CN116413908A - 显示装置、抬头显示器以及交通设备 - Google Patents
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Abstract
一种显示装置、抬头显示器以及交通设备。显示装置中，第一像源包括第一显示区；折射元件被配置为对第一显示区的至少部分区域发出的图像光线进行折射；经过折射元件的折射后的图像光线被第一反射元件反射并传播至观察区以形成第一虚像；沿从至少部分区域的第一端到至少部分区域的第二端的方向，从至少部分区域出射的图像光线中的至少部分图像光线在折射元件的入光面与折射元件的出光面之间的光学距离逐渐变小。该显示装置可降低对用于实现倾斜成像的第一像源的安装角度的要求，占用空间小，结构紧凑，增加灵活度，拓展实现倾斜成像的显示装置的应用范围。
Description
技术领域
本公开至少一实施例涉及一种显示装置、抬头显示器以及交通设备。
背景技术
抬头显示(Head Up Display，HUD)器可以利用反射式光学设计，通过将图像源发出的图像光(包括车速等车辆信息)投射到成像窗(例如挡风玻璃、成像板等结构)上，以使用户(例如驾驶员和/或乘客)在驾驶过程中无需低头看仪表盘就可以直接看到信息，既能提高驾驶安全系数，又能带来更好的驾驶体验。
抬头显示的显示画面可以为倾斜画面，即人眼视觉上显示画面是倾斜的。例如，倾斜画面的近端(靠近用户的一端)较低，远端(靠近用户的一端)较高，这样的倾斜画面相较于垂直画面具有更好的贴地效果，可使图像更好的与外界实物相结合，例如，倾斜画面所显示的为静态或动态的转向箭头等位于地面上的路标，显示画面中的路标看起来是贴合在路面上，具有更好的指示效果。
发明内容
本公开至少一实施例提供一种显示装置，该显示装置包括：第一像源、折射元件和第一反射元件。第一像源包括第一显示区；折射元件被配置为对所述第一显示区的至少部分区域发出的图像光线进行折射；经过所述折射元件的折射后的图像光线被所述第一反射元件反射并传播至观察区以形成第一虚像；沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，从所述至少部分区域出射的图像光线中的至少部分图像光线在所述折射元件的入光面与所述折射元件的出光面之间的光学距离逐渐变小。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，从所述至少部分区域出射的图像光线对应的所述第一虚像具有靠近所述观察区的近端和远离所述观察区的远端，所述第一端对应的图像光线对应所述近端，所述第二端对应的图像光线对应所述远端，所述第一虚像的远端高度高于所述第一虚像的近端高度。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，所述折射元件的在沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的厚度逐渐变小；和/或，沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，所述折射元件的沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的折射率逐渐变小
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，在所述折射元件的在沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的厚度逐渐减小的情况下，所述折射元件的折射率相等；沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，在所述折射率逐渐减小的情况下，所述折射元件的在沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的厚度相等。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，所述折射元件的远离所述第一像源的面包括平面和/或曲面。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，在所述折射元件的远离所述第一像源的面为平面的情况下，所述折射元件的远离所述第一像源的面与所述第一显示区的显示面具有第一夹角，所述第一夹角为1°～60°。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，所述折射元件与所述至少部分区域贴合；或者，所述折射元件在垂直于所述第一显示区的显示面的方向上与所述至少部分区域间隔开；或者，所述折射元件包括与所述至少部分区域贴合的部分以及与所述至少部分间隔开的部分。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，所述折射元件被配置为对整个所述第一显示区发出的图像光线进行折射。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，所述第一显示区包括第一子显示区和第二子显示区，所述至少部分区域为所述第一子显示区；从所述第二子显示区发出的图像光线不经过所述折射元件的折射而入射至所述第一反射元件，所述第一反射元件还被配置为将从所述第二子显示区发出并入射至所述第一反射元件的图像光线反射至观察区以形成第二虚像，所述第二虚像与地面之间的夹角大于所述第一虚像与地面之间的夹角，所述第二虚像与所述第一虚像具有非零的第二夹角。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，所述第二虚像的显示内容与所述第一虚像的显示内容彼此独立或者彼此相关。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，所述折射元件为一体化结构，或者包括在垂直于所述第一显示区的显示面的方向上堆叠的多个子折射元件。
例如，本公开一实施例提供的显示装置还包括第二反射元件，第二反射元件被配置为将所述第一显示区发出并经所述折射元件折射后的图像光线反射至所述第一反射元件。
例如，本公开一实施例提供的显示装置还包括第二像源，第二像源包括第二显示区；所述第二显示区发出的图像光线传播至所述第一反射元件，从所述第二显示区出射且传播至所述第一反射元件的图像光线形成不同于所述第一虚像的第三虚像；并且，所述第三虚像与地面之间的夹角大于所述第一虚像与地面之间的夹角，所述第一显示区的显示面与所述第二显示区的显示面平行。
例如，本公开一实施例提供的显示装置还包括第三反射元件；所述第二显示区发出的所述图像光线在被所述第三反射元件反射后传播至所述第一反射元件。
例如，本公开一实施例提供的显示装置还包括第三像源和透反元件；第三像源包括第三显示区；所述第三显示区的显示面与所述第一显示区的显示面具有非零的第三夹角；透反元件位于所述折射元件的远离所述第一像源的一侧，被配置为将所述第一显示区发出的图像光线透射至所述第一反射元件，且被配置为对所述第三显示区发出的图像光线进行反射，并且所述第三显示区发出的图像光线在被所述透反元件反射后传播至所述第一反射元件；从所述第三显示区出射且传播至所述第一反射元件的图像光线形成不同于所述第一虚像的第四虚像，所述第一虚像和所述第四虚像至少部分重叠。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，所述第一虚像在所述第四虚像所在的平面上的投影在所述第四虚像的范围内，或者，所述第四虚像在所述第一虚像所在的平面上的投影在所述第一虚像的范围内。
例如，本公开一实施例提供的显示装置中，所述第一虚像的中心与所述第四虚像的中心以及所述眼盒区域的中心位于同一条直线上。
本公开至少一实施例还提供一种抬头显示器，该抬头显示器包括反射成像部以及本公开实施例提供的任意一种显示装置；所述反射成像部被配置为将从所述第一反射元件反射至所述反射成像部的图像光线反射至所述观察区，且透射环境光。
本公开至少一实施例还提供一种交通设备，该交通设备包括本公开实施例提供的任意一种显示装置，或者本公开实施例提供的任意一种抬头显示器。
例如，本公开一实施例提供的交通设备中，在所述交通设备包括所述抬头显示器的情况下，所述反射成像部为所述交通设备的挡风窗或成像窗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本公开至少一实施例提供的一种显示装置的示意图；
图2A为本公开至少一实施例中的折射元件对像源的显示区发出的图像光线的折射的情形与像源的显示区发出的图像光线未经折射元件折射的对比示意图；
图2B为本公开至少一实施例中的第一显示区的显示面到第一反射元件的等效物距示意图；
图3为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图；
图4为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图；
图5为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图；
图6为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图；
图7为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图；
图8为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图；
图9为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图；
图10为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图；
图11为本公开至少一实施例提供的一种抬头显示器的示意图；
图12为本公开至少一实施例提供的一种交通设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
本公开实施例中使用的“平行”、“垂直”以及“相同”等特征均包括严格意义的“平行”、“垂直”、“相同”等特征，以及“大致平行”、“大致垂直”、“大致相同”等包含一定误差的情况，考虑到测量和与特定量的测量相关的误差(例如，测量系统的限制)，表示在本领域的普通技术人员所确定的对于特定值的可接受的偏差范围内。例如，“大致”能够表示在一个或多个标准偏差内，或者在所述值的10％或者5％内。在本公开实施例的下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。“至少一个”指一个或多个，“多个”指至少两个。
抬头显示(Head-Up Display，HUD)可以形成相对于路面倾斜的图像，倾斜的图像比较符合人眼的观看习惯，例如在与外界环境进行增强现实融合时效果更好，例如倾斜图像显示与道路有关的内容(例如车道保持指示符)，具有更好的贴地效果，使用体验也更好。但通常利用HUD形成倾斜图像需要调整HUD设备的像源，甚至进一步调整反射镜的位置，例如使像源倾斜，这导致HUD设备体积很大，占用空间较大，造成HUD设备使用的便利性降低。本公开提出了一种可以形成倾斜图像且结构紧凑的显示装置，可以用于HUD并且在形成倾斜图像的同时减小HUD装置的体积，提升HUD的使用体验和便利性。
本公开中的附图并不是严格按实际比例绘制，显示装置中像源和图像的个数也不是限定为图中所示的数量，各个结构的具体地尺寸和数量可根据实际需要进行确定。本公开中所描述的附图仅是示意图。
需要说明的是，本公开的附图中的元件的尺寸和比例关系、以及几何路程的尺寸仅是示意性的，并不限制其为实际元件的尺寸和比例、以及几何路程的尺寸，具体涉及几何路程的长短需结合文字说明进行理解。
本公开至少一实施例提供一种显示装置，该显示装置包括：第一像源、折射元件和第一反射元件。第一像源包括第一显示区；折射元件被配置为对第一显示区的至少部分区域发出的图像光线进行折射；经过折射元件的折射后的图像光线被第一反射元件反射并传播至观察区以形成第一虚像；沿从至少部分区域的第一端到至少部分区域的第二端的方向，从至少部分区域出射的图像光线中的至少部分图像光线在折射元件的入光面与折射元件的出光面之间的光学距离逐渐变小。利用本公开实施例提供的显示装置可实现倾斜成像，且不要求第一像源具备较大的安安装空间。第一像源与折射元件配合可实现第一显示区全部或部分显示画面呈现倾斜图像。相对于现有的倾斜成像技术，本公开实施例提供的显示装置可实现倾斜图像时，无需使像源具有较高的安装要求(例如较高的安装角度和较大的安装空间)，显示装置结构简单紧凑，也能实现倾斜画面。因此，该显示装置可降低对用于实现倾斜成像的第一像源的安装要求，占用空间小，结构紧凑，增加灵活度，拓展实现倾斜成像的显示装置的应用范围。
本公开至少一实施例还提供一种抬头显示器，该抬头显示器包括反射成像部以及本公开实施例提供的任意一种显示装置；反射成像部被配置为将从第一反射元件反射至反射成像部的图像光线反射至观察区，且透射环境光。
本公开至少一实施例还提供一种交通设备，该交通设备包括本公开实施例提供的任意一种显示装置，或者本公开实施例提供的任意一种抬头显示器。
下面结合附图对本公开实施例提供的显示装置、抬头显示器以及交通设备进行描述。需要说明的是，相同部件可以采用相同的设置方式，本公开所有实施例均适用于显示装置、抬头显示器以及交通设备等多个保护主题，相同或类似的内容在每个保护主题中不再重复，可参考其他保护主题对应的实施例中的描述。
示例性地，图1为本公开至少一实施例提供的一种显示装置的示意图。如图1所示，该显示装置包括第一像源11、折射元件2和第一反射元件31。第一像源11包括第一显示区110；折射元件2，被配置为对第一显示区110的至少部分区域发出的图像光线进行折射；第一反射元件31被配置为经过折射元件2的折射后的图像光线被第一反射元件31反射并传播至观察区5以形成第一虚像100；折射元件2具有入光面21a和出光面21；沿从至少部分区域的第一端e1到至少部分区域的第二端e2的方向，从至少部分区域出射的图像光线中的至少部分图像光线在折射元件2的入光面21a与折射元件2的出光面21之间的光学距离逐渐变小，也即，从至少部分区域出射的图像光线中的至少部分图像光线在从入射折射元件2到从折射元件2出射的过程中的光学距离逐渐变小。例如，折射元件2具有下表面21a和上表面21。例如，下表面21a为折射元件2的靠近第一像源11的面(也可以认为图像光线的入光面)，上表面21为折射元件2的远离第一像源11的面(也可以认为图像光线的出光面)。沿从至少部分区域的第一端e1到至少部分区域的第二端e2的方向，从至少部分区域出射的图像光线(以图1中的图像光线)在从下表面21a入射折射元件2到从上表面21出射的过程中的光学距离逐渐变小。
例如，从至少部分区域出射的图像光线对应形成第一虚像100的从靠近观察区5的近端到远离观察区5的远端；沿从至少部分区域的第一端e1到至少部分区域的第二端的方向，从至少部分区域出射的图像光线在从入射折射元件2到从折射元件2出射的过程中的光学距离逐渐变小。例如在图1所示的显示装置中，至少部分区域指整个第一显示区110，即，折射元件2被配置为对整个第一显示区110发出的图像光线进行折射。由于在图1所示的实施例中，至少部分区域也即第一显示区110，因此，在对图1所示的实施例的下述描述中，以第一显示区110指代至少部分区域。
利用本公开实施例提供的显示装置可实现倾斜成像，该显示装置不要求对用于实现倾斜成像的第一像源具有较高的安装要求(例如，必须相对于地面倾斜)，设置第一像源11无需或几乎不用占用较大的空间，在显示装置应用于抬头显示器时，装置结构紧凑，增加了安装灵活度，提升了抬头显示器使用体验，拓展了实现倾斜成像的显示装置的应用范围。
例如，第一像源11与折射元件2配合可实现第一显示区110全部或部分显示画面呈现倾斜图像。例如，从第一显示区110发出的图像光线至少在折射元件2与空气的界面(例如折射元件2的介质-空气界面)发生折射，例如，图1中以三条光线为例，从第一显示区110的显示面20出射的光线A1、光线B1和光线C1分别在折射元件2与空气的交界面(例如上表面21与空气的界面)出发生折射后得到光线A2、光线B2和光线C2。在从第一显示区110的显示面20出射的光线的传播过程中，利用折射元件2减小了第一像源11的显示面20到第一反射元件31的等效物距(下文中对等效物距进行解释)，折射元件2使得从第一显示区110发出的图像光线传播到第一反射元件31的光学距离增加；并且，由于沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，从第一显示区110出射的图像光线在从下表面21a入射折射元件2到从上表面21出射的过程中的光学距离逐渐变小，例如，光线A1、光线B1和光线C1从下表面21a入射折射元件2的位置依次沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向分布，光线A1、光线B1和光线C1在从下表面21a入射折射元件2到从上表面21出射的过程中的光学距离依次减小。因此，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，上述附加光学距离逐渐减小，因此，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，第一显示区110的显示面20到第一反射元件31的等效物距逐渐变大，从而实现从至少部分区域出射的图像光线对应形成的第一虚像100为倾斜图像。
例如，在第一反射元件31包括曲面反射镜(例如反射面为凹面)的情况下，如果像源发出的图像光线从像源的显示面(包括像源例如本公开的第一像源11的显示面发出的图像光线，或者从像源的显示面发出的图像光线经过一些光学元件例如折射元件2处理后得到的图像光线)到凹面反射镜之间的光学距离小于凹面反射镜的焦距，则凹面反射镜基于该图像形成正立放大的虚像。例如，根据凹面反射镜的成像性质可知，在像源发出的图像光线从像源的显示面到凹面反射镜之间的距离(例如等效物距)小于凹面反射镜的焦距情况下(也即，图像位于凹面反射镜的一倍焦距以内)，凹面反射镜的像距随图像与凹面反射镜之间的距离(也即，可以认为是等效物距)的增大而增大。例如，第一反射元件31反射并出射的图像光线会经过例如交通设备的挡风窗等反射成像部后反射至用户的眼睛，可以理解，挡风窗一般为平面结构或者曲率较小的曲面结构，因此用户看到的虚像的像距主要由第一反射元件31决定，也即第一反射元件31反射图像光线所成的虚像的位置主要决定了用户所观看的抬头显示器的虚像的位置(例如虚像的成像距离)；如上述内容，第一反射元件31反射图像光线所成的虚像的位置(例如虚像像距)随图像与凹面反射镜之间的距离的增大而增大，也即，图像与凹面反射镜之间的等效物距越大，则使用包括该显示装置的抬头显示器的用户与其观看到的图像之间的距离越大，即观察区与用户的眼睛从观察区观看到的图像之间的距离越大。本公开实施例中，通过在像源，例如第一像源11，发出的图像光线传播至第一反射元件31的光路上设置具有小体积的折射元件2以调节像源发出的图像光线传播至第一反射元件的等效物距，从而改变第一反射元件31所成像的成像距离(例如，经第一反射元件31反射后成像时的像距)，实现成像位置的调节，例如可以形成倾斜的虚像。
相对于现有的倾斜成像技术，本公开实施例提供的显示装置可实现倾斜图像时，对显示装置的安装要求较低，例如无需或较少改变像源例如第一像源11的显示面20的设置方式，例如倾斜角度(例如与水平方向或与可以形成垂直图像的第二像源的显示面具有非零夹角，也能实现倾斜画面；该水平方向可以指平行于采用该抬头显示器，和/或具有显示装置的交通设备行驶的方向。因此，该显示装置可降低对用于实现倾斜成像的第一像源11的安装要求，例如降低安装角度的要求，减小安装空间，增加灵活度，拓展实现倾斜成像的显示装置的适用度。当然在其他的一些实施例中，第一像源还可为其他角度(理论上可以是任意角度，可根据第一反射元件31的位置进行设计)，通过增加对应的折射元件，实现所需的倾斜图像的倾斜角度要求，本公开实施例提供的显示装置能降低对第一像源的安装要求。
例如，折射元件2是透光的，折射元件2的折射率与空气的折射率不同，例如折射元件2的折射率大于空气的折射率(即大于1)。例如，折射元件2的材料可以为无机材料、有机材料及复合材料中的至少一种；例如，该无机材料可以包括玻璃、石英等，该有机材料例如包括高分子材料如树脂材料等，该复合材料可以包括金属氧化物掺杂-聚甲基丙烯酸甲酯等。折射元件2的材料不限于上述列举材料，只要是透光的且与空气折射率存在差异即可。
例如，折射元件2对光线的透光率为60％～100％。例如，折射元件2对光线的透光率为80％～99％。例如，折射元件2对光线的透光率为90％～99％。
上述“折射元件2给从第一显示区110发出的图像光线传播到第一反射元件31的光学距离”指对应的第一显示区110发出的图像光线出射至第一反射元件31的几何路程与传播介质的折射率的乘积。在设置有折射元件2的情况下，从第一显示区110出射至第一反射元件31的图像光线的几何路程包括其穿过折射元件2的部分以及穿过空气的部分，图像光线的几何路程的穿过折射元件2的部分与其穿过的折射元件2的折射率的乘积即为上述“附加光学距离”。或者，上述“附加光学距离”也可以定义为从第一显示区110发出的图像光线传播到第一反射元件31过程中的几何路程的穿过折射元件2的部分与其穿过的折射元件2的折射率减去空气的折射率所得到的折射率差值的乘积。
例如，倾斜图像可以指显示图像与用户使用该显示装置过程中装置所在的设备(例如抬头显示器和/或交通工具)所在面(例如地面)具有非零且非90°的夹角，即用户在观察区5观察到的显示图像相对于即时的地面具有非零且非90°的夹角，用户视觉上看到的显示图像是倾斜的，而非垂直于用户使用该显示装置过程中地面的垂直图像。例如，第一虚像100相对于地面倾斜。例如，倾斜图像的显示内容可以包括于与道路有关的图像，例如车道指示符、前车距离指示符及转向指示符中的至少一种，倾斜图像具有更好的贴地效果(例如更好的增强现实融合效果)，可使图像更好的与外界实物相结合，提高了显示装置给用户的使用体验。
例如，第一反射元件31可以为曲面反射镜，例如，曲面反射镜可以为凹面反射镜；此种情况下，凹面反射镜的反射面为内凹面，例如靠近显示区的表面为内凹反射面。本公开实施例提供的显示装置应用于抬头显示器时，曲面反射镜的设置可以使得抬头显示器具有更远的成像距离和更大的成像尺寸，且曲面反射镜还可与曲面的反射成像部(后续提到)如挡风玻璃配合，以消除反射成像部造成的虚像畸变。
例如，第二反射元件321的反射面可以为自由曲面，也即，第一反射元件31的反射面不具有旋转对称特性，以提升显示装置的成像质量。
图2A为本公开至少一实施例中的折射元件对像源的显示区发出的图像光线的折射的情形与像源的显示区发出的图像光线未经折射元件折射的对比示意图；图2B为图1中的第一显示区的显示面到第一反射元件的等效物距示意图。图2A以参考像源301和折射元件2’为例对本公开至少一实施例中的折射元件的作用进行解释，图2B中的折射元件2’可以与图2A中的折射元件2相同，参考像源301相当于与2A中的第一像源11，只是没有体现第一像源11的倾斜角度。如图2B左边的图所示，从参考像源301的显示面的A点出射的图像光线L1和图像光线L2不经过折射元件而直接入射到反射镜。如图2B右边的图所示，同样从参考像源301的显示面的A点出射的图像光线L3和图像光线L4入射至折射元件2’，在折射元件2’的远离参考像源301的面出射，折射元件2’的远离参考像源301的面为折射元件2’与空气的界面，由于折射元件2’的折射率(空气的折射率)与空气的折射率存在差异(例如大于空气的折射率)，该图像光线在该界面处发生折射；发生折射的图像光线分别以图像光线L5和图像光线L6从折射元件2’的远离参考像源301的面出射，然后入射到反射镜。例如，在折射元件2’紧贴像源出光面的情况下，图像光线L3和图像光线L4分别与图像光线L1和图像光线L2的出射角度相同(在折射元件2’与像源出光面存在空气层的情况下，下述原理是类似的)；在这种情况下，从折射元件2’的远离参考像源301的面出射的图像光线L5和图像光线L6的延长线相交于O点(即图2A中的两条虚线相交于O点)，多条图像光线对应的多个O点所在的面相当于等效显示面，O点到反射镜的距离为参考像源301到反射镜的等效物距。因此，该等效物距可以视为像源301与第一反射元件31之间存在光学元件时，像源301经第一反射元件31之前的最后一个光学元件(例如折射元件2’或者第二反射元件321等)所成像的位置与反射镜的距离。显然，O点到反射镜的距离小于A点到反射镜的距离，即在设置折射元件2’的情况下，像源301到反射镜的等效物距小于不设置折射元件2’的情况下像源301(以A点为例)到反射镜的距离，相当于相比于同样条件不设置该折射元件2’的情形，通过设置折射元件2’减小了参考像源301的显示面到反射镜的距离(例如，缩小了等效物距)。在本公开实施例中，例如，结合图1和图2B，第一反射元件31的反射面包括曲面，例如第一反射元件31为曲面镜，第一像源11与第一反射元件31的反射面之间存在光学元件例如折射元件2时，第一像源11到第一反射元件31的等效物距为第一像源11发出的图像光线经第一反射元件31之前的最后一个光学元件即折射元件2所成像的位置与第一反射元件31的呈曲面的反射面的光心的距离。因此，同理，在图1所示的显示装置中，在设置折射元件2的情况下第一像源11的显示面20到第一反射元件31的等效物距小于不设置折射元件2的情况下第一像源11的显示面20到第一反射元件31的距离，相比于不设置折射元件2的情形，相当于通过设置折射元件2减小了第一像源11的显示面20到第一反射元件31的距离。在本公开实施例提供的显示装置中，由于沿第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，该附加光学距离逐渐减小，因此，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，该等效物距的减小量逐渐减小，因此，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，第一显示区110的显示面20到第一反射元件31的等效物距逐渐变大，从而实现从至少部分区域出射的图像光线对应形成的第一虚像100为倾斜图像。
如图2B所示，以图1中从第一显示区110出射的最左侧的一条光线A1-A2-A3为例，光线A1从第一显示区110的显示面20出射，并在折射元件2与空气的交界面出发生折射后得到光线A2，线段O1O’垂直于第二反射元件321的反射面，O1点为光线A2的反向延长线与O1O’的交点。第一显示区110的显示面20在光线A1从第一显示区110的显示面20出射的位置到第一反射元件31的等效物距为(M1O1+A3)。同理，图1中的光线B1从第一显示区110的显示面20出射的位置到第一反射元件31的等效物距为(M2O2+B3)，图1中的从第一显示区110出射的光线C1从第一子显示区111的显示面出射的位置到第一反射元件31的等效物距为(M3O3+C3)。(M3O3+C3)>(M2O2+B3)>(M1O1+A3)。这里以上述从第一显示区110的显示面的三个位置为例来说明无需第一显示区110的显示面20相对于水平方向倾斜的情况下，沿第一显示区110的第一端e1到沿第一显示区110的第二端e2的方向，第一显示区110的显示面20到第一反射元件31的等效物距逐渐变大，从而使第一虚像100为上述倾斜图像。
例如，如图1所示，第一虚像100的远端高度大于第一虚像100近端的高度，该第一虚像100是符合人眼透视关系的，相比于倾斜图像的近端的高度大于远端的高度的情况，第一虚像100的远端高度大于第一虚像100近端的高度使得在用户(例如驾驶员)在驾驶过程中观察倾斜图像时，看上去比较舒适，当采用该倾斜的第一虚像100呈现例如地面上的路标时，用户观察到的路标图像具有更好的贴地效果效果，从而该倾斜的第一虚像100可达到较好的观看效果。例如这里的“高度”可以指相对于地面的高度。
例如，在一些实施方式中，第一虚像100的远端高度小于第一虚像100近端的高度，可根据呈现不同的图像的需求进行设计。
例如，可通过调节第一像源与第一反射元件之间的位置关系以及调节至少部分区域的显示面的第一端和第二端的高度来实现第一虚像的远端高度高于第一虚像的近端高度。需要说明的是，第一显示区110的第一端也是第一显示区110的显示面20的第一端，第一显示区110的第二端也是第一显示区110的显示面20的第二端。
例如，在图1所示的实施例中，第一显示区110的显示面20与上述水平方向平行，即第一显示区110的显示面20不是倾斜的；例如，显示面20的第一端e1相对于用户使用该显示装置过程中即时的地面的高度等于显示面20的第二端e2相对于用户使用该显示装置过程中地面的高度。当然，在其他实施例中，第一显示区110的显示面20也可以与地面具有非零夹角，即相对于地面是倾斜的，只要第一显示区110的显示面20与上述折射元件2以及第一反射元件31相互配合形成倾斜的第一虚像100即可。例如在其他实施例中，经第一反射元件31反射后的图像光线经挡风玻璃反射后形成倾斜的第一虚像100，此时，只要第一显示区110的显示面20与上述折射元件2以及第一反射元件31和挡风玻璃相互配合形成倾斜的第一虚像100即可。例如，第一显示区110的显示面20的第二端e2相比于显示面20的第一端e1更远离第一反射元件31，即，第一显示区110的显示面20的第一端e1与第一反射元件31之间的距离小于第一显示区110的显示面20的第二端e2与第一反射元件31之间的距离；并且，由于沿从第一显示区110的第一端到第一显示区110的第二端的方向，从第一显示区110出射的图像光线在从入射折射元件2到从折射元件2出射的过程中的光学距离逐渐变小，因此，显示面20的第二端e2到第一反射元件31的等效物距更大，从而，第一虚像100的远端的高度高于第一虚像100的近端的高度。
例如，在一些实施例中，第一显示区110发出并经折射元件2折射后的图像光线直接入射到第一反射元件31，而不经过其他的反射元件，即第一像源11和折射元件2构成的整体与第一反射元件31之间不设置光学元件。又例如，在如图1所示的实施例中，显示装置还包括第二反射元件321，第二反射元件321被配置为将第一显示区110并经折射元件2折射后的图像光线反射至第一反射元件31，然后，第一反射元件31将入射至其反射面上的图像光线反射，被第一反射元件31反射后的图像光线传播至观察区5以形成第一虚像100。
例如，在其他实施例中，第二反射元件321也可以为平面反射镜。例如，第二反射元件321还可以为曲面反射镜，例如自由曲面反射、非球面反射镜和球面反射镜等中的一种或多。本公开实施例示意性的示出第二反射元件321为平面反射镜。通过采用平面反射镜可以对显示装置内的光路起到折叠作用以节约空间，也可以避免给显示装置显示的图像带来额外的畸变和/或大小变化等。
例如，如图2B所示，第二反射元件321位于第一像源11的显示侧。但不限于此，在其他实施例中，第二反射元件也可以位于第一像源的非显示侧，通过其他反射结构将第一像源发出的光射向第一反射元件。第一反射元件31被配置为反射在被第二反射元件321反射后向第一反射元件31传播的图像光线。例如，第一像源11发出的图像光线被第二反射元件321反射向第一反射元件31。例如，第一反射元件31位于第二反射元件321面向第一像源11的一侧。例如，第一反射元件31与第二反射元件321之间不设置光学元件，第二反射元件321反射的光线可以直接入射至第一反射元件31，但不限于此，在其他实施例中第一反射元件与第二反射元件之间还可以设置其他光学元件，如反射结构或者透镜等，被上述其他光学元件处理后的光线入射至第一反射元件。
例如，上述第一像源11的显示侧指第一像源11发出光线的一侧。图2B示出了显示装置包括第二反射元件321和第一反射元件31的情形，但不限于这种情况，在其他一些实施例中，显示装置也可以只具有第一反射元件31而不具有第二反射元件321，这种情况下，第一子显示区111发出、以及第二子显示区112发出并经折射元件2折射后的图像光线不经第二反射元件321反射而直接入射至第一反射元件31。
例如，在图1所示的实施例中，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向(即沿从至少部分区域的第一端到至少部分区域的第二端的方向)，折射元件2的折射率相等，折射元件2的在沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的厚度逐渐变小，例如在至少一实施例中，折射元件2的在垂直于第一显示区110的显示面20的方向上的厚度逐渐变小，从而，使得沿从第一显示区110(即至少部分区域)的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，从第一显示区110出射的图像光线在从入射折射元件2到从折射元件2出射的过程中的光学距离逐渐变小，以逐渐调节从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2方向上显示面20的等效物距，使得沿该方向显示面20的等效物距逐渐增大，从而获得倾斜的第一虚像100。
例如，上述“主光轴(chief light,chief ray,or optical axis)”指光束的中心线或者轴线，也可以认为是光束传播的主方向。
例如，从至少部分区域的第一端到至少部分显示区的第二端e2的方向，对应于至少部分区域的折射元件的在垂直于至少部分区域的显示面的方向上的厚度逐渐变小指单调变小，例如线性变小或非线性变小。
例如，在图1所示的实施例中，整个折射元件2可以由同一材料制作，例如为一体化结构，以使得沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，折射元件2的折射率相等。
例如，如图1所示，折射元件2的远离第一像源11的面21为平面，如此可使得折射元件2的远离第一像源11的面21在从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向渐变得更加均匀，使第一虚像100各个位置的倾斜程度较为一致，防止出现倾斜画面的局部发生过度弯曲等现象，给用户的观感体验更好。当然，在其他实施例中，折射元件2的远离第一像源11的面21也可以为曲面，只要折射元件2的在垂直于第一显示区110的显示面20的方向上的厚度逐渐变小即可。
例如，折射元件2的出射面为曲面；例如，折射元件2的远离第一像源11的面为凸曲面。例如，图像光线经过包括曲面出射面的折射元件2出射，显示装置所成的虚像形态会发生变化；例如，显示装置应用于抬头显示器时，用户在观察区观察到的虚像弯曲，例如弯曲的凹面朝向用户，虚像与地面接近的部分可以显示与道路有关的指示内容，弯曲的部分(虚像远离底面的部分)可以显示其他内容，例如两侧的POI信息。
例如，在折射元件2的远离第一像源11的面21为平面的情况下，折射元件2的远离第一像源11的面21与第一显示区110的显示面具有第一夹角，第一夹角为1°～60°，例如5°～15°；以使得倾斜的第一虚像100具有合适的倾斜角度，例如第一虚像100与地面的夹角为5°～90°，具有较好的贴地效果，用户在驾驶应用该显示装置的驾驶设备时具有较好的观看倾斜画面的体验。
例如，如图1所示，折射元件2在第一显示区110的显示面上的正投影位于第一显示区110内，即折射元件2在第一显示区110的显示面上的正投影位于至少部分区域内。例如，如图1所示，折射元件2在第一显示区110的正投影覆盖整个第一显示区110，即折射元件2在第一显示区110的正投影覆盖整个至少部分区域，以使第一显示区110发出的图像光线更直接地入射至折射元件2中，以提高光效。
例如，如图1所示，折射元件2与第一显示区110(即至少部分区域)贴合；例如折射元件2与第一显示区110紧贴，例如直接紧贴或者通过光学胶紧贴，即折射元件2与第一显示区110之间基本不存在空气层；如此，从第一显示区110发出的图像光线不经过空气层而直接入射至折射元件2，有利于提高光效。
或者，在其他一些实施例中，折射元件包括与所述第一显示区110(即至少部分区域)贴合的部分以及与第一显示区110(即至少部分区域)间隔开的部分。
例如，第一显示区110与折射元件2之间可以设置支撑件，支撑件可以为覆盖第一显示区110的透光薄板，例如玻璃薄板；支撑件与第一显示区110紧贴，折射元件2与支撑件紧贴，第一显示区110和折射元件2分别与支撑件的两侧表面紧贴，可以避免较重的折射元件2对第一显示区110造成破坏，提高装置使用的稳定性。
例如，显示装置还包括固定结构(图未示出)，固定结构被配置固定折射元件2。例如固定结构位于第一像源11的边缘，例如包括固定折射元件2的侧边的卡槽或卡扣。或者，折射元件2被粘贴于第一像源11上。
例如，在一些实施例中，沿从至少部分区域(例如第一显示区110)的第一端到至少部分区域(例如第一显示区110)的第二端的方向，折射元件的沿至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的折射率逐渐变小。
示例性地，图3为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图。图3所示的实施例与图1所示的实施例具有以下区别。例如，在图3所示的实施例中，沿从第一显示区110(即至少部分区域)的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，折射元件2的折射率逐渐变小，例如线性变小或非线性变小，这种情况下，例如，折射元件2的在垂直于至少部分区域的显示面20的方向上的厚度相等。如此，也可以实现沿从第一显示区110(即至少部分区域)的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，从第一显示区110出射的图像光线在从入射折射元件2到从折射元件2出射的过程中的光学距离逐渐变小，以逐渐调节从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2方向上显示面20的等效物距，使得沿该方向显示面20的等效物距逐渐增大，从而获得倾斜的第一虚像100。
图3所示的实施例的其他特征与图1中的相同，可参考对于图1的描述，在此不再赘述。
又例如，图4为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图。图4所示的实施例与1所示的实施例具有以下区别。如图6所示，第一显示区110包括第一子显示区111和第二子显示区112，至少部分区域为第一子显示区111；即，第一子显示区111发出的图像光线进入折射元件2，在折射元件2与空气的截面处发生折射后传播至第一反射元件31，第一反射元件31被配置为对从第一子显示区111发出、经折射元件2之后并被第二反射元件321反射后向第一反射元件31传播的图像光线进行反射，该图像光线最终传播至观察区5以形成第一虚像100。同时，从第二子显示区112发出的图像光线不经过折射元件2的折射而入射至第一反射元件31，第一反射元件31还被配置为将从第二子显示区112发出并入射至第一反射元件31的图像光线反射至观察区5以形成第二虚像200。第二子显示区发出的图像光线从第二子显示区112的显示面的各个位置到第一反射元件31的传播距离相等，第二虚像200与第一虚像100具有非零的第二夹角。即第一虚像100为倾斜图像，第二虚像200为垂直图像，以实现使第一显示区110的显示图像的局部呈倾斜图像。例如第二虚像200与地面之间的夹角大于第一虚像100与地面之间的夹角。
例如，第二虚像200为垂直图像是指，第二虚像200相对于水平方向竖直，例如第二虚像200与地面基本垂直，例如第二虚像200与地面的夹角为90°±10°。需要说明的是，当第二虚像200与地面为80°～100°时，可认为是第二虚像200与地面基本垂直。该水平方向可以指平行于采用该抬头显示器的交通设备行驶的地面的方向，或者采用该抬头显示器的交通设备行驶的方向。当然，本公开实施例不限于第一虚像沿倾斜方向，第二虚像沿竖直方向。
相比于第一显示区110发出的图像光线在入射至第一反射元件31之前不经过折射元件2的折射的情况，本实施例中，整个第一显示区110的显示面20到第一反射元件31的物距相等，折射元件2沿第一子显示区111的第一端e1到第一子显示区111的第二端e2的方向对第一子显示区111的显示面到第一反射元件31的等效物距的减小程度逐渐降低，使得沿第一子显示区111的第一端e1到第一子显示区111的第二端e2的方向，第一子显示区111的显示面到第一反射元件31的等效物距逐渐增大，折射元件2与第一子显示区111相配合实现倾斜成像的原理与图1中的相同。
例如，如图4所示，折射元件2在第一显示区110的正投影位于第一子显示区111内，以使第一子显示区111发出的图像光线更直接地入射至折射元件2中，以提高光效。
例如，第一子显示区111的显示面与第二子显示区112的显示面共面或者不共面。例如，第二虚像200的显示内容与第一虚像100的显示内容彼此独立或者彼此相关。例如，第二虚像200与第一虚像100为不同的图像或者为同一图像的不同部分。例如，第一子显示区111到第一反射元件31的反射面的光学距离与第二子显示区112到第一反射元件31的反射面的光学距离不同，以使从第一子显示区111发出的图像光线生成的第一虚像100的中心与从第二子显示区112发出的图像光线生成的第二虚像200的中心不重合。
例如，上述“光学距离”指对应的显示区发出的图像光线出射至第一反射元件的传播路程与传播介质的折射率的乘积。例如，从第一子显示区111出射至第一反射元件31的图像光线的几何路程包括其穿过折射元件2的部分以及穿过空气的部分。
例如，第二子显示区112位于第一子显示区111的远离第一反射元件31的一侧，第二虚像200位于第一虚像100的远离观察区5的一侧。或者，在其他实施例中，第二子显示区112位于第一子显示区111的靠近第一反射元件31的一侧，第二虚像200位于第一虚像100的靠近观察区5的一侧。可根据需要进行设计。
图4所示的实施例的其他特征与图1中的相同，可参考对于图1的描述，在此不再赘述。
例如，图5为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图。图5所示的实施例与1所示的实施例具有以下区别。如图5所示，折射元件2在垂直于第一显示区110的显示面的方向上与第一显示区110(即至少部分区域)间隔开。例如，折射元件2与第一显示区110的显示面之间存在空气层，从第一显示区110出射的图像光线，以光线A0、光线B0和光线C0为例，经过该空气层之后入射至折射元件2中，光线A0、光线B0和光线C0在折射元件2的远离第一显示区110的显示面20的面21发生折射而得到光线A1、光线B1和光线C1；发生折射的图像光线从折射元件2的远离第一显示区110的显示面的面21出射，然后入射到第一反射元件31，如光线A2、光线B2和光线C2以及光线A3、光线B3和光线C3所示。
例如，图5所示的实施例中，折射元件2的靠近第一像源11的下表面平行于第一显示区110的显示面20；在其他实施例中，折射元件2的靠近第一像源11的下表面也可以不平行于第一显示区110的显示面20，这种情况下，沿从所述至少部分区域的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，从第一显示区110的显示面20出射的同样角度的图像光线在从折射元件2的靠近第一像源11的下表面入射折射元件2到从折射元件2的远离第一像源11的下面出射的过程中的光学距离逐渐减小；例如，可以是连续地逐渐减小；例如，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，折射元件2的折射率相等，折射元件2的沿第一显示区110出射的图像光线的主光轴方向上的厚度逐渐减小，例如线性减小后非线性减小；或者，在一些实施例中，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，折射元件2的沿第一显示区110出射的图像光线的主光轴方向上的厚度逐渐减小例如线性减小后非线性减小，这种情况下，例如，折射元件2的沿第一显示区110出射的图像光线的主光轴方向上的厚度相等；或者，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，折射元件2的沿第一显示区110出射的图像光线的主光轴方向上的厚度以及折射率的变化是非单调变化的，只要满足沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，从第一显示区110的显示面20出射的同样角度的图像光线在从折射元件2的靠近第一像源11的下表面入射折射元件2到从折射元件2的远离第一像源11的下面出射的过程中的光学距离逐渐减小即可。
图5所示的实施例的其他特征与图1中的相同，可参考对于图1的描述。
例如，图6为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图。图6所示的实施例与1所示的实施例具有以下区别。如图6所示，折射元件2包括在垂直于第一显示区110的显示面20的方向上堆叠的多个子折射元件。例如折射元件2包括彼此相邻的第一子折射元件2a和第二子折射元件2b。例如第一子折射元件2a和第二子折射元件2b在垂直于第一显示区110的显示面20的方向上堆叠设置且彼此接触。例如沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，从第一显示区110出射的图像光线在从入射堆叠设置的多个子折射元件构成的整体结构(即第二折射元件2整体)到从该整体结构出射的过程中的光学距离逐渐减小，以使得沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向(例如在本实施例中也即沿从靠近第一反射元件31到远离第一反射元件31的方向)，对第一显示区110的显示面20到第一反射元件31的物距的减小程度逐渐变减小，从而使得沿该方向第一显示区110的显示面20到第一反射元件31的等效物距逐渐增大，以得到倾斜的第一虚像100。
例如多个子折射元件的材料可以不同，以具有不同的折射率；例如第一子折射元件2a和第二子折射元件2b的材料不同，折射率不同。采用上述折射元件2包括堆叠的多个子折射元件的方案可灵活调节折射元件2的折射率，可满足多种折射率的要求，补充单一材料构成的单层的折射元件的折射率范围的不足，拓宽对从第一显示区110出射的图像光线的调节范围。
例如，在一些实施例中，例如图6所示，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，堆叠设置的多个子折射元件构成的折射元件2整体的折射率相等，堆叠设置的多个折射元件构成的折射元件2整体的在垂直于第一显示区110的显示面的方向上的厚度逐渐变小。这种情况下，例如，多个子折射元件2中最远离第二子显示区112的显示面的子折射元件2的远离第一显示区110的显示面20的面21，折射元件2的远离第一显示区110的显示面20的面21为平面或曲面，具体可参考之前的描述。
或者，在另一些实施例中，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，堆叠设置的多个子折射元件构成的折射元件2整体的折射率逐渐变小，堆叠设置的多个子折射元件构成的折射元件2整体的在垂直于第二子显示区112的显示面的方向上的厚度相等。例如可以通过使堆叠的多个子折射元件的折射率不同；例如对于折射元件2所包括的在垂直于第二子显示区112的显示面的方向上彼此堆叠且相邻的第一子折射元件和第二子折射元件，第一子折射元件的折射率小于第二子折射元件的折射率，并且，沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，第一子折射元件在垂直于第二子显示区112的显示面的方向上的厚度逐渐变大，第二子折射元件在垂直于第二子显示区112的显示面的方向上的厚度逐渐变小，第一子折射元件的与第二子折射元件接触的面和第二子折射元件的与第一子折射元件接触的面形状互补，以实现沿从第一显示区110的第一端e1到第一显示区110的第二端e2的方向，堆叠设置的多个折射元件构成的整体结构的折射率逐渐变小，堆叠设置的多个折射元件构成的整体结构的在垂直于第二子显示区112的显示面的方向上的厚度相等。当然，也可以有其他的实现该方案的方式，以上只是一种示例。
图6所示的实施例的其他特征与图1中的相同，可参考对于图1的描述。
图7为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图。图7所示的实施例与图2A所示的实施例具有以下区别。如图7所示，显示装置还包括第二像源12；第二像源12包括第二显示区120，第二显示区120发出的图像光线传播至第一反射元件31；例如，从第二显示区120出射且传播至第一反射元件31的图像光线形成不同于第一虚像100的第三虚像300，第二显示区120的显示面到第一反射元件31的光学距离与第一显示区110的显示面到第一反射元件31的光学距离不相等，以使第三虚像300和第一虚像100距离用户的距离不同，实现多层显示；并且，第一显示区110的显示面与第二显示区120的显示面平行，例如第一显示区110的显示面与第二显示区120的显示面均与上述水平方向平行。例如第三虚像300与地面之间的夹角大于第一虚像100与地面之间的夹角。
例如，显示面到第一反射元件31的光学距离，可以是显示面的中心到第一反射元件31的中心(例如光心)光学距离。例如，第一显示区110的显示面到第一反射元件31的光学距离，可以是第一显示区110的显示面的中心到第一反射元件31的中心的光学距离。第二显示区120的显示面到第一反射元件31的光学距离，可以是第二显示区120的显示面的中心到第一反射元件31的中心的光学距离。
例如，第三虚像300可以是与第一虚像100不完全相同的虚像，例如这两个虚像的位置、大小、倾斜程度和画面内容中的至少之一不同。
例如，对于第二像源12，不设置折射元件，从第二像源12的第二显示区120出射的图像光线不经过折射元件而传播至第一反射元件31，从而第三虚像300是垂直图像；例如，第三虚像300相对于水平方向竖直，即与水平方向垂直。该水平方向可以指垂直于观察区5所在平面的方向，或者指平行于采用该抬头显示器的交通设备行驶的地面的方向，或者采用该抬头显示器的交通设备行驶的方向。当然，本公开实施例不限于第一虚像沿倾斜方向，第三虚像沿竖直方向。例如，在其他一些实施例中，第二显示区可以倾斜设置，例如与图7所示第一显示区11的显示面具有非零夹角，以使第二虚像也是倾斜的虚像；或者，在其他一些实施例中，也可以对于第二像源12设置类似于对应于第一像源11所设置的折射元件，以使第二虚像也是倾斜的虚像。多层显示中的各个图像的角度可根据需要进行设计，本公开实施例不作限定。
例如，如图7所示，显示装置还包括第三反射元件322，第三反射元件322被配置为第二显示区120发出的图像光线在被第三反射元件322反射后传播至第一反射元件31。在其他实施例中，第二显示区120与第一反射元件31之间可以没有其他光学元件，即不设置第三反射元件322，第二显示区120发出的图像光线可以直接入射到第一反射元件31。另外，图7示意性的示出第二显示区120与第三反射元件322之间没有其他光学元件，第二显示区120发出的图像光线直接入射到第三反射元件322；但本公开不限于此，第二显示区120与第三反射元件322之间还可以设置其他光学元件，例如透镜等，例如，第二显示区120发出的图像光线可以被其他光学元件处理后入射到第三反射元件322。
例如，在图7所示的实施例中，第一显示区110位于第二显示区120的远离第一反射元件31的一侧，第三反射元件322位于第二反射元件321远离第一反射元件31的一侧；或者，第一显示区110位于第二显示区120的靠近第一反射元件31的一侧，第三反射元件322位于第二反射元件321靠近第一反射元件31的一侧。
本公开实施例可以通过调节第二反射元件321与第一显示区110和第一反射元件31之间的距离、以及第三反射元件322与第二显示区120和第一反射元件31之间的距离来实现第二显示区120的显示面到第一反射元件31的距离与第一显示区110的显示面到第一反射元件31的距离不相等(或者，第二显示区120的显示面发出的图像光线从第二显示区120的显示面传播到第一反射元件31的传播距离与第一显示区110的显示面发出的图像光线从第一显示区110的显示面传播到第一反射元件31的传播距离不相等)，以及实现第一显示区110和第二显示区120发出且传播至第一反射元件31的图像光线的光学距离不同。
例如，如图7所示，第一反射元件31的反射面是曲面，第二反射元件321的反射面与第三反射元件322的反射面是平面。
例如，第一显示区110和第二显示区120可以显示不同的图像以满足用户想观看不同图像的需求。本公开实施例不限于此，例如，至少两个显示区中的部分显示区也可以显示相同的图像。
图7所示的实施例的其他特征与技术效果可参考之前对图1的描述。
图8为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图。图8所示的实施例与图7所示的实施例具有以下区别。如图8所示，显示装置还包括第五像源14和第五反射元件323；第五像源14包括第五显示区15，第五显示区15的显示面与第一显示区110的显示面具有非零的第三夹角。第三反射元件322被配置为将第二显示区120发出的图像光线反射至第一反射元件31，第五反射元件323被配置为将第五显示区15发出的图像光线反射至第一反射元件31。
例如，如图8所示，第二显示区120的显示面到第一反射元件31的距离与第五显示区15的显示面到第一反射元件31的距离不相等(或者，第二显示区120的显示面发出的图像光线从第二显示区120的显示面传播到第一反射元件31的传播距离与第五显示区15的显示面发出的图像光线从第五显示区15的显示面传播到第一反射元件31的传播距离不相等)，以使被第一反射元件31反射而分别形成的第三虚像300和第五虚像500距用户的距离不同。在这种情况下，第二显示区120和第五显示区15发出的图像光线分别被第三反射元件322和第五反射元件323反射至第一反射元件31，该反射光路中，从第二显示区120和第五显示区15发出的图像光线的光学距离不同。在其他一些实施例中，第二显示区120的显示面发出的图像光线从第二显示区120的显示面传播到第一反射元件31的传播距离与第一显示区110的显示面发出的图像光线从第一显示区110的显示面传播到第一反射元件31的传播距离也可以相等，以实现同层显示，即第三虚像300和第五虚像500距用户的距离相同；这种情况下，第二显示区120和第一显示区110发出且传播至第一反射元件31的图像光线的光学距离相同。
例如，在图8中，第五显示区15的显示面和第二显示区120的显示面平行，由此，第五显示区15的显示面和第二显示区120发出的图像光线被第二反射元件反射后所成的虚像大致为平行的。例如，第五反射元件323的反射面和第三反射元件322的反射面的夹角不大于20°，以使得第五显示区15和第二显示区120发出的图像光线被第一反射元件反射后所成的虚像的平行度较好。本公开不限于此，第五显示区15的显示面和第二显示区120的显示面平行时，第五反射元件323的反射面和第三反射元件322的反射面的夹角也可以大于20°，在这种情况下，第五显示区15和第二显示区120发出的图像光线被第一反射元件31反射后所成的虚像之间具有非零夹角。例如，第五反射元件323的反射面和第三反射元件322的反射面平行时，第五显示区15的显示面和第二显示区120的显示面的夹角可以不大于20°。
例如，如图8所示，第三反射元件322的反射面和第五反射元件323的反射面的夹角不大于15°。例如，第三反射元件322的反射面和第五反射元件323的反射面的夹角不大于10°。例如，第三反射元件322的反射面和第五反射元件323的反射面的夹角不大于5°。例如，第三反射元件322的反射面和第五反射元件323的反射面的夹角为0°。例如第三反射元件322的反射面和第五反射元件323的反射面可以平行设置。
例如，第三反射元件322和第五反射元件323可以为平面反射镜，则上述“第三反射元件322的反射面和第五反射元件323的反射面的夹角不大于15°”可以指两个平面反射面的夹角不大于15°。
例如，第三反射元件322和第五反射元件323还可以为曲面反射镜、非球面反射镜和球面反射镜等中的一种或多种，则上述“第三反射元件322的反射面和第五反射元件323的反射面的夹角不大于15°”可以指反射面边缘围成的平面之间的夹角不大于15°。
例如，第三反射元件322和第五反射元件323可以为相同类型的反射镜也可以为不同类型的反射镜，本公开实施例示意性的示出第三反射元件322和第五反射元件323均为平面反射镜。通过采用平面反射镜可以方便显示装置的制作，对显示装置内的光路起到折叠作用以节约空间，也可以避免给显示装置显示的图像带来额外的畸变、大小变化等。
例如，如图8所示，第二显示区120和第五显示区15可以位于同一平面，则通过调节第三反射元件322和第五反射元件323的位置以及角度可以实现第二显示区120和第五显示区15发出并传播至第一反射元件31的图像光线的光学距离不同。本公开实施例不限于此，在其他实施例中，例如，第二显示区和第五显示区也可以位于不同的平面，第三反射元件和第五反射元件位于同一平面(或不同平面)，通过调节第二显示区和第五显示区的位置可以实现第二显示区120的显示面到第一反射元件31的距离与第五显示区15的显示面到第一反射元件31的距离不相等，以及实现从第二显示区120和第五显示区15发出且传播至第一反射元件31的图像光线的传播距离不同、光学距离不同。
在图8所示的显示装置中，第一显示区110的显示面到第一反射元件31的距离、第二显示区120的显示面到第一反射元件31的距离与第五显示区15的显示面到第一反射元件31的距离彼此不相等，也即，第一显示区110的显示面发出的图像光线从第一显示区110的显示面传播到第一反射元件31的传播距离、第二显示区120的显示面发出的图像光线从第二显示区120的显示面传播到第一反射元件31的传播距离与第五显示区15的显示面发出的图像光线从第五显示区15的显示面传播到第一反射元件31的传播距离彼此不相等，由此可以在距离观察区5不同距离处成像，有利于不同距离的图像与不同距离的实景进行匹配融合，以使该显示装置应用于抬头显示器时，用户无需在固定距离的图像与不同距离的实景之间来回切换，避免了视觉辐辏调节冲突，提高了显示装置的使用体验。这种情况下，例如，第一显示区110、第二显示区120和第五显示区15发出并分别传播至第一反射元件31的图像光线的光学距离彼此不同。本公开实施例可以通过调节第二反射元件321与第一显示区110和第一反射元件31之间的距离、第三反射元件322与第二显示区120和第一反射元件31之间的距离、以及第五反射元件323与第五显示区15和第一反射元件31之间的距离来实现三个显示区的显示面到第一反射元件31的距离彼此不相等，三个显示区的显示面发出的图像光线分别从相应的显示面传播至第一反射元件31的传播距离彼此不相等，以及实现三个显示区发出并分别传播至第一反射元件31的图像光线的光学距离彼此不同。
例如，图8示意性的示出第一虚像100为倾斜虚像，且第一虚像100与观察区5之间的距离大于第五虚像500与观察区5之间的距离，且小于第三虚像300与观察区5之间的距离，即第一虚像100位于第五虚像500与第三虚像300之间。但不限于此，倾斜的虚像也可以为与观察区之间距离最远的虚像，或者与观察区之间距离最近的虚像，本公开实施例对此不作限制。
例如，如图8所示，第一虚像110相对于水平方向倾斜，即与水平方向具有非零非直角的夹角；第三虚像300和第五虚像500相对于水平方向竖直，即与水平方向垂直。该水平方向可以指垂直于观察区5所在平面的方向，或者指平行于采用该抬头显示器的交通设备实时行驶的地面的方向。当然，本公开实施例不限于第一虚像沿倾斜方向，第二虚像和第五虚像沿竖直方向。例如，第二虚像和第五虚像之一也可以是倾斜的虚像，例如沿虚像到观察区方向，虚像面向观察区倾斜。例如，在其他一些实施例中，第二显示区的显示面和第五显示区的显示面的至少之一可以倾斜设置，例如与图8所示第一显示区11的显示面具有相同角度或者不同角度的倾斜设置方式，从而可以使得第二显示区和第五显示区中至少之一发出的光线形成的虚像为倾斜图像；或者，在其他一些实施例中，可以对于第二像源12和第五像源14中至少之一设置类似于对应于第一像源1的折射元件，以使得第二显示区和第五显示区中至少之一发出的光线形成的虚像为倾斜图像。
例如，如图8所示，例如，第二显示区120和第五显示区15可以为位于同一像源上的不同位置处的显示区，例如同一个屏幕进行分区显示，以节省空间和成本。本公开实施例不限于此，在其他一些实施例中，第二显示区和第五显示区也可以分别位于不同的像源上，例如不同像源的屏幕可以紧密靠近；例如不同像源的显示面彼此平行以使第二显示区和第五显示区平行，此时可以将不同像源之间的距离设置较大以防止这两个显示区发出的图像光线互相影响。
例如，如图8所示，第二显示区120和第五显示区15之间设置遮光结构6可以避免不同显示区发出的图像光线互相影响。例如，遮光结构6可以为挡光板。
例如，第二像源12或第五像源14可以包括上述遮光结构6，但不限于此，上述遮光结构也可以不是第二像源12或第五像源14的结构。例如，上述遮光结构6可以位于第二像源12或第五像源14的显示侧，例如至少设置于/安装于/附着(例如可以贴合设置、固定、紧贴、粘附或吸附等)于在第二像源12或第五像源14的显示屏上；遮光结构6例如位于第二像源12和第五像源14的相接处。
例如，如图8所示，第三反射元件322和第五反射元件323可以为彼此独立的两个反射元件，以便于两者独立调节。
例如，第二反射元件321、第三反射元件322和第五反射元件323可以为相同类型的反射镜也可以为不同类型的反射镜，本公开实施例示意性的示出第二反射元件321、第三反射元件322和第五反射元件323均为平面反射镜。
例如，在图8所示的实施例中，第五显示区15可以显示近景画面，例如显示车辆仪表等关键驾驶数据，例如，显示车速、油量和转向等参数中的一种或多种；第二显示区120可以显示远景画面，例如建筑等。例如，第二显示区120显示的远景画面可以包括兴趣点(Point of interests,POI)图标，例如图像可以包括银行的标志，银行的标志图像可以和银行实景的位置匹配融合，从而用户可以看到远处的建筑物，例如银行时，显示画面中标识了银行的标志。
例如，在图8所示的实施例中，第五显示区15被配置为显示近景画面，近景画面的显示内容可以是车辆仪表等关键驾驶参数，由此显示的近景画面的尺寸可以较小；第二显示区120被配置为显示远景画面，远景画面的显示内容需要和车外的实景，例如建筑物等实景匹配融合，由此显示的远景画面的尺寸比近景画面的尺寸大。例如，尺寸较小的近景画面不会遮挡尺寸较大的远景画面。
例如，在图8所示的实施例中，第五显示区15的显示面和第二显示区120的显示面平行，且第五显示区15的显示面和第二显示区120的显示面均与第一显示区110的显示面平行，例如第一显示区110的显示面、第二显示区120的显示面和第五显示区15的显示面均与上述水平方向平行。且第三反射元件322的反射面和第五反射元件323的反射面的夹角不大于20°，且第五显示区15的显示面和第一显示区110的显示面之间的夹角为5°～90°。由此，第五显示区15的显示面和第二显示区120显示的图像光线被第一反射元件31反射后所成的第五虚像500和大致为平行的，而第一显示区110显示的图像光线被第一反射元件31反射后所成的第一虚像100与第五显示区15发出的图像光线被第一反射元件31反射后分半所成的第一虚像100与第五虚像500虚像不平行，例如第一虚像100与第五虚像500虚像之间的夹角可以为5°～90°。
图8所示的实施例的其他特征与技术效果可参考之前对图7的描述。
图9为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图。图9所示的实施例与图1所示的实施例具有以下区别。如图9所示，例如，显示装置还包括第三像源13和透反元件8；第三像源13包括第三显示区130；第三显示区130的显示面与第一显示区110的显示面具有非零的第三夹角；透反元件8位于折射元件2的远离第一像源11的一侧，且被配置为将第一显示区110发出的图像光线透射至第一反射元件31，且被配置为对第三显示区130发出的图像光线进行反射，并且第三显示区130发出的图像光线在被透反元件8反射后传播至第一反射元件；从第三显示区130出射且传播至第一反射元件31的图像光线形成不同于第一虚像100的第四虚像400，第一虚像100和第四虚像400至少部分重叠，即用户的眼睛在观察区5看到第一虚像100和第四虚像400至少部分重叠，从而使第一虚像100与第四虚像400同轴。例如，形成第一虚像100且直接入射至观察区5的图像光线与形成第四虚像400且直接入射至观察区5的图像光线的路径基本重合，从而使第一虚像100与第四虚像400同轴。例如，用户的眼睛在观察区5观察第一虚像100和第四虚像400的视角(例如下视角、俯视角，用户视线与水平方向的夹角)基本相同。
例如，可通过调节透反元件8与折射元件2的材料的折射率、折射元件2的远离第一像源11的面21与第一显示区110的显示面20之间的第一夹角的大小、透反元件8与第三显示区130的显示面的夹角、透反元件8与第一显示区110的显示面之间的距离以及第三显示区130的显示面之间的距离，使得第一显示区110发出的光线B经透反元件8透射后得到的光线与第三显示区130发出的光线A经透反元件8反射后得到的光线至少部分重合而得到光线AB，光线AB传播到第一反射元件31并经第一反射元件31反射，经第一反射元件31反射的光线B形成的第一虚像100，经第一反射元件31反射的光线A形成的第四虚像400，第一虚像100和第四虚像400至少部分重叠。
例如，第一虚像100在第四虚像400所在的平面上的投影在第四虚像400的范围内，即用户的眼睛在观察区5看到第一虚像100在第四虚像400所在的平面上的投影在第一虚像100的范围内；或者，第四虚像400在第一虚像100所在的平面上的投影在第一虚像100的范围内，即用户的眼睛在观察区5看到第四虚像400在第一虚像100所在的平面上的投影在第一虚像100的范围内。
例如，第一虚像100的中心与第四虚像400的中心以及眼盒区域的中心位于同一条直线上，用户的眼睛在观察区5看到第一虚像100的中心与第四虚像400的中心重合即可。
例如，可通过调节透反元件8与第一显示区110的显示面的夹角、透反元件8与第三显示区130的显示面的夹角、透反元件8与第一显示区110的显示面之间的距离以及第三显示区130的显示面之间的距离来实现第一虚像100在第四虚像400所在的平面上的投影在第四虚像400的范围内、或者第四虚像400在第一虚像100所在的平面上的投影在第一虚像100的范围内、或者第一虚像100的中心与第四虚像400的中心以及观察区5的中心位于同一条直线上。
例如，第三像源13包括第三显示区130，第三显示区130的显示面与第一显示区110的显示面具有非零的第三夹角，第一虚像100与第四虚像400平行或具有非零的第二夹角。例如，第三夹角与第四夹角可以相等；在一些实施中，第三夹角与第四夹角也可以不相等。
例如，第一显示区110的显示面到第一反射元件31的距离与第三显示区130的显示面到第一反射元件31的距离不相等，或者，第一显示区110的显示面发出的图像光线从第一显示区110的显示面传播到第一反射元件31的传播距离与第三显示区130的显示面发出的图像光线从第三显示区130的显示面传播到第一反射元件31的传播距离不相等，以实现多层显示，即第一虚像100与第四虚像400距离用户(例如采用该显示装置的交通设备的驾驶员)的距离不同。在这种情况下，第一显示区110和第三显示区130发出且传播至第一反射元件31的图像光线的光学距离不相等，可以在不同距离处成像，以形成距离用户不同距离的多层图像，例如第一虚像100以及第四虚像400分别位于不同的图层，不同的图像可以与不同距离的实景进行融合，用户的视线无需在固定距离的图像和不同距离的实景之间来回切换，有效提高了抬头显示器的使用体验。
例如，透反元件8对第一显示区110发出的图像光线的反射率可以为70％、60％、50％或其它适用的数值，对第三显示区130发出的图像光线的透光率可以为30％、40％、50％或其它适用的数值。例如，透反元件8对第三显示区130发出的图像光线的透光率可以为70％、60％、50％或其它适用的数值。
例如，透反元件8包括偏振透反元件8，第三显示区130发出第一偏振光(具有第一偏振性的偏振光)，第一显示区110发出第二偏振光(具有第二偏振性的偏振光)，第一偏振光和第二偏振光的偏振方向垂直，透反元件8被配置为反射第一偏振光且透射第二偏振光。例如，第一显示区110发出透过透反元件8的第二偏振光。
例如，偏振透反元件8可以是透明基板镀膜或贴膜形成的元件。例如，偏振透反元件8可以是基板上镀设或贴覆具有反射第一偏振光、透射第二偏振光特性的透反膜，例如反射式偏光增亮膜(Dual Brightness Enhance Film,DBEF)或棱镜膜(BrightnessEnhancement Film,BEF)等中的一种或多种。本公开实施例不限于此，例如，透反元件8还可以是一体化元件。
例如，偏振透反元件8可以是具有偏振透反功能的光学膜，例如偏振透反元件8可以由多层具有不同折射率的膜层按照一定的堆叠顺序组合而成，每个膜层的厚度约在10～1000nm之间；膜层的材料可以选用无机电介质材料，例如，金属氧化物和金属氮化物等中的一种或多种；也可以选用高分子材料，例如聚丙烯、聚氯乙烯或聚乙烯等中的一种或多种。
例如，第一偏振光和第二偏振光之一包括S偏振态的光线，第一偏振光和第二偏振光的另一个包括P偏振态的光线。例如，第一偏振光和第二偏振光的偏振方向之间的夹角可以为大致90°。本公开实施例不限于此，例如，在第一偏振光和第二偏转光的偏振方向垂直的情况下，第一偏振光和第二偏振光还可以是非S偏振光或非P偏振光，如第一偏振光和第二偏振光可以是偏振方向互相垂直的两种线偏振光，或者偏振方向互相垂直的两种圆偏振光，或者偏振方向互相垂直的两种椭圆偏振光等。
例如，透反元件8为波长选择性透反元件8，第三显示区130发出的图像光线所在波段为第一波段组，第一显示区110发出的图像光线所在波段为第二波段组，透反元件8被配置为反射第一波段组的图像光线且透射第二波段组的图像光线。
例如，上述“波段”可以包括单一波长，也可以包括多个波长的混合范围。例如，在波段包括单一波长的情况下，能受到工艺误差的影响导致该波长的光可能混合了附近波长的光。
例如，上述第一波段组和第二波段组的图像光线均可以包括红绿蓝(RGB)三个波段的光线，RGB每个波段的光线的半高宽不大于50nm。例如，第一波段组和第二波段组均包括三个波段的图像光线，例如，这三个波段中的第一个波段的峰值位于410nm～480nm区间范围内，第二个波段的峰值位于500nm～565nm区间范围内，第三个波段的峰值位于590nm～690nm区间范围内。
例如，第一波段组中第一个波段的图像光线的波长不同于第二波段组中第一个波段的图像光线的波长；第一波段组中第二个波段的图像光线的波长不同于第二波段组中第二个波段的图像光线的波长；第一波段组中第三个波段的图像光线的波长不同于第二波段组中第三个波段的图像光线的波长。
例如，第一波段组中各波段的图像光线的波长均小于第二波段组中各波段的图像光线的波长。例如，第一波段组中，红光波长为620纳米，绿光波长为500纳米，蓝光波长为450纳米。例如，第二波段组中，红光波长为650纳米，绿光波长为530纳米，蓝光波长为470纳米。本公开实施例不限于此，例如，第一波段组中各波段的图像光线的波长均大于第二波段组中各波段的图像光线的波长。例如，第一波段组中，红光波长为670纳米，绿光波长为550纳米，蓝光波长为470纳米。例如，第二波段组中，红光波长为650纳米，绿光波长为530纳米，蓝光波长为450纳米。上述波段关系的设置可以方便波长选择性透反元件的制作。
例如，上述第一波段组和第二波段组的图像光线可以包括多个波段的图像光线，例如至少包括上述RGB三个波段的光线以构成彩色图像光线，彩色图像光线可形成彩色图像。例如，上述第一波段组和第二波段组的图像光线可以包括一种颜色波段的图像光线，例如，图像光线包括上述RGB三个波段的光线中的一种；再例如，在第一波段组的图像光线与第二波段组的图像光线的波长不同的情况下，图像光线包括可见光范围内任意颜色的波段光线以形成单色图像光线，单色图像光线可以形成单色图像，与上述实现过程类似。
例如，采用波长选择性透反元件对第三显示区130发出的图像光线的反射率可以为70％、80％、90％、95％或其它适用的数值，对第一显示区110发出的图像光线的透光率可以为70％、80％、90％、95％或其它适用的数值。由此，可以提高对图像光线的利用率，以使第一显示区和第三显示区出射的图像光线的光能损失降到最低。
例如，第一像源11和第三像源13为可发出RGB混合光线的像源，如发光二极管(LED)显示器，或者液晶显示器(LCD)等。例如，之前的实施例中的第二像源的类型可以与第一像源11和第三像源13的类型相同。
例如，透反元件可以为偏振-波长选择性透反元件，例如第一显示区110发出的图像光线和第二显示区120发出的图像光线所在波段重合或基本重合，但各自具有不同的偏振态，透反元件被配置为反射第一图像光线且透射第二图像光线。
例如，“波段”与上述实施例具有相同或类似的特性，此处不再赘述。例如，第一偏振态和第二偏振态的偏振方向垂直。例如，第一偏振态和第二偏振态之一包括S偏振态，第一偏振态和第二偏振态的另一个包括P偏振态。本公开实施例不限于此，例如，在第一偏振态和第二偏振态的偏振方向垂直的情况下，还可以是非S偏振态或非P偏振态，如第一偏振态和第二偏振态可以是偏振方向互相垂直的两种线偏振态，或者偏振方向互相正交的两种圆偏振态，或者偏振方向互相正交的两种椭圆偏振态等。
例如，第一图像光线包括S偏振态的RGB光线，第二图像光线包括P振态的RGB光线；例如，第一图像光线包括P偏振态的RGB光线，第二图像光线包括S振态的RGB光线。
例如，透反元件8对第一图像光线和第二图像光线中一者的反射率大于其对另一者的反射率；或者，透反元件8对第一图像光线和第二图像光线中一者的透射率大于其对另一者的透射率。例如，透反元件8对第二图像光线的反射率大于对第一图像光线的反射率。例如，透反元件8对第一图像光线的透射率大于对第二图像光线的透射率。
例如，透反元件8对第一图像光线和第二图像光线中一者的反射率大于其对另一者的反射率，且对一者的透射率小于其对另一者的透射率。例如，透反元件8对第二图像光线的反射率大于对第一图像光线的反射率，且透反元件8对第二图像光线的透射率小于对第一图像光线的透射率。
例如，采用偏振-波长选择性透反元件的透反元件8对第二显示区120发出的图像光线的反射率可以为70％、80％、90％、95％或其它适用的数值，对第一显示区110发出的图像光线的透光率可以为70％、80％、90％、95％或其它适用的数值。由此，可以提高透反元件8对图像光线的利用率，以使第一显示区和第二显示区出射的图像光线的光能损失尽量降低。
例如，上述波长选择性透反元件和/或偏振-波长选择性透反元件可以包括由无机氧化物薄膜或高分子薄膜堆叠而成的选择性透反膜，该透反膜由至少两种具有不同折射率的膜层堆叠而成。这里的“不同折射率”指的是膜层在xyz三个方向上至少有一个方向上的折射率不同。例如，预先选取所需的不同折射率的膜层，并按照预先设置好的顺序对膜层进行堆叠，可以形成具备选择反射和选择透射特性的透反膜，该透反膜可以选择性反射某一特性的光线、透过另一特性的光线。例如，对于采用无机氧化物材料的膜层，该膜层的成分选自五氧化二钽、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、氟化镁、氮化硅、氮氧化硅、氟化铝中的一种或多种。例如，对于采用有机高分子材料的膜层，该有机高分子材料的膜层包括至少两种热塑性有机聚合物膜层。例如，两种热塑性聚合物膜层交替排列形成光学膜，且两种热塑性聚合物膜层的折射率不同。例如，上述有机高分子材料的分子为链状结构，拉伸后分子朝某个方向排列，造成不同方向上折射率不同，即通过特定的拉伸工艺即可形成所需的薄膜。例如，上述热塑性聚合物可以为不同聚合程度的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及其衍生物、不同聚合程度的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及其衍生物、不同聚合程度的聚对苯二酸丁二酯(PBT)及其衍生物等中的一种或多种。
图10为本公开至少一实施例提供的另一种显示装置的示意图。图10所示的实施例与图9所示的实施例具有以下区别。图10所示的显示装置包括图9所示的第一像源11、第三像源13、透反元件8、以及图7所示的第二像源12，图10所示的显示装置相当于图7所示的利用从第二像源12出射的图像光线形成第三虚像300的技术方案与图10所示的利用从第一像源11出射的图像光线形成第一虚像100、以及利用从第三像源13出射的图像光线形成第四虚像400的技术方案的结合。
例如，在图10中，第一显示区110的显示面到第一反射元件31的距离、第二显示区120的显示面到第一反射元件31的距离与第三显示区130的显示面到第一反射元件31的距离彼此不相等，也即，第一显示区110的显示面发出的图像光线从第一显示区110的显示面传播到第一反射元件31的传播距离、第二显示区120的显示面发出的图像光线从第二显示区120的显示面传播到第一反射元件31的传播距离与第三显示区130的显示面发出的图像光线从第三显示区130的显示面传播到第一反射元件31的传播距离彼此不相等，由此可以在距离观察区5不同距离处成像。这种情况下，第一显示区110、第二显示区120和第三显示区130发出并分别传播至第一反射元件31的图像光线的光学距离彼此不同。本公开实施例可以通过调节第二反射元件321、透反元件8与第一显示区110和第一反射元件31之间的距离、第三反射元件322与第二显示区120和第一反射元件31之间的距离、以及第二反射元件321与第三显示区130和第一反射元件31之间的距离来实现三个显示区的显示面到第一反射元件31的距离彼此不相等，以及实现三个显示区发出并分别传播至第一反射元件31的图像光线的光学距离彼此不同。
图10中所示的关于利用从第二像源12出射的图像光线形成第三虚像300的技术方案与图10所示的利用从第一像源11出射的图像光线形成第一虚像100、以及利用从第三像源13出射的图像光线形成第四虚像400的技术方案，可参考之前的描述，在此不再重复。
本公至少一实施例还提供一种抬头显示器，图11为本公开至少一实施例提供的一种抬头显示器的示意图，如图11所示，该抬头显示器包括反射成像部4以及本公开实施例提供的任意一种显示装置，图11以包括图2A所示的显示装置为例。反射成像部4被配置为将从第一反射元件31反射至反射成像部的图像光线反射至观察区5，且透射环境光。位于观察区5的用户可以观看到反射成像部4对显示装置发出的图像光线所成的第一虚像100、以及位于反射成像部4远离观察区5一侧的环境景象。本公开至少一实施例提供的抬头显示器给用户(例如驾驶员或乘客)所呈现的倾斜图像的倾斜度均匀一致，能够防止所呈现的倾斜图像具有过度弯曲的部分，避免出现由于画面弯曲变形而导致的信息显示不清以及影响用户观感的问题；例如，倾斜图像为地面上的路标图像，从而使倾斜图像具有更好的贴地效果，可使图像更好的与外界实物相结合，提高了显示装置给用户的使用体验。
当然，在其他实施例提供的抬头显示器中，当抬头显示器包括采用多层显示方案的显示装置时，位于观察区5的用户可以观看到反射成像部4对显示装置发出的图像光线所成的多个虚像。
例如，椭圆形显示装置发出的图像光线入射至反射成像部4，被反射成像部4反射的光线入射至用户，例如驾驶员眼睛所在的观察区5，用户可观察到形成于例如反射成像部外侧的虚像，也不影响用户对外界环境的观察。
例如，上述观察区5可为眼盒(eyebox)区域，该眼盒区域是指用户眼睛所在的、可以看到抬头显示器显示的图像的平面区域。例如，用户的眼睛相对于眼盒区域的中心偏离一定距离，如上下、左右移动一定距离时，在用户眼睛仍处于眼盒区域内的情况下，用户仍然可以看到抬头显示器显示的图像。
例如，反射成像部4可为机动车的挡风窗或成像窗。例如，挡风窗为挡风玻璃，成像窗为透明成像板。例如，挡风窗用于透射、反射风挡式抬头显示器(Windshield-HUD，W-HUD)发出的图像光线和成像窗用于透射、反射组合式抬头显示器(Combiner-HUD，C-HUD)发出的图像光线。
例如，如图11所示，抬头显示器还包括具有开口710的封装壳体700，像源100、第一反射元件3100和第一反射元件31均位于封装壳体700内，反射成像部4位于封装壳体700外部，第一反射元件31将像源100发出的图像光线反射至封装壳体700的开口710的位置处以从封装壳体700的开口710出射，且从封装壳体700的开口710出射的图像光线被反射成像部4反射至观察区5。
例如，如图11所示，第一显示区发110出的图像光线被反射成像部4反射所成的虚像为第一虚像100，所述第一虚像110相对于水平方向倾斜，即与水平方向具有夹角。该水平方向可以指垂直于观察区5所在平面的方向，或者指平行于采用该抬头显示器的交通设备实时行驶的地面的方向。
例如，本公开至少一实施例中的像源可以包括光源、背光组件以及图像生成部。
例如，光源可以包括至少一个电致发光器件，通过电场激发产生光线，如发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)、迷你发光二极管(Mini LED)、微发光二极管(Micro LED)、冷阴极荧光灯管(ColdCathode FluoreScent LamP，CCFL)、LED冷光源(Cold LED Light，CLL)、电激发光(ElectroLumineScent，EL)、电子发射(Field EmiSSion DiSPlay，FED)或量子点光源(Quantum Dot,QD)等。
例如，图像生成部可以包括液晶显示面板。例如，液晶显示面板可以包括阵列基板、对置基板、位于阵列基板和对置基板之间的液晶层以及封装液晶层的封框胶。例如，液晶显示面板还包括设置在阵列基板远离对置基板的一侧的第一偏振层和设置在对置基板远离阵列基板的一侧的第二偏振层。例如，光源被配置为向液晶显示面板提供背光，背光通过液晶显示面板后转变为图像光。
例如，本公开至少一实施例还提供一种交通设备。图12为本公开至少一实施例提供的一种交通设备的示意图。如图12所示，本公开实施例提供的任意一种抬头显示器。或者，在至少一实施例中，该交通设备包括本公开实施例提供的任意一种显示装置。
例如，在交通设备包括抬头显示器的情况下，反射成像部为交通设备的挡风窗或成像窗，即，交通设备的前窗(例如，前挡风玻璃)被复用为抬头显示器的反射成像部4。本公开实施例提供的交通设备应用上述抬头显示器，可以给用户(例如驾驶员或乘客)所呈现的倾斜图像例如第一虚像100的倾斜度均匀一致，能够防止所呈现的倾斜图像具有过度弯曲的部分，避免出现由于画面弯曲变形而导致的信息显示不清以及影响用户观感的问题；例如，倾斜图像为地面上的路标图像，从而使倾斜图像具有更好的贴地效果，可使图像更好的与外界实物相结合，提高了显示装置给用户的使用体验。
例如，在上述抬头显示器应用于交通设备时，第三虚像300、第四虚像400和第五虚像500垂直于地面，第一虚像100远离地面的一端比第一虚像100靠近地面的一端距离观察区5的距离更远，从而使各虚像均与相应的实景进行匹配融合，以使驾驶员在不同距离处观看到图像，有利于不同距离的图像与不同距离的实景进行匹配融合，以使驾驶员无需在固定距离的图像与不同距离的实景之间来回切换，避免了视觉辐辏调节冲突，提高了交通设备的使用体验。
当然，显示装置和抬头显示器产生的多个虚像也不限于第一虚像100、第三虚像300、第四虚像400和第五虚像500，这些虚像只是作为示例来解释本公开的方案，还可以包括其他的倾斜的虚像或垂直的虚像。
例如，该交通设备可以是各种适当的交通工具，例如，在交通设备驾驶位置设置前窗且通过车载显示系统将图像投射到前窗上的情况下，其可以包括各种类型的汽车等陆上交通设备，或可以是船等水上交通设备。
需要说的是，为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。
虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方式，对本公开作了详尽的描述，但在本公开实施例基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本公开精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本公开要求保护的范围。
有以下几点需要说明：
(1)本公开的实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开的同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (20)
1.一种显示装置，包括：
第一像源，包括第一显示区；
折射元件，被配置为对所述第一显示区的至少部分区域发出的图像光线进行折射；以及
第一反射元件，其中，经过所述折射元件的折射后的图像光线被所述第一反射元件反射并传播至观察区以形成第一虚像；
沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，从所述至少部分区域出射的图像光线中的至少部分图像光线在所述折射元件的入光面与所述折射元件的出光面之间的光学距离逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，从所述至少部分区域出射的图像光线对应的所述第一虚像具有靠近所述观察区的近端和远离所述观察区的远端，所述第一端对应的图像光线对应所述近端，所述第二端对应的图像光线对应所述远端，所述第一虚像的远端高度高于所述第一虚像的近端高度。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，
沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，所述折射元件的在沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的厚度逐渐变小；和/或，沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，所述折射元件的沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的折射率逐渐变小。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，在所述折射元件的在沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的厚度逐渐减小的情况下，所述折射元件的折射率相等；
沿从所述至少部分区域的第一端到所述至少部分区域的第二端的方向，在所述折射率逐渐减小的情况下，所述折射元件的在沿所述至少部分区域出射的图像光线的主光轴方向上的厚度相等。
5.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述折射元件的远离所述第一像源的面包括平面和/或曲面。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其中，在所述折射元件的远离所述第一像源的面为平面的情况下，所述折射元件的远离所述第一像源的面与所述第一显示区的显示面具有第一夹角，所述第一夹角为1°～60°。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述折射元件与所述至少部分区域贴合；或者，
所述折射元件在垂直于所述第一显示区的显示面的方向上与所述至少部分区域间隔开；或者，
所述折射元件包括与所述至少部分区域贴合的部分以及与所述至少部分间隔开的部分。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述折射元件被配置为对整个所述第一显示区发出的图像光线进行折射。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一显示区包括第一子显示区和第二子显示区，所述至少部分区域为所述第一子显示区；
从所述第二子显示区发出的图像光线不经过所述折射元件的折射而入射至所述第一反射元件，所述第一反射元件还被配置为将从所述第二子显示区发出并入射至所述第一反射元件的图像光线反射至观察区以形成第二虚像，
所述第二虚像与地面之间的夹角大于所述第一虚像与地面之间的夹角，所述第二虚像与所述第一虚像具有非零的第二夹角。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第二虚像的显示内容与所述第一虚像的显示内容彼此独立或者彼此相关。
11.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述折射元件为一体化结构，或者包括在垂直于所述第一显示区的显示面的方向上堆叠的多个子折射元件。
12.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
第二反射元件，被配置为将所述第一显示区发出并经所述折射元件折射后的图像光线反射至所述第一反射元件。
13.根据权利要求1-12任一所述的显示装置，还包括：
第二像源，包括第二显示区，其中，所述第二显示区发出的图像光线传播至所述第一反射元件，从所述第二显示区出射且传播至所述第一反射元件的图像光线形成不同于所述第一虚像的第三虚像；并且，
所述第三虚像与地面之间的夹角大于所述第一虚像与地面之间的夹角，所述第一显示区的显示面与所述第二显示区的显示面平行。
14.根据权利要求13所述的显示装置，还包括：
第三反射元件，其中，所述第二显示区发出的所述图像光线在被所述第三反射元件反射后传播至所述第一反射元件。
15.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：
第三像源，包括第三显示区，其中，所述第三显示区的显示面与所述第一显示区的显示面具有非零的第三夹角；以及
透反元件，位于所述折射元件的远离所述第一像源的一侧，被配置为将所述第一显示区发出的图像光线透射至所述第一反射元件，且被配置为对所述第三显示区发出的图像光线进行反射，并且所述第三显示区发出的图像光线在被所述透反元件反射后传播至所述第一反射元件，其中，
从所述第三显示区出射且传播至所述第一反射元件的图像光线形成不同于所述第一虚像的第四虚像，所述第一虚像和所述第四虚像至少部分重叠。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述第一虚像在所述第四虚像所在的平面上的投影在所述第四虚像的范围内，或者，所述第四虚像在所述第一虚像所在的平面上的投影在所述第一虚像的范围内。
17.根据权利要求15所述的显示装置，其中，所述第一虚像的中心与所述第四虚像的中心以及所述眼盒区域的中心位于同一条直线上。
18.一种抬头显示器，包括反射成像部以及根据权利要求1-17任一项所述的显示装置，
其中，所述反射成像部被配置为将在被所述第一反射元件反射后传播至所述反射成像部的图像光线反射至所述观察区，且透射环境光。
19.一种交通设备，包括权利要求1-17任一项所述的显示装置，或者权利要求18所述的抬头显示器。
20.根据权利要求19所述的交通设备，其中，在所述交通设备包括所述抬头显示器的情况下，所述反射成像部为所述交通设备的挡风窗或成像窗。
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