，于同一时间周期的不同时间点，对入射光呈现不同焦距。
20.基于实视区显示模组的多面多视区显示系统，其特征在于，包括
21....
【技术特征摘要】
1.虚视区显示模组(10)，其特征在于,包括：
2.根据权利要求1所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，所述虚视区生成器件(12)为由柱透镜光栅单元一维排列而成的一维柱透镜光栅，或由狭缝光栅单元一维排列而成的一维狭缝光栅，或由微透镜光栅单元二维排列而成的二维微透镜光栅、或由超透镜光栅单元二维排列而成的二维超透镜光栅，
3.根据权利要求2所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，还包括由通光孔径组成的光阑阵列(13)，该光阑阵列(13)的各通光孔径和虚视区生成器件(12)的各光栅单元一一对应，限制各光栅单元的通光面积。
4.根据权利要求1所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，所述虚视区生成器件(12)为由微纳结构排列而成的微纳结构阵列，各微纳结构和显示器件(11)各像素或各子像素一一对应，引导各像素或子像素投射光束的反向延长线向各自对应虚视区投射。
5.根据权利要求1所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，还包括指向背光结构(14)，该指向背光结构(14)能够沿不同方向给所述显示器件(11)时序地提供方向背光，所述虚显示模组(10)于不同方向背光入射情况下，分别生成对应虚视区。
6.根据权利要求1所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，在所投射虚视区为二维排列的情况下，所述虚视区显示模组(10)还包括一维散射片(15)，沿光传输方向置于显示器件-虚视区生成器件结构前，沿一维方向散射入射光，其中所述显示器件-虚视区生成器件结构包括所述显示器件(11)及对应所述显示器件(11)置放的虚视区生成器件(12)，
7.根据权利要求2所述的虚视区显示模组(10)，其特征在于，还包括正交特性检测单元(16)，对应光栅单元阵列放置，使相邻光栅单元分别仅允许互不相同的正交特性光通过，
8.基于虚视区显示模组的单面多视区显示系统，其特征在于.包括：
9.根据权利要求8所述的基于虚视区显示模组的单面多视区显示系统，其特征在于，所述投影器件(20)为透镜、透镜组、相位片、相位片组、凹反射面、自由曲面元件或超透镜结构元件，或透镜、透镜组、相位片、相位片组、凹反射面、自由曲面元件、超透镜结构元件中任意两个或两个以上的组合。
10.使用权利要求8-9任一项所述的基于虚视区显示模组的单面多视区显示系统的显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的显示方法，其特征在于，所述有效视区沿至少一个方向，间距小于2倍的观察者瞳孔直径。
12.基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，包括：
13.根据权利要求12所述的基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，还包括光程特性选通器件(402)，该光程特性选通器件(402)接收显示器件(11)投射光，并于控制单元(30)控制下，时序出射o种光程特性光。
14.根据权利要求12所述的基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，所述光程调控单元(40)为光路折叠结构(401)，对不同光程特性光的传播路径，实施不同次数的折叠。
15.根据权利要求14基于虚视区显示模组的第一多面多视区显示系统，其特征在于，所述光路折叠结构(401)包括：第一光学特性调制片(4014)，半透半反片(4013)，第二光学特性调制片(4012)，选择性反射-透射器...
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