CN117471686A - 像源、抬头显示装置和交通工具 - Google Patents

Abstract

本披露公开了一种像源、抬头显示装置和交通工具，该像源包括：成像层，其用于基于入射的光源光线，射出像源光线；以及光源部，所述光源部设置在所述成像层的入光面一侧，所述光源部用于发出所述光源光线，且发出的至少部分光源光线与所述成像层的入光面呈偏折角度。根据本披露实施例的像源，有利于提高成像效果。

Description

像源、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，本披露涉及一种像源、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。然而，在一些场景中，HUD的虚像可能会出现亮度暗、显示的信息存在缺失等问题，进而影响成像效果。

有鉴于此，亟需提供一种能够有利于提高成像效果的技术方案。

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像源、抬头显示装置和交通工具。

在第一方面中，本披露提供一种像源，包括：成像层，其用于基于入射的光源光线，射出像源光线；以及光源部，所述光源部设置在所述成像层的入光面一侧，所述光源部用于发出所述光源光线，且发出的至少部分光源光线与所述成像层的入光面呈偏折角度。

在一些实施例中，所述像源用于显示装置中，所述显示装置包括折射件，所述折射件位于靠近所述成像层的出光面一侧，所述光源部出射的光源光线的偏折角度用于补偿所述折射件对成像层出射的像源光线的传播方向造成的额外偏折，以使从所述折射件出射的像源光线入射到设定的眼盒区域内。

在另一些实施例中，所述光源部包括：光源组件，所述光源组件用于出射光源光线；以及光补偿件，其设置于所述光源组件与所述成像层之间，或者设置于所述光源组件内，并用于使得至少部分光源光线偏折所述偏折角度。

在又一些实施例中，所述光补偿件包括偏折层、菲涅尔透镜和反射元件中的至少一种。

在一些实施例中，所述折射件具有第一入射面和第一出射面，所述偏折层包括多个齿状折射结构，所述齿状折射结构包括第二入射面和第二出射面，所述第二入射面和所述第二出射面之间具有夹角，所述夹角的角度值与所述折射件上对应位置处的第一出射面和所述第一入射面之间夹角的角度值匹配。

在另一些实施例中，所述反射元件包括第一子反射元件和第二子反射元件，所述第一子反射元件相对所述光源组件倾斜设置，以将至少部分所述光源光线反射到所述第二子反射元件；第二子反射元件相对所述第一子反射元件倾斜设置，所述第二子反射元件用于将所述第一子反射元件反射的光源光线反射到所述成像层，以使得被反射的所述光源光线发生所述偏折。

在又一些实施例中，所述光补偿件的形状与所述折射件的形状互补。

在一些实施例中，所述光源组件包括：光源，其用于发出所述光源光线；以及光线处理件，其用于对所述光源发出的所述光源光线进行会聚处理、扩散处理和准直处理中的至少一种处理；并且所述光补偿件设置于所述光源和所述光线处理件之间；或所述光补偿件设置于所述光线处理件和所述成像层之间。

在另一些实施例中，所述光源部相对于所述成像层呈第一角度布置，以使得所述光源部发出的至少部分光源光线以所述偏折角度射入所述成像层的入光面。

在又一些实施例中，所述光源部包括光源和方向控制件，并且所述光源设置为相对于所述成像层呈第一角度布置；或者所述方向控制件包括反射壁，所述反射壁的延伸方向设置为与所述成像层的入光面呈第一角度。

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像源。

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。

通过如上所提供的本披露实施例的技术方案可知，通过设置光源部发出的至少部分光源光线与成像层的入射面呈偏折角度，可以使得从成像层出射的像源光线也具有偏折角度，从而在该像源用于显示装置时，能够对显示装置中的光线光路进行调整，从而可以对于原本因光路偏折而导致无法用于成像的像源光线进行一定程度的补偿，使得更多的像源光线能够用于形成虚像，有利于提高虚像的成像效果。

进一步地，在一些实施例中，当本披露实施例的像源在用于包括折射件的显示装置中时，至少部分光源光线所成的偏折角度能够对折射件造成的像源光线的额外偏折进行一定程度的纠正，使得原本无法进入用户的眼盒区域的像源光线(即损失的像源光线)能够进入到眼盒区域中，有利于提高虚像的亮度，以及有效避免虚像所呈现的图像的缺失等问题，从而有利于提高虚像的成像效果。

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像源的示意图；

图3示出了根据本披露实施例的像源用于显示装置中的示意图；

图4示出了根据本披露实施例的光源部倾斜布置的像源的示意图；

图5a示出了根据本披露实施例的包括倾斜光源的像源的示意图；

图5b示出了根据本披露实施例的通过方向控制件调节光源光线偏折的像源的示意图；

图6示出了根据本披露实施例的包括光补偿件的像源的示意图；

图7a示出了根据本披露实施例的光补偿件包括偏折层的像源的示意图；

图7b示出了根据本披露实施例的偏折层的结构示意图；

图7c示出了根据本披露实施例的齿状折射结构的放大示意图；以及

图8示出了根据本披露实施例的包括反射元件的像源的示意图。

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]”。

本发明人发现，常规的虚像通常是与路面相对垂直的平面虚像，这一虚像相对用户的成像距离固定且单一，若需要通过该虚像显示一些需要与环境中对象进行融合的内容(如指示路边的某个餐馆)，因为车辆在行驶导致环境中的对象相对用户的距离是变化的，而虚像的成像距离固定就使得虚像中的内容不能与环境中的对象很好地融合，造成指示不够逼真，用户出现视觉辐辏等问题。出现这一问题的原因在于：虚像上的内容与真实环境中的物体在空间上没有对齐，使得用户的左眼和右眼看到的成像内容不一致。除此之外，HUD的虚像还可能导致人眼对图像的物理对焦距离和大脑感知的AR内容的感知距离具有一定偏差(即时差和/或视觉辐辏问题)。以上问题会导致用户看到的成像内容与真实环境的融合效果不佳，而且会使用户出现视觉模糊、眩晕等视疲劳现象，而导致用户的观看体验不佳。

为了解决由于人眼视差和/或视觉辐辏带来的用户看到的成像内容与真实环境的融合效果不佳的问题，本发明人发现，可以通过在HUD的像源和成像体之间的光路上增加折射件来调整成像，使得所成虚像到眼盒区域的成像距离(VID，Virtual Image Distance)在至少部分不同位置处是不同的，例如使成像距离是逐渐变化的，这样可以使虚像中的内容和环境中物体的匹配关系更好。为了便于理解，下面结合图1进行描述。

图1示出了本披露实施例的示例性应用场景。如图1中所示的一种显示装置，包括像源A、反射件B(该部件为可选)和放大元件C，其中像源A用于发出像源光线L1(图中以双点划线示出)；反射件B用于对像源光线L1进行反射，使其传播至放大元件C；放大元件C用于对入射的像源光线L1进行处理，以放大像源光线L1所成虚像。当像源光线L1传播至成像体D时在成像体D上发生反射，反射光线落入眼盒区域E内，用户的眼睛处于该眼盒区域E内时，可以看到像源光线L1所成的虚像。在一些应用场景中，成像体D可以为交通工具或者交通设备的挡风玻璃，眼盒区域E为可以看到虚像的区域。

如图1中示出的，在像源A和成像体D之间的光路上增加了折射件F，通过折射件F来调整至少部分像源光线到达放大元件C的光程，以使得显示装置形成的虚像中的至少部分为逐渐变焦画面(即虚像不同位置到眼盒区域E的VID不同)。这里的光程是指从像源A发出的像源光线传播至放大元件C的光学距离。像源光线的光学距离与像源光线经过的物理距离和传播介质的折射率有关，一般地，光学距离为像源光线经过的物理距离和传播介质的折射率的乘积。

像源A的像源光线经过放大元件C反射到成像体D，并由成像体D反射到眼盒区域E内。由于像源A、放大元件C和成像体D之间的相对位置关系、像源A的尺寸、放大元件C的面型等均是经过光学设计的，因此在未设置折射件F的情况下，可以使像源A的像源光线所成虚像是在用户前方一定距离的、垂直于行驶路面的垂直虚像。通过设置折射件，可以调整虚像的面型和/或倾斜角度，使得至少部分像源光线经过折射件F再由放大元件C和成像体D反射后，所成虚像可以是需要的面型和/或倾斜角度，如在用户的前后方向上，虚像的一部分是平行于行驶路面的水平部分，另一部分是垂直行驶路面的垂直部分，在用户的左右方向上，垂直部分和/或水平部分都可以是弯曲的，但不限于此。为了使虚像的面型和/或倾斜角度能够满足需求，可以通过调整虚像不同位置在折射件F上对应位置的厚度和/或折射率的方式来实现。

具体地，如图1中所示，像源A发出的像源光线经由折射件F的折射处理后出射折射光线L2，折射光线L2经过反射件B的反射处理和放大元件C的放大处理之后射至成像体D处。通过控制不同位置的像源光线传播过程经过的折射件的折射率和物理距离，可以使得像源不同位置发出的像源光线具有不同的光程，从而可以形成变焦的虚像。

然而，本发明人还创造性地发现，在一些情形中，折射件F在改变像源光线的光程的同时，还会使得像源光线的传播方向发生一定的偏折。这样的偏折可能会使得至少部分像源光线不能再到达成像体上的目标位置，从而使得这些像源光线不能反射到用户的眼盒区域处，造成所成的虚像的亮度变暗和图像缺失等，进而影响成像效果。

例如图1中所示，当像源光线在经过折射件F的折射处理后出射的折射光线L2传播至放大元件C时，入射于放大元件C的N点处，相比较而言，当不存在折射件F时，该像源光线(图中以虚线示出)原本应该入射至放大元件C的M点处。这样的改变可能会使得至少部分像源光线在经过折射件F后，不能再到达放大元件C上的目标位置，从而使得这些像源光线不能反射到目标区域(例如眼盒区域E处)，造成了至少部分像源光线的损失。

基于以上发现，本发明人通过对上述像源A进行了改进，提供了一种新的像源，使其在应用于例如图1中所示的显示装置中时，能够解决上述折射件造成的至少部分像源光线的损失问题。可以理解的是，图1中所示的显示装置是示例性的而非限制性的，例如，反射件B可以选择性的设置，即本披露实施例的像源可以不限于应用于同时包括折射件F、反射件B和放大元件C的显示装置中，还可以应用于仅包括折射件和放大元件的显示装置中。在另一些实施例中，当不需要放大处理时，本披露实施例的像源可以应用于仅包括折射件的显示装置中。

还例如，显示装置中的折射件F的结构可以不限于图示中的三角形结构，也可以根据需要设置为方形、弧形、曲面形或者其他规则或者不规则的多面体等，本文中不做限制，并且本披露实施例的像源均可以适用。在介绍了本披露实施例的技术方案的应用场景之后，下面将结合附图来详细描述本披露的具体实施方式。

图2示出了根据本披露实施例的像源的示意图。如图2中所示，像源200可以包括成像层210和光源部220，其中光源部220可以设置在成像层210的入光面211一侧，光源部220可以用于发出光源光线10，且发出的至少部分光源光线10与成像层210的入光面211可以呈偏折角度α；成像层210可以用于基于入射的光源光线10，射出像源光线30。

光源部220优选为显示屏，如LCD显示屏。光源部220可以基于电致发光原理发出光源光线10。在一些实施例中，光源部220可以包括发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)、迷你发光二极管(MiniLED)、微发光二极管(Micro LED)、冷阴极荧光灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、LED冷光源(Cold LED Light，CLL)、电激发光(Electro Luminescent，EL)、电子发射(Field Emission Display，FED)、量子点光源(Quantum Dot,QD)等电致发光元件中的至少一种。在另一些实施例中，光源部220还可以包括例如激光扫描投影(LBS)技术中的RGB三基色激光模组与微机电系统(MEMS)等。在又一些实施例中，光源部220可以设置在靠近入光面211的一侧，以便于发出的光源光线10能够准确的入射至成像层210的入光面211处。

在一些实施例中，光源部220发出的全部光源光线10可以均与入光面211呈偏折角度α。在另一些实施例中，光源部220发出的全部光源光线10中，一部分光源光线可以呈偏折角度α，另一部分光源光线可以不具有偏折角度，而是可以垂直入射至入光面211。在又一些实施例中，光源部220发出的至少部分光源光线所呈的偏折角度可以相同或不同，即至少部分光源光线可以呈至少一种偏折角度。在一些示例中，需要入射到折射件内的光线具有偏折角度。

偏折角度α可以为光源光线10(或者光源光线的主光轴)与成像层210的入光面211的法线之间的夹角。当光源光线10与入光面211的法线重合时，即为垂直入射至入光面211。在一些实施例中，光源部220可以设置为相对于成像层210倾斜，以实现发出的至少部分光源光线10呈偏折角度的目的。在另一些实施例中，光源部220中可以包括偏折器件，以用于将至少部分光源光线10进行偏折。

在另一些实施例中，成像层210可以包括光调制层，用于将入射的光源光线10转化为能够成像的像源光线30。在又一些实施例中，光调制层可以包括液晶面板等。液晶面板可以将入射的光源光线10形成至少部分区域带有预设图案或者未有图案的像源光线。预设图案可是任何需要显示的图案，例如为带有行驶车辆的导航、油量、里程或行驶车辆周围环境路况等行车信息的图案，但不限于此。未有图案的像源光线可以是显示纯背景色的像源光线。液晶面板可以包括但不限于薄膜晶体管液晶面板、扭曲向列型液晶面板、多象限垂直配向液晶面板、平面转换液晶面板或高级超维场转换液晶面板等。在一些实施例中，成像层210可以包括扩散片(Diffuser，或称幕布)等。在另一些实施例中，成像层210出射的像源光线30的出射角度与入射到该成像层210的光源光线10的入射角度可以基本相同，即可以不改变入射的光线的传播方向，但是不限于此。

在一些应用场景中，像源200可以用于包括折射件的显示装置(例如图1中所示的显示装置)中，且在折射件用于对像源光线30进行折射处理后出射折射光线时，偏折角度α可以用于调整折射光线相对于成像层210的出光面的出射角度，以对折射件折射处理造成的至少部分像源光线的偏折进行一定程度的纠正，使得原本无法进入目标区域(例如用户的眼盒区域)的折射光线中，至少部分折射光线能够在被调整了出射角度后进入到目标区域中，从而有利于调整虚像的亮度以及减少图像的缺失等，进而有利于提高成像效果。为了便于理解，下面将结合图3进行进一步地示例性说明。

图3示出了根据本披露实施例的像源用于显示装置中的示意图。如图3中所示，根据本披露实施例的像源可以包括成像层210和光源部220，该像源可以用于显示装置中，且该显示装置可以包括折射件310，折射件310可以设置于成像层210的出光面320一侧，且对入射的像源光线进行折射处理。在一些应用场景中，折射件310可以位于靠近成像层210的出光面320一侧。根据本披露实施例的像源可以应用于折射件310全部覆盖或者部分覆盖出光面320的应用场景中。

在折射件310全覆盖出光面320的场景中，可以设置光源部220发出的全部光源光线均发生偏折。在折射件310部分覆盖出光面320的场景中，可以设置光源部220发出的部分光源光线发生偏折。可以理解的是，本披露不限于此，也可以在折射件310全覆盖出光面320的场景中，设置光源部220发出的部分光源光线发生偏折，例如可以仅使得无法进入目标区域的像源光线对应的光源光线呈偏折角度，其他虽然发生折射但是仍能够进入目标区域的像源光线对应的光源光线可以无需呈偏折角度。类似地，对于折射件310部分覆盖出光面320的场景中，也可以使得光源部220发出的全部光源光线偏折，只要这些偏折的光源光线形成的像源光线能够进入目标区域即可。

为了便于说明，下面结合图3对折射件310部分覆盖出光面320，且光源部220发出的一部分光源光线11呈偏折角度α，另一部分光源光线12垂直入射成像层210为例进行说明。如图3中所示，一部分光源光线11形成的像源光线在经过折射件310折射后射出折射光线40，另一部分光源光线12在入射成像层210之后，从出光面320射出像源光线30。由于像源光线30的光路上未设置折射件，因此未改变其传播方向。

如图3中进一步示出的，假设光源部220发出光源光线13(图中以点划线示出)垂直入射成像层210，成像层210射出的像源光线经由折射件310折射处理后将发生相比于出光面320的法线的额外偏折β，该额外偏折β形成的折射光线41(图中以点划线示出)将可能无法进入目标区域。相比较而言，根据本披露实施例的像源中的光源部220出射的部分光源光线11可以呈偏折角度α入射成像层210，从而使得折射件310折射后的折射光线40能够至少减小与出光面320的法线之间的夹角。换言之，光源部220出射的至少部分光源光线11的偏折角度α可以用于至少部分补偿折射件310对成像层210出射的像源光线的传播方向造成的额外偏折β。该额外偏折β可以是相对于无折射件310且光源光线无偏折补偿时出光面320出射的像源光线30的角度。

在本实施例中，由于折射件对经过的光线的主光轴造成偏折，使其和规划主光轴之间存在一个额外偏折β，而背光补偿的方式通过使背光具有偏折角度α对需要经过折射件的光线进行补偿，使得这些光线经过折射件F后真实出射的主光轴相对规划主光轴之间的夹角满足θ1≤arctanh/2D，θ2≤arctan h’/2D，从而确保补偿后的光线可以入射到眼盒区域。其中，θ1为真实主光轴和规划主光轴在水平方向上的夹角，h为眼盒区域在水平方向上的长度，D为光线从像源到眼盒的总光学距离，θ2为真实主光轴和规划主光轴在垂直方向上的夹角，h’为眼盒区域在垂直方向上的长度。通过这种对背光进行偏折，以补偿折射件造成的额外偏折β的方式可以保证经过折射件的光线可以入射到眼盒区域。

进一步地，在一个优选实施例中，当偏折角度α与额外偏折β的角度值相等时，偏折角度α能够与额外偏折β相抵消，即可以较大程度的补偿额外偏折β造成的光线损失，使得折射件310出射的像源光线(即折射光线40)可以相对于成像层的出光面320以预设出射角度出射，例如垂直(或者近似垂直)于成像层210的出光面320。在该实施例中，偏折角度α可以根据折射件310的折射率和折射件310的出射面的法线方向来确定。在一些实施例中，预设出射角度可以为未经过偏折补偿的光源光线未经过折射件的折射时出射的角度。

以上结合图3对根据本披露实施例的像源应用于显示装置中的情况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，例如显示装置可以不限于仅包括像源和折射件，还可以包括反射件和/或放大元件等，此处不再赘述。还例如，折射件的形状可以不限于图示中的截面为三角形的形状，也可以是截面为其他多边形的形状。折射件的出射面可以不限于是平面，也可以是曲面等。还例如，光源部220可以不限于图示中的与成像层平行布置，也可以设置为相对于成像层倾斜布置。为了更便于理解本披露实施例的光源部发出具有偏折角度的光源光线的具体实现方式，下面将结合多个实施例对本披露实施例的像源进一步说明。

图4示出了根据本披露实施例的光源部倾斜布置的像源的示意图。如图4中所示，该像源可以包括成像层210和光源部220，其中光源部220可以相对于成像层210倾斜布置，例如可以相对于成像层210呈第一角度γ布置，以使得光源部220发出的至少部分光源光线10能够以偏折角度α射入成像层210的入光面211；成像层210可以基于入射的至少部分光源光线10，射出像源光线30。

在一些实施例中，第一角度γ可以为锐角。光源部220相对于成像层210呈第一角度γ，可以是光源部220用于发出光源光线10的一侧(即光源部220的出光面)相对于成像层210的入光面211的角度。第一角度γ的角度值可以根据所需的偏折角度α来确定。当光源部220发出的光源光线10的主光线(或称主光轴)垂直于光源部220的出光面出射时，由于光源部220相对于成像层210的入光面211具有第一角度γ，因此可以使得光源光线10相对于成像层210的入光面211具有一定的偏折，从而可以使得光源光线10以至少一个偏折角度入射至成像层210的入光面211上的至少一个位置。通过调节第一角度γ，可以实现调节偏折角度α的效果。偏折角度α可以为光源光线10与成像层210的入光面211的法线之间的夹角。

在另一些实施例中，光源部220可以包括：光源，其用于发出光源光线；以及光线处理件，其用于对光源发出的光源光线进行会聚处理、扩散处理和准直处理等中的至少一种处理。在一些实施例中，光线处理件可以包括例如凸透镜等能够用于对光线进行会聚处理的光学元件。在另一些实施例中，光线处理件可以包括用于对光线进行扩散处理的光学元件和/或膜结构等。在又一些实施例中，光线处理件可以包括用于对光线进行准直处理的灯杯等元件。

光源的数量可以为一个或多个。光线处理件的数量可以为一个或多个。在一些实施例中，光线处理件可以与光源一一对应，每个光线处理件用于对相应的光源发出的光源光线进行处理。在又一些实施例中，光线处理件可以不改变光源发出的光源光线的传播方向。在一些实施例中，可以不限于图示中的光源部220整体倾斜布置，也可以通过调整光源部中的元件，例如光源和/或方向控制件等，来实现控制光源光线的偏折的效果。下面将结合图5a和图5b进行示例性的说明。

图5a示出了根据本披露实施例的包括倾斜光源的像源的示意图。如图5a中所示，该像源可以包括成像层210和光源部220(虚线框示出)，其中光源部220可以包括光源510和方向控制件520，光源510可以设置为相对于成像层210呈第一角度γ布置，以使光源510出射的光源光线10可以以至少一个偏折角度α入射至成像层210的入光面211，成像层210可以对射入的光源光线10进行处理，以射出相对于成像层210的出光面偏折的像源光线30。

在一些实施例中，光源510可以包括发光二极管(LED)、有机发光二极管(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(CCFL)、LED冷光源(CLL)、电激发光(EL)、电子发射(FED)、量子点光源(QD)等电致发光元件中的至少一种，或者可以包括例如RGB三基色激光模组与微机电系统(MEMS)等。

通过将光源部220中的光源510相对于成像层210倾斜布置，可以发出相对于成像层210具有偏折角度α的光源光线10，而无需将光源部220中的其他元件进行倾斜。该方案结构简单，易于实现和制造。进一步地，可以理解的是，可以不限于将光源部220中的光源510倾斜来达到发出相对于成像层210偏折的光源光线10的目的，还可以通过例如调整方向控制件520的出光方向，来实现使得光源光线10偏折的效果。下面将结合图5b进行具体说明。

图5b示出了根据本披露实施例的通过方向控制件调节光源光线偏折的像源的示意图。如图5b中所示，该像源可以包括成像层210和光源部，其中光源部可以包括光源510和方向控制件，方向控制件可以用于对光源510发出的光源光线10的传播方向进行调整，以使光源光线10可以以至少一个偏折角度α入射至成像层210的入光面211，成像层210可以对射入的光源光线10进行成像处理，以射出相对于成像层210的出光面偏折的像源光线30。

在一些实施例中，方向控制件可以包括灯杯，灯杯可以与光源510一一对应，使得每个灯杯可以对相应的光源发出的光源光线进行方向调整。在另一些实施例中，方向控制件可以包括反射壁521，该反射壁521的延伸方向可以设置为与成像层210的入光面211呈第一角度γ，以使得通过反射壁反射的光源光线发生偏折。

具体地，方向控制件的反射壁521可以接收光源510发出的初始光线，该初始光线可以在经过反射壁521的反射后改变原传播方向，从而形成具有偏折角度的光源光线10。通过调整方向控制件的反射壁521与成像层210之间的第一角度γ，可以调整光源部的出光角度，即调整光源光线10的偏折角度α。在一些实施例中，反射壁521可以包括反射镜等。

以上结合图4-图5b对根据本披露实施例的像源的多种实现方式进行了描述，可以理解的是，除了前述示例的方式外，本发明实施例的像源中还可以通过设置光补偿件来实现对光源光线的偏折，在设置光补偿件的情况下，光源和方向控制件可以对光源光线进行偏折，也可以不对光源光线进行偏折，对此不做限制。下面将结合图6对根据本披露实施例的包括光补偿件的像源进行详细的描述。

图6示出了根据本披露实施例的包括光补偿件的像源的示意图。如图6中所示，根据本披露实施例的像源可以包括成像层210和光源部220(虚线框示出)，其中光源部220可以包括光源组件610和光补偿件620，光源组件610可以用于出射光源光线10，光补偿件620可以使得至少部分光源光线10偏折呈偏折角度α的光线。光补偿件620可以设置于光源组件610与成像层210之间，或者也可以设置于光源组件610内部。

在一些实施例中，光源组件610可以包括发光二极管(LED)、有机发光二极管(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(CCFL)、LED冷光源(CLL)、电激发光(EL)、电子发射(FED)、量子点光源(QD)等电致发光元件中的至少一种，或者可以包括例如激光扫描投影(LBS)技术中的RGB三基色激光模组与微机电系统(MEMS)等。在一些实施例中，光源组件610可以包括：光源，其用于发出光源光线；以及光线处理件，其用于对光源发出的光源光线进行会聚处理、扩散处理和准直处理等中的至少一种处理；并且光补偿件620可以设置于光源和光线处理件之间；或光补偿件620可以设置于光线处理件和成像层210之间。

在光补偿件620设置于光线处理件和成像层210之间时，光线处理件出射的光线经过光补偿件620偏折，再入射到成像层210，以实现背光补偿的目的。在光补偿件620设置于光源和光线处理件之间时，光源发出的光线经过光补偿件620偏折后入射到光线处理件，再经光线处理件进行会聚处理、扩散处理和准直处理等中至少之一后出射，而光线处理件对光线的处理可以不影响光源光线的偏折方向。

在一些实施例中，光线处理件可以不改变光源光线的传播方向，光补偿件620用于对光源光线进行偏折。在另一些实施例中，光线处理件可以用于改变光源光线的传播方向，从而可以无需设置光补偿件。在又一些实施例中，可以根据需要同时设置光线处理件和光补偿件均改变光源光线的传播方向，以满足例如多路光源光线以不同偏折角度入射成像层等应用需求。

在另一些实施例中，光补偿件620可以设置为靠近成像层210的入光面211。在又一些实施例中，光补偿件620可以设置为接触成像层210的入光面211，或者不接触成像层210的入光面211。在一些实施例中，光补偿件620也可以设置为靠近光源组件610，并且可以与光源组件610接触或者不接触。

在一些实施例中，成像层210可以用于将入射的光源光线转化为图像光线20，并将图像光线20从成像层210的出光面320出射以形成像源光线30，其中光源光线可以以至少一个偏折角度入射至成像层210的入光面211的不同位置。这里为了便于描述，将成像层210中传播的光线称为图像光线20，其可以理解为是光源光线转化为像源光线的中间状态。在另一些实施例中，成像层210可以设置为不改变入射的光源光线的传播方向，即出射的像源光线与入射的光源光线的传播方向基本相同。

在又一些实施例中，光补偿件620的形状可以与折射件310的形状互补。具体地，当根据本披露实施例的像源应用于包括折射件310的显示装置中时，可以根据折射件310的形状，特别是折射件310的出射面的形状，来确定光补偿件620的形状。这里的形状互补可以理解为，光补偿件620的入射面与折射件310的出射面形状互补。

例如，当折射件310的出射面为倾斜平面时，光补偿件620的入射面与成像层210的入光面211之间的第一夹角θ1，与折射件310的出射面与成像层210的出光面320之间的第二夹角θ2可以互补。还例如，当折射件310的出射面为曲面时，光补偿件620的入射面上各位置处的切线与入光面211之间的第一夹角θ1，与折射件310的出射面上相应位置处的切线与出光面320之间的第二夹角θ2互补。这里的相应位置处可以为与光补偿件620的入射面的某位置处上同一路光线通过的位置处。在一些实施例中，光补偿件620与折射件310的折射率可以相同。其中，互补可以理解光线经过光补偿件620和折射件310之后，入射光补偿件620的光线和从折射件出射的光线平行，在另一些实施例中，折射件310的出射面的形状与光补偿件620的入射面的形状二者可以贴合，且贴合后的折射件310与光补偿件620可以合成为一个矩形体。

如图6中进一步示出的，光源光线10在经过光补偿件620时发生偏折角度α的偏折，可以形成偏折后的光源光线，并入射至成像层210的入光面211，然后从成像层210的出光面320出射像源光线30。由于像源光线30具有偏折角度，因此可以至少部分抵消掉折射件310的额外偏折。可以看出，当光补偿件620的形状设置为与折射件310的形状互补时，能够利用光补偿件620的偏折作用完全或者近似抵消掉折射件310的额外偏折，从而可以使得折射光线40能够以不设置折射件310和光补偿件620时的期望出射角度(例如垂直于出光面320)射出，以达到背光补偿和提高成像效果的目的。

以上结合图6对根据本披露实施例的包括光补偿件的像源进行了示例性的说明，可以理解的是，图中所示的光补偿件620是示例性的而非限制性的，例如，在一些实施例中，光补偿件可以包括偏折层、菲涅尔透镜和反射元件等中的至少一种。在另一些实施例中，光补偿件620可以以菲涅尔透镜的形式实现，菲涅尔透镜基面上的纹理对光线具有折射作用，通过调整菲涅尔透镜基面上的纹理可以使光线经过菲涅尔透镜后产生需要的偏折角度的偏折。在又一些实施例中，菲涅尔透镜可以为偏心菲涅尔透镜。进一步地，下面将结合图7a-图8对偏折层和反射元件进行示例性的描述。

图7a示出了根据本披露实施例的光补偿件包括偏折层的像源的示意图。如图7a中所示，根据本披露实施例的像源可以包括成像层210和光源部220(虚线框示出)，其中光源部220可以包括光源组件610和光补偿件，这里的光补偿件可以包括偏折层720。在一些实施例中，偏折层720可以设置为靠近光源组件610。在另一些实施例中，偏折层720可以设置为与光源组件610接触或者不接触。光源组件610发出的光源光线10可以经由偏折层720偏折处理后出射具有偏折角度α的光线，成像层210将入射的该偏折后的光线转化为图像光线20，并出射形成像源光线30。像源光线30经由折射件310折射处理后射出折射光线40。

在一些实施例中，折射件310可以具有第一入射面711和第一出射面712，偏折层720可以包括多个齿状折射结构，该齿状折射结构可以包括第二入射面和第二出射面，第二入射面和第二出射面之间可以具有夹角，该夹角的角度值与折射件310上对应位置处的第一出射面712和第一入射面711之间夹角的角度值匹配。这里的折射件310上对应位置处是指同一束光线经过的位置。在一些实施例中，角度值匹配可以是角度值相同。根据这样的设置，可以使得偏折层720对光源光线的偏折可以补偿折射件310造成的额外偏折。为了便于理解偏折层的结构，下面将结合图7b和图7c进行示例性的说明。

图7b示出了根据本披露实施例的偏折层的结构示意图。如图7b中所示，偏折层720可以包括多个齿状折射结构721，光源组件发出的光源光线在经过该齿状折射结构721后发生偏折。齿状折射结构721的不同位置的第二入射面和第二出射面之间的夹角可以不同，从而可以使得不同位置入射的光源光线产生不同角度的偏折。例如，通过调整齿状折射结构721中每个齿的高度、长度、宽度和折射率等中至少之一，使其对入射的光源光线偏折的偏折角度变化。在另一些实施例中，也可以将齿状折射结构721的不同位置的第二入射面和第二出射面之间的夹角设置的相同，从而可以对入射的光源光线产生相同偏折角度的偏折。

如图7b中进一步示出的，偏折层720还可以包括基底722。多个齿状折射结构721可以设置于基底722上表面，使得光源组件发出的光源光线经过基底722上表面的齿状折射结构721后发生偏折。为了更清楚的了解齿状折射结构的形状，下面将图7b中圆圈中所示的部分放大，并在图7c中进行呈现。

图7c示出了根据本披露实施例的齿状折射结构的放大示意图。如图7c中所示，齿状折射结构721可以具有一定的倾斜角度和高度。齿状折射结构优选可以是直角三角形，但是因为加工误差等允许其为非直角三角形。齿状折射结构721的第二出射面的倾斜角度和高度可以根据需要的偏折角度确定，对此不作限制。在另一些实施例中，从偏折层720的第二出射面的至少部分不同位置出射的光源光线可以具有不同的偏折角度。例如，偏折层可以接收并折射一路或多路光源光线，并且可以通过调整偏折层不同位置的偏折角度，使得从偏折层的第二出射面的至少部分不同位置出射的光源光线具有不同的偏折角度。这样可以针对不同位置的光源光线进行与之适配的针对性调整，有利于提升光补偿的准确性。

齿状折射结构721与基底722的相接处可以为齿状折射结构721的第二入射面，齿状折射结构721中相对于基底722上表面倾斜的斜面可以为第二出射面，即光源光线从齿状折射结构721中射出的位置。在一些实施例中，齿状折射结构721可以为直角三角形形状，该直角三角形的斜边所在的面即为第二出射面。可以理解的是，图7c中所示的齿状折射结构721是示例性的而非限制性地，例如齿状折射结构721可以不限于图示中的直角三角形形状，也可以为例如锐角三角形形状，则锐角三角形的任一斜面可以为第二出射面。在又一些实施例中，齿状折射结构721也可以根据需要设置为钝角三角形形状。

图8示出了根据本披露实施例的包括反射元件的像源的示意图。如图8中所示，该像源可以包括成像层210和光源部，其中光源部可以包括光源组件610和光补偿件，光补偿件可以包括反射元件810(虚线框示出)。在一些实施例中，反射元件810可以包括第一子反射元件811和第二子反射元件812，第一子反射元件811可以相对光源组件610倾斜设置，以将至少部分光源光线10可以反射到第二子反射元件812；第二子反射元件812可以相对第一子反射元件811倾斜设置，第二子反射元件812可以用于将第一子反射元件811反射的光源光线反射到成像层210的入光面211，以使得被反射的光源光线发生偏折，例如发生偏折角度α的偏折。成像层210基于入射的偏折的光源光线，可以射出偏折的像源光线，从而在该像源用于包括折射件的显示装置中时，能够至少部分抵消掉折射件造成的额外偏折，以使更多的像源光线能够进入目标区域中。

反射元件810具有改变光源光线传播方向的作用。反射元件810通过光路反射原理对光源光线进行偏折，可以将光源光线10以至少一个偏折角度入射至成像层210的入光面211的不同位置，以使得光源光线发生偏折。

通过设置第一子反射元件811和第二子反射元件812的光路位置，使得第一子反射元件811接收光源组件610发出的光源光线10，并将光源光线10反射至第二子反射元件812。第二子反射元件812接收并反射第一子反射元件811反射的光源光线，以使得经由第二子反射元件812反射后的光源光线相对于从光源组件610处发出的初始光源光线10发生光路偏折，以至少一个偏折角度入射至成像层210的入光面211的不同位置。第一子反射元件811和第二子反射元件812的设置位置和设置方式可以根据需要进行调整，本实施例对此不作限制。

以上结合图8对根据本披露实施例的光补偿件包括反射元件的像源进行了示例性的说明，可以理解的是，上面的描述是示例性的，例如反射元件可以不限于仅包括第一子反射元件和第二子反射元件，还可以根据需要设置更多数量的子反射元件，以用于对光源光线进行更多次反射来达到所需的偏折角度，或者可以用于针对不用位置发出的光源光线设置不同的反射路径，以达到不同的偏折角度。

通过以上结合多个附图对根据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像源通过设置光源部发出呈偏折角度的至少部分光源光线，能够在该像源应用于包括折射件的显示装置中时，至少部分抵消折射件对像源光线的偏折，以减少折射件对像源光线的偏折带来的光线损失，从而实现光补偿，提高显示装置的成像效果。通过对光源光线进行补偿调整，可以使得像源光线相对于眼盒区域的入射情况优于假设无补偿调整情况下像源光线相对于眼盒区域的入射情况，从而改善成像效果。

进一步地，在一些实施例中，通过设置光补偿件，特别是当光补偿件的形状与折射件的形状互补时，能够最大程度的抵消折射件造成的额外偏折，使得更多的像源光线能够进入目标区域中，以有效避免部分像源光线无法达到眼盒区域导致的成像亮度低、成像均匀度低、对比度低和图像缺失等问题，从而可以显著提高成像效果。

本披露还在第二方面中，提供一种抬头显示装置，可以包括根据前文中结合图2-图8任一所描述的像源。在一些实施例中，该抬头显示装置可以包括反射件和放大元件中的至少一种。在另一些实施例中，该抬头显示装置可以包括一个或多个根据本披露实施例的像源。在又一些实施例中，该抬头显示装置可以包括多个像源，其中至少一个像源可以为本披露实施例的像源，其他至少一个像源可以采用现有已实现的或者未来可实现的其他像源。在一些实施例中，像源可以水平布置，或者可以相对于水平方向倾斜布置。在另一些实施例中，抬头显示装置可以包括壳体，该壳体可以具有开口，经由放大元件放大的像源光线或者经由反射件反射的像源光线可以通过该开口射出，并传播至成像体(例如挡风玻璃等)。

在一些实施例中，抬头显示装置中包括折射件，该折射件的入射面可以为平整的平面，并且可以与像源的成像层的出光面平行设置。这种设置方式使得折射件的安装更加方便、更容易定位，使得折射件与像源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。在另一些实施例中，折射件可以与像源的成像层贴合，或者也可以与成像层之间间隔设置，或者还可以在折射件与成像层之间设置其他用于光路调整的光学元件。在又一些实施例中，折射件的出射面与入射面之间的距离可以为逐渐变化的，如逐渐增大、逐渐减小或逐渐减小后又逐渐增大等，或者也可以不是渐变的，本披露实施例的像源均可适用。

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像源光线。

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 (12)

1.一种像源，包括：

成像层，其用于基于入射的光源光线，射出像源光线；以及

光源部，所述光源部设置在所述成像层的入光面一侧，所述光源部用于发出所述光源光线，且发出的至少部分光源光线与所述成像层的入光面呈偏折角度。

2.根据权利要求1所述的像源，其中，所述像源用于显示装置中，所述显示装置包括折射件，所述折射件位于靠近所述成像层的出光面一侧，所述光源部出射的光源光线的偏折角度用于补偿所述折射件对成像层出射的像源光线的传播方向造成的额外偏折，以使从所述折射件出射的像源光线入射到设定的眼盒区域内。

3.根据权利要求2所述的像源，其中，所述光源部包括：

光源组件，所述光源组件用于出射光源光线；以及

光补偿件，其设置于所述光源组件与所述成像层之间，或者设置于所述光源组件内，并用于使得至少部分光源光线偏折所述偏折角度。

4.根据权利要求3所述的像源，其中，

所述光补偿件包括偏折层、菲涅尔透镜和反射元件中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的像源，其中，所述折射件具有第一入射面和第一出射面，所述偏折层包括多个齿状折射结构，所述齿状折射结构包括第二入射面和第二出射面，所述第二入射面和所述第二出射面之间具有夹角，所述夹角的角度值与所述折射件上对应位置处的第一出射面和所述第一入射面之间夹角的角度值匹配。

6.根据权利要求4所述的像源，其中，所述反射元件包括第一子反射元件和第二子反射元件，

所述第一子反射元件相对所述光源组件倾斜设置，以将至少部分所述光源光线反射到所述第二子反射元件；

第二子反射元件相对所述第一子反射元件倾斜设置，所述第二子反射元件用于将所述第一子反射元件反射的光源光线反射到所述成像层，以使得被反射的所述光源光线发生所述偏折。

7.根据权利要求3所述的像源，其中，所述光补偿件的形状与所述折射件的形状互补。

8.根据权利要求3-7任一所述的像源，其中，所述光源组件包括：光源，其用于发出所述光源光线；以及

光线处理件，其用于对所述光源发出的所述光源光线进行会聚处理、扩散处理和准直处理中的至少一种处理；并且

所述光补偿件设置于所述光源和所述光线处理件之间；或所述光补偿件设置于所述光线处理件和所述成像层之间。

9.根据权利要求1所述的像源，其中

所述光源部相对于所述成像层呈第一角度布置，以使得所述光源部发出的至少部分光源光线以所述偏折角度射入所述成像层的入光面。

10.根据权利要求9所述的像源，其中所述光源部包括光源和方向控制件，并且所述光源设置为相对于所述成像层呈第一角度布置；或者

所述方向控制件包括反射壁，所述反射壁的延伸方向设置为与所述成像层的入光面呈第一角度。

11.一种抬头显示装置，包括根据权利要求1-10任一所述的像源。

12.一种交通工具，包括根据权利要求11所述的抬头显示装置。