CN218995792U - 显示装置、抬头显示器及交通设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种显示装置、抬头显示器及交通设备。所述显示装置包括：光学元件，被配置为使入射至其内的光线的一部分以第一光线出射并且另一部分以第二光线出射，第二光线对应的光线在光学元件内发生至少一次反射，第一光线的主光线和第二光线的主光线从光学元件的不同位置出射；显示装置被配置为通过第一光线形成第一像并且通过第二光线形成第二像。

Description

显示装置、抬头显示器及交通设备

技术领域

本申请涉及光学显示技术领域，具体而言，涉及一种显示装置、抬头显示器及交通设备。

背景技术

HUD(head up display，抬头显示装置)也称为平视显示装置。通过将HUD的像源发出的光线投射到成像窗(后装的成像板或者车辆的挡风窗等)上，用户无需低头就可以直接看到画面，从而可以提高用户体验。例如，在一些情形中，可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，从而提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。

实用新型内容

本申请的至少一个实施例提供了一种显示装置、抬头显示器及交通设备。

根据本申请的第一方面，本申请的至少一个实施例提供了一种显示装置。显示装置包括：光学元件，被配置为使入射至其内的光线的一部分以第一光线出射并且另一部分以第二光线出射，第二光线对应的光线在光学元件内发生至少一次反射，第一光线的主光线和第二光线的主光线从光学元件的不同位置出射；显示装置被配置为通过第一光线形成第一像并且通过第二光线形成第二像。

根据本申请的第二方面，提供了一种抬头显示器。抬头显示装置包括如上文所述的显示装置；以及反射部，被配置为将显示装置出射的光线反射至抬头显示器的眼盒区域。

根据本申请的第三方面，提供了一种交通设备，包括如上文所述的显示装置。

例如，在本申请的一些实施例中，第一光线和第二光线在光学元件中的光程不同。

例如，在本申请的一些实施例中，光学元件包括入光面以及至少一个反射面；其中，入光面被配置为使光线入射至光学元件，入射的光线的一部分以第一光线出射并且另一部分以第二光线出射，至少一个反射面被配置为将第二光线进行至少一次反射。

例如，至少一个反射面至少包括第一透反面、第二透反面和第三反射面；其中，第一透反面被配置为将第二光线反射至第二透反面，第二透反面被配置为将第二光线反射至第三反射面，第三反射面被配置为使第二光线被反射，以耦出光学元件，或者，将第二光线反射至入光面，使光线从入光面出射。例如，在本申请的一些实施例中，光线入射到入光面的入射角度的范围为[-10°,+10°]。

例如，在本申请的一些实施例中，入光面包括第一透反层；其中，第一透反层被配置为将入射至其光线的一部分以第一光线出射光学元件，以及将光线的另一部分以第二光线出射光学元件。

例如，在本申请的一些实施例中，第一透反层包括偏振透反层，偏振透反层被配置为根据偏振特性将光线分为第一光线和第二光线；或者第一透反层包括波长透反层，波长透反层被配置为根据波长特性将光线分为第一光线和第二光线；或者第一透反层包括偏振波长透反层，偏振波长透反层被配置为根据偏振特性以及波长特性将光线分为第一光线和第二光线。

例如，在本申请的一些实施例中，入光面、第一透反面、第二透反面和第三反射面之间依次连接，第一透反面平行于第二透反面和入光面平行于第三反射面。

例如，在本申请的一些实施例中，入光面、第一透反面、第二透反面和第三反射面之间依次连接，第一透反面平行于第二透反面或者入光面平行于第三反射面。

例如，在本申请的一些实施例中，第二光线以全反射或镜面反射的反射方式依次被第一透反面、第二透反面和第三反射面进行反射。

例如，在本申请的一些实施例中，第三反射面设置有反射层，第二透反面设置第二透反层；其中，反射层被配置为将入射至其的第二光线进行反射，第二透反层被配置为将入射至其的第二光线的一部分进行反射，另一部分进行透射。

例如，在本申请的一些实施例中，第二透反层包括偏振透反层，偏振透反层被配置为根据偏振特性将第二光线分为第一子光线以及第二子光线；或者第二透反层包括波长透反层，波长透反层被配置为根据波长特性将第二光线分为第一子光线以及第二子光线；或者第二透反层包括偏振波长透反层，偏振波长透反层被配置为根据偏振特性以及波长特性将第二光线分为第一子光线以及第二子光线。

例如，在本申请的一些实施例中，光线从入光面入射至光学元件，且第一光线和第二光线的主光线从光学元件的不同出光面出射；其中，第二光线在光学元件的出光面至少经过一次反射。

例如，在本申请的一些实施例中，第二光线对应的光线在光学元件内传播时在出光面处发生至少一次反射后继续在光学元件内传播；以及第二光线的主光线再次传播至出光面时透射出射出光面以得到第二光线。

例如，在本申请的一些实施例中，第一光线和第二光线在光学元件内的反射次数不同或相同；其中，第一光线和第二光线在光学元件内的反射次数不同时，第一光线对应的光线的反射次数少于第二光线对应的光线的反射次数，且第一光线对应的光线的反射次数为0或者大于0。

例如，在本申请的一些实施例中，第一光线从光学元件的第一出光面出射，第二光线从第一出光面出射或者从光学元件的第二出光面出射，或者第二光线从入光面出射；其中，第二出光面与第一出光面相邻或者相对。

例如，在本申请的一些实施例中，第一光线和第二光线的主光线平行；或者第一光线和第二光线的主光线不平行。

例如，在本申请的一些实施例中，显示装置还包括单像源。单像源被配置为发出光线，光线至少包括第一入射光；第一入射光从光学元件的入光面入射后被分为第一传播光线和第二传播光线；其中第一传播光线以第一光线从光学元件出射，第二传播光线以第二光线从光学元件出射。

例如，在本申请的一些实施例中，显示装置还包括多像源。多像源至少包括第一像源和第二像源，第一像源和第二像源被配置为发出光线，其中，第一像源的光线至少包括第一入射光，第二像源的光线至少包括第二入射光；第一入射光和第二入射光从光学元件的同一入光面或不同入光面入射至光学元件，第一入射光形成第一传播光线在光学元件内传播，第二入射光形成第二传播光线在光学元件内传播；其中第一传播光线以第一光线从光学元件出射，第二传播光线以第二光线从光学元件出射。

例如，在本申请的一些实施例中，单像源和/或多像源的发光面积为光学元件的第一透反面的反射面积的一半，且不大于光学元件的入光面在第一透反面上的投影面积。

例如，在本申请的一些实施例中，入光面设置有第一透反层，第一透反层为偏振透反层，单像源和/或多像源为时序偏振像源；时序偏振像源分时序发射不同偏振态类型及不同图案的光线。

例如，在本申请的一些实施例中，时序偏振像源包括：时序控制单元，分时序转换光线的图案；偏振态转换单元，在时序控制单元转换光线的图案时同步转化光线的偏振态类型。

例如，在本申请的一些实施例中，显示装置还包括反射元件和放大元件；反射元件接收从光学元件出射的第一光线和第二光线，并将第一光线和第二光线反射至放大元件，放大元件接收并反射第一光线和第二光线至反射部。

例如，在本申请的一些实施例中，第一光线形成的第一像为倾斜画面。

例如，在本申请的一些实施例中，显示装置为抬头显示装置或者投影仪。

本申请提供的显示装置可以通过光学元件将入射至其的光线分光为第一光线和第二光线，以使得第一光线和第二光线经过显示装置后在外部反射部发生反射，形成第一像和第二像，从而使得显示装置可以形成双层成像画面，从而可以解决单层成像画面在实际应用中给用户带来的视疲劳的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a示出本申请示例实施例的显示装置的一结构示意图；

图1b示出本申请示例实施例的显示装置的另一结构示意图；

图2示出本申请示例实施例的光学元件的平面结构示意图；

图3示出本申请示例实施例的光学元件的立体结构示意图；

图4示出本申请示例实施例的光学元件的另一平面结构示意图；

图5示出本申请示例实施例的光学元件的另一平面结构示意图；

图6示出本申请示例实施例多像源的一结构示意图；

图7示出本申请示例实施例的单像源的另一结构示意图；

图8示出本申请示例实施例的多像源的另一结构示意图；

图9示出本申请示例实施例的投影仪的结构示意图。

附图标记说明：

显示装置1；光学元件10；反射元件21；放大元件23；反射部30；眼盒区域40；单像源50；第一像源51；第二像源52；投影仪2；成像结构60。

第一光线R1；第二光线R2；第一像A；第二像B；入光面11；第一透反面12；第二透反面13；第三反射面14。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

下面结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

一些HUD(抬头显示装置或平视显示装置)的成像画面显示效果不好，且容易使用户眼睛出现模糊、眩晕等视疲劳现象。

本申请提供了一种显示装置，该显示装置包括光学元件。光学元件被配置为使入射至其内的光线的一部分以第一光线出射并且另一部分以第二光线出射，第二光线对应的光线在光学元件内发生至少一次反射，第一光线的主光线和第二光线的主光线从光学元件的不同位置出射。显示装置还被配置为通过第一光线形成第一像并且通过第二光线形成第二像。

由于第一光线的主光线(也称光轴，chief light)和第二光线的主光线的出射位置不同，因而使得第一像的主轴和第二像的主轴可以不重合，从而实现第一像和第二像分层。此外，第二光线在光学元件内发生至少一次反射，使得第一光线和第二光线的光程不同，进而使得第一像和第二像的成像距离不同。由此使第一像和第二像可以与环境融合更好，以提升观看效果。

下面结合附图对本申请提供的显示装置、抬头显示器以及交通设备进行详细描述。

图1a示出本申请示例实施例的显示装置的结构一示意图；图1b示出本申请示例实施例的显示装置的另一结构示意图。例如，参见图1a，显示装置1包括光学元件10。

如图1a所示，光学元件10接收光线R，并将一部分光线以第一光线R1出射光学元件10，以及将另一部分光线以第二光线R2出射光学元件10。第一光线R1的主光线和第二光线R2的主光线从光学元件10的不同位置出射。参见图1a，第一光线R1的主光线从光学元件10的第一位置出射。第二光线R2对应的光线在光学元件10的反射面发生至少一次反射后，从光学元件10的第二位置出射。

第一光线R1经过显示装置1后形成第一像A，以及第二光线R2经过显示装置1后形成第二像B。

例如，光线R可以为经过一定配置后带有预设图案的光线，在应用于车辆行驶领域的显示装置中，光线R可以为携带图像信息的光线。例如预设图案可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，当然，其也可以是其他任何需要展示的图案，对此不作限制。

在一些示例中,第一像A可显示行驶车辆的重要行驶信息，如车速、油量等信息。第二像B可显示行驶车辆的周围环境信息和远处建筑物等信息。

根据上述示例实施例提供的显示装置，可以通过光学元件10将入射至其的光线R分光为第一光线R1和第二光线R2，以使得第一光线R1和第二光线R2经过显示装置后在外部的反射部发生反射到眼盒，使用户的眼睛在眼盒区域内可以看到第一像A和第二像B，从而使得显示装置可以形成分层的画面，从而可以解决单层成像画面在实际应用中给用户带来的视疲劳的问题，且这种结构的显示装置结构简单、生产加工更加方便。

可选地，显示装置1还包括反射元件21和放大元件23。反射元件21接收从光学元件10出射的第一光线R1和第二光线R2，并将第一光线R1和第二光线R2反射至放大元件23，放大元件23接收并反射第一光线R1和第二光线R2至反射部30。

例如，如图1a所示，光线R经过光学元件10后形成第一光线R1和第二光线R2，光学元件10将第一光线R1和第二光线R2出射至反射元件21，反射元件21接收并反射第一光线R1和第二光线R2至放大元件23。放大元件23接收入射至其的第一光线R1和第二光线R2，并且将第一光线R1和第二光线R2经过一定的光路出射至反射部30上。

第一光线R1在反射部30上发生反射，反射光线落入用户的视线区域内，可以使得用户在反射部30的前方区域看到第一光线R1形成的第一像A。同理，用户也可以在反射部30的前方区域看到第二光线R2形成的第二像B。

当然，在其他一些实施例中，显示装置可以省略反射元件，对此不作限制。

如图1a所示，反射部30可以为车辆的挡风玻璃，眼盒区域40为驾驶员的视线区域。这里可以理解的是，可以根据实际需求预设观察者需要观看成像的区域，即眼盒区域(eyebox)，该眼盒区域是指观察者双眼所在的、可以看到显示装置显示的图像的区域，例如可以是平面区域或者立体区域。

可选地，第一光线R1和第二光线R2在光学元件10中的光程不同。由此使得第一像A和第二像B的成像距离不同。

根据上述示例实施例，通过光学元件10对光线R进行处理，使得光线R至少形成第一光线R1和第二光线R2两束光线，以及通过配置第一光线R1和第二光线R2的光路路径，使得第一光线R1和第二光线R2可以形成具有不同成像距离的像，从而可以形成双层成像画面。

图2示出本申请示例实施例的光学元件的平面结构示意图；图3示出本申请示例实施例的光学元件的立体结构示意图；图4示出本申请示例实施例的光学元件的另一平面结构示意图；图5示出本申请示例实施例的光学元件的另一平面结构示意图。

可选地，光学元件10包括入光面以及至少一个反射面。如图2或图3所示，光学元件10包括入光面11。入光面11被配置为使光线R入射至光学元件10，入射的光线R的一部分以第一光线R1出射并且另一部分以第二光线R2出射，至少一个反射面被配置为将第二光线R2进行至少一次反射。

如图2或图3所示，光线R由入光面11入射至光学元件10之后，一部分光线R以第一光线R1直接出射光学元件10，另一部分光线R以第二光线R2在光学元件10的反射面发生反射，反射至光学元件10的至少一个反射面后再次进行反射，经过至少一次反射后射出光学元件10。如此设置，可以使得光线R经过光学元件10后分光为具有不同光路的第一光线R1和第二光线R2。

可选地，显示装置1的至少一个反射面至少包括第一透反面12、第二透反面13和第三反射面14。

如图2或图3所示，光线R在光学元件10的入光面11入射至第一透反面12。第一透反面12将一部分光线R透射出射形成第一光线R1,以及第一透反面12将另一部分光线R反射形成第二光线R2，并将第二光线R2反射至第二透反面13。

如图2或图3所示，第二透反面13被配置为将第二光线R2反射至第三反射面14，第三反射面14被配置为接收第二透反面13反射的第二光线R2，并再次反射第二光线R2，以使得第二光线R2可以从第二透反面13耦出光学元件10。

可选地，如图4所示，通过调整光学元件10的折射率和/或形状(如入光面11、第一透反面12、第二透反面13和第三反射面14之间的夹角)，可以使第三反射面14被配置为将由第二透反面13反射至其的第二光线R2反射至入光面11，使得第二光线R2从入光面11出射。

根据上述示例实施例，光学元件通过设置多个反射面对第二光线R2进行多次反射，以可以改变第二光线R2的主光线的光路路径，从而控制其光程和/或出射位置，以调整对应的第二像的成像距离和位置。

可选地，光线R入射到入光面11的入射角度的范围为[-10°,+10°]。也即，入射角度范围为负10°到正10°这一范围内，这样可以减小光线在入光面的反射，提升光线利用率，且可以有效降低炫光的可能性。

可选地，第一光线R1形成的第一像为倾斜画面。例如图1b所示，在入光面11和第一透反面12之间的夹角不为90°时，从第一透反面12出射的光线的光程不同，从而形成倾斜的第一像。

例如，因为从第一透反面12不同位置出射的光线的光程不同，因此使得通过设置入射的光线R的入射角度，可以使得形成的第一光线R1具有一定的角度，从而使得第一光线R1形成对应的第一像也具有倾斜角度，可以是为倾斜画面。如此设置，可以根据应用需求，将第一像配置为倾斜画面，以使得倾斜画面中的图案可以更好的和车辆周边环境贴合，提高用户的使用感。

可选地，光学元件10的第一透反面12包括第一透反层。第一透反层被配置为将入射至其光线R的一部分以第一光线R1出射，以及将光线R的另一部分反射，进而这部分光线以第二光线R2出射。

第一透反层的光学特性为通过一定的设置使得第一透反层对一定特性的光线具有透射作用，以及对其它一定特性的光线具有反射作用。第一透反层根据其光学特性将光线R分光为第一光线R1和第二光线R2。

可选地，第一透反层包括偏振透反层，偏振透反层被配置为根据偏振特性将光线R分为第一光线R1和第二光线R2。偏振透反层的偏振特性为可以透射一定偏振态的光线以及反射其它偏振态的光线。

例如，光线R中包括P偏振光和S偏振光，且P偏振光和S偏振光的含量可以相同或不同(例如各为50％)。偏振透反层可以对P偏振光透射，对S偏振光反射。或者，偏振透反层可以对S偏振光透射，对P偏振光反射，对此不作限制。

该偏振透反层可以配合DLP(Digital Light Processing/数字光处理技术)像源，这样可以保证第一像与第二像的亮度均匀性。当然，像源并不限于此，也可以采用LCD像源。

可选地，第一透反层包括波长透反层，波长透反层被配置为根据波长透反特性将光线R分为第一光线R1和第二光线R2。波长透反层波长透反特性为可以透射波长在第一波长范围内的光线，以及反射波长在第二波段范围内的光线。

例如，光线R中包括具有第一波长范围的光线和具有第二波长范围的光线，其中第一波长范围和第二波长范围不重合。具有第一波长范围的光线和具有第二波长范围的光线的含量可以相同或不同(例如各为50％)。这里需要理解的是，波长透反层对具有第一波长范围内的光线的透射率大于具有第二波长范围内的光线；同理，波长透反层对具有第二波长范围内的光线的反射率大于具有第一波长范围内的光线。

例如，光线R为RGB(红绿蓝三色)窄带光，RGB窄带光的第一波长范围为R1:650nm-670nm、G1:550nm-570nm、B1：400nm-420nm，第二波长范围为R1:670nm-700nm、G1:580nm-600nm、B1：430nm-450nm，但不限于此。该窄带光的至少一个谱线或者谱带的半峰宽小于或等于60nm。

因此，波长透反层可以透射光线R中的具有第一波长范围的光线以形成第一光线R1，以及反射光线R中具有第二波长范围的光线以形成第二光线R2。如此设置，便可以通过波长透反层的波长特性将光线R分光为第一光线R1和第二光线R2。

可选地，第一透反层包括偏振波长透反层，偏振波长透反层被配置为根据偏振特性以及波长特性将光线分为第一光线R1和第二光线R2。例如，光线R中包括具有第一波长范围的P偏振光和具有第二波长范围的S偏振光，且具有第一波长范围的P偏振光和具有第二波长范围的S偏振光的含量可以相同或不同(例如各为50％)。偏振波长透反层主要对第一波长范围的P偏振光透射，对具有第二波长范围的S偏振光反射。或者，偏振波长透反层可以对S偏振光透射，对P偏振光反射，对此不作限制。

该偏振波长透反层可以配合DLP(Digital Light Processing/数字光处理技术)像源，这样可以保证第一像与第二像的亮度均匀性。当然，像源并不限于此，也可以采用LCD像源。

例如，光线R具有P偏振光和S偏振光，且光线R为RGB(红绿蓝三色)窄带光，P偏振光具有第一波长范围，S偏振光具有第二波长范围。RGB窄带光的第一波长范围为R1:650nm-670nm、G1:550nm-570nm、B1：400nm-420nm，第二波长范围为R1:670nm-700nm、G1:580nm-600nm、B1：430nm-450nm，但不限于此。该窄带光的至少一个谱线或者谱带的半峰宽小于或等于60nm。

因此，偏振波长透反层可以透射光线R中的具有第一波长范围的P偏振光以形成第一光线R1，以及反射光线R中具有第二波长范围的S偏振光以形成第二光线R2。如此设置，便可以通过偏振波长透反层的偏振特性和波长特性将光线R分光为第一光线R1和第二光线R2。

可选地，如图2或图3所示，入光面11、第一透反面12、第二透反面13和第三反射面14之间依次连接，第一反射面12平行于第二透反面13，入光面11平行于第三反射面14。

可选地，第二光线R2以全反射和/或镜面反射的反射方式依次被第一透反面12、第二透反面13和第三反射面14进行反射。

例如，全反射为当光线从较高折射率的介质进入较低折射率的介质时，折射光线会几乎消失，使得所有的入射光线将几乎全部被反射，而不进入低折射率的介质中。镜面反射为光线入射至反射面时，会平行地向另一个方向进行全部反射。

因此，第二光线R2通过以全反射和/或镜面反射的反射方式在光学元件10内进行反射，可以避免因光线发生折射而导致的光路损失，从而可以保证第二光线R2的成像亮度。

可选地，第三反射面14设置有反射层，第二透反面13设置第二透反层。其中，反射层被配置为将入射至其的第二光线R2进行反射，第二透反层被配置为将入射至其的第二光线R2的一部分进行反射，另一部分进行透射。

可选地，第二透反层包括偏振透反层，偏振透反层被配置为根据偏振特性将第二光线R2分为第一子光线以及第二子光线；或者第二透反层包括波长透反层，波长透反层被配置为根据波长特性将第二光线分为第一子光线以及第二子光线；或者第二透反层包括偏振波长透反层，偏振波长透反层被配置为根据偏振特性以及波长特性将第二光线分为第一子光线以及第二子光线。例如，第一透反层为偏振透反层时，第二透反层可以是波长透反层，以使两者可以配合使用。

可选地，光线R从光学元件10的入光面11入射至光学元件10，且第一光线R1和第二光线R2的主光线从光学元件10的不同出光面出射。其中，第二光线R2在光学元件10的出光面至少经过一次反射。

例如，如图2或图3所示，第一光线R1的主光线从第一出光面(这里可以理解为图2或图3中所示的第一透反面12)出射光学元件10，第二光线R2的主光线在第二出光面(这里可以理解为图2或图3中所示的第二透反面13)出射光学元件10。第二光线R2在光学元件10的出光面(这里可以理解为图2或图3中所示的第二透反面13)是至少经过一次反射的。

同理，通过设置入光面11的倾斜角度，可以使得第二光线R2可以在第二出光面(这里可以理解为图2或图3中所示的第一透反面12)、或第三出光面(这里可以理解为图2或图3中所示的第三反射面14)出射光学元件10，本申请对此不作限制。

可选地，第二光线R2对应的光线在光学元件10内传播时在反射面处发生至少一次反射后继续在光学元件内传播，以及第二光线R2的主光线再次传播至该反射面时透射出射反射面以得到第二光线R2。

如图2或图3所示，第二光线R2对应的光线在光学元件10内传播时在第二透反面13处发生至少一次反射后继续在光学元件10内传播。以及第二光线R2的主光线经过第三反射面14的反射后再次传播至第二透反面13时，第二光线R2的主光线透射出射第二透反面13，即第二光线R2。

根据上述示例实施例，通过控制光线R的入光面以及入射角度，以及将第二光线R2对应的光线配置为在光学元件10内在反射面出发生至少一次反射，可以使得光线R2从预设出光面出射。

可选地，第一光线R1和第二光线R2在光学元件10内的反射次数不同或相同。其中，第一光线R1和第二光线R2在光学元件10内的反射次数不同时，第一光线R1对应的光线的反射次数少于第二光线R2对应的光线的反射次数，且第一光线R1对应的光线的反射次数为0或者大于0。

如图2或图3所示，第一光线R1在光学元件10内的反射次数为0，第二光线R2在光学元件10内的反射次数为4次。通过配置第一光线R1和第二光线R2在光学元件10内的反射次数，可以调节第一光线R1和第二光线R2的光程，以可以调节第一光线R1和第二光线R2所成像的成像距离。

可选地，第一光线R1从光学元件10的第一出光面(图2或图3中所示的入光面11)出射。

如图2所示，第二光线R2从光学元件10的第二出光面(图2中所示的第二透反面13)出射，第一出光面(图2中所示的入光面11)与第二出光面相邻。

可选地，第一光线R1和第二光线R2的主光线平行。或者第一光线R1和第二光线R2的主光线不平行。

如图2或图3所示，入光面11与第三反射面14平行设置，第一透反面12与第二透反面13平行设置，入光面11与第一透反面12或第二透反面13的延伸方向相交。

第三反射面14被配置为将第二光线R2反射到第二透反面13，并通过第二透反面13耦出光学元件10，以使得经过入光面11出射的第一光线R1与经过第二透反面13出射的第二光线R2的主光线互相平行。

如图4所示，入光面11与第三反射面14平行设置，第一透反面12与第二透反面13平行设置，入光面11与第一透反面12或第二透反面13的延伸方向相交。通过调整光线R入射角度，第三反射面14被配置为将第二光线R2反射至入光面11，以使得经过入光面11出射的第一光线R1和第二光线R2的主光线不平行。

可选地，如图5所示，入光面11与第三反射面14不平行设置，第一透反面12与第二透反面13平行设置，第三反射面14被配置为将第二光线R2耦出光学元件10，以使得经过入光面11出射的第一光线R1与经过第二透反面13出射的第二光线R2的主光线不平行。

如图5所示，通过将入光面11与第三反射面14不平行设置，还可以降低光学元件10的整体体积，以减少光学元件10的占用空间。

根据该示例实施例，可以根据实际应用需求控制第一光线R1和第二光线R2之间的光路关系。

可选地，显示装置1还包括单像源50。如图1a所示，单像源50被配置为发出光线R，光线R至少包括第一入射光。第一入射光从光学元件10的入光面(例如图2或图3所示的入光面11)入射后被分为第一传播光线和第二传播光线。

第一传播光线经过入光面后以第一光线R1从光学元件10出射，第二传播光线经过入光面的反射后以第二光线R2从光学元件10出射。

图6示出本申请示例实施例像源的一结构示意图。

可选地，显示装置1还可以包括多像源。如图6所示，多像源至少包括第一像源51和第二像源52。第一像源51被配置为发出光线，第一像源51的光线至少包括第一入射光L1。第二像源52被配置为发出光线，第二像源52的光线至少包括第二入射光L2。

第一入射光L1和第二入射光L2从光学元件10的同一或不同入光面入射至光学元件10，第一入射光L1形成第一传播光线在光学元件10内传播，第二入射光L2形成第二传播光线在光学元件10内传播。其中第一传播光线以第一光线R1从光学元件10出射，第二传播光线以第二光线R2从光学元件10出射。

如图6所示，第一入射光L1和第二入射光L2从光学元件10的同一入光面入射至光学元件10。第一传播光线经过入光面后以第一光线R1从光学元件10出射，第二传播光线经过入光面的反射后以第二光线R2从光学元件10出射。

根据上述示例实施例，本申请提供的显示装置可以根据实际应用需求相应的提供单像源或多像源，以进行相应的分光处理。

图7示出本申请示例实施例的单像源的另一结构示意图；图8示出本申请示例实施例的多像源的另一结构示意图。

可选地，单像源或多像源的发光面积为光学元件10的第一透反面12的反射面积的一半，且不大于光学元件10入光面在第一透反面12上的投影面积。

如图7或图8所示，单像源50或多像源(第一像源51和第二像源52)的发光面积为W1，第一透反面12的反射面积为W2，入光面11在第一透反面12上的投影面积为W3。单像源或多像源的发光面积为W1为W2的一半，且W1小于等于W3。

如此设置便能保证光线R可以全部入射至入光面11，且可以使得第二光线R2的主光线有足够的空间可以依次在第一透反面12、第二透反面13和第三反射面14依次进行反射，从而可以减少光线损失，提高光线R的利用率。

可选地，显示装置1的入光面11设置有第一透反层，第一透反层为偏振透反层。单像源50和/或多像源(第一像源51和第二像源52)为时序偏振像源。时序偏振像源分时序发射不同偏振态类型的光线，该光线可以形成不同图案或者相同图案。

例如，单像源50和/或多像源(第一像源51和第二像源52)可以根据预设规则按照一定顺序发射不同偏振态(例如P偏振光和S偏振光)的光线。光线可以为经过一定配置后带有预设图案的光线，在应用于车辆行驶领域的显示装置中，光线R可以为携带图像信息的光线。例如预设图案可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重要行车信息的图案。

例如，如图7或图8所示，单像源50和/或多像源(第一像源51和第二像源52)在第一时刻发出的光线R为P偏振光，入光面11设置有S偏振透反层，S偏振透反层主要对P偏振光具有透射作用，对S偏振光具有反射作用。因此，第一时刻发出光线R(P偏振光)在入光面11发生透射，形成第一光线R1。

单像源50和/或多像源(第一像源51和第二像源52)在第二时刻发出的光线R为S偏振光，入光面11设置有P偏振透反层，P偏振透反层主要对S偏振光具有透射作用，对P偏振光具有反射作用。因此，第二时刻发出光线R(S偏振光)在入光面11发生反射，形成第一光线R2。

如此设置，通过时序偏振像源即可将光线R分光为具有不同光路的两束光线，从而达到分光的目的，以使得光线R最终可以形成不同的像。

可选地，时序偏振像源时序控制单元和偏振态转换单元。时序控制单元分时序转换光线的图案，偏振态转换单元在时序控制单元转换光线的图案时同步转换光线的偏振态类型。

时序控制单元可以根据预设的时间设定转换光线R的图案。例如，时序偏振像源在第一时刻发出的光线R具有第一图案，在第二时刻发出的光线具有第二图案。在时序控制单元转换光线R图案的同时，偏振态转换单元转换光线R的偏振态类型。例如，时序控制单元在第二时刻发出的光线R具有第一偏振态(P偏振态)，在第二时刻发出的光线具有第二偏振态(S偏振态)。

根据上述示例实施例，时序偏振像源在第一时刻发出具有第一图案的P偏振光，以及在第二时刻发出具有第二图案的S偏振光。如此设置，便可以使得时序偏振像源发出的光线通过光学元件10后，分光为具有不同图案的两束光线，从而形成具有不同图案的双层成像画面。

可选地，本申请提供的显示装置可以为抬头显示装置或者投影仪。

图9示出本申请示例实施例的投影仪的结构示意图。如图9所示，投影仪2包括上文所述的像源50和光学元件10，投影仪2还包括成像结构60，成像结构60接收由像源50出射的光线。光线经过光学元件10后形成第一光线R1和第二光线R2，因此可以形成成像结构的背光光线。

根据本申请的另一方面，提供了一种抬头显示器。抬头显示器包括如上文所述的显示装置及反射部。

根据本申请的又一方面，还提供了一种交通设备。交通设备包括如上文所述的显示装置。交通设备可以是各种适当的交通工具，如汽车、工程车、船舶或飞机等。

本申请提供的显示装置可以通过光学元件将入射至其的光线分光为第一光线和第二光线，以使得第一光线和第二光线经过显示装置后在外部反射部发生反射，形成第一像和第二像，从而使得显示装置可以形成双层成像画面，从而可以解决单层成像画面在实际应用中给用户带来的视疲劳的问题。

最后应说明的是，以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应该包含在本申请的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种显示装置，其中，包括：

光学元件，被配置为使入射至其内的光线的一部分以第一光线出射并且另一部分以第二光线出射，所述第二光线对应的光线在所述光学元件内发生至少一次反射，所述第一光线的主光线和所述第二光线的主光线从所述光学元件的不同位置出射；

所述显示装置被配置为通过所述第一光线形成第一像并且通过所述第二光线形成第二像。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一光线和所述第二光线在所述光学元件中的光程不同。

3.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述光学元件包括入光面以及至少一个反射面；

其中，所述入光面被配置为使光线入射至光学元件，入射的光线的一部分以所述第一光线出射并且另一部分以所述第二光线出射，所述至少一个反射面被配置为将所述第二光线进行至少一次反射。

4.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述至少一个反射面至少包括第一透反面、第二透反面和第三反射面；

其中，所述第一透反面被配置为将第二光线反射至所述第二透反面，所述第二透反面被配置为将第二光线反射至所述第三反射面，所述第三反射面被配置为使第二光线被反射，以耦出所述光学元件，或者，将第二光线反射至入光面，使光线从所述入光面出射。

5.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述光线入射到所述入光面的入射角度的范围为[-10°,+10°]。

6.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述第一透反面包括第一透反层；

其中，所述第一透反层被配置为将入射至其所述光线的一部分以所述第一光线出射所述光学元件，以及将所述光线的另一部分以所述第二光线出射所述光学元件。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其中，所述第一透反层包括偏振透反层，所述偏振透反层被配置为根据偏振特性将所述光线分为第一光线和第二光线；或者

所述第一透反层包括波长透反层，所述波长透反层被配置为根据波长特性将所述光线分为第一光线和第二光线；或者

所述第一透反层包括偏振波长透反层，所述偏振波长透反层被配置为根据偏振特性以及波长特性将所述光线分为第一光线和第二光线。

8.根据权利要求4所述的显示装置，其中，所述入光面、所述第一透反面、所述第二透反面和所述第三反射面之间依次连接，所述第一透反面平行于所述第二透反面，和/或，所述入光面平行于所述第三反射面。

9.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述第二光线以全反射或镜面反射的反射方式依次被所述第一透反面、所述第二透反面和所述第三反射面进行反射。

10.根据权利要求7所述的显示装置，其中，第三反射面设置有反射层，所述第二透反面设置第二透反层；

其中，所述反射层被配置为将入射至其的第二光线进行反射，所述第二透反层被配置为将入射至其的第二光线的一部分进行反射，另一部分进行透射。

11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述第二透反层包括偏振透反层，所述偏振透反层被配置为根据偏振特性将所述第二光线分为第一子光线以及第二子光线；或者

所述第二透反层包括波长透反层，所述波长透反层被配置为根据波长特性将所述第二光线分为第一子光线以及第二子光线；或者

所述第二透反层包括偏振波长透反层，所述偏振波长透反层被配置为根据偏振特性以及波长特性将所述第二光线分为第一子光线以及第二子光线。

12.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述光线从所述入光面入射至所述光学元件，且所述第一光线和所述第二光线的主光线从所述光学元件的不同出光面出射；

其中，所述第二光线在所述光学元件的出光面至少经过一次反射。

13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述第二光线对应的光线在所述光学元件内传播时在所述出光面处发生至少一次反射后继续在所述光学元件内传播；

以及所述第二光线的主光线再次传播至所述出光面时透射出射所述出光面以得到所述第二光线。

14.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一光线和所述第二光线在所述光学元件内的反射次数不同或相同；

其中，所述第一光线和所述第二光线在所述光学元件内的反射次数不同时，所述第一光线对应的光线的反射次数少于所述第二光线对应的光线的反射次数，且所述第一光线对应的光线的反射次数为0或者大于0。

15.根据权利要求3所述的显示装置，其中，所述第一光线从所述光学元件的第一出光面出射，所述第二光线从所述第一出光面出射或者从所述光学元件的第二出光面出射，或者所述第二光线从所述入光面出射；

其中，所述第二出光面与所述第一出光面相邻或者相对。

16.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一光线和所述第二光线的主光线平行；或者

所述第一光线和所述第二光线的主光线不平行。

17.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述显示装置还包括：

单像源，被配置为发出所述光线，所述光线至少包括第一入射光；

所述第一入射光从所述光学元件的入光面入射后被分为第一传播光线和第二传播光线；

其中所述第一传播光线以所述第一光线从所述光学元件出射，所述第二传播光线以所述第二光线从所述光学元件出射；

或者，

所述显示装置还包括：

多像源，所述多像源至少包括第一像源和第二像源，所述第一像源和所述第二像源被配置为发出所述光线，其中，所述第一像源的光线至少包括第一入射光，所述第二像源的光线至少包括第二入射光；

所述第一入射光和所述第二入射光从所述光学元件的同一入光面或不同入光面入射至所述光学元件，所述第一入射光形成所述第一传播光线在所述光学元件内传播，所述第二入射光形成所述第二传播光线在所述光学元件内传播；

其中所述第一传播光线以所述第一光线从所述光学元件出射，所述第二传播光线以所述第二光线从所述光学元件出射。

18.根据权利要求17所述的显示装置，其中，所述单像源和/或所述多像源的发光面积为所述光学元件的第一透反面的反射面积的一半，且不大于光学元件的入光面在所述第一透反面上的投影面积。

19.根据权利要求17所述的显示装置，其中，所述入光面设置有第一透反层，所述第一透反层为偏振透反层，所述单像源和/或所述多像源为时序偏振像源；

所述时序偏振像源分时序发射不同偏振态类型及不同图案的光线。

20.根据权利要求19所述的显示装置，其中，所述时序偏振像源包括：

时序控制单元，分时序转换所述光线的图案；

偏振态转换单元，在所述时序控制单元转换所述光线的图案时同步转化所述光线的偏振态类型。

21.根据权利要求1～20中任一所述的显示装置，其中，所述显示装置还包括反射元件和放大元件；

所述反射元件接收从所述光学元件出射的所述第一光线和所述第二光线，并将所述第一光线和所述第二光线反射至所述放大元件，所述放大元件接收并反射所述第一光线和所述第二光线至反射部。

22.根据权利要求1～20任一所述的显示装置，其中，所述第一光线形成的第一像为倾斜画面。

23.根据权利要求1～20任一所述的显示装置，其中，所述显示装置为抬头显示装置或者投影仪。

24.一种抬头显示器，其中，包括如权利要求1～23任一所述的显示装置；以及

反射部，被配置为将所述显示装置出射的光线反射至所述抬头显示器的眼盒区域。

25.一种交通设备，其中，包括如权利要求24所述的抬头显示器。

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