CN115542643A - 一种投影装置、交通工具 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种投影装置和包含投影装置的交通工具。涉及投影显示技术领域。主要为了实现多屏投影显示。该投影装置包括：第一图像源、第二图像源、第一波长反射单元、第二波长反射单元和系统反射单元；第一图像源用于生成第一光束，第二图像源用于生成第二光束，第一光束的光谱和第二光束的光谱不同；第一波长反射单元用于反射第一光束至系统反射单元，以及透射第二光束中与第一光束不同波长的光至第二波长反射单元；第二波长反射单元用于反射第二光束中与第一光束不同波长的光至系统反射单元；系统反射单元用于反射接收到的第一光束，和反射第二光束中与第一光束不同波长的光。该投影装置通过结构简单的小型化设计，实现了多焦面显示。

Description

一种投影装置、交通工具

本申请是分案申请，原申请的申请号是2022104235941，原申请日是2022年04月21日，原申请的全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及投影技术领域，尤其涉及一种可以应用于抬头显示的投影装置，以及，包含有该投影装置的交通工具。

背景技术

抬头显示装置(Head-Up Display，HUD)即平视显示装置，开始应用于汽车，用于将仪表盘或者其他驾驶及路况信息投影到前挡风玻璃前方，这样，驾驶员在驾驶过程中无需将视线转移到仪表盘，就可以知晓汽车的各项仪表信息。

如果所有的信息都投影到一个虚像面上，会显得信息比较杂乱，且容易阻碍正常的视野。所以双焦面方案应运而生。比如，可以将仪表盘上的速度、温度、压力等信息投影在距离驾驶员比较近的近焦面上，行驶方向及告警信息投影在距离驾驶员较远的远焦面上，这样驾驶员就可以专注于远方的道路，近焦面的信息不需要仔细看就可以得到相关信息。

进而，如何设计一种可以实现多焦面显示，且体积比较小的投影装置是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种投影装置，以及包含有该投影装置的交通工具。主要目的是提供一种能够实现多屏显示、且体积比较小的投影装置。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种投影装置，该投影装置可以被应用在抬头显示装置中。

该投影装置包括：第一图像源、第二图像源、第一波长反射单元、第二波长反射单元和系统反射单元；第一图像源和第二图像源均包括光源和成像模块，在第一图像源中，成像模块用于生成携带第一图像内容的第一光束，在第二图像源中，成像模块用于生成携带第二图像内容的第二光束，第一光束的光谱和第二光束的光谱不同；第一波长反射单元位于第一光束和第二光束的传播路径上，以及第二波长反射单元位于第二光束的传播路径上；第一波长反射单元用于反射第一光束至系统反射单元，以及透射第二光束中与第一光束不同波长的光至第二波长反射单元；第二波长反射单元用于反射第二光束中与第一光束不同波长的光至系统反射单元；系统反射单元用于反射接收到的第一光束，和反射第二光束中与第一光束不同波长的光。

本申请提供的投影装置中，采用了第一图像源和第二图像源，第一图像源生成的第一光束的光谱，和第二图像源生成的第二光束的光谱不同，也就是说，第一光束的光谱的波长范围与第二光束的光谱的波长范围无交集，或者，第二光束的光谱的波长范围与第一光束的光谱的波长范围有部分重合。这样的话，当第一光束和第二光束投射至第一波长反射单元时，第一波长反射单元不仅可以反射第一光束，还可以透射第二光束中与第一光束不同波长的光，以对第一光束和第二光束进行分光处理，产生光程差。另外，第一波长反射单元可以反射第一光束，第二光束中与第一光束不同波长的光透射至第二波长反射单元后，再经第二波长反射单元，从而，就可以实现双焦面投屏。

也就是说，本申请给出的投影装置是利用第一波长反射单元对第一图像源和第二图像源的光谱进行分光的技术实现多屏显示。

还有，由于本申请涉及的第一波长反射单元，一是能够对第一光束进行反射，二是还可以透射第二光束中与第一光束不同波长的光至第二波长反射单元，即就是在可以实现的结构中，第一波长反射单元和第二波长反射单元存在重叠部分，空间光路比较紧凑，能够使得投影装置的体积比较小。

在一种可能实现的方式中，第二波长反射单元和第一波长反射单元沿第二光束的传播路径层叠设置；第二波长反射单元的反射光透射第一波长反射单元后入射至系统反射单元。

可以这样理解，第二波长反射单元反射的光束，入射至第一波长反射单元，并通过第一波长发射单元的透射至系统反射单元。从工艺结构上讲，这样可以减小层叠的第一波长反射单元和第二波长反射单元之间的间距，从而，可以进一步减小该投影装置的体积。

在一种可能实现的方式中，第一波长反射单元还用于反射第二光束中与第一光束相同波长的光，且第一波长反射单元反射的第二光束中与第一光束相同波长的光不入射至系统反射单元。

第一波长反射单元分光处理后的第二光束中与第一光束相同波长的光，作为杂散光，本申请是将杂散光不入射至系统反射单元，这样的话，可以避免杂散光影响成像质量，以提升该投影装置的显示品质。

在一种可能实现的方式中，第一波长反射单元具有相对的第一表面和第二表面；第一表面用于反射第一光束至系统反射单元，以及透射第二光束中与第一光束不同波长的光至第二波长反射单元；第二表面的部分区域用于反射第二波长反射单元的反射光。

在该实施例中，第一波长反射单元不仅具备光谱分光作用，还兼顾的将第二波长反射单元反射的光束再次进行反射，比如，至少反射一次，这样，在光程恒定的情况下，可以缩短两个波长反射单元之间的距离，进一步减小该投影装置的尺寸。

在一种可能实现的方式中，第一光束和第二光束可以是单色光，也可以是复色光。

在一种可能实现的方式中，第一波长反射单元和第二波长反射单元可以是平面反射镜，也可以是曲面反射镜。

在一种可能实现的方式中，曲面反射镜可以是凹面反射镜，也可以是凸面反射镜。

在一种可能实现的方式中，第一波长反射单元的反射面形成有第一反射膜层，第一反射膜层用于全反射第一光束，以及用于透射第二光束中与第一光束不同波长的光。

通过在第一波长反射单元的反射面形成反射膜层，以对第一光束进行全反射。这样不仅可以提升第一图像源生成的第一图像内容的成像品质，从结构上讲，相比其他的诸如光栅等分光结构，结构简单，易于实现，且体积也较小。

在一种可能实现的方式中，第二波长反射单元的反射面形成有第二反射膜层，第二反射膜层用于全反射第二光束中的与第一光束不同波长的光。

和上述设置第一反射膜层类似，通过在第二波长反射单元的反射面形成反射膜层，以对第二光束中与第一光束不同波长的光进行全反射。这样不仅可以提升第二图像源生成的第二图像内容的成像品质，从结构上讲，相比其他的诸如光栅等分光结构，结构简单，易于实现，且体积也较小。

在一种可能实现的方式中，第一光束的光谱的波长范围与第二光束的光谱的波长范围无交集。第一光束的光谱的波长范围可以简称第一光束的波长范围，第二光束的光谱的波长范围可以简称为第二光束的波长范围。

也就是实现第一光束的光谱与第二光束的光谱不同的其中一种方案。

在一种可能实现的方式中，第一波长反射单元包括分光镜，分光镜的反射面形成有第一反射膜层，第一反射膜层用于全反射第一光束，以及用于透射第二光束。

这里的第一波长反射单元采用的是具有第一反射膜层的分光镜，结构简单。

另外，由于第一光束的波长范围与第二光束的波长范围无交集，那么，利用第一反射膜层全反射第一光束，和利用第一反射膜层透射第二光束。

在一种可能实现的方式中，第二波长反射单元包括反射镜，反射镜和分光镜沿第二光束的传播路径层叠设置，反射镜的反射面上形成有第二反射膜层，第二反射膜层用于全反射第二光束。

在该可以实现的结构中，利用具有第二反射膜层的反射镜，作为第二波长反射单元，结构也比较简单。

在一种可能实现的方式中，第一图像源包括LD光源或LED光源，第二图像源包括LD光源或LED光源。

在一种可能实现的方式中，第二光束的波长范围与第一光束的波长范围部分重合。

也就是实现第一光束的光谱与第二光束的光谱不同的另外一种方案。

在一种可能实现的方式中，第一波长反射单元包括分光镜，分光镜的反射面形成有第三反射膜层，第三反射膜层用于全反射第一光束，和用于全反射第二光束中与第一光束的相同波长的光，第三反射膜层还用于透射第二光束中与第一光束不同波长的光。

由于在该实施例中，第二光束的波长范围与第一光束的波长范围部分重合，那么，利用第三反射膜不仅可以全反射第一光束，还可以透射第二光束中与第一光束不同波长的光，以实现分光。

在一种可能实现的方式中，第二波长反射单元的包括反射镜，反射镜和分光镜沿第二光束的传播路径层叠设置，反射镜的反射面上形成有第四反射膜层，第四反射膜层用于全反射第二光束中的与第一光束的不同波长的光。

在一种可能实现的方式中，投影装置还包括位于第一图像源和第二图像源的出光侧的扩散屏，扩散屏用于将第一光束扩散至第一波长反射单元，以及将第二光束扩散至第一波长反射单元和第二波长反射单元。

也就是说，可以通过设置扩散屏，以提升任一光束的发射角度。

在一种可能实现的方式中，第一图像源和第二图像源可以被集成在一个模组中，比如，该模组可以是数字微型反射镜元件、激光扫描、PGU等。

在一种可能实现的方式中，投影装置还包括位于第一图像源或第二图像源的出光侧的偏振转换器件，偏振转换器件用于改变第一光束或第二光束的偏振方向。

当采用偏振转换器件改变第一光束和/或第二光束的偏振方向后，可以使得偏振后的第一光束和/或第二光束满足后续光路的处理需求，例如在抬头显示装置中，偏振后的S光入射挡风玻璃，相对自然光有更高的反射率，成像的亮度更高。

在一种可能实现的方式中，第一图像源和/或第二图像源包括光源、成像模块和投影镜头；其中，光源的输出光能够入射至成像模，成像模块使用光源输入的光生成携带图像内容的成像光，投影镜头用于将成像模块的成像光向外投射。

第二方面，本申请还提供了一种交通工具，该交通工具包括挡风玻璃和上述任一实现方式的投影装置，投影装置用于输出光束至挡风玻璃，以形成不同的图像内容对应的图像。

由于本申请给出的交通工具中，包含了上述实现方式中的投影装置，第一光束和第二光束的光谱不同，并且，利用第一波长反射单元对光谱进行分光处理，以实现两个光束的光程差，实现双焦面投屏。

附图说明

图1为本申请提供的一种LED光源的光谱图；

图2为本申请实施例提供的一种投影装置的结构示意图；

图3a为本申请实施例提供的一种应用在投影装置中的LD光源的光谱图；

图3b为本申请实施例提供的一种应用在投影装置中的LED光源的光谱图；

图4为本申请实施例提供的再一种投影装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种投影装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种投影装置的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的又一种投影装置的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种投影装置中第一波长反射单元和第二波长反射单元的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种投影装置的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的又一种投影装置的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的又一种投影装置的结构示意图；

图12为应用在图11的投影装置中的相关光器件光谱图；

图13为本申请实施例提供的又一种投影装置的结构示意图；

图14为应用在图13的投影装置中的相关光器件光谱图；

图15为本申请实施例提供的投影装置中的图像源的结构示意图；

图16为本申请实施例提供的投影装置被应用在抬头显示装置中时的结构示意图；

图17为本申请实施例提供的交通工具的功能框架示意图。

附图标记：

100-投影装置；

1-显示器；

101-第一出光口；

102-第二出光口；

11-第一图像源；

12-第二图像源；

13-第三图像源；

21-第一波长反射单元；

21a-第一反射膜层；

22-第二波长反射单元；

22a-第一反射膜层；

23-第三波长反射单元；

3-系统反射单元；

4-扩散屏；

5-挡风玻璃；

6、7-偏振转换器件

111-光源；

112-成像模块；

113-投影镜头。

具体实施方式

在介绍本申请涉及的实施例之前，先介绍与本申请实施例相关的一些技术术语。

光谱(Spectrum):是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。例如，图1示出的是一种发光二极管(light emitting diode，LED)光源的光谱，由图1可以看出，该光源的光谱覆盖的波长范围为360nm至710nm。

波长范围：比如，当光束的波长范围为360nm至710nm，代表该光束的波长范围取值在360nm至710nm之间，也包括360nm波长和710nm波长。

波长范围部分重合：比如，当第一光束的波长范围为360nm至710nm，第二光束的波长范围也为200nm至500nm时，则两个光束的波长范围部分重合；再比如，当第一光束的波长范围为360nm至710nm，第二光束的波长范围也为500nm至700nm时，则两个光束的波长范围部分重合；又比如，当第一光束的波长范围为360nm至710nm，第二光束的波长范围也为200nm至360nm时，则两个光束的波长范围部分重合；又比如，当第一光束的波长范围为360nm至710nm，第二光束的波长范围也为710nm至900nm时，则两个光束的波长范围亦部分重合。但是，当第一光束的波长范围为360nm至710nm，第二光束的波长范围也为360nm至710nm时，则两个光束的波长范围完全重合。

波长范围无交集：比如，当第一光束的波长范围为360nm至710nm，第二光束的波长范围为750nm至900nm时，则两个光束的波长范围无交集。

光谱不同和光谱相同：比如，有第一图像源和第二图像源，第一图像源输出的光的光谱可以被称为第一光谱，第二图像源输出的光的光谱可以被称为第二光谱，当第一光谱覆盖的波长范围，与第二光谱覆盖的波长范围完全重合，则认为两个光谱相同。反之，当第一光谱覆盖的波长范围，与第二光谱覆盖的波长范围无交集和波长范围有部分重合时，则认为两个光谱不同。

示例的，当第一光谱覆盖的波长范围为360nm至710nm，而第二光谱覆盖的波长范围为360nm至500nm时，即就是光谱不同，或者，当第一光谱覆盖的波长范围为360nm至710nm，第二光谱覆盖的波长范围为260nm至300nm时，也认为是光谱不同，再或者，当第一光谱覆盖的波长范围为360nm至710nm，第二光谱覆盖的波长范围为500nm至710nm时，同样认为光谱不同。但是，当第一光谱覆盖的波长范围为360nm至710nm，第二光谱覆盖的波长范围也为360nm至710nm时，则认为光谱相同。

也就是说，只要两个光束的波长范围无交集，或者有部分重合，就认为是光谱不同。

光程差：定义为两束光到达某点的光程之差值。

多焦面显示，是基于多个不同投影距离形成多个投影面。

下面结合附图详细介绍本申请涉及的具体实施例。

本申请给出了一种投影装置，该投影装置可以应用于影音娱乐以及辅助驾驶场景中。示例性的，该投影装置可以单独使用，也可以作为部件集成在其它设备中，例如，该投影装置可以集成在交通工具中，还可以集成在头盔显示(head-mounted display，HMD)设备中，还可以集成在光桌面显示设备中。上述投影装置还可以称为显示装置。

比如，当将投影装置应用在交通工具的抬头显示装置HUD中时，需要多屏显示，可以叫多焦面显示，以将不同的信息显示在不同的成像面上，这样，不仅可以使得驾驶员专注于驾驶，还不会使得信息杂乱。

另外，针对投影装置，还需要体积较小，以满足小型化设计需求。

为了满足上述目的，本申请给出了一种能够实现多屏显示的，且体积较小的投影装置。对于投影装置的可以实现的结构，以及投影方法见下述描述。

图2是本申请实施例给出的一种投影装置的结构图。该投影装置100包括：第一图像源11、第二图像源12、第一波长反射单元21和第二波长反射单元22，以及系统反射单元3。

请继续参阅图2，第一图像源11用于生成携带第一图像内容的第一光束P1，第二图像源12用于生成携带第二图像内容的第二光束P2。比如，这里的第一图像内容可以包括交通工具的仪表盘上的速度、温度、压力等信息，第二图像内容可以包括交通工具的行驶方向等信息。

还有，该第一光束P1的光谱和第二光束P2的光谱不同，上述已经对“光谱不同”进行了解释。

另外，也可以参照图3a和图3b的光谱图对“光谱不同”再次进行说明，其中，图3a是第一图像源11采用激光二极管(Laser Diode，LD)光源时的光谱，图3b是第二图像源12采用发光二极管(light emitting diode，LED)光源时的光谱。由图3a和图3b可以看出：第一光束P1和第二光束P2均为复色光，第一光束P1的蓝光波长大概为460nm左右，第一光束P1的绿光波长大概为510nm左右，第一光束P1的红光波长大概为650nm左右；而在第二光束P2中，蓝光波长大概为450nm至500nm，红光波长大概为610nm至650nm，绿光波长大概为500nm至620nm。即可以看出，第二光束P2的波长范围包括了第一光束P1的波长范围，即就是第一光束P1的光谱和第二光束P1的光谱不同，且第二光束P2相比第一光束P1，光谱宽度较宽，而第一光束P1的光谱宽度较窄。

再参阅图2，第一波长反射单元21位于第一光束P1和第二光束P2传播路径上，换而言之，第一光束P1和第二光束P2均可以投射至第一波长反射单元21上。并且，第一波长反射单元21用于反射第一光束P1至系统反射单元3，除此之外，第一波长反射单元21还用于透射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光至第二波长反射单元22上。

比如，见图2所示的，第一波长反射单元21不仅可以反射第一光束P1，还可以对第二光束P2进行分光处理，也就是可以透射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光束P21，反射第二光束P2中与第一光束P1相同波长的光束P22。这样的话，就会使得第一光束P1和分光后的光束P21产生光程差，从而，可以实现双屏(双焦面)投影。

示例的，当第一光束P1的波长范围为300nm至500nm时，第二光束P2的波长范围为300nm至700nm时，第一波长反射单元21可以反射波长范围为300nm至500nm的光束P1，还可以反射第二光束P2中波长范围为300nm至500nm的光束P22，以及透射第二光束P2中波长范围为500nm至700nm的光束P21，以实现分光处理。

继续参阅图2，第二波长反射单元22用于反射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光至系统反射单元3。也可以这样理解，第二波长反射单元22位于光束P21的传播路径上，并可以将光束P21反射至系统反射单元3。

再如图2所示，系统反射单元3用于反射接收到的第一光束P1，和反射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光束P21。

还有，由于第一波长反射单元21可以透射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光束，在可以实现的结构中，第一波长反射单元21和第二波长反射单元22在进行布设时，第一波长反射单元21和第二波长反射单元22具有重叠部分，进而，可以减小第一波长反射单元21和第二波长反射单元22所占据空间大小，以使得整个投影装置100的体积较小。

基于上述针对图2所示的结构，对本申请涉及的投影装置100的描述，可以得知：该投影装置100是利用光谱分光技术，实现了多屏显示，并且，可以减小整个投影装置的体积，以满足小型化设计。

再次参阅图2，由于第一波长反射单元21能够反射第二光束P2中的与第一光束P1相同波长的光束P22。为了避免该光束P22影响成像质量，可以将作为杂散光的光束P22不反射至系统反射单元3上，即将光束P22反射至系统反射单元3的外部。

图4是本申请实施例提供的另一种投影装置100的结构图。图4所示投影装置100和上述图2所示投影装置100的区别在于：在图2中，第一光束P1和第二光束P2平行，第一波长反射单元21和第二波长反射单元22不平行设置；而在图4中，第一波长反射单元21和第二波长反射单元22平行设置，而第一光束P1和第二光束P2不平行。

无论采用图2所示实施例，还是采用图4所示实施例，第一波长反射单元21都可以实现光谱分光作用，最终实现双焦面投影，以及，两种不同的实施例都可以将光束P22反射到系统反射单元3以外，避免杂散光。

图5是本申请实施例提供的又一种投影装置100的结构图。和上述图2所示投影装置100不同之处在于：第二波长反射单元22的反射光透射第一波长反射单元21后入射至系统反射单元3。也就是，图5所示的光束P21经第二波长反射单元22反射后，入射至第一波长反射单元21上，再经第一波长反射单元21透射后，入射至系统反射单元3上。这样设计，可以减小第一波长反射单元21和第二波长反射单元22之间的间距，以进一步的减小该投影装置100的体积。

图6是本申请实施例提供的又一种投影装置100的结构图。和上述图5所示投影装置100区别在于：第二波长反射单元22反射的第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光束P21可以先入射至第一波长反射单元21，再经第一波长反射单元21反射至第二波长反射单元22。第一波长反射单元21对光束P21可以至少反射一次，例如，图6示例性的给出了第一波长反射单元21对光束P21反射一次。其中，第一波长反射单元21可以对光束P21反射多次，即光束P21可以在第一波长反射单元21和第二波长反射单元22之间多次反射。

继续见图6所示结构，可以这样理解，第一波长反射单元21具有相对的第一表面S1和第二表面S2，第一表面S1用于反射第一光束P1至系统反射单元3，以及透射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光束P21至第二波长反射单元22；第二表面S2除了透射光束P21至第二波长反射单元22之外，其部分区域还用于反射第二波长反射单元22反射的光束P21。例如，图6中的经第二波长反射单元22反射的光束P21入射至第二表面S2，经第二表面S2反射至第二波长反射单元22，再依次经第二波长反射单元22的反射，和第一波长反射单元21的透射，入射至系统反射单元3。

在图6提供的方案中，通过第一波长反射单元21的第二表面的部分区域反射第二波长反射单元22的反射光，使得该反射光在两个波长反射单元之间的光程变长，进而能够缩短两个波长反射单元之间的距离，进一步减小该投影装置的尺寸。

图7是本申请实施例提供的再一种投影装置100的结构图。该实施例所示的投影装置100中，不仅包括了上述所述的第一图像源11、第二图像源12、第一波长反射单元21、第二波长反射单元22和系统反射单元3，另外，还包括偏振转换器件6和偏振转换器件7。偏振转换器件6位于第一图像源11的出光侧，偏振转换器件7位于第二图像源12的出光侧，分别用于改变第一光束P1和第二光束P2的偏振方向。以第一光束P1为例，例如第一光束P1为自然光，经过偏振转换器件6后转换为线偏振光，或者第一光束P1为线偏振光，经过偏振转换器件6后转换为圆偏振光或椭圆偏振光，或者第一光束P1为P偏振光，经过偏振转换器件6后转换为S偏振光。第二光束P2的偏振转换过程可以参考上述第一光束P1的偏振转换过程。

其中，偏振转换器件6和偏振转换器件7可以为1/2波片、1/4波片或检偏器。本实施例中，可以只在第一图像源11的出光侧增加偏振转换器件6，也可以只在第二图像源12的出光侧增加偏振转换器件7，或者同时增加偏振转换器件6和偏振转换器件7。通过偏振转换，可以使得第一光束P1和/或第二光束P2满足后续光路的处理需求，例如S光入射挡风玻璃，相对自然光有更高的反射率，成像的亮度更高。

在一些实施方式中，一并结合图2、图4至图7，第二波长反射单元22和第一波长反射单元21可以沿第二光束P2的传播路径层叠设置。示例的，第一波长反射单元21和第二波长反射单元22可以平行设置，也可以是不平行设置。

在另外一些实施方式中，再结合图2、图4至图7，第一图像源11生成的第一光束P1，和第二图像源12生成的第二光束P2可以平行，也可以不平行。

图8示出了第一波长反射单元21和第二波长反射单元22可以实现的结构图。在一些可以实现的结构中，可以在第一波长反射单元21的反射面上形成第一反射膜层21a，且第一反射膜层21a用于全反射第一光束P1，比如，可以在第一波长反射单元21的反射面上形成RGB窄带反射膜。这样的话，可以提升第一图像源11生成的第一图像内容的成像品质。在另外一些可以实现的结构中，可以在第二波长反射单元22的反射面上形成第二反射膜层22a，第二反射膜层22a用于全反射第二光束P2中的透射至第二波长反射单元22的光束P21，和上述第一反射膜层21a一样，第二反射膜层22a同样可以提升第二图像源12生成的第二图像内容的成像品质。

并且，选择反射膜层进行分光，从工艺角度讲容易实现，除外，还可以降低制造成本。

针对上述实施例涉及的所示的投影装置，如下分别描述投影装置中各个部分的结构。

在可以实现的结构中，第一波长反射单元21可以包括分光镜，可以在分光镜的反射面形成第一反射膜层21a。当采用具有第一反射膜层21a的分光镜作为第一波长反射单元21时，结构简单，可以进一步满足投影装置100的小型化设计需求。由于具有第一反射膜层21a的分光镜实现了分光作用，所以，可以被称为分光镜，当然，也可以被称为反射镜。

第二波长反射单元22可以包括反射镜，可以在反射镜的反射面形成第二反射膜层22a。当采用具有第二反射膜层22a的反射镜作为第二波长反射单元22时，结构也比较简单，也可以进一步满足投影装置100的小型化设计需求。

当第一波长反射单元21包括分光镜，第二波长反射单元22包括反射镜时，分光镜和反射镜可以沿第二光束P2的传播路径层叠布设。这样的话，会明显的减小投影装置100的体积。

本申请给出的系统反射单元3可以包括自由曲面镜，经第一波长反射单元21反射的第一光束可以入射至自由曲面镜的反射面上，以及第二波长反射单元22反射的光束P21也可以入射至自由曲面镜的反射面上。

示例性的，第一图像源11和/或第二图像源12可以是硅基液晶(liquid crystalon silicon，LCOS)显示器、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)显示器、液晶显示(liquid crystal display，LCD)显示器、数字光处理(digital lightprocession，DLP)显示器或微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)显示器中任一种。

在一些可以实现的结构中，如图9所示的投影装置100的结构图，第一图像源11和第二图像源12可以被集成在一个显示器1中，显示器1具有第一出光口101和第二出光口102，第一出光口101用于供第一图像源11的第一光束射出，第二出光口102用于供第二图像源12的第二光束射出。那么，可以在显示器1的出光侧设置扩散屏4，可以在扩散屏4上形成第一扩散区域N1和第二扩散区域N2，第一扩散区域N1用于接收第一出光口101射出的第一光束，并对第一光束扩散，第二扩散区域N2用于接收第二出光口102射出的第二光束，并对第二光束扩散。

上述的图2、图4至图9给出的是可以实现双屏(双焦面)显示的投影装置100，当投影装置100需要实现更多屏(多焦面)显示时，比如，三屏(三焦面)显示、四屏(四焦面)显示等，可以采用如下所示的投影装置100。

图10是本申请示例性的给出了一种可以实现三屏显示的投影装置100的结构图。具体的，投影装置100不仅包括第一图像源11、第二图像源12、第一波长反射单元21、第二波长反射单元22，以及，系统反射单元3；还包括第三图像源13和第三波长反射单元23。

其中，第一图像源11用于生成携带第一图像内容的第一光束P1，第二图像源12用于生成携带第二图像内容的第二光束P2，第三图像源13用于生成携带第三图像内容的第三光束P3。第一光束P1、第二光束P2和第三光束P3中，每两个光束的光谱不同，对于光谱不同的解释可以参照上述。

继续参阅图10，第一波长反射单元21位于第一光束P1、第二光束P2和第三光束P3的传播路径上，第二波长反射单元22位于第二光束P2和第三光束P3的传播路径上，第三波长反射单元22位于第三光束P3的传播路径上。

第一波长反射单元21用于反射第一光束P1至系统反射单元3，以及，还用于透射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光至第二波长反射单元22，从而，实现对第二光束P2的分光。除此之外，第一波长反射单元21还用于透射第三光束P3中与第一光束P1不同波长的光至第二波长反射单元22上，也实现了对第三光束P3的部分分光。

第二波长反射单元22用于反射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光至系统反射单元3，另外，第二波长反射单元22还用于透射第三波长P3中与第二波长P2不同波长的光至第三波长反射单元23上，即就是利用第二波长反射单元22再次对第三光束P3进行分光处理。

第三波长反射单元23用于反射第三光束P3中与第二光束P2不同波长的光至系统反射单元3。

也就是，见图10所示的，第一波长反射单元21反射第一光束P1，反射第二光束P2中与第一光束P1相同波长的光束P22，反射第三光束P3中与第一光束P1相同波长的光束P32，以及，透射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光束P21，透射第三光束P3中与第一光束P1不同波长的光束P31。即该第一波长反射单元21体现分光作用。

继续见图10，第二波长反射单元22反射第二光束P2中与第一光束P1不同波长的光束P21，反射第三光束P3中与第二光束P2相同波长的光束P33，以及，透射第三光束P3中与第二光束P2不同波长的光束P34。即该第二波长反射单元22也体现分光作用。

再次参阅图10，第三波长反射单元23反射第三光束P3中与第一光束P1和第二光束P2不同波长的光束P34。

通过图10显示的投影装置100结构，可以得知：利用第一波长反射单元21和第二波长反射单元22的分光作用，产生光程差，以实现三屏投影。

总之，当本申请给出的投影装置包括N个图像源，N个图像源生成N个携带不同图像内容的光束，并且，N个光束中每两个光束的光谱不同，其中，N大于1。

投影装置还包括N个波长反射单元，其中，透射至第i个波长反射单元的光束依次经第一个波长反射单元至第i-1个波长反射单元的透射，i取值为2至N。

还有，第i-1个波长反射单元用于透射第i光束中与第i-1光束不同波长的光，第i个波长反射单元用于反射第i光束中与第i-1光束不同波长的光，i取值为2至N。也就是说，当具有N个波长反射单元时，第一个波长反射单元至第N-1个波长反射单元均兼具有分光作用，以使得N个光束产生光程差，实现N个焦面显示。

和上述示出的双焦面、三焦面投影装置类似的，在N个焦面显示的投影装置100中，可以利用形成在波长反射单元的反射面上的反射膜层，实现光束的透射和反射。

下面具体给出了两种可以实现双屏显示的投影装置，在该两种投影装置中，采用的光源是不同的，具体见下述实施例。

图11是本申请给出的一种可以实现双屏显示的投影装置100的结构图，其中，第一图像源11采用的是LD光源，第二图像源12采用的是LED光源。

图12示出了LD光源的光谱和LED光源的光谱，明显的，LED光源的光谱宽度大于LD光源的光谱宽度，即就是LED光源的波长范围与LD光源的波长范围部分重合。如此的话，结合图11和图12，第一波长反射单元21不仅承担了反射第一光束，还兼顾有反射第二光束中与第一光束相同波长的光，透射第二光束中与第一光束不同波长的光。比如，如图12中的(C)体现了第一波长反射单元反射的第二光束中的光与(A)显示的第一光束的波长基本相同，如图12中的(D)体现了第一波长反射单元反射的第一光束中的光与(A)显示的第一光束的波长基本相同，如图12中的(E)体现了第一波长反射单元透射的第二光束中的光与(A)显示的第一光束的波长不相同。

在图12中，第一波长反射单元具有分光作用，根据波长，将第二光束分成与第一光束相同波长的(C)光谱，以及分成与第一光束不同波长的(E)光谱，进而，从光谱图上来看，(C)光谱和(E)光谱相结合，就是(B)光谱。在图12中的(B)中，展示了三种颜色红绿蓝的波长，即P2波长范围，图12中的(E)是反射掉P22后的P21波长范围，对比图12中的(B)和图12中的(E)，可以看出，第一波长反射单元把蓝光、红光和绿光各自中的很小部分波长给反射掉了，对于绿光的光谱，图12中的(E)比图12中的(B)多了一个缺口，那个缺口的光谱对应被第一波长反射单元反射掉的绿光。因此第一波长反射单元反射掉的蓝光、红光和绿光(即光束P22)，基本不会影响第二图像源的成像质量。

图13是本申请给出的另一种可以实现双屏显示的投影装置100的结构图，其中，第一图像源11采用的是LD光源，第二图像源12也采用的是LD光源。

图14示出了两个LD光源各自的光谱，明显的，第一LD光源的波长范围与第二LD光源的波长范围无交集，也就是波长没有重合的部分。这样一来，结合图13和图14，第一波长反射单元21可以反射第一光束，也兼顾透射第二光束，因为第二光束与第一光束没有交集，进而，也不需要反射第二光束中的部分光束。

比如，如图14中的(C)体现了第一波长反射单元21反射的第一光束中的光与图14中的(A)显示的第一光束的波长基本相同，如图14中的(D)体现了第二波长反射单元22反射的第二光束中的光与图14中的(B)显示的第二光束的波长基本相同。

即就是，由于第一LD光源的波长范围与第二LD光源的波长范围无交集，那么，第二LD光源的第二光束可以透射第一波长反射单元21，被第二波长反射单元22反射，而第一波长反射单元21直接反射第一LD光源的第一光束。

下面给出本申请实施例提供的投影装置中的图像源的结构示意图。如图15所示，该图像源包括光源111、成像模块112和投影镜头113，该图像源可以用于前述的投影装置中，也可以独立使用。

本实施例中的光源111输出光(白光)至成像模块112。成像模块112可以使用输入的图像内容对输入的光进行调制，从而生成携带图像内容的成像光。投影镜头113用于将成像光向外投射，其可以为短焦镜头或长焦镜头。

本实施例中的成像模块112可以为LCOS、OLED、LCD、DMD或MEMS器件。本实施例中的光源111可以为LED光源，还可以为LD光源。

本申请实施例还提供了一种交通工具，该交通工具包括挡风玻璃和前述任一种投影装置100，该挡风玻璃用于将来自投影装置100的系统反射单元反射的第一光束和第二个光束进行反射，形成该第一光束对应的第一图像，和第二光束对应的第二图像，第一图像和第二图像均为虚像。第一图像和第二图像位于挡风玻璃的一侧，驾驶员位于挡风玻璃的另一侧。

比如，图16是将本申请实施例的图5涉及的投影装置100应用在抬头显示装置HUD中的示意图。其中，图16中投影装置100在挡风玻璃5的一侧形成了第一虚像M1和第二虚像M2。

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。

示例性的，第一虚像M1和第二虚像M2均为增强现实显示图像，增强现实显示图像用于显示地图辅助信息和外界物体的指示信息等信息。外界物体的指示信息包括但不限于安全车距、周围障碍物和倒车影像等。地图辅助信息用作辅助驾驶，例如，地图辅助信息包括但不限于方向箭头、距离和行驶时间等。

或者，第一虚像M1和第二虚像M2均为状态显示图像，状态显示图像用于显示交通工具的状态信息和娱乐信息等。以汽车为例，交通工具的状态信息一般是显示在交通工具仪表上的信息，也称为是仪表信息，包括但不限于行驶速度、行驶里程、燃油量、水温和车灯状态等信息。

或者，第一虚像M1和第二虚像M2包括增强现实显示图像和状态显示图像。例如，第一虚像M1为增强现实显示图像，第二虚像M2为状态显示图像。

本申请实施例中，投影装置采用多个波长反射单元，多个波长反射单元之间可以存在空间遮挡，使得投影装置的结构紧凑，进而使得投影装置的体积比较小。

图17是本申请实施例提供的一种交通工具的一种可能的功能框架示意图。

如图17所示，交通工具的功能框架中可包括各种子系统，例如，图示中的控制系统14、传感器系统12、一个或多个外围设备16(图示以一个为例示出)、电源18、计算机系统20、显示系统32。可选地，交通工具还可包括其他功能系统，例如，为交通工具提供动力的引擎系统等等，本申请这里不做限定。

其中，传感器系统12可包括若干检测装置，这些检测装置能感受到被测量的信息，并将感受到的信息按照一定规律将其转换为电信号或者其他所需形式的信息输出。如图示出，这些检测装置可包括全球定位系统(global positioning system，GPS)、车速传感器、惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)、雷达单元、激光测距仪、摄像装置、轮速传感器、转向传感器、档位传感器、或者其他用于自动检测的元件等等，本申请并不做限定。

控制系统14可包括若干元件，例如图示出的转向单元、制动单元、照明系统、自动驾驶系统、地图导航系统、网络对时系统和障碍规避系统。可选地，控制系统14还可包括诸如用于控制车辆行驶速度的油门控制器及发动机控制器等元件，本申请不做限定。

外围设备16可包括若干元件，例如图示中的通信系统、触摸屏、用户接口、麦克风以及扬声器等等。其中，通信系统用于实现交通工具和除交通工具之外的其他设备之间的网络通信。在实际应用中，通信系统可采用无线通信技术或有线通信技术实现交通工具和其他设备之间的网络通信。该有线通信技术可以是指车辆和其他设备之间通过网线或光纤等方式通信。

电源18代表为车辆提供电力或能源的系统，其可包括但不限于再充电的锂电池或铅酸电池等。在实际应用中，电源中的一个或多个电池组件用于提供车辆启动的电能或能量，电源的种类和材料本申请并不限定。

交通工具的若干功能均由计算机系统20控制实现。计算机系统20可包括一个或多个处理器2001(图示以一个处理器为例示出)和存储器2002(也可称为存储装置)。在实际应用中，该存储器2002也在计算机系统20内部，也可在计算机系统20外部，例如作为交通工具中的缓存等，本申请不做限定。其中，

处理器2001可包括一个或多个通用处理器，例如，图形处理器(graphicprocessing unit，GPU)。处理器2001可用于运行存储器2002中存储的相关程序或程序对应的指令，以实现车辆的相应功能。

存储器2002可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如，RAM；存储器也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如，ROM、快闪存储器(flash memory)或固态硬盘(solid state drives，SSD)；存储器2002还可以包括上述种类的存储器的组合。存储器2002可用于存储一组程序代码或程序代码对应的指令，以便于处理器2001调用存储器2002中存储的程序代码或指令以实现车辆的相应功能。该功能包括但不限于图13所示的车辆功能框架示意图中的部分功能或全部功能。本申请中，存储器2002中可存储一组用于车辆控制的程序代码，处理器2001调用该程序代码可控制车辆安全行驶，关于如何实现车辆安全行驶具体在本申请下文详述。

可选地，存储器2002除了存储程序代码或指令之外，还可存储诸如道路地图、驾驶线路、传感器数据等信息。计算机系统20可以结合车辆功能框架示意图中的其他元件，例如传感器系统中的传感器、GPS等，实现车辆的相关功能。例如，计算机系统20可基于传感器系统12的数据输入控制交通工具的行驶方向或行驶速度等，本申请不做限定。

显示系统32可包括若干元件，例如，挡风玻璃、控制器和前文中描述的投影装置。控制器用于根据用户指令生成图像(如生成包含车速、电量/油量等车辆状态的图像以及增强现实AR内容的图像)，并将该图像内容发送至投影装置；投影装置将承载图像内容的光投射至挡风玻璃，挡风玻璃用于反射承载图像内容的光，以使在驾驶员前方呈现图像内容对应的虚像。需要说明的是，显示系统32中的部分元件的功能也可以由车辆的其它子系统来实现，例如，控制器也可以为控制系统14中的元件。

其中，本申请图17示出包括四个子系统，传感器系统12、控制系统14、计算机系统20和显示系统32仅为示例，并不构成限定。在实际应用中，交通工具可根据不同功能对车辆中的若干元件进行组合，从而得到相应不同功能的子系统。在实际应用中，交通工具可包括更多或更少的系统或元件，本申请不做限定。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种投影装置，其特征在于，包括：

第一图像源；

第二图像源，所述第一图像源和所述第二图像源均包括光源和成像模块，在所述第一图像源中，所述成像模块用于生成携带第一图像内容的第一光束，在所述第二图像源中，所述成像模块用于生成携带第二图像内容的第二光束，所述第一光束的光谱和所述第二光束的光谱不同；

位于所述第一光束和所述第二光束传播路径上的第一波长反射单元以及位于所述第二光束传播路径上的第二波长反射单元；

系统反射单元；

其中，所述第一波长反射单元用于反射所述第一光束至所述系统反射单元，以及透射所述第二光束中与所述第一光束不同波长的光至所述第二波长反射单元；

所述第二波长反射单元用于反射所述第二光束中与所述第一光束不同波长的光至所述系统反射单元；

所述系统反射单元用于反射接收到的所述第一光束，和反射所述第二光束中与所述第一光束不同波长的光。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第二波长反射单元和所述第一波长反射单元沿所述第二光束的传播路径层叠设置；

所述第二波长反射单元的反射光透射所述第一波长反射单元后入射至所述系统反射单元。

3.根据权利要求1或2所述的投影装置，其特征在于，所述第一波长反射单元的反射面形成有第一反射膜层，所述第一反射膜层用于全反射所述第一光束，以及用于透射所述第二光束中与所述第一光束不同波长的光。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述第二波长反射单元的反射面形成有第二反射膜层，所述第二反射膜层用于全反射所述第二光束中的与所述第一光束不同波长的光。

5.根据权利要求1或2所述的投影装置，其特征在于，所述第一波长反射单元具有相对的第一表面和第二表面；

所述第一表面用于反射所述第一光束至所述系统反射单元，以及透射所述第二光束中与所述第一光束不同波长的光至所述第二波长反射单元；

所述第二表面的部分区域用于反射所述第二波长反射单元的反射光。

6.根据权利要求1或2所述的投影装置，其特征在于，所述第一光束的波长范围与所述第二光束的波长范围无交集。

7.根据权利要求6所述的投影装置，其特征在于，所述第一波长反射单元包括分光镜，所述分光镜的反射面形成有第一反射膜层，所述第一反射膜层用于全反射所述第一光束，以及用于透射所述第二光束。

8.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述第二波长反射单元包括反射镜，所述反射镜和所述分光镜沿所述第二光束的传播路径层叠设置，所述反射镜的反射面上形成有第二反射膜层，所述第二反射膜层用于全反射所述第二光束。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述第一图像源包括LD光源或LED光源，所述第二图像源包括LD光源或LED光源。

10.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第二光束的波长范围与所述第一光束的波长范围部分重合。

11.根据权利要求10所述的投影装置，其特征在于，所述第一波长反射单元包括分光镜，所述分光镜的反射面形成有第三反射膜层，所述第三反射膜层用于全反射所述第一光束，和用于全反射所述第二光束中与所述第一光束相同波长的光，所述第三反射膜层还用于透射所述第二光束中与所述第一光束不同波长的光。

12.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述第二波长反射单元包括反射镜，所述反射镜和所述分光镜沿所述第二光束的传播路径层叠设置，所述反射镜的反射面上形成有第四反射膜层，所述第四反射膜层用于全反射所述第二光束中的与所述第一光束的不同波长的光。

13.根据权利要求1～12任一项所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置还包括位于所述第一图像源和第二图像源的出光侧的扩散屏，所述扩散屏用于将所述第一光束扩散至所述第一波长反射单元，以及将所述第二光束扩散至所述第一波长反射单元和第二波长反射单元。

14.根据权利要求1～13任一项所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置还包括位于所述第一图像源或第二图像源的出光侧的偏振转换器件，所述偏振转换器件用于改变所述第一光束或所述第二光束的偏振方向。

15.一种交通工具，其特征在于，包括：

挡风玻璃和如权利要求1至14任一项所述的投影装置；

所述投影装置用于输出光束至所述挡风玻璃，以形成不同的图像内容对应的图像。

Images