CN114859537A - 显示装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及汽车技术领域，公开了一种显示装置，其中，分束器和显示屏幕的出光面相对，分束器被配置为接收并至少部分地反射显示屏幕发出的光，并至少部分地透射反射件反射的最终反射光；反射件和分束器的反射面相对，反射件被配置为接收并反射分束器反射的第一反射光；成像放大件和反射件的反射面相对，成像放大件被配置为接收反射件反射的第二反射光，并将第二反射光反射至反射件，以生成最终反射光，并且所述成像放大件能放大所述显示屏幕显示的图像。本申请提供的显示装置，可以在一定程度上以较小的空间需求实现远距离的显示效果。

Description

显示装置和车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，具体涉及一种显示装置和车辆。

背景技术

随着技术的发展，人们对于车辆显示性能的要求越来越高。相关技术中，如果想要实现沉浸式的观赏效果，通常需要尺寸较大的显示屏幕和较远的观赏距离。但这无疑会导致增大的车内空间需求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种显示装置，可以在一定程度上以较小的空间需求实现远距离的显示效果。具体而言，包括以下的技术方案：

本申请实施例提供了一种显示装置，所述显示装置包括显示屏幕、分束器、反射件和成像放大件；

所述分束器和所述显示屏幕的出光面相对，所述分束器被配置为接收并至少部分地反射所述显示屏幕发出的光，并至少部分地透射所述反射件反射的最终反射光；

所述反射件和所述分束器的反射面相对，所述反射件被配置为接收并反射所述分束器反射的第一反射光；

所述成像放大件和所述反射件的反射面相对，所述成像放大件被配置为接收所述反射件反射的第二反射光，并将所述第二反射光反射至所述反射件，以生成所述最终反射光，并且所述成像放大件能放大所述显示屏幕显示的图像。

本申请实施例的一种实现方式中，所述反射件为平面镜。

本申请实施例的一种实现方式中，所述成像放大件为凹面镜。

本申请实施例的一种实现方式中，所述凹面镜的焦距大于所述反射件与所述凹面镜之间的最大距离。

本申请实施例的一种实现方式中，所述凹面镜的主轴与所述第二反射光的方向重合。

本申请实施例的一种实现方式中，所述最终反射光与所述反射件的法线之间的夹角在45度至90度之间。

本申请实施例的一种实现方式中，所述反射件的反射面与所述分束器的反射面平行。

本申请实施例的一种实现方式中，所述显示屏幕、所述分束器、所述反射件和所述成像放大件的中心位于同一平面。

本申请实施例还提供了一种车辆，包括如上所述的显示装置。

本申请实施例还提供了一种基于上述的显示装置的安装方法，所述方法包括：

确定所述显示屏幕的位置；

确定所述分束器和所述反射件的位置；

确定所述成像放大件的位置；

根据所述显示屏幕的位置、所述分束器的位置、所述反射件的位置和所述成像放大件的位置安装所述显示装置。

本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本申请实施例提供的显示装置，显示屏幕发出的光依次经分束器、反射件和成像放大件反射后，再经过反射件反射和分束器透射后到达人眼，从而相比于显示装置发出的光直接到达人眼的传统技术，可以有效增加人眼到最终成像的成像放大件的距离(人眼到反射件的距离加上反射件到成像放大件的距离)，实现一种远距离的显示。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种显示装置的剖视结构示意图。

附图说明：

10、显示装置；

101、显示屏幕；

102、分束器；

103、反射件；

104、成像放大件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对该显示装置10、系统及系统等进行详细描述。

图1示出了本申请实施例提供的一种显示装置1010。如图1所示，该显示装置10包括：显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104。其中，分束器102和显示屏幕101的出光面相对，并且分束器102被配置为接收并至少部分地反射显示屏幕101发出的光，并至少部分地透射反射件103反射的最终反射光。反射件103和分束器102的反射面相对，并且反射件103被配置为接收并反射分束器102反射的第一反射光。成像放大件104和反射件103的反射面相对，该成像放大件104被配置为接收反射件103反射的第二反射光，并将第二反射光反射至反射件103，以生成最终反射光，并且该成像放大件104能放大显示屏幕101显示的图像。

本申请实施例提供的显示装置10，显示屏幕101发出的光依次经分束器102、反射件103和成像放大件104反射后，再经过反射件103反射和分束器102透射后到达人眼，相比于显示装置发出的光直接到达人眼的传统技术，本申请实施例提供的显示装置中，人眼到最终成像的成像放大件的距离为人眼到反射件的距离加上反射件到成像放大件的距离，从而可以实现一种远距离的显示。

图1示出的为沿该显示装置10的中心截面进行剖视的结构示意图。本申请实施例中，该显示装置10可以是关于中心截面左右对称的，也即是，沿平行于该中心截面的其他截面对显示装置10进行剖视获得的剖视结构与沿该中心截面进行剖视获得的剖视结构一致。本申请实施例中，左(右)方向可以为当用户面对该显示装置10中显示屏幕101的出光面时，用户的左(右)手方向。在图1中忽略了显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104等器件的厚度。

本申请实施例中，如图1所示，反射件103的反射面可朝向用户的视线方向，并且该反射件103和分束器102可至少部分相对。也即是，分束器102在反射件103的反射面上的投影与反射件103的反射面可至少部分重叠。通过将反射件103和分束器102设置为至少部分相对，可以有效降低反射件103和分束器102设置的空间需求，从而可以减小显示装置10的体积。

可选地，反射件103和分束器102之间的夹角可不大于45度，例如可以为45度、40度、35度、30度、25度、20度、15度、10度、5度和0度等。本申请实施例中，反射件103和分束器102之间的夹角可以理解为反射件103的反射面和分束器102的反射面所在平面之间的夹角。

可选地，反射件103的反射面和分束器102的反射面可平行，也即是，反射件103和分束器102之间的夹角可为0度。可以理解的是，本申请实施例中所述的“平行”并不要求绝对平行，满足一定角度误差限制的基本上平行即可。

在一些实施例中，如图1所示，反射件103可为平面镜。分束器102可为半透半反滤光片。在其他实施例中，该反射件103和分束器102也可以采用其他形式的光学器件，只要可以实现反射件103能对入射光进行反射，分束器102能将入射光的一部分进行反射，将入射光的另一部分进行透射即可。例如，反射件103可以为为半球形，并将该半球形的平面部分作为反射件103的反射面。该分束器102可以为棱镜或者可以为立方体形的透镜。

进一步地，该分束器102的反射面上可以涂覆或镀制有至少一种半透半反膜，并且可以根据不同的显示需要选择不同的半透半反膜的反光率和透光率。该分束器102用于透射反射件103反射的最终反射光的透射面可以涂覆有增透膜，以减少光损失，进而提高显示效果。

类似地，该反射件103的反射面上可以涂覆或镀制有反射膜，以增强反射件103的反射效果，减少光损失，进而提高显示效果。

在一些实施例中，该反射件103可以将从分束器102接收到的第一反射光(由分束器102反射显示屏幕101发出的光而生成)实现百分百全反射。

该分束器102和反射件103上设置的光学膜，可以有效避免由于分束器102和反射件103的厚度导致的重影现象。

本申请实施例提供的显示装置10，当用户观看该显示装置10显示的画面时，进入人眼的光可以是由反射件103的反射面反射至分束器102，然后穿过分束器102进入人眼的。人眼沿着光线的反向延长线可以观察到位于反射件103原理分束器102一侧的虚像，该虚像和人眼之间的距离远大于显示屏幕101和人眼之间的实际距离，从而可以在相对较小的空间内实现一种远距离观看显示画面的效果。

可选地，虚像和人眼之间的连线(视线方向)与反射件103之间的夹角可以在45度至90度之间。由于视线方向过反射件103反射的最终反射光分别与该反射件103和分束器102之间的交点，从而该最终反射光与反射件103的法线之间的夹角可以在45度至90度之间。如此设置，可以保证反射件103良好的反射效果，并避免反射件103直接将入射光反射至分束器102。

可选地，该最终反射光与反射件103的法线之间的夹角可以为60度。

本申请实施例中，如图1所示，显示屏幕101和成像放大件104可以分别位于视线方向的相对两侧，以避免该显示屏幕101和成像放大件104影响用户的视线。

进一步地，如图1所示，该显示屏幕101靠近反射件103的边缘可以位于该反射件103的反射面一侧，以避免反射件103遮挡显示屏幕101发出的光。

可选地，该成像放大件104可以为凹面镜。并且该凹面镜的焦距可以大于该反射件103和该凹面镜之间的最大距离。这样，由反射件103入射到该凹面镜的第二反射光可以通过该凹面镜形成正立、放大的虚像，从而通过该凹面镜可以起到放大、放远显示屏幕101的显示画面的作用。

可选地，为配合反射件103的结构，该成像放大件104可以大体设置为矩形。

在一些实施例中，该成像放大件104还可以为能反射该第二反射光的平面镜，或者，该成像放大件还可以为自由形式的曲面镜，以实现反射该第二反射光，并可进一步放大该显示屏幕101显示的画面。

本申请实施例提供的显示装置，在显示屏幕101和凹面镜之间设置分束器102和反射件103，使得显示屏幕101发出的光需要经多次反射才能到达凹面镜，从而可以增加像源(即显示屏幕101)到凹面镜之间的距离，这就允许选择焦距和曲率更大的凹面镜，从而可以有效降低凹面镜的加工成本。

进一步地，更大曲率半径的凹面镜也可以在一定程度上提高成像的稳定性。即使在用户的视线发生偏移的情况下，也可以有效降低用户观察到的图像产生的畸变程度，从而改善该显示装置的显示效果。

本申请实施例中，视线方向与分束器102的交点可以为该分束器102的中心。也即是，在图1中示出的分束器102的中心截面中，视线方向可以与该分束器102的中心截面的中心相交。

类似地，该视线方向与反射件103的交点可以为该反射件103的中心，也即是，视线方向可以与反射件103的中心截面的中心相交。

可以理解的是，本申请实施例中是以用户的最佳观赏角度或用户习惯观赏角度的视线方向为例进行说明的。用户的观赏角度变化，可能会导致用户的视线方向与分束器102和反射件103的交点位置发生变化。

反射件103反射至凹面镜的第二反射光与该成像放大件104的交点可以为该成像放大件104的中心。也即是，在图1中，视线方向在其与反射件103的交点处，关于反射件103的法线方向的对称线可以与成像放大件104的中点相交。

在一些实施例中，该成像放大件104可以为凹面镜，并且该凹面镜在第二反射光与该凹面镜的交点处的法线为该凹面镜的主轴。也即是，第二反射光可以平行于该凹面镜的主轴入射至该凹面镜。

可选地，凹面镜的主轴可与第二反射光的方向重合。这种情况下，凹面镜可以采用同轴入射方式可以有效控制凹面镜的成像精度。进一步地，采用同轴入射的方式还可以简化凹面镜的曲面形状设计，从而可以降低凹面镜的制造成本。

本申请实施例中，显示屏幕101可以包括多个单位光源的二维阵列。图1可以理解为以一个单位光源发出的光为例示出。

视线方向在其与分束器102的交点处，关于分束器102的法线方向的对称线可以与显示屏幕101的中点相交。该显示屏幕101发出的光的主光轴方向与该显示屏幕101之间的夹角可以在45度至90度之间。如此设置可以使得该显示屏幕101发出的光大部分都可以被人眼接收，以保证该显示装置10的显示效果。

可选地，该显示屏幕101发出的光的主光轴与该显示屏幕101之间的夹角为90度。

在一些实施例中，该显示屏幕101发出的光的主光轴方向与视线方向的夹角也可以在45度至90度之间。可选地，该显示屏幕101发出的光的主光轴方向与视线方向的夹角可以为60度至65度之间。如此设置，可以在一定程度上避免显示屏幕101发出的光直接透过该分束器102的部分被人眼接收到。

本申请实施例提供的显示装置10，针对如图1所示的用户习惯的视线方向，显示屏幕101的出光面发出的发射光可以到达分束器102的反射面，并被分束器102反射，以生成第一反射光。由于该发射光在分束器102的交点处关于分束器102的法线与该视线方向对称，该分束器102反射的第一反射光可以沿着用户的视线方向与反射件103相交。反射件103可以将该第一反射光反射至成像放大件104。由于反射件103反射至凹面镜的第二反射光与该成像放大件104的交点可以为该成像放大件104的中心，并且该第二反射光可以平行与成像放大件104的主轴入射(也即，图1中的第二反射光沿着成像放大件104的主轴入射至该成像放大件104)，该第二反射光被成像放大件104按照原路反射回反射件103，并进一步地被反射件103按照第一反射光的方向原路反射回分束器102(即最终反射光)。该最终反射光可以沿着视线方向透过该分束器102进入人眼。

因此，本申请实施例提供的显示装置10，由显示屏幕101发出的光在到达可以将放大、放远图像的成像放大件104之前，还需要经分束器102以及反射件103的两次反射，从而增加了光程，进一步强化了成像放大件104的放大、放远效果。

本申请实施例中，该显示装置10可以作为车载显示装置10使用。示例性地，该显示装置10可以集成在车辆的中控台上，作为显示仪表使用。

可选地，该显示装置10还可以包括壳体，其中显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104均设置在该壳体中。

并且，在一些实施例中，如图1所示的，该显示装置10中的显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104可以大致围绕成平行四边形。显示屏幕101发出的光基本上在由显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104围绕成的平行四边形内传递。如此设置，可以方便将这些器件集成在壳体中，并可以在一定程度上减少显示装置10的体积。

为进一步减小显示装置10的体积，该显示装置10中的显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104的中心可以位于同一平面上。

该反射件103的反射面可以靠近显示屏幕101的出光面的边缘外侧，并且反射件103的反射面可以与该显示屏幕101的出光面之间存在一定的防碰撞间隙。

该成像放大件104的边缘和分束器102以及反射件103之间均存在一定的防碰撞间隙。成像放大件104靠近分束器102的一侧可以与该分束器102的边缘对齐。

在其他实施例中，该显示装置10可以作为抬头显示(HUD，Head Up Display)使用。

示例性地，可以将车辆中的挡风玻璃作为上述的反射件103，显示屏幕101、分束器102和成像放大件104可以集成在额外的显示装置10中(为区别于上述包括显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104的“显示装置10”，包括该显示屏幕101、分束器102和成像放大件104的部分可称为“显示装置10主体”)。该显示装置10主体可以容纳在壳体内，并将该壳体安装在车辆的中控台上。

在一些实施例中，该显示装置10还可以包括调节装置，该调节装置可以与成像放大件104机械连接，以用于调节该成像放大件104的俯仰角度，从而适应不同用户的视线需求。

本申请实施例提供的显示装置10，显示屏幕101发出的光依次经分束器102、反射件103和成像放大件104反射后，再经过反射件103反射和分束器102透射后到达人眼，相比于显示装置发出的光直接到达人眼的传统技术，本申请实施例提供的显示装置中，人眼到最终成像的成像放大件的距离为人眼到反射件的距离加上反射件到成像放大件的距离，从而可以实现一种远距离的显示。

本申请实施例还提供一种车辆，该车辆包括如上的显示装置10。

本申请实施例还提供一种显示装置10的安装方法，如上所述的，该显示装置10可包括显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104。其中，分束器102和显示屏幕101的出光面相对，分束器102被配置为接收并至少部分地反射显示屏幕101发出的光，并至少部分地透射反射件103反射的最终反射光；反射件103和分束器102的反射面相对，反射件103被配置为接收并反射分束器102反射的第一反射光；成像放大件104和反射件103的反射面相对，成像放大件104被配置为接收反射件103反射的第二反射光，并将第二反射光反射至反射件103，以生成最终反射光。

在一些实施例中，该安装方法可包括如下步骤：

S101、确定显示屏幕101的位置。

本申请实施例中，可以首先确定显示屏幕101的安装位置。例如可以根据车内空间的布置选择显示屏幕101的合适的安装位置。

S102、确定分束器102和反射件103的位置。

本申请实施例中，为最大程度减少显示装置10的体积，可以将该显示装置10中的显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104均设置为左右对称的，并且该显示屏幕101、分束器102、反射件103和成像放大件104的中心位于同一平面上。据此，可以根据用户习惯的视线方向以及该显示屏幕101的中心，确定分束器102的位置。

在一些实施例中，可以先确定分束器102的位置，再确定反射件103的位置。

具体地，可以通过数据统计得到用户习惯的视线方向，将该显示屏幕101的中心位置的法线与该视线方向的交点作为分束器102的中心，并确定分束器102的倾斜角度，以使得在该分束器102的反射面一侧，显示屏幕101的中心位置的法线和视线方向可以关于该分束器102的中心位置的法线对称。

分束器102的位置确定后，可以平行于该分束器102设置反射件103。并且该反射件103的反射面可以靠近显示屏幕101的出光面的边缘外侧。在一些实施例中，该反射件103的反射面可以与该显示屏幕101的出光面相接，或者该反射件103的反射面可以与该显示屏幕101的出光面之间存在一定的防碰撞间隙。

在一些实施例中，该防碰撞间隙和反射件103的尺寸满足视线方向过该反射件103的中心。

在其他实施中，可以先确定反射件103的位置，再确定分束器102的位置。

具体地，可以将车辆中的挡风玻璃作为反射件103。进一步地，可以根据用户的视线方向将挡风玻璃中的部分区域作为该反射件103。该部分区域可相当于一块平面镜。

该反射件103的位置固定后，可以依据该反射件103的位置进一步调整显示屏幕101的安装位置。

反射件103和显示屏幕101的位置确定后，可以将显示屏幕101的中心位置的法线与该视线方向的交点作为分束器102的中心，并根据反射件103的倾斜角度确定分束器102的倾斜角度。

S103、确定成像放大件104的位置。

分束器102和反射件103的位置确定后，可以确定成像放大件104的位置。在具体的实施例中，该成像放大件104可以为凹面镜，并且该凹面镜满足：视线方向在其与反射件103的交点处，关于反射件103的法线方向的对称线与成像放大件104的主轴重合。

进一步地，该成像放大件104的边缘和分束器102以及反射件103之间均存在一定的防碰撞间隙。为减小该显示装置10的体积，成像放大件104靠近分束器102的一侧可以与该分束器102的边缘对齐。

成像放大件104的选择需要满足该成像放大件104的焦距大于反射件103和成像放大件104之间的最大距离。

S104、根据显示屏幕101的位置、分束器102的位置、反射件103的位置和成像放大件104的位置安装显示装置。

本申请实施例中并不限定上述步骤的执行顺序。示例性地，本申请实施例可以先确定分束器102和反射件103的位置，再确定显示屏幕101的位置。再比如，本申请实施例以先确定各器件的位置然后进行安装为例示出，然而在一些实施例中，也可以在确定每个器件的位置后即对该器件进行安装。

本申请实施例提供的显示装置10的安装方法，可以提供一种能够有效增加光程，在一定程度上实现沉浸式显示效果的显示装置10。

在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括显示屏幕(101)、分束器(102)、反射件(103)和成像放大件(104)；

所述分束器(102)和所述显示屏幕(101)的出光面相对，所述分束器(102)被配置为接收并至少部分地反射所述显示屏幕(101)发出的光，并至少部分地透射所述反射件(103)反射的最终反射光；

所述反射件(103)和所述分束器(102)的反射面相对，所述反射件(103)被配置为接收并反射所述分束器(102)反射的第一反射光；

所述成像放大件(104)和所述反射件(103)的反射面相对，所述成像放大件(104)被配置为接收所述反射件(103)反射的第二反射光，并将所述第二反射光反射至所述反射件(103)，以生成所述最终反射光，并且所述成像放大件(104)能放大所述显示屏幕(101)显示的图像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述反射件(103)为平面镜。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述成像放大件(104)为凹面镜。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述凹面镜的焦距大于所述反射件(103)与所述凹面镜之间的最大距离。

5.根据权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述凹面镜的主轴与所述第二反射光的方向重合。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述最终反射光与所述反射件(103)的法线之间的夹角在45度至90度之间。

7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述反射件(103)的反射面与所述分束器(102)的反射面平行。

8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述显示屏幕(101)、所述分束器(102)、所述反射件(103)和所述成像放大件(104)的中心位于同一平面。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-8任一项所述的显示装置。

10.一种基于如权利要求1-8任一项所述的显示装置的安装方法，其特征在于，所述方法包括：

确定所述显示屏幕(101)的位置；

确定所述分束器(102)和所述反射件(103)的位置；

确定所述成像放大件(104)的位置；

根据所述显示屏幕(101)的位置、所述分束器(102)的位置、所述反射件(103)的位置和所述成像放大件(104)的位置安装所述显示装置。

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