CN117631418A - 一种投影装置、显示设备、交通工具和投影方法 - Google Patents

一种投影装置、显示设备、交通工具和投影方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种投影装置、显示设备、交通工具和投影方法，可以主要应用于虚像显示场景。投影装置包括：图像源、曲面反射单元和光学元件。图像源用于输出成像光。曲面反射单元用于将来自图像源的成像光反射至光学元件。光学元件用于将来自曲面反射单元的成像光反射至曲面反射单元。曲面反射单元还用于将来自光学元件的成像光反射至光学元件。光学元件还用于透射来自曲面反射单元的成像光。其中，来自图像源的成像光在曲面反射单元上第一反射位置的光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，来自光学元件的成像光在曲面反射单元上第二反射位置的光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，第一方向与第二方向相反。

Description

一种投影装置、显示设备、交通工具和投影方法
技术领域
本申请涉及光显示领域，尤其涉及一种投影装置、显示设备、交通工具和投影方法。
背景技术
由于虚像显示技术可以在较小的空间体积里，实现大视场角、大画幅的视觉体验，目前正广泛的应用在各种新型显示终端设备上。例如，车载抬头显示(Head-Up Display，HUD)、增强显示(Augmented Reality，AR)设备、虚拟显示(Virtual Reality，VR)设备和桌面虚像系统等其他类似原理或形态的设备。
对于虚像显示系统而言，系统的像差对于观看者的体验至关重要。例如车载HUD系统中，由于人眼需要来回在虚像和车外环境之间切换，因此小的像差对于减少人眼肌肉的调节非常有帮助。又例如桌面虚像系统，小像差能够让人眼更容易看清文字，同时观影时也不容易产生眩晕感。在目前的虚像显示系统中，通常会采用曲面反射镜用于对图像进行放大，但是在图像放大的过程中会产生一定的像差，影响观看者的体验。
发明内容
本申请实施例提供了一种投影装置、显示设备、交通工具和投影方法，实现了较小的像差，提升了观看者的体验。
第一方面，本申请实施例提供了一种投影装置。该投影装置包括：图像源、曲面反射单元和光学元件。具体地，图像源用于输出成像光。曲面反射单元用于将来自图像源的成像光反射至光学元件。光学元件用于将来自曲面反射单元的成像光反射至曲面反射单元。曲面反射单元还用于将来自光学元件的成像光反射至光学元件。光学元件还用于透射来自曲面反射单元的成像光。其中，来自图像源的成像光在曲面反射单元上第一反射位置的光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，来自光学元件的成像光在曲面反射单元上第二反射位置的光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，第一方向与第二方向相反。
在该实施方式中，曲面反射单元对成像光进行了两次反射，其中，第一次反射时光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，第二次反射时光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，并且第一方向与第二方向相反。也就是说，本方案可以使得曲面反射单元两次反射的方向相互补偿，从而对成像光经过曲面反射单元产生的像差进行了补偿，实现了较小的像差，提升了观看者的体验。并且，采用了折叠光路的设计方式，有助于提高投影装置的紧凑性。
在一些可能的实施方式中，曲面反射单元包括第一曲面镜和第二曲面镜。第一曲面镜用于将来自图像源的成像光反射至光学元件。光学元件用于将来自第一曲面镜的成像光反射至第二曲面镜。第二曲面镜用于将来自光学元件的成像光反射至光学元件。光学元件还用于透射来自第二曲面镜的成像光。在该实施方式中，曲面反射单元可以采用两个相互独立的曲面镜，曲面反射单元的两次反射分别由两个曲面镜实现，使得本方案的光路设计更灵活。
在一些可能的实施方式中，第一方向是顺时针方向，第二方向是逆时针方向，或者，第一方向是逆时针方向，第二方向是顺时针方向。在该实施方式中，通过调整投影装置中各部分的相对位置关系可以实现不同的光路设计，提高了本方案的扩展性。
在一些可能的实施方式中，投影装置还包括偏振转换元件，图像源输出的成像光具有偏振状态，投影装置还包括偏振转换元件，偏振转换元件用于转换输入的成像光的偏振状态，光学元件用于反射其中一个偏振状态的成像光并透射另一个偏振状态的成像光。在该实施方式中，光学元件可以根据入射成像光的偏振状态不同进行反射或透射。因此，在合适位置设置偏振转换元件可以使得两次入射到光学元件的成像光的偏振状态不同。这样一来，第一次入射到光学元件的成像光可以被全部反射回曲面反射单元，第二次入射到光学元件的成像光可以被全部透射到人眼，避免了成像光的损失。
在一些可能的实施方式中，图像源输出的成像光具有第一偏振状态。偏振转换元件用于将来自图像源的具有第一偏振状态的成像光转换为具有第二偏振状态的成像光，具有第二偏振状态的成像光被曲面反射单元反射至偏振转换元件。偏振转换元件用于将来自曲面反射单元的具有第二偏振状态的成像光转换为具有第三偏振状态的成像光，具有第三偏振状态的成像光被光学元件反射至偏振转换元件。偏振转换元件用于将来自光学元件的具有第三偏振状态的成像光转换为具有第四偏振状态的成像光，具有第四偏振状态的成像光被曲面反射单元反射至偏振转换元件。偏振转换元件用于将来自曲面反射单元的具有第四偏振状态的成像光转换为具有第一偏振状态的成像光，具有第一偏振状态的成像光被光学元件透射。
在一些可能的实施方式中，图像源输出的成像光具有第二偏振状态，具有第二偏振状态的成像光被曲面反射单元反射至偏振转换元件。偏振转换元件用于将来自曲面反射单元的具有第二偏振状态的成像光转换为具有第三偏振状态的成像光，具有第三偏振状态的成像光被光学元件反射至偏振转换元件。偏振转换元件用于将来自光学元件的具有第三偏振状态的成像光转换为具有第四偏振状态的成像光，具有第四偏振状态的成像光被曲面反射单元反射至偏振转换元件。偏振转换元件用于将来自曲面反射单元的具有第四偏振状态的成像光转换为具有第一偏振状态的成像光，具有第一偏振状态的成像光被光学元件透射。
在一些可能的实施方式中，图像源包括光源和调制器，调制器用于对光源发射的光进行调制得到包括图像信息的成像光。
在一些可能的实施方式中，调制器的类型包括但不限于液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、硅基液晶(Liquid Cristal on Silicon，LCOS)、数字微镜器件(Digital Micro-mirror Device，DMD)和薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)。
第二方面，本申请实施例提供了一种显示设备。该显示设备包括处理器和如上述第一方面任一实施方式介绍的投影装置。处理器用于向投影装置的图像源发送图像数据。图像源根据图像数据对入射光进行调制得到包括图像信息的成像光。上述显示设备的应用场景包括但不限于抬头显示(Head-Up Display，HUD)、投影仪、增强显示(AugmentedReality，AR)设备和虚拟显示(Virtual Reality，VR)设备等。
第三方面，本申请实施例提供了一种交通工具。该交通工具包括上述第二方面介绍的显示设备，显示设备安装在交通工具上。例如，显示设备可以作为HUD、车载显示屏或车灯安装在交通工具上。
在一些可能的实施方式中，交通工具还包括反射元件，显示设备用于向反射元件投射成像光，反射元件用于反射成像光。例如，显示设备可以作为HUD安装在车辆上，该反射元件具体可以是车辆的挡风玻璃。
第四方面，本申请实施例提供了一种投影方法。该投影方法应用于投影装置，投影装置包括图像源、曲面反射单元和光学元件。该投影方法包括：通过图像源输出成像光。通过曲面反射单元将来自图像源的成像光反射至光学元件。通过光学元件将来自曲面反射单元的成像光反射至曲面反射单元。通过曲面反射单元将来自光学元件的成像光反射至光学元件。通过光学元件透射来自曲面反射单元的成像光。其中，来自图像源的成像光在曲面反射单元上第一反射位置的光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，来自光学元件的成像光在曲面反射单元上第二反射位置的光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，第一方向与第二方向相反。
在一些可能的实施方式中，曲面反射单元包括第一曲面镜和第二曲面镜。方法包括：通过第一曲面镜将来自图像源的成像光反射至光学元件。通过光学元件将来自第一曲面镜的成像光反射至第二曲面镜。通过第二曲面镜将来自光学元件的成像光反射至光学元件。通过光学元件透射来自第二曲面镜的成像光。
在一些可能的实施方式中，第一方向是顺时针方向，第二方向是逆时针方向，或者，第一方向是逆时针方向，第二方向是顺时针方向。
在一些可能的实施方式中，投影装置还包括偏振转换元件，图像源输出的成像光具有偏振状态，投影装置还包括偏振转换元件，偏振转换元件用于转换输入的成像光的偏振状态，光学元件用于反射其中一个偏振状态的成像光并透射另一个偏振状态的成像光。
在一些可能的实施方式中，图像源输出的成像光具有第一偏振状态，方法还包括：通过偏振转换元件将来自图像源的具有第一偏振状态的成像光转换为具有第二偏振状态的成像光，具有第二偏振状态的成像光被曲面反射单元反射至偏振转换元件。通过偏振转换元件将来自曲面反射单元的具有第二偏振状态的成像光转换为具有第三偏振状态的成像光，具有第三偏振状态的成像光被光学元件反射至偏振转换元件。通过偏振转换元件将来自光学元件的具有第三偏振状态的成像光转换为具有第四偏振状态的成像光，具有第四偏振状态的成像光被曲面反射单元反射至偏振转换元件。通过偏振转换元件将来自曲面反射单元的具有第四偏振状态的成像光转换为具有第一偏振状态的成像光，具有第一偏振状态的成像光被光学元件透射。
在一些可能的实施方式中，图像源输出的成像光具有第二偏振状态，具有第二偏振状态的成像光被曲面反射单元反射至偏振转换元件，方法还包括：通过偏振转换元件将来自曲面反射单元的具有第二偏振状态的成像光转换为具有第三偏振状态的成像光，具有第三偏振状态的成像光被光学元件反射至偏振转换元件。通过偏振转换元件将来自光学元件的具有第三偏振状态的成像光转换为具有第四偏振状态的成像光，具有第四偏振状态的成像光被曲面反射单元反射至偏振转换元件。通过偏振转换元件将来自曲面反射单元的具有第四偏振状态的成像光转换为具有第一偏振状态的成像光，具有第一偏振状态的成像光被光学元件透射。
在一些可能的实施方式中，图像源包括光源和调制器，方法还包括：通过调制器对光源发射的光进行调制得到包括图像信息的成像光。
在一些可能的实施方式中，调制器的类型包括但不限于LCD、LCOS、DMD和TFT。
本申请实施例中，曲面反射单元先将图像源输出的成像光反射至光学元件。之后，光学元件将成像光反射回曲面反射单元。进而，曲面反射单元将成像光再一次反射至光学元件。最终，光学元件透射曲面反射单元第二次反射的成像光。可以看出，曲面反射单元对成像光进行了两次反射，其中，第一次反射时光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，第二次反射时光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，并且第一方向与第二方向相反。也就是说，本方案可以使得曲面反射单元两次反射的方向相互补偿，从而对成像光经过曲面反射单元产生的像差进行了补偿，实现了较小的像差，提升了观看者的体验。并且，采用了折叠光路的设计方式，有助于提高投影装置的紧凑性。
附图说明
图1为本申请实施例中投影装置的第一种结构示意图；
图2为本申请实施例中投影装置的第二种结构示意图；
图3为本申请实施例中投影装置的第三种结构示意图；
图4为本申请实施例中投影装置的第四种结构示意图；
图5为本申请实施例中投影装置的第五种结构示意图；
图6为本申请实施例中显示设备的一种结构示意图；
图7为本申请实施例中显示设备安装在交通工具的一种示意图；
图8为本申请提供的一种投影方法的实施例示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种投影装置、显示设备、交通工具和投影方法，可以主要应用于虚像显示场景，例如，桌面虚像显示系统和抬头显示(Head-Up Display，HUD)系统等。本申请实施例可以使得曲面反射单元两次反射的方向相互补偿，从而对成像光经过曲面反射单元产生的像差进行了补偿，实现了较小的像差，提升了观看者的体验。
需要说明的是，本申请说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等用于区别类似的对象，而非限定特定的顺序或先后次序。应理解，上述术语在适当情况下可以互换，以便在本申请描述的实施例能够以除了在本申请描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本申请实施例中投影装置的第一种结构示意图。如图1所示，该投影装置包括：图像源10、曲面反射单元20和光学元件30。图像源10用于输出成像光。曲面反射单元20将来自图像源10的成像光反射至光学元件30。光学元件30将来自曲面反射单元20的成像光再反射回曲面反射单元20，并由曲面反射单元20再一次进行反射。最终，光学元件30透射曲面反射单元20第二次反射的成像光，以使得人眼可以接收到成像光。人眼透过光学元件30和曲面反射单元20可以看到投影形成的虚像。
应理解，图像源10输出的成像光包含图像信息。在一种可能的实施方式中，图像源10包括光源和调制器。调制器用于根据图像数据对光源发射的光进行调制得到包含图像信息的成像光。其中，调制器的类型包括但不限于液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、硅基液晶(Liquid Cristal on Silicon，LCOS)、数字微镜器件(Digital Micro-mirror Device，DMD)和薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)等。
需要说明的是，曲面反射单元20可以实现对图像的放大，但是在图像放大的过程中也会产生一定的像差。因此，本申请实施例中，曲面反射单元20先后对成像光进行了两次反射，两次反射的方向相互补偿，从而对成像光经过曲面反射单元20产生的像差进行了补偿，实现了较小的像差。为了便于介绍，将曲面反射单元20对来自图像源10的成像光进行的反射称为“第一次反射”，曲面反射单元20上第一次反射的位置称为“第一反射位置”，将曲面反射单元20对来自光学元件30的成像光进行的反射称为“第二次反射”，曲面反射单元20上第二次反射的位置称为“第二反射位置”。具体地，曲面反射单元20进行第一次反射的光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，曲面反射单元20进行第二次反射的光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，其中，第一方向与第二方向相反，实现了两次反射的方向相互补偿。
应理解，曲面反射单元20对入射光进行反射的反射角为反射方向与法线之间的夹角，反射角的大小在0°-90°的范围内。根据入射方向的不同，反射方向相对于法线有两种不同的偏转方向，即顺时针偏转和逆时针偏转。因此，上述的第一方向和第二方向为两种不同的偏转方向。作为一个示例，如图1所示，第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。作为另一个示例，如图2所示，第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向。
图2为本申请实施例中投影装置的第二种结构示意图。如图2所示，在图1所示实施方式的基础上，通过调节投影装置中各部分的相对位置关系，也可以实现第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向。也就是说，本申请不限定第一方向和第二方向的具体方向，只要保证第一方向与第二方向相反即可。
需要说明的是，上述图1和图2所示实施方式中，曲面反射单元20可以采用一个曲面镜实现，在曲面镜的两个不同位置上分别进行了两次反射。此外，在另一种可能的实施方式中，曲面反射单元20也可以采用两个相互独立的曲面镜实现，其中一个曲面镜对成像光进行第一次反射，另一个曲面镜对成像光进行第二次反射，下面结合附图对另一种实施方式进行详细介绍。
图3为本申请实施例中投影装置的第三种结构示意图。如图3所示，曲面反射单元20包括曲面镜201和曲面镜202。曲面镜201用于将来自图像源10的成像光反射至光学元件30，再由光学元件30将成像光反射至曲面镜202。曲面镜202再将来自光学元件30的成像光反射回光学元件30。最终，光学元件30透射曲面镜202反射的成像光，以使得人眼可以接收到成像光。人眼透过光学元件30和曲面镜202可以看到投影形成的虚像。
在图3所示的实施方式中，将曲面镜201对来自图像源10的成像光进行的反射称为“第一次反射”，将曲面镜202对来自光学元件30的成像光进行的反射称为“第二次反射”。具体地，曲面镜201进行第一次反射的光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，曲面镜202进行第二次反射的光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，其中，第一方向与第二方向相反。以图3为例，第一方向为顺时针方向，第二方向为逆时针方向。
应理解，在图3所示实施方式的基础上，还可以通过调节投影装置中各部分的相对位置关系，以实现第一方向为逆时针方向，第二方向为顺时针方向。具体可以参考上述图1与图2之间的变换方式，此处不再提供该实施方式的附图展示。
需要说明的是，在一种可能的实施方式中，光学元件30可以是一个镀有半透半反膜的镜面，本申请不限定该镜面的材质。也就是说，每次入射到光学元件30的成像光会有一部分透射，另一部分反射。其中，透射率和反射率可以根据实际需要而定，例如，透射率和反射率可以各为50％。因此，若光学元件30采用镀有半透半反膜的屏幕，则曲面反射单元20第一次反射到光学元件30的成像光除了被光学元件30反射的一部分之外，还会有一部分被光学元件30透射。同理，曲面反射单元20第二次反射到光学元件30的成像光除了被光学元件30透射的一部分之外，还会有一部分被光学元件30反射。综上，这种实施方式的优势在于图像源10输出的成像光是自然光而非偏振光，实现方式更为简单。缺点是成像光两次经过光学元件30之后传输到人眼，会有部分成像光的损失。
下面介绍另一种可能的实施方式，图像源10对自然光进行调制得到具有偏振状态的成像光，光学元件30采用镀有偏光膜的镜面。光学元件30可以根据入射成像光的偏振状态的不同进行反射或透射。因此，还需要在上述投影装置中的合适位置设置偏振转换元件，用于转换成像光的偏振状态，以使得两次入射到光学元件30的成像光的偏振状态不同。这样一来，第一次入射到光学元件30的成像光可以被全部反射回曲面反射单元20，第二次入射到光学元件30的成像光可以被全部透射到人眼，避免了成像光的损失。本申请不限定偏振转换元件的具体类型，例如，偏振转换元件可以采用1/4波片。需要说明的是，具有偏振状态的成像光包括线偏振光和圆偏振光，线偏振光与圆偏振光的偏振状态不同。线偏振光中具有不同偏振方向的偏振光也可以认为偏振状态不同。作为一个示例，线偏振光包括P偏振光和S偏振光，P偏振光与S偏振光的偏振方向垂直，P偏振光与S偏振光的偏振状态不同。偏振转换元件用于转换成像光的偏振状态，例如，可以将线偏振光转换为圆偏振光，也可以将圆偏振光转换为线偏振光。
应理解，在实际应用中，偏振转换元件摆放的位置可以有多种灵活的设计方式，下面主要以曲面反射单元20采用一个曲面镜为例介绍几种典型的实施方式，在这些实施方式基础上进行的简单变换均在本申请的保护范围内。
图4为本申请实施例中投影装置的第四种结构示意图。如图4所示，投影装置还包括偏振转换元件40，图像源10输出的成像光具有偏振状态1，光学元件30用于透射偏振状态1的成像光并反射偏振状态3的成像光。具体地，偏振转换元件40将偏振状态1的成像光转换为偏振状态2的成像光，偏振状态2的成像光被曲面反射单元20反射至偏振转换元件40。偏振转换元件40将偏振状态2的成像光转换为偏振状态3的成像光，偏振状态3的成像光被光学元件30反射至偏振转换元件40。偏振转换元件40将偏振状态3的成像光转换为偏振状态4的成像光，偏振状态4的成像光被曲面反射单元20反射至偏振转换元件40。偏振转换元件40将偏振状态4的成像光转换为偏振状态1的成像光，偏振状态1的成像光被光学元件30透射，以使得人眼可以接收到成像光。应理解，在实际应用中，偏振转换元件40可以贴附在曲面反射单元20的表面，或者，偏振转换元件40也可以与曲面反射单元20相隔一定距离。
图5为本申请实施例中投影装置的第五种结构示意图。如图5所示，投影装置还包括偏振转换元件40，图像源10输出的成像光具有偏振状态2，光学元件30用于透射偏振状态1的成像光并反射偏振状态3的成像光。具体地，偏振状态2的成像光被曲面反射单元20反射至偏振转换元件40，振转换元件40将偏振状态2的成像光转换为偏振状态3的成像光，偏振状态3的成像光被光学元件30反射至偏振转换元件40。偏振转换元件40将偏振状态3的成像光转换为偏振状态4的成像光，偏振状态4的成像光被曲面反射单元20反射至偏振转换元件40。偏振转换元件40将偏振状态4的成像光转换为偏振状态1的成像光，偏振状态1的成像光被光学元件30透射，以使得人眼可以接收到成像光。应理解，在实际应用中，偏振转换元件40可以贴附在光学元件30的表面，或者，偏振转换元件40也可以与光学元件30相隔一定距离。
基于上述图4和图5所介绍的实施例，作为一个示例，偏振状态1的成像光是P偏振光，偏振状态2的成像光是圆偏振光，偏振状态3的成像光是S偏振光，偏振状态4的成像光是圆偏振光。
优选地，在一些应用场景中，采用本申请提供的投影装置可以实现人眼的水平眼盒为20mm-160mm，人眼的垂直眼盒为20mm-80mm。也可以实现人眼在水平视场角为5°-35°的范围内能看到虚像，在垂直视场角为2°-20°的范围内能看到虚像。还可以实现虚像的像距为2m-10m。
综合上述各实施例的介绍，本申请实施例中，曲面反射单元先将图像源输出的成像光反射至光学元件。之后，光学元件将成像光反射回曲面反射单元。进而，曲面反射单元将成像光再一次反射至光学元件。最终，光学元件透射曲面反射单元第二次反射的成像光。可以看出，曲面反射单元对成像光进行了两次反射，其中，第一次反射时光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，第二次反射时光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，并且第一方向与第二方向相反。也就是说，本方案可以使得曲面反射单元两次反射的方向相互补偿，从而对成像光经过曲面反射单元产生的像差进行了补偿，实现了较小的像差，提升了观看者的体验。并且，采用了折叠光路的设计方式，有助于提高投影装置的紧凑性。
本申请实施例还提供了一种显示设备。图6为本申请实施例中显示设备的一种结构示意图。如图6所示，该显示设备包括：处理器601和投影装置602。其中，投影装置602可以是上述任一实施例所介绍的投影装置。处理器601用于向投影装置602的图像源发送图像数据。投影装置602的图像源根据图像数据对入射光进行调制得到包括图像信息的成像光。
需要说明的是，上述显示设备的应用场景包括但不限于抬头显示(Head-UpDisplay，HUD)、投影仪、增强显示(Augmented Reality，AR)设备和虚拟显示(VirtualReality，VR)设备等。作为一个示例，本申请中的显示设备集成于HUD中，HUD可将导航信息、仪表信息等投射在驾驶员的前方视野范围，避免驾驶员低头查看这些信息，从而影响驾驶安全。HUD投射的图像经过风挡反射后，在交通工具外部形成虚像。作为另一个示例，本申请中的显示设备集成于投影仪，投影仪可以将图像投影到墙面或投影屏幕上。作为又一个示例，本申请中的显示设备集成于AR设备或VR设备，AR设备可以包括但不限于AR眼镜或AR头盔，VR设备可以包括但不限于VR眼镜或VR头盔，用户可佩戴AR设备或VR设备进行游戏、观看视频、参加虚拟会议、或视频购物等。作为又一个示例，本申请中的显示设备集成于车载显示屏中，车载显示屏可以安装在交通工具的座椅后背或副驾驶位置等，本申请对车载显示屏安装的位置不作限定。作为又一个示例，本申请中的显示设备集成于车灯中，除了实现照明功能，车灯还可以实现自适应远光系统(Adaptive Driving Beam，ADB)，可以投射出文字，或交通标志等较为复杂的图形，还可以投影视频等画面，增加辅助驾驶或娱乐的功能。
本申请实施例还提供了一种交通工具，该交通工具安装有上述的显示设备。例如，显示设备可以作为HUD、车载显示屏或车灯安装在交通工具上。下面以HUD为例介绍一种显示设备安装在交通工具的具体实施方式。
图7为本申请实施例中显示设备安装在交通工具的一种示意图。如图7所示，交通工具的挡风玻璃可以将显示设备输出的光反射到人眼。具体地，显示设备用于输出携带图像信息的成像光。其中，驾驶员或乘客位于挡风玻璃的一侧。挡风玻璃用于反射成像光以在挡风玻璃的另一侧形成虚像。反射后的成像光传输至驾驶员或乘客的双眼。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。
本申请实施例还提供了一种投影方法。该投影方法应用于上述实施例介绍的投影装置。图8为本申请提供的一种投影方法的实施例示意图。在该实施例中，投影方法包括如下步骤。
801、通过图像源输出成像光。
应理解，成像光包含图像信息。成像光可以是自然光，也可以是偏振光。具体的应用场景可以参考上述各实施例的相关介绍，此处不再赘述。
802、通过曲面反射单元将来自图像源的成像光反射至光学元件。
803、通过光学元件将来自曲面反射单元的成像光反射至曲面反射单元。
应理解，光学元件可以采用镀有半透半反膜的镜面，也可以采用镀有偏光膜的镜面。具体的应用场景可以参考上述各实施例的相关介绍，此处不再赘述。
804、通过曲面反射单元将来自光学元件的成像光反射至光学元件。
应理解，曲面反射单元可以采用一个曲面镜，也可以采用两个相互独立的曲面镜。具体的应用场景可以参考上述各实施例的相关介绍，此处不再赘述。需要说明的是，曲面反射单元两次反射的方向可以相互补偿。例如，曲面反射单元进行第一次反射的光反射方向相对于第一反射位置的法线向第一方向偏转，曲面反射单元进行第二次反射的光反射方向相对于第二反射位置的法线向第二方向偏转，其中，第一方向与第二方向相反。
805、通过光学元件透射来自曲面反射单元的成像光。
应理解，人眼透过光学元件和曲面反射单元可以看到投影形成的虚像。
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。

Claims (19)

1.一种投影装置，其特征在于，包括：图像源、曲面反射单元和光学元件；
所述图像源用于输出成像光；
所述曲面反射单元用于将来自所述图像源的成像光反射至所述光学元件；
所述光学元件用于将来自所述曲面反射单元的成像光反射至所述曲面反射单元；
所述曲面反射单元还用于将来自所述光学元件的成像光反射至所述光学元件；
所述光学元件还用于透射来自所述曲面反射单元的成像光；
其中，来自所述图像源的成像光在所述曲面反射单元上第一反射位置的光反射方向相对于所述第一反射位置的法线向第一方向偏转，来自所述光学元件的成像光在所述曲面反射单元上第二反射位置的光反射方向相对于所述第二反射位置的法线向第二方向偏转，所述第一方向与所述第二方向相反。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述曲面反射单元包括第一曲面镜和第二曲面镜；
所述第一曲面镜用于将来自所述图像源的成像光反射至所述光学元件；
所述光学元件用于将来自所述第一曲面镜的成像光反射至所述第二曲面镜；
所述第二曲面镜用于将来自所述光学元件的成像光反射至所述光学元件；
所述光学元件还用于透射来自所述第二曲面镜的成像光。
3.根据权利要求1或2所述的投影装置，其特征在于，所述第一方向是顺时针方向，所述第二方向是逆时针方向，或者，所述第一方向是逆时针方向，所述第二方向是顺时针方向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述图像源输出的成像光具有偏振状态，所述投影装置还包括偏振转换元件，所述偏振转换元件用于转换输入的成像光的偏振状态，所述光学元件用于反射其中一个偏振状态的成像光并透射另一个偏振状态的成像光。
5.根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述图像源输出的成像光具有第一偏振状态；
所述偏振转换元件用于将来自所述图像源的具有所述第一偏振状态的成像光转换为具有第二偏振状态的成像光，具有所述第二偏振状态的成像光被所述曲面反射单元反射至所述偏振转换元件；
所述偏振转换元件用于将来自所述曲面反射单元的具有所述第二偏振状态的成像光转换为具有第三偏振状态的成像光，具有所述第三偏振状态的成像光被所述光学元件反射至所述偏振转换元件；
所述偏振转换元件用于将来自所述光学元件的具有所述第三偏振状态的成像光转换为具有第四偏振状态的成像光，具有所述第四偏振状态的成像光被所述曲面反射单元反射至所述偏振转换元件；
所述偏振转换元件用于将来自所述曲面反射单元的具有所述第四偏振状态的成像光转换为具有所述第一偏振状态的成像光，具有所述第一偏振状态的成像光被所述光学元件透射。
6.根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述图像源输出的成像光具有第二偏振状态，具有所述第二偏振状态的成像光被所述曲面反射单元反射至所述偏振转换元件；
所述偏振转换元件用于将来自所述曲面反射单元的具有所述第二偏振状态的成像光转换为具有第三偏振状态的成像光，具有所述第三偏振状态的成像光被所述光学元件反射至所述偏振转换元件；
所述偏振转换元件用于将来自所述光学元件的具有所述第三偏振状态的成像光转换为具有第四偏振状态的成像光，具有所述第四偏振状态的成像光被所述曲面反射单元反射至所述偏振转换元件；
所述偏振转换元件用于将来自所述曲面反射单元的具有所述第四偏振状态的成像光转换为具有第一偏振状态的成像光，具有所述第一偏振状态的成像光被所述光学元件透射。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的投影装置，其特征在于，所述图像源包括光源和调制器，所述调制器用于对光源发射的光进行调制得到包括图像信息的成像光。
8.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述调制器为液晶显示器LCD、硅基液晶LCOS、数字微镜器件DMD或薄膜晶体管TFT中的任一个。
9.一种显示设备，其特征在于，包括：处理器和如权利要求1至8中任一项所述的投影装置，所述处理器用于向所述投影装置的图像源发送图像数据。
10.一种交通工具，其特征在于，包括：如权利要求9所述的显示设备，所述显示设备安装在交通工具上。
11.根据权利要求10所述的交通工具，其特征在于，所述交通工具还包括反射元件，所述显示设备用于向所述反射元件投射成像光，所述反射元件用于反射所述成像光。
12.一种投影方法，其特征在于，所述投影方法应用于投影装置，所述投影装置包括图像源、曲面反射单元和光学元件；所述方法包括：
通过所述图像源输出成像光；
通过所述曲面反射单元将来自所述图像源的成像光反射至所述光学元件；
通过光学元件将来自所述曲面反射单元的成像光反射至所述曲面反射单元；
通过所述曲面反射单元将来自所述光学元件的成像光反射至所述光学元件；
通过所述光学元件透射来自所述曲面反射单元的成像光；
其中，来自所述图像源的成像光在所述曲面反射单元上第一反射位置的光反射方向相对于所述第一反射位置的法线向第一方向偏转，来自所述光学元件的成像光在所述曲面反射单元上第二反射位置的光反射方向相对于所述第二反射位置的法线向第二方向偏转，所述第一方向与所述第二方向相反。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述曲面反射单元包括第一曲面镜和第二曲面镜，所述方法包括：
通过所述第一曲面镜将来自所述图像源的成像光反射至所述光学元件；
通过所述光学元件将来自所述第一曲面镜的成像光反射至所述第二曲面镜；
通过所述第二曲面镜将来自所述光学元件的成像光反射至所述光学元件；
通过所述光学元件透射来自所述第二曲面镜的成像光。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述第一方向是顺时针方向，所述第二方向是逆时针方向，或者，所述第一方向是逆时针方向，所述第二方向是顺时针方向。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述图像源输出的成像光具有偏振状态，所述投影装置还包括偏振转换元件，所述偏振转换元件用于转换输入的成像光的偏振状态，所述光学元件用于反射其中一个偏振状态的成像光并透射另一个偏振状态的成像光。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述图像源输出的成像光具有所述第一偏振状态，所述方法还包括：
通过所述偏振转换元件将来自所述图像源的具有所述第一偏振状态的成像光转换为具有第二偏振状态的成像光，具有所述第二偏振状态的成像光被所述曲面反射单元反射至所述偏振转换元件；
通过所述偏振转换元件将来自所述曲面反射单元的具有所述第二偏振状态的成像光转换为具有第三偏振状态的成像光，具有所述第三偏振状态的成像光被所述光学元件反射至所述偏振转换元件；
通过所述偏振转换元件将来自所述光学元件的具有所述第三偏振状态的成像光转换为具有第四偏振状态的成像光，具有所述第四偏振状态的成像光被所述曲面反射单元反射至所述偏振转换元件；
通过所述偏振转换元件将来自所述曲面反射单元的具有所述第四偏振状态的成像光转换为具有所述第一偏振状态的成像光，具有所述第一偏振状态的成像光被所述光学元件透射。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述图像源输出的成像光具有所述第二偏振状态，具有所述第二偏振状态的成像光被所述曲面反射单元反射至所述偏振转换元件，所述方法还包括：
通过所述偏振转换元件将来自所述曲面反射单元的具有所述第二偏振状态的成像光转换为具有第三偏振状态的成像光，具有所述第三偏振状态的成像光被所述光学元件反射至所述偏振转换元件；
通过所述偏振转换元件将来自所述光学元件的具有所述第三偏振状态的成像光转换为具有第四偏振状态的成像光，具有所述第四偏振状态的成像光被所述曲面反射单元反射至所述偏振转换元件；
通过所述偏振转换元件将来自所述曲面反射单元的具有所述第四偏振状态的成像光转换为具有第一偏振状态的成像光，具有所述第一偏振状态的成像光被所述光学元件透射。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述图像源包括光源和调制器，所述方法还包括：
通过所述调制器对光源发射的光进行调制得到包括图像信息的成像光。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述调制器为液晶显示器LCD、硅基液晶LCOS、数字微镜器件DMD或薄膜晶体管TFT中的任一个。
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