显示装置和交通工具的制作方法

显示装置和交通工具
1.本技术是分案申请，原申请的申请号是202210630314.4，原申请日是2022年06月06日，原申请的全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本技术涉及图像显示技术领域，尤其涉及一种显示装置和交通工具。


背景技术：

3.抬头显示(head up display，hud)(或称为平视显示系统)已被广泛应用于汽车。抬头显示是把仪表信息(如速度)、导航信息等出射至驾驶员视野前方的一种显示装置，驾驶员可以在视野前方看到信息，不需要低头观察方向盘下方的仪表盘或者中控显示屏，从而可提高紧急情况下的制动反应时间，提升驾驶的安全性。但是，常规hud体积较大，容易挤占其他部件的空间，导致此种hud的适用车型受限。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种显示装置和交通工具，该显示装置的体积较小，可适配更多车型。
5.第一方面，本技术提供了一种显示装置，包括壳体、防护罩、第一像源和反射镜。壳体具有开口，防护罩安装于壳体并封闭开口，防护罩与壳体围成空间；第一像源与反射镜均收容于空间内，第一像源用于向防护罩出射第一图像光，防护罩用于将第一像源出射的第一图像光反射至反射镜，反射镜用于将第一图像光反射至防护罩，防护罩还用于供反射镜反射的第一图像光透过，以使第一图像光传输到空间外。
6.本技术的显示装置的防护罩具有偏振反射性能，通过防护罩对第一图像光进行偏振反射处理，能够利用防护罩折叠光路，使得显示装置的各部件布局紧凑，从而有效地减小显示装置的体积。因此显示装置可以避免与其他部件的干涉，进而拓展显示装置所能适配的整车型号。另外，当该显示装置安装于交通工具中时，透过风挡照射至防护罩的阳光中的特定偏振态的光会被防护罩反射出去，不会进入显示装置内传输，进而不会影响成像。因此，具有偏振反射性能的防护罩还能减少阳光倒灌，保证成像质量。
7.在第一方面的一种实现方式中，防护罩包括罩体与偏振反射元件。罩体用于供第一图像光透过。偏振反射元件用于将第一像源出射的第一图像光反射至反射镜。反射镜用于将接收到的第一图像光反射至偏振反射元件，并改变第一图像光的偏振态，偏振反射元件还用于供反射镜反射的第一图像光透过，以使第一图像光传输到空间外。
8.本方案中，防护罩通过偏振反射元件来实现反射某偏振态的光，透过另一偏振态的光，也即实现偏振反射功能。偏振反射元件反射的图像光与透射的图像光的偏振态不同。
9.在第一方面的一种实现方式中，反射镜包括第一反射镜和第二反射镜。第一反射镜用于将接收到的第一图像光反射至第二反射镜，第二反射镜用于将第一反射镜反射的第一图像光反射至偏振反射元件，其中，第一反射镜或者第二反射镜还用于改变第一图像光
的偏振态。本方案中，使用第一反射镜与第二反射镜可以增加第一图像光的光程，提升成像质量。通过使得其中一个反射镜能转换光的偏振态，使得反射镜能够与设有偏振反射元件的防护罩配合形成所需光路。
10.在第一方面的一种实现方式中，第一反射镜或者第二反射镜包括反射镜本体与第一偏振转换元件，第一偏振转换元件设于反射镜本体的反射侧。第一偏振转换元件用于透过第一图像光并改变第一图像光的偏振态；反射镜本体用于反射来自第一偏振转换元件的第一图像光。本方案中，通过将反射镜本体与第一偏振转换元件叠加，能够实现反射镜反射并转换光偏振态的功能，此种设计简单、可靠、量产性好。
11.在第一方面的一种实现方式中，第二反射镜包括曲面反射镜。曲面反射镜能够放大图像，提升成像质量。当显示装置安装于交通工具中时，曲面反射镜还可以具有补偿风挡的曲率的作用，进而保证成像质量。
12.在第一方面的一种实现方式中，防护罩包括罩体、偏振反射元件和第二偏振转换元件，罩体用于供第一图像光透过；第二偏振转换元件用于透过第一像源出射的第一图像光，并改变第一图像光的偏振态，且使第一图像光射向偏振反射元件；偏振反射元件用于将来自第二偏振转换元件的第一图像光反射至第二偏振转换元件；第二偏振转换元件还用于透过偏振反射元件反射的第一图像光，并改变第一图像光的偏振态，且使第一图像光射向反射镜；第二偏振转换元件还用于透过反射镜反射的第一图像光，并改变第一图像光的偏振态，且使第一图像光射向偏振反射元件；偏振反射元件还用于供来自第二偏振转换元件的第一图像光透过，以使第一图像光传输到空间外。
13.本方案中，罩体、偏振反射元件和第二偏振转换元件三者的相对位置可以根据确定。例如，沿从显示装置的外部到内部的方向。罩体、偏振反射元件和第二偏振转换元件可以依次排布，或者偏振反射元件、第二偏振转换元件和罩体可以依次排布。防护罩通过偏振反射元件实现偏振反射功能，偏振反射元件反射的图像光与透射的图像光的偏振态不同。防护罩通过第二偏振转换元件实现转换光的偏振态功能，使得防护罩能够与光路上的其他部件配合形成所需光路。
14.在第一方面的一种实现方式中，第一像源包括图像生成单元与第三偏振转换元件，第三偏振转换元件设于图像生成单元的出光侧。图像生成单元用于向第三偏振转换元件出射第一图像光，第三偏振转换元件用于透过图像生成单元出射的第一图像光，并改变第一图像光的偏振态，且使第一图像光射向防护罩。上述结构的第一像源能够发出设计所需的图像光，便于形成所需光路
15.在第一方面的一种实现方式中，第二偏振转换元件贴附于偏振反射元件。贴附即第二偏振转换元件与偏振反射元件紧密贴合。本方案设计简单、量产性好、成本较低，且光学性能较好。在第一方面的一种实现方式中，第二偏振转换元件包括1/4波片。1/4波片成本相对低廉，光学性能优异，量产性好。
16.在第一方面的一种实现方式中，偏振反射元件贴附于罩体。贴附即偏振反射元件与罩体紧密贴合。本方案能够以简单的设计制造出具有偏振反射性能的防护罩，量产性好，成本较低。
17.在第一方面的一种实现方式中，偏振反射元件包括双亮度增强膜。双亮度增强膜具有较好的偏振反射性能，且其厚度较薄，能够有效减小占用空间
18.在第一方面的一种实现方式中，第一像源位于反射镜与防护罩之间。第一像源处于反射镜与防护罩之间，不会额外占用安装空间，能够有效地减小显示装置的体积。
19.在第一方面的一种实现方式中，显示装置包括第二像源，第二像源位于空间内，第二像源用于向反射镜出射第二图像光，反射镜还用于将第二像源出射的第二图像光反射至防护罩；防护罩还用于供反射镜反射的第二图像光透过，以使第二图像光传输到空间外。
20.本方案中，第一像源可以为远焦像源，第二像源可以为近焦像源。通过设置两个像源，能够远焦面与近焦面上分别形成虚像，从而提升驾驶体验。
21.在第一方面的一种实现方式中，第二像源位于第一像源与防护罩之间。第二像源处于反射镜与防护罩之间，不会额外占用安装空间，能够有效地减小显示装置的体积。
22.第二方面，本技术提供了一种交通工具，包括风挡和显示装置，风挡用于将显示装置出射的图像光反射至人眼。本方案中，由于交通工具使用了小体积的显示装置，该显示装置不会挤占其他部件的空间，使得该交通工具的结构空间布局较为合理。
23.在第二方面的一种实现方式中，交通工具包括遮光板，遮光板设于显示装置与风挡之间，遮光板用于遮挡风挡透射的太阳光。本方案中，遮光板能够有效的减少透过风挡进入显示装置的太阳光，降低太阳光对成像的影响，并且还能减少经防护罩反射进入人眼的太阳光，从而防止炫光、保护人眼。
附图说明
24.图1是本技术实施例的显示装置的应用场景示意图；
25.图2是本技术实施例一的显示装置的应用场景示意图；
26.图3是传统的显示装置的应用场景示意图；
27.图4是本技术实施例二的显示装置的应用场景示意图；
28.图5是本技术实施例二的显示装置的应用场景示意图；
29.图6是本技术实施例三的显示装置的应用场景示意图；
30.图7是本技术实施例四的显示装置的应用场景示意图；
31.图8是本技术实施例五的显示装置的应用场景示意图；
32.图9是本技术实施例六的显示装置的应用场景示意图；
33.图10是本技术实施例的交通工具的框架结构示意图。
具体实施方式
34.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”等的使用在于区分不同的装置、部件或者组成部分，并非用于表明或者暗示所指示的装置、部件或者组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或者两个以上。
35.本技术实施例提供了一种交通工具，包括但不限于车辆、船舶、飞行器等。该交通工具可以包括显示装置与风挡。
36.显示装置用于发出携带图像信息的图像光，该图像信息包括但不限于交通工具的状态信息、外界物体的指示信息、导航信息等。其中，状态信息包括但不限于行驶速度、行驶里程、燃油量、水温和灯的状态等信息。外界物体的指示信息包括但不限于安全距离、周围障碍物和倒车影像等。导航信息包括但不限于方向箭头、距离和行驶时间等。
37.风挡可以是驾驶席位前方用透明材料(例如玻璃)制成的保护部件。风挡具有反射性能，能够将显示装置发出的图像光反射至人眼，以使人眼能够看到在视野前方呈现的虚像。由此，驾驶员可以在视野前方看到信息，不需要低头观察仪表盘或者中控显示屏等，从而可提高紧急情况下的制动反应时间，提升驾驶的安全性。
38.图1是本技术实施例提供的显示装置的一种应用场景的示意图。如图1所示，该显示装置例如可以是抬头显示器(hud)，hud可以安装在汽车上。示意性的，hud能够将汽车的导航信息与仪表信息通过风挡投射在驾驶员的视野范围内。其中，导航信息的虚像所在的平面可以称为远焦面，仪表信息的虚像所在的平面可以称为近焦面。也即，图1所示的hud可以实现双焦面显示(下文将继续说明双焦面显示的原理)，可以在不同焦面上显示不同信息，提升了驾驶体验。可以理解的是，在汽车进行中，由于驾驶员的视线经常落在汽车前方，因而可以将导航信息等需要实时查看的信息成像在远焦面上，而将仪表信息等无需实时查看的信息成像在近焦面上。
39.可以理解的是，根据实际需要，远焦面与近焦面上的虚像所显示的信息可以根据需要进行配置，不限于上文所述。例如，远焦面与近焦面上显示的信息可以互换。
40.在其他实施例中，hud也可以进行单焦面显示或多焦面显示。其中，单焦面显示是指信息仅成像在单个焦面上，使人眼仅能观察到一个虚像。多焦面显示是指信息可以成像在三个及以上的焦面上，使人眼能观察到三个及以上的虚像。
41.下面将详细说明本技术实施例的显示装置的结构及工作原理。
42.图2表示实施例一的显示装置4在汽车中的应用场景，其中示出了汽车的风挡1、仪表板(instrument panel，ip)2、遮光板3、显示装置4、踏板支架5、仪表板横梁(car cross beam，ccb)6、转向管柱7和方向盘8。其中，遮光板3可位于风挡1与显示装置4之间，遮光板3用于遮挡透过风挡1的阳光，避免阳光被显示装置4反射后进入人眼，或者避免阳光进入显示装置4内影响成像或导致显示装置4的温度升高。显示装置4可以位于仪表板2、踏板支架5、仪表板横梁6和转向管柱7附近。
43.如图2所示，显示装置4可包括壳体42、防护罩41、第一像源44和反射镜43。
44.如图2所示，壳体42作为显示装置4的外壳，其具有开口。壳体42的结构可以根据需要设计，本实施例不做限定。
45.如图2所示，防护罩41安装在壳体42上，并封盖该开口，以与壳体42围成空间4a。防护罩41结构可以根据需要设计，本实施例不做限定。防护罩41用于对空间4a内的部件进行防护，例如可避免灰尘等异物进入空间4a。
46.本实施例中，防护罩41还具有偏振反射性能，即防护罩41能够反射某偏振态的光，而透过另一偏振态的光。防护罩41可以反射至少一种偏振态的光，也可以透射至少一种偏振态的光。例如，防护罩41可以反射p偏振光，透射s偏振光。本实施例对防护罩41所能反射的光的偏振态，以及所能透过的光的偏振态不做限定。可以根据产品需要，采用合适的方式制造该防护罩41，例如可以从材料、结构等方面进行设计，以制造出此种防护罩41，本实施例对此不做具体限定。
47.如图2所示，第一像源44位于空间4a内。第一像源44用于发出第一路图像光(简称第一图像光)，第一图像光携带第一图像信息，第一图像信息例如可以是导航信息等需要实时查看的信息，第一图像信息可以成像于远焦面上，因此第一像源44可以称为远焦像源。可
以理解的是，第一图像信息也可以是仪表信息等无需实时查看的信息，第一图像信息可以成像于近焦面上，因此第一像源44也可以称为近焦像源。
48.本实施例中，第一像源44可以包括但不限于数字微镜设备(digital micro-mirror device，dmd)、硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)显示器、有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)显示器、液晶显示器(liquid crystal display，lcd)、数字光处理(digital light procession，dlp)显示器、微机电系统(micro-electro-mechanical systems，mems)显示器等。除上文所述的器件之外，第一像源44还可包括与该器件配套的部件。例如，对于dmd或lcos，第一像源44还可以包括扩散屏，dmd或lcos的光投影到扩散屏上，扩散屏发出第一图像光。
49.如图2所示，反射镜43设于空间4a内。反射镜43用于将第一图像光反射至防护罩41。反射镜43的类型及数量可以根据需要设计，反射镜43例如可以是曲面镜，本实施例不做限定。反射镜43可以仅对光进行反射，或者还可以在反射时可以改变光的偏振态。
50.下面说明显示装置4的工作原理。
51.如图2所示，第一像源44可以向防护罩41发出第一图像光(用箭头实线表示光路)，第一图像光的偏振态可以根据需要确定。第一图像光投射到防护罩41时，会被防护罩41反射但不会透过防护罩41。被防护罩41反射的第一图像光将射到反射镜43，反射镜43将第一图像光再次反射至防护罩41。此时，第一图像光会透过防护罩41，并从空间4a射出。从空间4a射出的第一图像光遇到风挡1，并被风挡1反射至人眼，从而使得人眼能看到虚像。
52.由此可见，防护罩41参与了对第一图像光的处理过程，防护罩41起到了折叠光路的作用，这样使得空间4a内的各个部件的间距可以较小，布局可以较为紧凑，进而使得整个显示装置4的体积可以较小。例如图2所示，显示装置4与踏板支架5、仪表板横梁6和转向管柱7的距离较大，显示装置4有效地避开了踏板支架5、仪表板横梁6和转向管柱7的位置，解决了各种车型的结构干涉问题，使得显示装置4能够广泛适配不同车型，能够以较低的成本实现大视场角(field of view，fov)。
53.另外，由于防护罩41的偏振反射性能，透过风挡1照射至防护罩41的阳光中的特定偏振态的光会被防护罩41反射出去，不会进入空间4a内传输，进而不会影响成像。因此，具有偏振反射性能的防护罩41还能减少阳光倒灌，保证成像质量。
54.为了对比说明显示装置4的优点，图3示意出了一种传统的显示装置4’的应用场景。如图3所示，传统的显示装置4’中，防护罩41’为普通的透光罩体，并不具备偏振反射性能，并不参与对光的处理。具体的，像源44’发出的图像光出射到反射镜432’，会被反射镜432’反射至反射镜431’。反射镜431’将图像光反射至防护罩41’后，图像光将透过防护罩41’射出。
55.可以理解的是，由于防护罩41’未对光路进行折叠，使得壳体42’内的各个部件的间距较大，部件布局较为松散，导致整个显示装置4’的体积较大。因此，显示装置4’与踏板支架5、仪表板横梁6和转向管柱7的距离较小，显示装置4’挤占了较多空间，容易导致结构干涉，使得显示装置4’适用车型较少。并且，显示装置4’的阳光倒灌问题较为严重，影响成像质量。
56.如图4所示，实施例二的显示装置40可以包括防护罩401、第二反射镜404、第一反射镜405和第一像源408。显示装置40还可以包括壳体(图4未示意)，防护罩401安装在该壳
体上并封盖壳体的开口，防护罩401与该壳体围成空间，第二反射镜404、第一反射镜405和第一像源408均位于该空间内，防护罩401用于对该空间内的部件进行防护。
57.本实施例中，防护罩401同样具有偏振反射性能。具体如图4所示，防护罩401可以包括罩体402与偏振反射元件403，罩体402可以位于外侧，偏振反射元件403可以位于内侧(内外侧均指该空间的内外侧，下同)。示意性的，偏振反射元件403可以与罩体402紧密结合，例如偏振反射元件403可以贴附于罩体402。或者，偏振反射元件403与罩体402之间也可以具有间隙。罩体402为防护罩401的结构主体，其能够透光。偏振反射元件403具有偏振反射性能，即防护罩401的偏振反射性能通过偏振反射元件403实现。偏振反射元件403包括但不限于双亮度增强膜(dual brightness enhancement film,dbef)，dbef例如可以透射p偏振光并反射s偏振光，或者透射s偏振光并反射p偏振光。
58.如图4所示，显示装置40可以包括第二反射镜404与第一反射镜405这两个反射镜，第一反射镜405可以位于第二反射镜404与第一像源408之间。其中，第二反射镜404例如可以是曲面反射镜，具体如自由曲面反射镜。第一反射镜405例如可以是平面反射镜，或者也可以是曲面反射镜。使用两个反射镜能够增加光程，提升成像质量。另外，使用曲面反射镜能够补偿风挡1的曲率，放大图像，保证成像质量。
59.如图4所示，示意性的，第一反射镜405可以包括反射镜本体406与第一偏振转换元件407。反射镜本体406具备光反射性能。第一偏振转换元件407位于反射镜本体406的反射侧(即反射镜本体406用于反射光的一侧，例如图4视角中反射镜本体406的上侧)，第一偏振转换元件407可与反射镜本体406紧密结合，例如贴附于反射镜本体406。或者，第一偏振转换元件407与反射镜本体406之间可以具有间隙。第一偏振转换元件407能够供光透过，并转换光的偏振态。第一偏振转换元件407包括但不限于1/4波片。
60.如图4所示，示意性的，第一像源408可以位于第一反射镜405与防护罩401之间。第一像源408例如可以发出p偏振光。
61.下面将说明显示装置40的工作原理。
62.如图4所示，第一像源408可以向防护罩401发出第一图像光，第一图像光例如可以是p偏振光。第一图像光将会被偏振反射元件403反射至第一偏振转换元件407，但不会透过偏振反射元件403(偏振反射元件403可以透射s偏振光并反射p偏振光)。第一图像光将透过第一偏振转换元件407，并被第一偏振转换元件407转换为圆偏光。该圆偏光将被反射镜本体406反射，并再次透过第一偏振转换元件407，且被第一偏振转换元件407转换为s偏振光并射向第二反射镜404。第二反射镜404将该s偏振光反射至偏振反射元件403，该s偏振光能够透过偏振反射元件403和罩体402，并射到风挡1。风挡1将该s偏振光反射入人眼，从而使人眼看到虚像。
63.由此可见，防护罩401参与了对第一图像光的处理过程，防护罩401起到了折叠光路的作用，这样使得显示装置40的各个部件的间距可以较小，布局可以较为紧凑，进而使得整个显示装置40的体积可以较小。对比图4与图3所示，特别是将第一像源408置于防护罩401与第二反射镜404之间之后，可以使显示装置40的壳体位置上移，这样能够有效避开踏板支架5、仪表板横梁6和转向管柱7的位置，避免了干涉问题。因此，显示装置40的体积较小，能够广泛适配不同车型。另外，由于防护罩401具有偏振反射元件403，因而能减少阳光倒灌，保证成像质量。
64.基于上文所述的显示装置40的光路原理，可以得到显示装置40的如下替代结构，以下替代结构同样具有显示装置40的优点。
65.例如，由于罩体402仅仅是透光介质，并不改变光的偏振态，因此罩体402与偏振反射元件403可以交换位置，同样可以实现防护罩401的偏振反射功能。
66.或者，例如图5所示，可以使显示装置50的第一反射镜504仅反射光但不改变光的偏振态，而使得第二反射镜501反射光且能改变光的偏振态。具体的，第二反射镜501可以包括反射镜本体502与第一偏振转换元件503。反射镜本体502可以是曲面反射镜，例如自由曲面反射镜。第一偏振转换元件503设于反射镜本体502的反射侧，第一偏振转换元件503能够供光透过，并转换光的偏振态，第一偏振转换元件503包括但不限于1/4波片。因此，第一图像光(例如为p偏振光)射到第一反射镜504时，会被第一反射镜504反射至第二反射镜501。第二反射镜501能够将第一图像光反射至偏振反射元件403，并改变第一图像光的偏振态(例如转换为s偏振光)。
67.或者，可以使用单个反射镜替代上述的第一反射镜与第二反射镜，该单个反射镜能够将第一图像光反射至偏振反射元件403，并并改变第一图像光的偏振态。
68.以上所述的防护罩的设计与反射镜的设计，可以根据需要进行结合。
69.图6示意出了实施例三的显示装置60的应用场景。
70.对比图6与图5所示，显示装置60可以在图5所示的显示装置50的基础上增加第二像源601，第二像源601例如可以位于第一像源408与防护罩401之间。第二像源601也位于防护罩401与壳体所围空间内。第二像源601用于发出第二路图像光(简称第二成像光)，第二图像光携带第二图像信息，第二图像信息例如可以是仪表信息等无需实时查看的信息，第二图像信息可以成像于近焦面上，因此第二像源601可以称为近焦像源。可以理解的是，第二图像信息也可以是导航信息等需要实时查看的信息，第二图像信息也可以成像于远焦面上，因此第二像源601也可以称为远焦像源。
71.第二像源601包括但不限于dmd、lcos显示器、oled显示器、lcd、dlp显示器、mems显示器等。除上文所述的器件之外，第二像源601还可包括与该器件配套的部件。例如，对于dmd或lcos，第二像源601还可以包括扩散屏，dmd或lcos的光投影到扩散屏上，扩散屏发出第二图像光。
72.下面说明显示装置60的工作原理，其中第一像源408出射的第一图像光的光路(在图6中用开放箭头实线表示，第一图像光形成第一虚像)同上文所述，此处不再重复，下文重点说明第二像源601出射的第二图像光的光路(在图6中用封闭箭头实线表示)。
73.如图6所示，第二像源601出射第二图像光，第二图像光例如可以与第一图像光的偏振态相同，例如均为p偏振光。第二图像光直接投射到第二反射镜501。此时，第二图像光将透过第一偏振转换元件503，并转换为圆偏振光。圆偏振光被反射镜本体502反射回来并再次透过第一偏振转换元件503，且转换为s偏振光。s偏振光透过防护罩401后射到风挡1，并被风挡1反射至人眼，从而使人眼看到第二虚像。
74.本实施例中，第二虚像可以位于近焦面上，第一虚像可以位于远焦面上。由此，显示装置60可以实现双焦面显示，提升了驾驶体验。
75.由上所述，显示装置60具有较小的体积，能够广泛适配不同车型，能够以较低的成本实现大视场角。并且，显示装置60能够减少阳光倒灌，保证成像质量。
76.图7示意出了实施例四的显示装置70的应用场景。
77.对比图7与图4所示，显示装置70可以在图4所示的显示装置40的基础上增加第二像源701，第二像源701例如可以位于第一像源408与防护罩401之间。第二像源701也位于防护罩401与壳体所围空间内。第二像源701用于发出第二图像光，第二图像光携带第二图像信息，第二图像信息例如可以是仪表信息等无需实时查看的信息，第二图像信息可以成像于近焦面上，因此第二像源701可以称为近焦像源。可以理解的是，第二图像信息也可以是导航信息等需要实时查看的信息，第二图像信息也可以成像于远焦面上，因此第二像源701也可以称为远焦像源。
78.如图7所示，第二像源701可以包括第二图像生成单元702与第四偏振转换元件703。其中，第二图像生成单元702用于发出第二图像光，第二图像生成单元702包括但不限于dmd、lcos显示器、oled显示器、lcd、dlp显示器、mems显示器等。第四偏振转换元件703位于第二图像生成单元702的出光侧，第四偏振转换元件703能够透光并改变光的偏振态。第四偏振转换元件703例如可以是1/2波片。
79.下面说明显示装置70的工作原理，其中第一像源408出射的第一图像光的光路(在图7中用开放箭头实线表示，第一图像光形成第一虚像)同上文所述，此处不再重复，下文重点说明第二像源701出射的第二图像光的光路(在图7中用封闭箭头实线表示)。
80.如图7所示，第二图像生成单元702出射第二图像光，第二图像光例如可以与第一图像光的偏振态相同，例如均为p偏振光。第二图像光透过第四偏振转换元件703后，转换为s偏振光。s偏振光直接投射到第二反射镜404，并被第二反射镜404反射至防护罩401。s偏振光透过防护罩401后射到风挡1，并被风挡1反射至人眼，从而使人眼看到第二虚像。
81.本实施例的显示装置70可以实现双焦面显示，提升了驾驶体验。显示装置70具有较小的体积，能够广泛适配不同车型，能够以较低的成本实现大视场角。并且，显示装置70能够减少阳光倒灌，保证成像质量。
82.图8示意出了实施例五的显示装置80的应用场景。
83.如图8所示，显示装置80可以包括防护罩801、第二反射镜805、第一反射镜806和第一像源807。显示装置80还可以包括壳体(图8未示意)，防护罩801安装在该壳体上并封盖壳体的开口，防护罩801与该壳体围成空间，第二反射镜805、第一反射镜806和第一像源807均位于该空间内，防护罩801用于对该空间内的部件进行防护。
84.如图8所示，与上述实施例的防护罩均不同的是，实施例五的防护罩801可以包括罩体802、偏振反射元件803和第二偏振转换元件804。示意性的，偏振反射元件803可以位于罩体802与第二偏振转换元件804之间。偏振反射元件803可以与罩体802紧密结合，例如偏振反射元件803可以贴附于罩体802。或者，偏振反射元件803与罩体802可以具有间隙。第二偏振转换元件804可以与偏振反射元件803紧密结合，例如第二偏振转换元件804可以贴附于偏振反射元件803。或者，第二偏振转换元件804与偏振反射元件803可以具有间隙。
85.偏振反射元件803具有偏振反射性能，其包括但不限于dbef，dbef例如可以透射p偏振光并反射s偏振光，或者透射s偏振光并反射p偏振光。第二偏振转换元件804能够透光并改变光的偏振态，其例如可以是1/4波片。由于具有偏振反射元件803与第二偏振转换元件804，防护罩801同时具有偏振反射功能和转换光的偏振态功能。
86.如图8所示，第二反射镜805例如可以是曲面反射镜，具体如自由曲面反射镜。第一
反射镜806可以位于第二反射镜805与第一像源807之间，第一反射镜806例如可以是平面反射镜，或者也可以是曲面反射镜。第二反射镜805与第一反射镜806均可以仅反射光，但不改变光的偏振态。使用两个反射镜能够增加光程，提升成像质量。另外，使用曲面反射镜能够补偿风挡1的曲率，保证成像质量。
87.如图8所示，示意性的，第一像源807可以位于第一反射镜806与防护罩801之间。第一像源807可以包括第一图像生成单元808与第三偏振转换元件809。其中，第一图像生成单元808用于发出第一图像光，第一图像生成单元808包括但不限于dmd、lcos显示器、oled显示器、lcd、dlp显示器、mems显示器等。第三偏振转换元件809位于第一图像生成单元808的出光侧，第三偏振转换元件809能够透光并改变光的偏振态。第三偏振转换元件809例如可以是1/4波片。
88.下面说明显示装置80的工作原理。
89.如图8所示，第一图像生成单元808出射第一图像光，第一图像光例如可以为s偏振光。第一图像光透过第三偏振转换元件809后，转换为圆偏振光。圆偏振光透过第二偏振转换元件804后转换为p偏振光。p偏振光射到偏振反射元件803后被反射回来，并再次透过第二偏振转换元件804，且被第二偏振转换元件转换为圆偏振光。圆偏振光被第一反射镜806反射至第二反射镜805，又被第二反射镜805反射至第二偏振转换元件804。该圆偏振光透过第二偏振转换元件804后转换为s偏振光。s偏振光依次透过偏振反射元件803与罩体802后射到风挡1，并被风挡1反射至人眼，以使人眼能看到虚像。
90.本实施例的显示装置80具有较小的体积，能够广泛适配不同车型，能够以较低的成本实现大视场角。并且，显示装置80能够减少阳光倒灌，保证成像质量。
91.基于上文所述的显示装置80的光路原理，可以得到显示装置80的如下替代结构，该替代结构同样具有显示装置80的优点。
92.例如，由于罩体802仅仅是透光介质，并不改变光的偏振态，因此可以沿着从显示装置80的内部到外部的方向，使罩体802、第二偏振转换元件804与偏振反射元件803依次排布，即罩体802位于内侧，偏振反射元件803位于外侧，第二偏振转换元件804位于中间。此种防护罩同样具有偏振反射功能和转换光的偏振态功能。
93.例如，第一反射镜与第二反射镜均可以改变光的偏振态。或者，可以使用单个反射镜替代第一反射镜806与第二反射镜805。
94.以上所述的防护罩的设计与反射镜的设计，可以根据需要进行结合。
95.图9示意出了实施例六的显示装置90的应用场景。
96.对比图8和图9所示，显示装置90可以在图8所示的显示装置80的基础上增加第二像源901，第二像源901例如可以位于第一像源807与防护罩801之间。第二像源901也位于防护罩801与壳体所围空间内。第二像源901用于发出第二图像光，第二图像光携带第二图像信息，第二图像信息例如可以仪表信息等无需实时查看的信息，第二图像信息可以成像于近焦面上，因此第二像源901可以称为近焦像源。可以理解的是，第二图像信息也可以是导航信息等需要实时查看的信息，第二图像信息也可以成像于远焦面上，因此第二像源901也可以称为远焦像源。
97.如图9所示，第二像源901可以包括第二图像生成单元902与第四偏振转换元件903。其中，第二图像生成单元902用于发出第二图像光，第二图像生成单元902包括但不限
于dmd、lcos显示器、oled显示器、lcd、dlp显示器、mems显示器等。第四偏振转换元件903位于第二图像生成单元902的出光侧，第四偏振转换元件903能够透光并改变光的偏振态。第四偏振转换元件903例如可以是1/4波片。
98.下面说明显示装置90的工作原理，其中第一像源807出射的第一图像光的光路(在图9中用开放箭头实线表示，第一图像光形成第一虚像)同上文所述，此处不再重复，下文重点说明第二像源901出射的第二图像光的光路(在图9中用封闭箭头实线表示)。
99.如图9所示，第二图像生成单元902出射第二图像光，第二图像光例如可以与第一图像光的偏振态不同，第二图像光例如可以为p偏振光。第二图像光透过第四偏振转换元件903后，转换为圆偏振光。圆偏振光直接投射到第二反射镜805，并被第二反射镜805反射至第二偏振转换元件804。该圆偏振光透过第二偏振转换元件804后转换为s偏振光。该s偏振光依次透过偏振反射元件803与罩体802后射到风挡1，并被风挡1反射至人眼，从而使人眼看到第二虚像。
100.本实施例的显示装置90可以实现双焦面显示，提升了驾驶体验。显示装置90具有较小的体积，能够广泛适配不同车型，能够以较低的成本实现大视场角。并且，显示装置90能够减少阳光倒灌，保证成像质量。
101.图10是本技术实施例提供的一种交通工具的框架结构示意图。需要说明的是，图10仅为交通工具的一种可能的功能框架示意图。在实际应用中，交通工具可包括更多或更少的系统或元件，本技术实施例不做限定。该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、手推车等车辆，本技术实施例不做特别的限定。
102.如图10所示，该交通工具可包括各种子系统，例如传感器系统12、控制系统14、一个或多个外围设备16(图10示意性地绘出了一个)、电源18、计算机系统20和显示系统22。可选地，交通工具还可包括其他功能系统，例如为交通工具提供动力的引擎系统等等，本技术这里不做限定。
103.如图10所示，传感器系统12可包括若干检测装置，这些检测装置能检测被测量的信息，并将检测到的信息转换为电信号或者其他形式的信息。示意性的，这些检测装置可包括全球定位系统1201(global positioning system，gps)、车速传感器1202、惯性测量单元1203(inertial measurement unit，imu)、雷达单元1204、激光测距仪1205、摄像单元1206、轮速传感器1207、转向传感器1208、档位传感器1209，或者其他用于自动检测的元件等，本技术实施例并不做限定。
104.全球定位系统1201是利用gps定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。本技术实施例中，全球定位系统1201可用于实现车辆的实时定位，提供车辆的地理位置信息。
105.车速传感器1202用于检测车辆的行车车速。
106.惯性测量单元1203可以包括加速计和陀螺仪的组合，用于测量交通工具的角速率和加速度。例如，在车辆行驶过程中，惯性测量单元1203可基于车辆的惯性加速可测量车身的位置和角度变化等。
107.雷达单元1204也可称雷达系统。雷达单元1204可以在车辆所处的当前环境中，利用无线信号感测物体。可选地，雷达单元1204还可感测物体的运行速度和行进方向等信息。
在实际应用中，雷达单元1204可被配置为用于接收或发送无线信号的一个或多个天线。
108.激光测距仪1205可利用调制激光实现对目标物体的距离测量。在实际应用中，激光测距仪1205可包括但不限于激光源、激光扫描仪和激光检测器中的任一个或多个的组合。
109.摄像单元1206用于拍摄影像，例如图像和视频等。在车辆行驶过程中或者摄像单元1206启用后，摄像单元1206可实时采集车辆所处环境中的图像。例如，在车辆进出隧道的过程中，摄像单元1206可实时、连续地采集相应地图像。在实际应用中，摄像单元1206包括但不限于行车记录仪、摄像头、相机或其他用于拍照/摄影的元件等。摄像单元1206的数量本技术实施例不做限定。
110.轮速传感器1207是用于检测车辆车轮转速的传感器。轮速传感器1207可以包括但不限于磁电式轮速传感器和霍尔式轮速传感器。
111.转向传感器1208也可称为转角传感器，可用于检测车辆的转向角。在实际应用中，转向传感器1208可用于测量车辆方向盘的转向角度，或者用于测量表示车辆方向盘的转向角的电信号。可选地，转向传感器1208也可用于测量车辆轮胎的转向角度，或者用于测量表示车辆轮胎的转向角的电信号等，本技术实施例并不做限定。也即是，转向传感器1208可用于测量以下中的任一种或多种的组合：方向盘的转向角、表示方向盘的转向角的电信号、车轮(车辆轮胎)的转向角和表示车轮的转向角的电信号等。
112.档位传感器1209用于检测车辆行驶的当前档位。由于车辆的出厂商不同，则车辆中的档位也可能存在不同。以自动驾驶车辆为例，自动驾驶车辆支持6个档位，分别为：p档、r档、n档、d档、2档及l档。其中，p(parking)档用于停车，它利用车辆的机械装置锁住车辆的制动部分，使车辆不能移动。r(reverse)档，也称为倒档，用于车辆倒车。d(drive)档，也称前进档，用于车辆在道路上行驶。2(secondgear)档也为前进档，用于调整车辆的行驶速度。2档通常可用作车辆上、下斜坡处使用。l(low)档，也称为低速档，用于限定车辆的行驶速度。例如在下坡道路上，车辆进入l档，使得车辆在下坡时使用发动机动力进行制动，驾驶员不必长时间踩刹车导致刹车片过热而发生危险。
113.控制系统14可包括若干元件，例如图10示出的转向单元1401、制动单元1402、照明系统1403、自动驾驶系统1404、地图导航系统1405、网络对时系统1406和障碍规避系统1407。示意性的，控制系统14还可包括诸如用于控制车辆行驶速度的油门控制器及发动机控制器等元件，本技术实施例不做限定。
114.转向单元1401可代表用于调节交通工具的行进方向的系统，其可包括但不限于方向盘，或其他用于调整或控制车辆行进方向的任意器件。
115.制动单元1402可用于减慢交通工具的行驶速度，也可称为车辆刹车系统。其包括但不限于刹车控制器、减速器或其他用于车辆减速的任意器件等。在实际应用中，制动单元1402可利用摩擦来使车辆轮胎减慢，进而减慢车辆的行驶速度。
116.照明系统1403用于为车辆提供照明功能或警示功能。例如，在车辆夜间行驶过程中，照明系统1403可启用车辆的前车灯和后车灯，以提供车辆行驶的光照亮度，保证车辆的安全行驶。在实际应用中，照明系统1403包括但不限于前车灯、后车灯、示宽灯以及警示灯等。
117.自动驾驶系统1404可包括硬件系统和软件系统，用于处理和分析输入该自动驾驶
系统1404的数据，以获得控制系统14中各部件的实际控制参数，例如制动单元1402中刹车控制器的期望制动压力及发动机的期望扭矩等等，便于使控制系统14实现相应的控制，保证车辆的安全行驶。示意性的，自动驾驶系统1404可以通过分析数据确定车辆面临的障碍物、车辆所处环境的特征(例如车辆当前行驶所在的车道、道路边界以及即将经过的交通红绿灯)等信息。其中，输入自动驾驶系统1404的数据可以是摄像单元1206采集的图像数据，也可以是传感器系统12中其他元件采集的数据，例如转向传感器1208提供的方向盘转角、轮速传感器1207提供的车轮轮速等等，本技术实施例并不做限定。
118.地图导航系统1405用于为车辆提供地图信息和导航服务。在实际应用中，地图导航系统1405可根据gps提供的车辆的定位信息(具体可为车辆的当前位置)和用户输入的目的地址，规划一条最优驾驶路线，例如路程最短或车流量较少的路线等，便于车辆按照该最优驾驶路线进行导航行驶。可选地，地图导航系统1405除了提供导航功能外，还可根据用户实际需求向用户提供或展示相应的地图信息，例如在地图上实时展示车辆当前行驶的路段等，本技术实施例不做限定。
119.网络对时系统1406(network time system，nts)用于提供对时服务，以保证车辆的系统当前时间和网络标准时间同步，有利于为车辆提供更为精确地时间信息。在具体实现中，网络对时系统1406可从gps卫星上获得标准的时间信号，利用该时间信号来同步更新车辆的系统当前时间，保证车辆的系统当前时间和获得的标准时间信号的时间一致。
120.障碍规避系统1407用于预测车辆行驶过程中可能遇到的障碍物，进而控制车辆绕过或越过障碍物以实现车辆的正常行驶。例如，障碍规避系统1407可利用传感器系统12中各元件采集的数据分析确定车辆行驶道路上可能存在的障碍物。如果该障碍物的尺寸较大，例如为路边的固定建筑物(楼房)等，障碍规避系统1407可控制车辆绕开该障碍物以进行安全行驶。反之，如果该障碍物的尺寸较小，例如为路上的小石头等，障碍规避系统1407可控制车辆越过该障碍物继续向前行驶等。
121.外围设备16可包括若干元件，例如图10中的通信系统1601、触摸屏1602、用户接口1603、麦克风1604以及扬声器1605等。
122.通信系统1601用于实现车辆与其他设备之间的网络通信。在实际应用中，通信系统1601可采用无线通信技术或有线通信技术实现车辆与其他设备之间的网络通信。该有线通信技术可以是指车辆和其他设备之间通过网线或光纤等方式通信。该无线通信技术包括但不限于全球移动通讯系统(global system for mobile communications，gsm)，通用分组无线服务(general packet radio service，gprs)，码分多址接入(code division multiple access，cdma)，宽带码分多址(wideband code division multiple access，wcdma)，时分码分多址(time-division code division multiple access，td-scdma)，长期演进(long term evolution，lte)、无线局域网(wireless local area networks，wlan)(如无线保真(wireless fidelity，wi-fi)网络)、蓝牙(bluetooth，bt)、全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)、调频(frequency modulation，fm)，近距离无线通信技术(near field communication，nfc)以及红外技术(infrared，ir)等。
123.触摸屏1602可用于检测用户的触控操作指令。例如，用户根据实际需求对触摸屏1602上展示的内容数据进行触控操作，以实现该触控操作对应的功能，例如播放音乐、视频等多媒体文件等。用户接口1603可以为触控面板。
124.用户接口1603可以是物理按键或者鼠标。用户接口1603还可以是显示屏，用于输出数据，显示图像或数据。示意性的，用户接口1603还可以是属于外围设备范畴中的至少一个设备，例如触摸屏、麦克风和扬声器等。
125.麦克风1604，也称为话筒、传声器，用于将声音信号转换为电信号。当拨打电话或发送语音信息时，用户靠近麦克风发声，可将声音信号输入到麦克风中。
126.扬声器1605也称为喇叭，用于将音频电信号转换为声音信号。车辆通过扬声器1605可以收听音乐，或者收听免提通话等。
127.电源18用于为车辆提供电力或能源，其包括但不限于再充电的锂电池或铅酸电池等。在实际应用中，电源18中的一个或多个电池组件用于提供车辆启动的电能或能量。电源18的种类和材料本技术实施例并不限定。
128.车辆的若干功能均可以由计算机系统20控制实现。计算机系统20可包括一个或多个处理器2001(图10中以一个处理器为例示出)和存储器2002(也可称为存储装置)。在实际应用中，该存储器2002可以在计算机系统20内部，也可以在计算机系统20外部，例如作为车辆中的缓存等，本技术实施例不做限定。
129.处理器2001可包括一个或多个通用处理器，例如图形处理器(graphic processing unit，gpu)。处理器2001可用于运行存储器2002中存储的相关程序或程序对应的指令，以实现车辆的相应功能。
130.存储器2002可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如ram；存储器也可以包括非易失性存储器(non-vlatile memory)，例如rom、快闪存储器(flash memory)、hdd或固态硬盘ssd；存储器2002还可以包括上述种类的存储器的组合。存储器2002可用于存储一组程序代码或程序代码对应的指令，以便于处理器2001调用存储器2002中存储的程序代码或指令以实现车辆的相应功能。该功能包括但不限于图10所示的车辆功能框架示意图中的部分功能或全部功能。本技术实施例中，存储器2002中可存储一组用于车辆控制的程序代码，处理器2001调用该程序代码可控制车辆安全行驶。
131.示意性的，存储器2002除了存储程序代码或指令之外，还可存储诸如道路地图、驾驶线路、传感器数据等信息。计算机系统20可以结合图10中的其他元件，例如传感器系统12中的传感器、gps等，实现车辆的相关功能。例如，计算机系统20可基于传感器系统12的数据输入控制车辆的行驶方向或行驶速度等，本技术实施例不做限定。
132.显示系统22可包括若干元件，例如图10示出的风挡2201，控制器2202和显示装置2203。控制器2202用于根据用户指令生成图像，并将该图像发送至显示装置2203。显示装置2203可以为上述实施例中的任一个或多个显示装置，如显示装置4、显示装置40、显示装置70等。
133.风挡2201用于配合显示装置2203以实现显示系统22的光路，以使在驾驶员前方呈现虚像。
134.需要说明的是，显示系统22中的部分元件的功能也可以由车辆的其它子系统来实现，例如，控制器2202也可以为控制系统14中的元件。
135.图10以交通工具包括传感器系统12、控制系统14、计算机系统20和显示系统22四个子系统为例，这并非是对本技术实施例的限定。在实际应用中，交通工具可根据不同功能对车辆中的若干元件进行组合，从而得到相应不同功能的子系统。
136.例如，车辆也可包括电子稳定性系统(electronic stability program，esp)和电动助力转向系统(electric power steering，eps)等。其中，esp系统可由传感器系统12中的部分传感器及控制系统14中的部分元件组成，例如该esp系统可包括轮速传感器1207、转向传感器1208、横向加速度传感器及控制系统14中涉及的控制单元等。eps系统可由传感器系统12中的部分传感器、控制系统14中的部分元件及电源18等元件组成，例如该eps系统中可包括转向传感器1208、控制系统14中涉及的发电机及减速器、蓄电池电源等。
137.又例如，显示系统22也可以包括外围设备16中的用户接口1603和触摸屏1602等，以实现接收用户指令的功能。
138.以上是本技术的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。