CN117471685A - 显示装置、抬头显示装置和交通工具 - Google Patents

Abstract

本披露公开了一种显示装置、抬头显示装置和交通工具，该显示装置包括：像源，用于发出图像光线；放大元件，用于对入射的图像光线进行处理以放大所述图像光线形成的图像，经所述放大元件处理后的图像光线经成像体反射后形成虚像；以及调整元件，其用于在所述虚像偏离预设面型和/或预设角度时，调整至少部分图像光线从所述像源到所述放大元件的光学距离，使得所述虚像呈预设面型和/或预设角度。根据本披露实施例的显示装置，可以对所形成的虚像中可能存在的弯曲变形等进行修正，使得所形成的虚像能够符合预设面型和/或预设角度。

Description

显示装置、抬头显示装置和交通工具

技术领域

本披露一般涉及光学显示技术领域。更具体地，本披露涉及一种显示装置、抬头显示装置和交通工具。

背景技术

抬头显示装置简称HUD(Head Up Display)，HUD的像源发出的光线可以经成像体反射并形成预设的虚像，使得用户无需低头操作，即可在视线前方的虚像中获取所需的信息。抬头显示的虚像画面可以为竖直画面或者倾斜画面，然而，在实际形成的竖直画面或者倾斜画面中，会存在非均匀变化的部分，例如虚像画面的某部分会发生弯曲变形，导致实际成像偏离预设成像的位置或者角度等，从而影响了虚像上所呈现的信息传达以及用户的观感。

有鉴于此，亟需提供一种能够对虚像画面可能存在的弯曲变形进行修正的技术方案。

发明内容

为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露在多个方面中提出了一种显示装置、抬头显示装置和交通工具。

在第一方面中，本披露提供一种显示装置，包括：像源，用于发出图像光线；放大元件，用于对入射的图像光线进行处理以放大所述图像光线形成的图像，经所述放大元件处理后的图像光线经成像体反射后形成虚像；以及调整元件，其用于在所述虚像偏离预设面型和/或预设角度时，调整至少部分图像光线从所述像源到所述放大元件的光学距离，使得所述虚像呈预设面型和/或预设角度。

在第二方面中，本披露提供一种抬头显示装置，包括根据本披露在第一方面中任一所述的显示装置。

在第三方面中，本披露提供一种交通工具，包括根据本披露在第二方面中所述的抬头显示装置。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件位于所述像源的出光面上，且位于所述出光面上与所述虚像发生所述偏离的偏离处对应的出光位置处。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件位于所述出光面上的位置包括以下至少之一：所述调整元件位于所述出光面上远离所述放大元件的出光位置处，以用于调整所述虚像中的虚像上端发生的偏离；所述调整元件位于所述出光面上靠近所述放大元件的出光位置处，以用于调整所述虚像中的虚像下端发生的偏离；所述调整元件位于所述出光面上的第一位置处，以用于调整所述虚像中的虚像左端发生的偏离，其中，从所述出光面上的所述第一位置处出射的图像光线用于形成所述虚像的虚像左端中的至少部分；所述调整元件位于所述出光面上的第二位置处，以用于调整所述虚像中的虚像右端发生的偏离，其中，从所述出光面上的所述第二位置处出射的图像光线用于形成所述虚像的虚像右端中的至少部分。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件包括入射面和出射面，所述图像光线入射到所述调整元件的入射面，并从所述调整元件的出射面出射，所述调整元件对入射的至少部分图像光线的所述光学距离进行调整的调整量相同或不同。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件的厚度渐变和/或所述调整元件的折射率渐变，以使得对入射的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量渐变。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件的厚度渐变和/或所述调整元件的折射率渐变，以使得对入射的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量渐变包括以下至少之一：所述调整元件在沿远离所述放大元件的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿远离所述放大元件的方向上，对入射至所述调整元件的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量逐渐增大；所述调整元件在沿靠近所述放大元件的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿靠近所述放大元件的方向上，对入射至所述调整元件的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量逐渐增大；所述调整元件在沿所述像源的出光面的从第一边到第二边的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿所述像源的出光面的从第一边到第二边的方向上，对入射至所述调整元件的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量逐渐增大；所述调整元件在沿所述像源的出光面的从第二边到第一边的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿所述像源的出光面的从第二边到第一边的方向上，对入射至所述调整元件的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量逐渐增大，其中所述像源的出光面的第一边对应于所述虚像的左边沿，所述像源的出光面的第二边对应于所述虚像的右边沿。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件全部覆盖或者部分覆盖所述像源的出光面。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述显示装置包括多个调整元件，其位于所述像源的出光面上不同的出光位置处。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件包括多个调整子元件，且所述多个调整子元件叠加布置。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件设置为与所述出光位置处接触；或者所述调整元件设置为与所述出光位置处间隔。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述调整元件的出射面为平面或者曲面。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述像源相对于参考平面倾斜布置，其中，平行于所述参考平面布置或位于所述参考平面上的像源发出的图像光线先后经过所述放大元件、所述成像体反射后形成的虚像垂直于地面。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述显示装置还包括：折射件，用于对至少部分图像光线进行折射处理，以出射折射光线；并且所述放大元件进一步用于反射所述折射光线，以形成至少部分所述虚像；以及当由所述折射光线形成的至少部分所述虚像发生偏离时，所述调整元件位于所述折射件的出射面上与所述偏离的偏离处对应的出射位置处。

在本披露第一方面至第三方面的实施例中，所述折射件和所述调整元件一体成型或者相互独立设置。

通过如上所提供的技术方案以及多个实施例，可以理解的是，本披露实施例的显示装置通过设置调整元件来调整至少部分图像光线从像源到放大元件之间的光学距离，以便对所形成的虚像中可能存在的弯曲变形等进行修正，使得所形成的虚像能够符合预设面型和/或预设角度，进而使得虚像上所呈现的信息能够准确的传达给用户，以及有利于提高用户的观感和舒适度。进一步地，在一些实施例中，通过将调整元件设置于像源的出光面上与虚像发生偏离的偏离处对应的出光位置处，能够针对性的对虚像的至少局部位置进行调整，有利于提高对偏离处进行调整的准确性。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本披露示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本披露的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示出了本披露实施例的示例性应用场景；

图2示出了根据本披露实施例的显示装置的示意图；

图3示出了根据本披露实施例的调整元件调整像距的原理示意图；

图4示出了根据本披露另一实施例的显示装置的示意图；

图5示出了根据本披露实施例的调整元件的立体示意图；

图6示出了根据本披露实施例的调整元件全部覆盖像源的出光面的显示装置的示意图；

图7示出了根据本披露实施例的设置多个调整元件的显示装置的示意图；

图8示出了根据本披露实施例的包括多个调整子元件的显示装置的示意图；以及

图9示出了根据本披露实施例的包括折射件的显示装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本披露实施例中的附图，对本披露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披露一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本披露中的实施例，本领域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，都属于本披露保护的范围。

应当理解，本披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本披露。如在本披露说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合附图来详细描述本披露的具体实施方式。

图1示出了本披露实施例的示例性应用场景。如图1中所示，HUD的像源发出的光线可以经成像体20反射进入用户的眼盒区域，用户可在视线前方的虚像10中获取所需的信息，该虚像10可以为相对于地面的竖直画面或者倾斜画面。本发明人发现，在一些场景中，实际形成的虚像10会偏离预设面型和/或预设角度，例如虚像10中存在弯曲等非均匀变化的部分，该非均匀变化的部分可能发生于虚像10的虚像上端、虚像下端、虚像左端、虚像右端、虚像中部等位置中的至少一处，或者也可能发生虚像10整体弯曲等非均匀变化的情况。

以图示中的虚像10的虚像上端发生偏离为例，在虚像10的实际成像画面中，虚像上端11偏离了预设位置(即图示中虚像上端11的位置)，例如朝向远离眼盒区域的方向弯曲，达到了图示中的偏离位置(或称偏离处)12，换言之，实际虚像上端偏离了预期的虚像上端11的预设角度。在这样的情形下，用户在眼盒区域观察到的实际虚像上端弯曲，将至少导致实际虚像上端所显示的画面弯曲变形、在虚像上显示的内容发生畸变等，从而影响了虚像上的信息表达以及用户的感观。

为了解决上述问题，本发明人创造性的在显示装置中设置了调整元件，使其能够修正虚像可能存在的变形，为用户提供更好的视觉感受和使用体验。下面将结合多个附图对根据本披露实施例的显示装置的技术方案进行详细的描述。

图2示出了根据本披露实施例的显示装置的示意图。如图2中所示，根据本披露实施例的显示装置可以包括：像源210，可以用于发出图像光线(例如图示中的多路图像光线L1、L2和L3等)；放大元件220，其可以用于对入射的图像光线进行处理以放大图像光线所形成的图像，经放大元件220处理后的图像光线经成像体20反射后形成虚像10；以及调整元件230，其可以用于在虚像10偏离预设面型和/或预设角度时，调整至少部分图像光线(例如图示中的图像光线L1)从像源210到放大元件220的光学距离，使得虚像10呈预设面型和/或预设角度。

在一些实施例中，像源210可以为单色像源或多色像源。在另一些实施例中，像源210可以包括一个或多个显示区，用于发出一种或多种类型的图像光线，以形成包含一种或者多种内容的虚像。在另一些实施例中，当像源210包括多个显示区时，该多个显示区可以连接设置或者间隔设置，以形成连续虚像或者多个不连续的虚像。在又一些实施例中，像源210具有出光面211，图像光线可以从像源210的出光面211发出。像源210的出光面211可以为平面或者曲面。

像源210可以相对于参考平面平行或倾斜布置，或位于参考平面上，其中平行于参考平面布置或位于参考平面上的像源发出的图像光线先后经过放大元件220、成像体20反射后形成的虚像垂直于地面。在一些实施例中，像源210可以发出垂直于出光面211的图像光线，或者可以发出相对于出光面211具有倾斜角度的图像光线。像源210的数量可以根据需要设置为一个或多个。在另一些实施例中，像源可以包括光源和液晶屏，光源发出的光源光线入射到液晶屏，经液晶屏处理后成为图像光线，液晶屏的出光面也就是像源的出光面。

在一些实施例中，放大元件220可以为曲面镜，例如自由曲面镜。在另一些实施例中，曲面镜可以为凹面反射镜。当本披露实施例的显示装置应用于抬头显示装置时，放大元件220可以使得抬头显示装置具有更远的成像距离和更大的成像尺寸。例如，可以通过设置放大元件220的放大倍率来实现，放大倍率可以通过调整放大元件220的曲率等参数来实现。成像体20可以为应用显示装置时用于反射图像光线以形成虚像的物体。在一些应用场景中，成像体20可以包括例如挡风玻璃、天窗、门窗等。成像体20可以为平面结构或者曲率较小的曲面结构。

上文中所述的预设面型可以是指虚像的成像面的预设形状，虚像的成像面可以为虚像朝向眼盒区域的一面。在一些实施例中，预设面型可以为平面型、曲面型、波浪型、簸箕型、横截面或纵截面为L型、横截面或纵截面为U型等中的至少一种。上文中所述的预设角度可以是虚像相对于水平方向(或地面)和/或垂直方向的角度，水平方向可以为垂直于眼盒区域所在平面的方向，或平行于采用该显示装置的交通设备实时行驶的地面的方向，垂直方向可以为与水平方向处于同一水平面上、且垂直于水平方向的方向。例如，预设角度可以为相对于水平方向为0°(平行于地面)、相对于水平方向为90°(垂直于地面)、锐角或钝角等。同一个虚像的不同位置的预设角度可以根据需要设置的相同或不同。

在一些应用场景中，虚像偏离预设面型可以是例如，预设面型为平面的位置处，实际虚像的对应成像处呈现曲面或者波浪型；预设面型为曲面的位置处，实际虚像的对应成像处呈平面等。在另一些应用场景中，虚像偏离预设角度可以是例如，预设角度为相对于水平方向(或垂直方向)为90°的位置处，实际虚像的对应成像处呈现非90°的倾斜；预设角度为钝角的位置处，实际虚像的对应成像处呈现锐角或者90°等角度。偏离预设面型和/或预设角度可以包括部分虚像或者全部虚像偏离。在一些实施例中，偏离预设面型和/或预设角度可以包括虚像的虚像上端、虚像下端、虚像左端、虚像右端和虚像中部等中的至少一处偏离。这里的虚像上端、虚像下端、虚像左端、虚像右端和虚像中部等是相对于用户的眼盒区域观察到的成像画面而言。在另一些实施例中，偏离可以是靠近或者远离眼盒区域，即实际成像距离发生了改变。

在一些实施例中，调整元件230可以设置于像源210与放大元件220之间。在另一些实施例中，调整元件230可以设置于靠近像源210的出光面211。在又一些实施例中，调整元件230可以位于像源210的出光面211上，并与出光面211贴合，或者与出光面211间隔布置。调整元件230的形状可以根据需要进行设置，例如根据偏离处的偏离方向、偏离位置和偏离程度等进行适应性的设置。在一些实施例中，调整元件230可以为具有折射作用的光学元件。在又一些实施例中，调整元件230可以是折射率大于空气折射率的光学元件、例如透明玻璃、透明树脂等。在一些实施例中，调整元件230可以用于调整像源210发出的部分图像光线的光学距离，或者用于调整像源210发出的全部图像光线的光学距离。

本发明人发现，调整元件230调整至少部分图像光线从像源210到放大元件220的光学距离，即调整了像源210形成的至少部分图像与放大元件220之间的距离，还可以理解为调整了像源210形成的至少部分图像到放大元件220的焦平面的距离。通过设置调整元件230来等效调整像源210形成的至少部分图像与放大元件220之间的距离，即调整了至少部分图像的物距，从而可以调整至少部分图像光线所形成的至少部分虚像与眼盒区域之间的距离(例如与眼盒区域所在平面的直线距离)。在一些实施例中，物距越大，对应形成的虚像的成像距离越小；物距越小，对应形成的虚像的成像距离越大。

光学距离可以是光程。图像光线传播时经过的光学距离与图像光线经过的物理距离和传播介质的折射率有关，一般地，光学距离为图像光线经过的物理距离和传播介质的折射率的乘积。

在一些实施例中，调整元件230可以位于像源210的出光面211上，且位于出光面211上与虚像10发生偏离的偏离处12对应的出光位置处。具体地，如图2中所示，假设虚像的预设面型为平面型，预设角度为垂直于路面，则预期应该呈现竖直的虚像10，然而实际形成的虚像中的虚像下端13符合预设角度，而虚像上端11则向远离眼盒区域的方向偏离，例如偏离到图示中的偏离处12。由于形成的偏离处12来源于像源210发出的图像光线L1，因此可以在出光面211上用于发出图像光线L1的出光位置处设置调整元件230，使其能够调整图像光线L1的光程，进而调整对应成像位置处(即图示中的偏离处12)与眼盒区域之间的距离，使得最终形成的虚像能够呈现预设面型和/或预设角度。

在另一些实施例中，调整元件230位于出光面211上的位置可以包括以下至少之一：调整元件230可以位于出光面211上远离放大元件220的出光位置处，以用于调整虚像中的虚像上端发生的偏离；调整元件230可以位于出光面211上靠近放大元件220的出光位置处，以用于调整虚像中的虚像下端发生的偏离；调整元件230可以位于出光面211上的第一位置处，以用于调整虚像中的虚像左端发生的偏离，其中，从出光面211上的第一位置处出射的图像光线用于形成虚像的虚像左端中的至少部分；调整元件230位于出光面211上的第二位置处，以用于调整虚像中的虚像右端发生的偏离，其中，从出光面211上的第二位置处出射的图像光线用于形成虚像的虚像右端中的至少部分。

上文中所述的远离放大元件220的出光位置处和靠近放大元件220的出光位置处是相比较而言的，其远离或者靠近可以以物理距离为判断依据。以图2中所示为例，相比于像源210的出光面211上用于发出图像光线L3的出光位置处，其用于发出图像光线L1的出光位置处更远离放大元件220；同理，相比于出光面211上用于发出图像光线L1的出光位置处，用于发出图像光线L3的出光位置处更靠近放大元件220。这是由于通常情况下，远离放大元件220的出光位置处一般用于形成虚像中的虚像上端，而靠近放大元件220的出光位置处一般用于形成虚像中的虚像下端。

类似地，当出光面211上的第一位置处发出的图像光线用于形成虚像左端的图像、且虚像左端发生偏离时，调整元件230可以位于出光面上的第一位置处；当出光面211上的第二位置处发出的图像光线用于形成虚像右端的图像、且虚像右端发生偏离时，调整元件230可以位于出光面上的第二位置处。以图2中所示为例，虚像左端和虚像右端可以是从眼盒区域观察到的虚像的左端和右端，虚像的左右方向还可以理解为上述垂直方向，或理解为垂直于当前纸面的方向。在一些实施例中，出光面211包括第一边、第二边、第三边以及第四边，第一边对应于虚像的左边沿，第二边对应于虚像的右边沿，以及第三边和第四边分别对应于虚像的下边沿和上边沿。

进一步地，在另一些实施例中，调整元件230可以设置为与上述出光位置处接触；或者调整元件230可以设置为与上述出光位置处间隔。在又一些实施例中，调整元件230与出光位置处间隔布置时，二者之间还可以设置其他元件，例如其他光学元件、或者支撑部件等。

如图2中进一步示出的，根据本披露实施例的显示装置还可以包括反射元件240，其可以用于将入射的图像光线反射至放大元件220处。通过反射元件240的设置，可以有利于减小显示装置的体积。反射元件240的数量可以根据需要设置为一个或多个。可以理解的是，反射元件240是可以根据需要可选择的元件。在另一些实施例中，显示装置还可以包括壳体，上述像源210、放大元件220、调整元件230等均可以放置于壳体内，并且该壳体可以具有开口，使得图像光线可以从该开口射出，以传播至成像体20。

以上结合图2对根据本披露实施例的显示装置进行了示例性的描述，可以理解的是，上面的描述是示例性的而非限制性的，例如，像源210可以根据需要相对于参考平面倾斜布置。还例如，根据本披露实施例的显示装置中可以不限于图示中的仅设置一个像源，也可以根据需要设置多个像源，且多个像源的出光面上可以均设置调整元件，或者多个像源中的一部分像源的出光面上可以设置调整元件。再例如，当图示中的像源包括多个显示区(例如由多个液晶屏所形成的多个显示区；或由一个液晶屏通过分隔之后形成的多个显示区)，且该多个显示区用于呈现多个成像距离不同的虚像时，可以根据需要在其中的一个或多个显示区上设置调整元件。进一步地，为了更便于理解根据本披露实施例的调整元件通过调整光学距离来调整成像距离的具体原理，下面将结合图3进行示例性的说明。

图3示出了根据本披露实施例的调整元件调整像距的原理示意图。如图3中所示，以像源210的出光面上的A点发出图像光线为例，当未设置调整元件230时，像源210上的A点发出的图像光线A1和A2经过反射镜反射后成像于A’处。当在像源210’上设置调整元件230时，像源210’上的A点处发出的图像光线A3和图像光线A4经过调整元件230的光路调整(例如改变光程和/或传播方向)后，从调整元件230的出射面231射出图像光线A5和图像光线A6，接着，图像光线A5和图像光线A6经过反射镜的反射后成像于B’点。在一些实施例中，调整元件230的折射率大于空气的折射率，从而使得图像光线在调整元件230的出射面231处发生折射，既改变了图像光线的传播方向，也改变了图像光线的光程。

如图3中进一步示出的，图像光线A5和图像光线A6的延长线相交于O点，O点的位置相当于等效显示面。在本披露的实施例中，通过设置调整元件230可以增大图像光线从像源传播至放大元件的光路中所经过的光程，从而减小虚像的成像距离，也即虚像距离眼盒区域所在平面的直线距离越近。调整元件230对图像光线的光学距离的调整量越大，成像距离越小。当根据本披露实施例的显示装置中设置反射元件时，调整元件230调整成像像距的原理类似，此处不再赘述。

基于上述原理，通过对调整元件的调整量进行合理的设置，即可实现对虚像的偏离处进行有效的纠正。在一些实施例中，调整元件对入射的至少部分图像光线的光学距离进行调整的调整量可以相同或不同。例如，在一些实施例中，调整元件可以设置为例如图2中示出的入射面和出射面平行，且调整元件中各处的折射率相同，可实现对至少部分图像光线的调整量相同的目的。在另一些实施例中，调整元件的入射面和出射面可以设置为非平行，和/或将调整元件内的折射率设置的不同，可以实现对至少部分图像光线的调整量不同的目的。为了便于理解，下面将结合多个附图进行示例性的描述。

图4示出了根据本披露另一实施例的显示装置的示意图。如图4中所示，该显示装置可以包括像源210、放大元件220和调整元件230，其中像源210可以相对于参考平面倾斜布置。在另一些实施例中，显示装置还可以包括反射元件240。像源210发出的图像光线(例如图示中的L1、L2、L3)可以入射到放大元件220处，放大元件220通过对入射的图像光线进行处理后以实现放大成像，经放大元件处理后的图像光线经成像体20反射后形成虚像，用户在眼盒区域内可以观看到该虚像并可以观察到虚像上呈现的信息。

像源210可以相对于参考平面倾斜布置。在一些应用场景中，通过像源210的倾斜布置，可以形成至少部分倾斜的虚像。如图4中进一步示出的，调整元件230可以包括入射面232和出射面231，图像光线L1入射到调整元件230的入射面232，并从调整元件230的出射面231出射，调整元件230对入射的至少部分图像光线L1从像源的出光面至放大元件经过的光学距离进行调整的调整量可以相同或不同。为了便于说明，下面将以调整量不同为例进行说明。

假设在不设置调整元件230的情况下，形成的虚像10的虚像下端13基本符合预设角度，而虚像10的虚像上端11则出现偏离的情况，并且偏离处12朝向远离眼盒区域的方向偏离，且偏离的距离不均一。在这种情况下，可以设置调整元件230的厚度渐变和/或调整元件230的折射率渐变，以使得对入射的至少部分图像光线L1的光学距离的调整量渐变，从而能够对偏离程度不均一的偏离处12进行渐变式的调整，使得最终形成的虚像能够更加均匀。其中，在调整元件230的厚度渐变的情况下，调整元件230各处的折射率保持不变，当调整元件230的折射率渐变的情况下，调整元件230各处的厚度保持不变。或者，调整元件230的厚度渐变以及折射率渐变。其中，调整元件230的厚度为在垂直于像源的出光面的方向上的厚度。

在一些实施例中，设置调整元件230的厚度渐变和/或调整元件230的折射率渐变可以包括逐渐变大、逐渐变小、逐渐变大再逐渐变小、逐渐变小再逐渐变大等。在另一些实施例中，调整元件230的厚度渐变和/或调整元件230的折射率渐变，以使得对入射的至少部分图像光线L1的光学距离的调整量渐变可以包括以下至少之一：调整元件230在沿远离放大元件220的方向上，可以设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿远离放大元件220的方向上，对入射至调整元件230的至少部分图像光线L1的光学距离的调整量逐渐增大；调整元件230在沿靠近放大元件220的方向上，可以设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿靠近放大元件220的方向上，对入射至调整元件230的至少部分图像光线的光学距离的调整量逐渐增大；调整元件230在沿像源210的出光面的从第一边410到第二边的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿像源210的出光面的从第一边410到第二边的方向上，对入射至调整元件230的至少部分图像光线L1的光学距离的调整量逐渐增大；调整元件230在沿像源210的出光面的从第二边到第一边410的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿像源210的出光面的从第二边到第一边410的方向上，对入射至调整元件230的至少部分图像光线L1的光学距离的调整量逐渐增大，其中像源210的出光面的第一边410对应于虚像的左边沿，像源210的出光面的第二边对应于虚像的右边沿。

远离放大元件和靠近放大元件已经在前文或者结合图2进行了详细的描述，此处不再赘述。在另一些实施例中，远离放大元件220的方向可以为从像源210的出光面的第三边到第四边的方向(例如图示中的第一边410与第三边的交点411到第一边410与第四边的交点412的方向)，其中，第四边比第三边更远离放大元件220，靠近放大元件220的方向可以为从像源210的出光面的第四边到第三边的方向(例如图示中的第一边410与第四边的交点412到第一边410与第三边的交点411的方向)。从第三边至第四边的方向，或第四边至第三边的方向即对应形成虚像的高度方向，即用户的眼盒区域观察到的虚像的上下方向。在一些实施例中，从第一边410到第二边的方向，与从第三边到第四边的方向垂直，即像源的出光面为矩形。如图4中进一步示出的，调整元件230在远离放大元件220的方向上，可以设置为厚度逐渐增大，从而使得其对入射至调整元件230的至少部分图像光线L1的光学距离的调整量逐渐增大。在另一些实施例中，在远离放大元件220的方向上，调整元件230可以设置为厚度相等，且折射率逐渐增大；或者厚度逐渐增大，且折射率也逐渐增大，均可实现调整量逐渐增大的效果。

在远离放大元件220的方向上，通过调整元件230对至少部分图像光线的光学距离的调整量逐渐增大，即使得至少部分图像光线从像源210到放大元件220的光程逐渐增大，进而使得虚像10在沿向上的方向上，各虚像部分与眼盒区域所在平面的距离逐渐减小。基于此，在远离放大元件220的方向上，调整量逐渐增大可以有效的纠正虚像10在沿向上的方向上偏离量逐渐增大的情况，例如虚像上端偏离的现象。类似地，通过在靠近放大元件220的方向上，调整量逐渐增大可以有效的纠正虚像10在沿向下的方向上偏离量逐渐增大的情况，例如虚像下端偏离的现象。上述虚像10沿向上方向(或向下方向)，是相对于虚像自身而言，即从虚像的下端到虚像的上端的方向为向上方向(或从虚像的上端到虚像的下端的方向为向下方向)。

为了便于理解调整元件230在沿像源210的出光面的宽度方向上的调整量的变化，下面将结合图5进行示例性的说明。

图5示出了根据本披露实施例的调整元件的立体示意图。如图5中所示，以图4中的调整元件230的布置方式为例，例如图示中的W方向对应于上述从第一边到第二边的方向，图示中的h方向对应于上述从第三边到第四边的方向，即可以为图4中所示出的远离放大元件的方向。在沿像源的出光面的从第三边至第四边的方向上，调整元件230可以设置为厚度渐变和/或折射率渐变，从而可以使得对入射至调整元件230的至少部分图像光线的光学距离的调整量渐变，以有效纠正虚像在沿宽度方向(即上述垂直方向)上偏离的情况，例如虚像左端偏离和/或虚像右端偏离等。

以上结合图4和图5对根据本披露实施例的调整量渐变的情形进行了示例性的描述，可以理解的是，图示中的调整元件的位置、形状等均是示例性的，基于以上原理和示例，本领域人员在本披露的教导下，可以根据偏离处的情况设置相适应的调整元件，以获得具有预设面型和/或预设角度的虚像。还例如，调整元件230的出射面可以为平面或者曲面等，例如可以为图5中所示的凹曲面，也可以根据需要设置为凸曲面等形状。通过调整元件修正虚像中存在的偏离，从而实现使得虚像呈预设角度和预设面型的目的。进一步地，根据本披露实施例的调整元件可以不限于图示中的部分覆盖像源的出光面，还可以设置为全部覆盖像源的出光面。下面将结合图6进行示例性的说明。

图6示出了根据本披露实施例的调整元件全部覆盖像源的出光面的显示装置的示意图。如图6中所示，该显示装置可以包括像源210、放大元件220和调整元件230，其中像源210可以相对于参考平面倾斜布置。在另一些实施例中，显示装置还可以包括反射元件240。调整元件230可以布置于像源210的出光面211上。经由调整元件230调整后的图像光线(例如图示中的L1、L2、L3)可以入射到放大元件220处，放大元件220通过对入射的图像光线进行处理以放大图像光线形成的图像，经放大元件220处理后的图像光线经成像体20反射后形成虚像，用户的眼盒区域可以观察到虚像上呈现的信息。形成的虚像10包括虚像上端11和虚像下端13，通过调整元件230的调整，使得原本发生偏离的偏离处12恢复到虚像上端11的预设位置处。

与图4中所示的显示装置相比，图6中所示的显示装置中，调整元件230可以覆盖像源210的全部出光面211，根据这样的设置，能够对虚像进行整体调整，使得最终形成的虚像更加均匀。特别是对于虚像沿某方向的偏离程度更大的情形(例如图示中虚像上端越向上，偏离程度越大)，设置全覆盖且调整量渐变的调整元件230能够获得较好的矫正效果，从而可以有效避免由于虚像画面弯曲变形而导致的信息显示发生畸变、无法清晰显示，进而降低了虚像内容的显示效果以及影响用户观感的问题，进而可以为用户提供更好的观看体验。

图7示出了根据本披露实施例的设置多个调整元件的显示装置的示意图。如图7中所示，该显示装置可以包括像源210、放大元件220和多个调整元件，其中像源210可以如图示中相对于参考平面倾斜布置，以形成倾斜的虚像。在另一些实施例中，显示装置还可以包括反射元件240。多个调整元件可以位于像源210的出光面211上不同的出光位置处。例如，多个调整元件可以包括例如图示中的第一调整元件710和第二调整元件720，第一调整元件710和第二调整元件720分别位于出光面211上不同的出光位置处。

经由多个调整元件调整后的图像光线(例如图示中的L1、L2、L3)可以入射到放大元件220处，放大元件220通过对入射的图像光线进行处理后以放大图像光线形成的图像，经放大元件220处理后的图像光线经成像体20反射后形成虚像，用户的眼盒区域可以观察到虚像上呈现的信息。形成的虚像10包括虚像上端11和虚像下端13，通过调整元件的调整，使得图示中原本发生偏离的偏离处12恢复到虚像上端11的预设位置处。

多个调整元件可以全覆盖或者部分覆盖像源210的出光面211。多个调整元件的形状、折射率、厚度、尺寸等可以设置的相同或不同。以图7中所示的设置两个调整元件为例，相比于第二调整元件720，第一调整元件710可以位于出光面211上远离放大元件220的出光位置处，以用于调整虚像10的虚像上端11发生的偏离；相比于第一调整元件710，第二调整元件720可以位于出光面211上靠近放大元件220的出光位置处，以用于调整虚像10的虚像下端13可能发生的偏离。根据这样的设置，可以对虚像的多个位置均进行针对性的调整。

在一些实施例中，第一调整元件710和第二调整元件720可以均设置为渐变式的调整，例如图示中的均设置为厚度渐变，或者也可以设置为折射率渐变。在另一些实施例中，第一调整元件710和第二调整元件720的出射面可以均设置为弧面，例如图示中的凸弧面，也可以根据需要均设置为凹弧面；或者第一调整元件710和第二调整元件720二者之一的出射面设置为凸弧面，另一个的出射面设置为凹弧面；或者第一调整元件710和第二调整元件720二者之一的出射面设置为平面，另一个的出射面设置为弧面。

在又一些实施例中，第二调整元件720的最大调整量可以小于第一调整元件710的最大调整量。根据这样的设置，可以实现对虚像的不同位置进行不同程度的调整，例如对虚像下端的调整量小于对虚像上端的调整量。在一些实施例中，可以不限于图示中的第二调整元件720与第一调整元件710具有相同方向的渐变趋势，也可以设置为具有不同方向的渐变趋势，例如可以将图7中所示的第二调整元件720旋转180°，即在靠近放大元件220的方向上，厚度和/或折射率逐渐增大，以对图像光线L3的光程的调整量逐渐增大，而第一调整元件710可以保持图示中的在远离放大元件220的方向上，对图像光线L1和L2的光程的调整量逐渐增大。根据这样的设置，可以特别适用于虚像上端和虚像下端均朝向远离眼盒区域的方向偏离的场景，特别是虚像上端沿向上方向的偏离程度增大，且虚像下端沿向下方向的偏离程度增大时，根据本实施例的多个调整元件具有不同方向的渐变趋势，能够获得准确的矫正效果。

以上结合图7对包括多个调整元件的显示装置进行了描述，可以理解的是，上面的描述是示例性的而非限制性地，例如调整元件的数量可以不限于图中的两个，可以根据需要设置的更多。还例如，像源可以不限于图示中的倾斜布置，也可以根据需要水平布置。再例如，多个调整元件可以不限于图示中的紧邻布置，也可以间隔布置等。

图8示出了根据本披露实施例的包括多个调整子元件的显示装置的示意图。如图8中所示，该显示装置可以包括像源210、放大元件220和调整元件，其中像源210可以相对于水平方向倾斜布置，调整元件可以包括多个调整子元件，该多个调整子元件可以叠加布置。在另一些实施例中，显示装置还可以包括反射元件240。经由多个调整子元件调整后的图像光线L1与未经调整元件调整的图像光线L2和L3均可以入射到放大元件220处进行处理，处理后的图像光线经成像体20反射后形成虚像，用户的眼盒区域可以观察到虚像上呈现的信息。形成的虚像10可以包括虚像上端11和虚像下端13，通过多个调整子元件的调整，可以使得例如图示中的原本发生偏离的偏离处12恢复到虚像上端11的预设位置处。

具体地，如图8中所示，假设调整元件包括第一调整子元件810和第二调整子元件820，第一调整子元件810和第二调整子元件820可以在垂直于出光面211的方向上叠加布置。多个调整子元件之间可以贴合，或者可以间隔。在一些实施例中，多个调整子元件中相邻调整子元件的相邻面的形状可以匹配或者不匹配。多个调整子元件的折射率可以设置的相同或不同。多个调整子元件的厚度可以设置的相同或不同。多个调整子元件的形状可以设置的相同或不同。在又一些实施例中，多个调整子元件的调整量的渐变方向可以设置的相同或不同。多个调整子元件堆叠后可以全覆盖或者部分覆盖出光面211。

通过设置多个调整子元件堆叠布置，可以灵活设置各调整子元件的折射率，以满足对调整元件设置多种折射率的要求，还可以便于设置多个调整子元件组成的调整元件整体的折射率，以补充单一材料构成的单层调整元件的折射率范围的不足，从而有利于拓宽对从多个调整子元件出射的图像光线的调节范围。

以上结合多个附图对根据本披露实施例的调整元件布置于像源的出光面的技术方案进行了详细的描述，可以理解的是，调整子元件的数量可以不限于图示中的两个，也可以根据需要设置的更多。根据本披露实施例的显示装置可以不限于仅包括上述元件，调整元件也可以不限于直接布置于像源的出光面上。下面将结合图9进行进一步的描述。

图9示出了根据本披露实施例的包括折射件的显示装置的示意图。如图9中所示，该显示装置可以包括像源210、放大元件220、反射元件240(可选地)、折射件910和调整元件230，其中折射件910可以用于对至少部分图像光线进行折射处理，以出射折射光线(例如图示中的折射光线L4、L5和L6)；并且放大元件220可以进一步用于反射折射光线，以经成像体20反射后形成至少部分虚像10；以及当由折射光线形成的至少部分虚像发生偏离时，调整元件230可以位于折射件910的出射面911上与偏离的偏离处12对应的出射位置处。

折射件910可以位于像源210的出光面211上。折射件910可以与出光面211接触(例如贴合)或者间隔。折射件910可以用于调整虚像的成像位置、预设角度和预设面型等。例如在远离放大元件220的方向上，图示中的折射件910可以设置为厚度逐渐变小，从而可以通过改变出光面211上不同出光位置处发出的图像光线从出光面211到放大元件220之间的光学距离，实现改变虚像不同成像位置处的成像距离，进而可以在像源210水平布置时，仍然能够呈现倾斜的虚像10。

在一些实施例中，折射件910的入射面可以为平整的平面，并且可以与像源210的出光面211平行设置。这种设置方式使得折射件910的安装更加方便、更容易定位，使得折射件910与像源210的相对位置定位准确性更高，从而形成的虚像的面型和/或倾斜角度将更容易调整和控制。

图9中所示的折射件910的形状是示例性的，可以不限于此。例如，折射件910还可以设置为其他规则或者不规则的多面体形状。折射件910的出射面911可以根据需要设置为平面或者曲面等，在此不做限制。在一些实施例中，折射件910可以覆盖全部出光面211，从而可以对出光面211发出的全部图像光线进行折射处理。在另一些实施例中，折射件910可以覆盖部分出光面211，从而可以对出光面211发出的部分图像光线进行折射处理。在一些实施例中，折射件910可以采用折射率大于空气的材质，例如透明玻璃、透明树脂等。在另一些实施例中，折射件910的折射率可以与调整元件230的折射率相同或不同。

在一些场景中，例如图示中经由折射件910处理后的图像光线形成的虚像10的虚像上端11偏离了预设角度，而虚像10的虚像下端13未偏离预设角度，并且发生偏离的偏离处12是由折射光线L4形成的，在本披露实施例的技术方案中，可以在折射件910的出射面911上用于出射折射光线L4的出射位置处布置调整元件230，以便能够对相应的偏离处12进行矫正。在一些实施例中，调整元件230可以与出射位置处接触或者间隔。在另一些实施例中，折射件910可以与调整元件230一体成型或者相互独立设置。

可以理解的是，图示中的偏离处12是示例性的而非限制性地，例如偏离处12也可以发生于虚像下端13，此时由于虚像下端是由折射光线L6形成的，因此可以在折射件910的出射面911上用于出射折射光线L6的出射位置处布置调整元件230。类似地，当虚像上端11和虚像下端13均发生偏离时，可以设置两个调整元件230分别布置于折射件910上用于出射折射光线L4和L6的出射位置处；或者可以布置一个调整元件230，并且全覆盖折射件910的出射面911。

还可以理解的是，当折射件910覆盖部分出光面211时，假设偏离处来源于折射光线，则可以将调整元件230设置于折射件910的出射面911上的相应出射位置处；假设偏离处来源于未设置折射件910的出光位置处发出的图像光线，则可以将调整元件230布置于未设置折射件910的出光面211的相应出光位置处。折射件910上布置的调整元件230的数量可以为一个或多个。

通过上面结合多个附图对本披露的技术方案及多个实施例的描述，本领域技术人员可以理解的是，根据本披露实施例的显示装置可以通过设置调整元件，来实现对偏离预设面型和/或预设角度的虚像的偏离处的调整，从而实现对虚像画面可能存在的弯曲变形等进行有效的修正，使得修正后的虚像的画面更加均匀，有利于提高虚像上所呈现信息的表达准确性，以及有利于提高用户的视觉观感。

在一些实施例中，通过将调整元件设置于虚像发生偏离的偏离处对应的出光位置处，可以实现对虚像的一个或多个偏离处的针对性调整，具有结构简单、调整准确性更高的优点。进一步地，通过将至少部分图像光线的光学距离的调整量设置为渐变式，可以使得修正后的虚像画面更加均匀，修正处更加平滑。

进一步地，本披露还在第二方面中，提供一种抬头显示装置，可以包括前文中结合图2-图9任一所述的显示装置。

更进一步地，本披露还在第三方面中，提供一种交通工具，可以包括根据本披露在第二方面中所述的抬头显示装置。在一些实施例中，交通工具可以包括例如汽车、工程车、船舶或飞机等。根据本披露实施例的抬头显示装置可以设置为朝向交通工具的挡风玻璃处投射放大光线。

虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。

Claims (16)

1.一种显示装置，包括：

像源，用于发出图像光线；

放大元件，用于对入射的图像光线进行处理以放大所述图像光线形成的图像，经所述放大元件处理后的图像光线经成像体反射后形成虚像；以及

调整元件，其用于在所述虚像偏离预设面型和/或预设角度时，调整至少部分图像光线从所述像源到所述放大元件的光学距离，使得所述虚像呈预设面型和/或预设角度。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中

所述调整元件位于所述像源的出光面上，且位于所述出光面上与所述虚像发生所述偏离的偏离处对应的出光位置处。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其中，所述调整元件位于所述出光面上的位置包括以下至少之一：

所述调整元件位于所述出光面上远离所述放大元件的出光位置处，以用于调整所述虚像中的虚像上端发生的偏离；

所述调整元件位于所述出光面上靠近所述放大元件的出光位置处，以用于调整所述虚像中的虚像下端发生的偏离；

所述调整元件位于所述出光面上的第一位置处，以用于调整所述虚像中的虚像左端发生的偏离，其中，从所述出光面上的所述第一位置处出射的图像光线用于形成所述虚像的虚像左端中的至少部分；

所述调整元件位于所述出光面上的第二位置处，以用于调整所述虚像中的虚像右端发生的偏离，其中，从所述出光面上的所述第二位置处出射的图像光线用于形成所述虚像的虚像右端中的至少部分。

4.根据权利要求1-3任一所述的显示装置，其中

所述调整元件包括入射面和出射面，所述图像光线入射到所述调整元件的入射面，并从所述调整元件的出射面出射，所述调整元件对入射的至少部分图像光线的所述光学距离进行调整的调整量相同或不同。

5.根据权利要求4所述的显示装置，其中

所述调整元件的厚度渐变和/或所述调整元件的折射率渐变，以使得对入射的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量渐变。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其中,所述调整元件的厚度渐变和/或所述调整元件的折射率渐变，以使得对入射的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量渐变包括以下至少之一：

所述调整元件在沿远离所述放大元件的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿远离所述放大元件的方向上，对入射至所述调整元件的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量逐渐增大；

所述调整元件在沿靠近所述放大元件的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿靠近所述放大元件的方向上，对入射至所述调整元件的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量逐渐增大；

所述调整元件在沿所述像源的出光面的从第一边到第二边的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿所述像源的出光面的从第一边到第二边的方向上，对入射至所述调整元件的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量逐渐增大；

所述调整元件在沿所述像源的出光面的从第二边到第一边的方向上，设置为至少部分区域的厚度逐渐增大和/或折射率逐渐增大，使得在沿所述像源的出光面的从第二边到第一边的方向上，对入射至所述调整元件的至少部分图像光线的所述光学距离的调整量逐渐增大，其中所述像源的出光面的第一边对应于所述虚像的左边沿，所述像源的出光面的第二边对应于所述虚像的右边沿。

7.根据权利要求1-6任一所述的显示装置，其中所述调整元件全部覆盖或者部分覆盖所述像源的出光面。

8.根据权利要求2所述的显示装置，包括多个调整元件，其位于所述像源的出光面上不同的出光位置处。

9.根据权利要求1所述的显示装置，其中所述调整元件包括多个调整子元件，且所述多个调整子元件叠加布置。

10.根据权利要求2或3所述的显示装置，其中

所述调整元件设置为与所述出光位置处接触；或者

所述调整元件设置为与所述出光位置处间隔。

11.根据权利要求1所述的显示装置，其中

所述调整元件的出射面为平面或者曲面。

12.根据权利要求1-11任一所述的显示装置，其中所述像源相对于参考平面倾斜布置，其中，平行于所述参考平面布置或位于所述参考平面上的像源发出的图像光线先后经过所述放大元件、所述成像体反射后形成的虚像垂直于地面。

13.根据权利要求1所述的显示装置，还包括：

折射件，用于对至少部分图像光线进行折射处理，以出射折射光线；并且

所述放大元件进一步用于反射所述折射光线，以形成至少部分所述虚像；以及

当由所述折射光线形成的至少部分所述虚像发生偏离时，所述调整元件位于所述折射件的出射面上与所述偏离的偏离处对应的出射位置处。

14.根据权利要求13所述的显示装置，其中所述折射件和所述调整元件一体成型或者相互独立设置。

15.一种抬头显示装置，包括根据权利要求1-14任一所述的显示装置。

16.一种交通工具，包括根据权利要求15所述的抬头显示装置。