导光装置、图像源、抬头显示器及交通设备的制作方法

本发明涉及一种导光装置、图像源、抬头显示器及交通设备。

背景技术：

1、hud(head up display)是通过反射式的光学设计，将像源发出的光线最终投射到成像窗(成像板、挡风玻璃等)上，驾驶员无需低头就可以直接看到画面，避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种导光装置、图像源、抬头显示器及交通设备。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种导光装置，包括：分光元件和导光部；该分光元件被配置为将入射至分光元件的光线分为具有第一特性的第一光线和具有第二特性的第二光线，第一特性与第二特性不同；导光部被配置为调整入射至导光部的至少部分光线的出射方向；第一光线被导光装置处理成从导光装置的出光侧出射的第一出射光，第二光线被导光装置处理成从导光装置的该出光侧出射的第二出射光，第一光线对应的第一出射光与第二光线对应的第二出射光至少部分重叠。该导光装置通过将第一光线和第二光线调整为至少部分重叠，能够混合不同的光线，使得该导光装置出射的光线均匀，改善或解决了色偏问题。

3、第二方面，本发明实施例还提供了一种图像源，包括：图像生成部和如上所述的任意一种导光装置；所述图像生成部设置在所述导光装置的出光侧。

4、第三方面，本发明实施例还提供了一种抬头显示器，包括：如上所述的任意一种的导光装置或者如上所述的任意一种的图像源。

5、第四方面，本发明实施例还提供了一种交通设备，包括：如上所述的任意一种的导光装置或如上所述的任意一种的抬头显示器。

6、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，导光部包括至少一个导光元件，该至少一个导光元件包括第一导光元件。第一光线对应的光线从第一导光元件进入导光部并且被导光装置处理成从导光装置的出光侧出射的第一出射光；或者，第一光线对应的光线未进入导光部并且被导光装置处理成从导光装置的出光侧出射的第一出射光。第二光线对应的光线从第一导光元件进入导光部并且被导光装置处理成从导光装置的出光侧出射的第二出射光；或者，第二光线对应的光线从至少一个导光部中的第二导光元件进入导光部并且被导光装置处理成从导光装置的出光侧出射的第二出射光，第二光线对应的光线从第二导光元件进入导光部且从导光装置出射后得到的第二出射光的特性不同于第二特性。

7、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，至少一个所述导光元件包括多个光耦出元件；所述多个光耦出元件沿所述导光部的光线传输方向排列设置；至少部分光耦出元件中的每个与和其相邻的至少一个光耦出元件在所述导光部的出光方向上至少部分重叠；所述多个光耦出元件中的至少部分被配置为将入射至所述光耦出元件的部分光线沿所述出光方向反射或透射；

8、其中，所述光耦出元件包括透反元件、光栅及散射网点中的至少一种。

9、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，沿所述导光部的光线传输方向排列的最后一个所述光耦出元件的光耦出率大于其它每个光耦出元件的光耦出率；所述最后一个光耦出元件包括透反元件，和/或包括反射件。

10、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述导光元件还包括导光介质，所述多个光耦出元件的部分或全部设置在所述导光介质内。

11、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，入射至所述导光部的入光侧的光线具有发散角；所述导光介质的出光侧与所述出光侧的对设侧之间的非零夹角不大于所述发散角，或者，所述导光介质的出光侧与所述出光侧的对设侧平行。

12、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件设置在所述导光部的入光侧，所述入光侧位于所述导光部的出光区域之外。

13、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，在所述导光部的出光方向上至少部分重叠的两个所述光耦出元件中，远离所述导光部的出光侧的所述光耦出元件的重叠部分的光耦出率大于或等于靠近所述导光部的出光侧的所述光耦出元件的重叠部分的光耦出率。

14、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，在目标光耦出元件的反射率为1/k的情况下：在所述导光部的光线传输方向上，与所述目标光耦出元件相邻的下一个所述光耦出元件的反射率为1/(k-1)；在所述导光部的出光方向上，与所述目标光耦出元件相邻、且位于所述目标光耦出元件远离所述出光侧的一侧的光耦出元件的反射率为1/(k-1)；其中，所述目标光耦出元件为多个所述光耦出元件中的一个，且k≥2。

15、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，在所述导光部的出光方向上，沿所述导光部的光线传输方向排列设置的第i个所述光耦出元件的部分或全部与第i+1个所述光耦出元件的至少一半重叠。

16、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，至少部分所述第一光线对应的光线从所述导光部的入光侧的第一区域进入所述导光部，至少部分所述第二光线对应的光线从所述导光部的入光侧的第二区域进入所述导光部，所述第一区域与所述第二区域至少部分不同；沿所述导光部的光线传输方向排列的第一个所述光耦出元件位于所述导光部的分界线靠近所述导光部的出光侧的一侧，或者，不同导光元件的第一个被光线入射的光耦出元件分别位于所述导光部的分界线的两侧；所述分界线用于划分所述第一区域和所述第二区域。

17、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，导光装置还包括：反射元件；所述分光元件分束得到的所述第一光线和所述第二光线中的一者到达所述第一区域和所述第二区域中的一个并进入所述导光部，所述分光元件分束得到的所述第一光线和所述第二光线中的另一者射向所述反射元件；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的光线反射向所述第一区域和所述第二区域中的另一个。

18、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，导光装置还包括光源和反射元件；所述光源包括第一光源和第二光源，所述反射元件包括第一反射元件和第二反射元件；来自所述第一光源的所述第一光线和所述第二光线中的一个射向所述第一光源对应的所述第一区域和所述第二区域中的一个，来自所述第一光源的所述第一光线和所述第二光线中的另一个射向所述第一反射元件；来自所述第二光源的所述第一光线和所述第二光线中的一个射向所述第二光源对应的所述第一区域和所述第二区域中的一个，来自所述第二光源的所述第一光线和所述第二光线中的另一个射向所述第二反射元件；所述第一反射元件被配置为将入射至所述反射元件的光线反射处理为射向所述第二光源对应的所述第一区域和所述第二区域中的另一个；所述第二反射元件被配置为将入射至所述反射元件的光线改为射向所述第一光源对应的所述第一区域和所述第二区域中的另一个。

19、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述导光装置还包括特性转换元件，所述特性转换元件被配置为对所述第二光线对应的光线进行特性转换以使所述第二光线对应的第二出射光具有所述第一特性。

20、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件包括偏振分光元件，所述偏振分光元件被配置为将入射至所述偏振分光元件的光线分为具有第一偏振特性的第一光线和具有第二偏振特性的第二光线；所述特性转换元件包括偏振转换元件，所述偏振转换元件被配置为将所述第二光线在进入所述导光部之前转换为具有所述第一偏振特性。

21、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述导光部被配置为调整入射至所述导光部的至少部分光线的传播路径以从所述导光部的出光侧出射耦出光线；所述分光元件被配置为将入射至所述分光元件的耦出光线分为所述具有第一特性的第一光线和所述具有第二特性的第二光线。

22、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件包括偏振分光元件，所述偏振分光元件被配置为将入射至所述偏振分光元件的光线分为具有第一偏振特性的第一光线和具有第二偏振特性的第二光线；以及，所述导光装置还包括偏振转换元件，所述偏振转换元件被配置为将所述第二光线在经所述导光装置出射之前转换为具有所述第一偏振特性；至少部分所述第一光线沿所述出光方向出射；至少部分具有所述第二偏振特性的所述第二光线射向所述偏振转换元件，所述偏振转换元件被配置为将具有所述第二偏振特性的所述第二光线至少在再次到达所述分光元件之前转换为具有所述第一偏振特性。

23、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，导光装置还包括：反射元件；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的光线射向所述分光元件；所述偏振转换元件被配置为将具有所述第二偏振特性的所述第二光线在至少两次透过所述偏振转换元件后转换为具有所述第一偏振特性。

24、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述反射元件设置在所述导光部远离所述分光元件的一侧；所述偏振转换元件设置在所述分光元件与所述导光部之间，或者设置在所述导光部与所述反射元件之间；其中，所述偏振转换元件包括四分之一波片。

25、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，导光装置还包括：光源；所述光源被配置为发出光线，所述光线至少入射至所述分光元件。

26、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，导光装置还包括：方向调整元件，所述方向调整元件被配置为将所述光源发出的光线调整至具有发散角。

27、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件包括高分子材质。

28、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述第一光线与所述第二光线在可见光波段内的能量分布不完全相同。

29、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述光线入射至所述分光元件的入射角大于或等于40度。

30、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件被配置为反射所述第一偏振特性的光线，透射所述第二偏振特性的光线。

31、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件反射的所述第一光线射向所述反射元件，所述分光元件透射的所述第二光线射向所述第二区域；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的所述第一光线改为射向所述第一区域；所述偏振转换元件设置在所述分光元件与所述导光部之间，所述偏振转换元件被配置为将所述分光元件透射的所述第二光线转换为射向所述第二区域的具有所述第一偏振特性的光线。

32、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述偏振转换元件贴合在所述分光元件远离所述反射元件的一侧。

33、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件反射的所述第一光线射向所述第一区域，所述分光元件透射的所述第二光线射向所述反射元件；所述偏振转换元件设置在所述分光元件与所述反射元件之间，所述偏振转换元件被配置为将所述分光元件透射的所述第二光线转换为射向所述反射元件的具有所述第一偏振特性的光线；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的具有所述第一偏振特性的光线改为射向所述第二区域。

34、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述偏振转换元件贴合在所述分光元件靠近所述反射元件的一侧。

35、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件反射的所述第一光线射向所述第一区域，所述分光元件透射的所述第二光线射向所述反射元件；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的所述第二光线改为射向所述第二区域；所述偏振转换元件设置在所述反射元件与所述导光部之间，所述偏振转换元件被配置为将所述反射元件所改变的所述第二光线转换为射向所述第二区域的具有所述第一偏振特性的光线。

36、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件反射的所述第一光线射向所述第一区域，所述分光元件透射的所述第二光线射向所述反射元件；所述偏振转换元件设置在所述分光元件与所述反射元件之间，且所述偏振转换元件设置在所述反射元件与所述导光部之间；所述偏振转换元件被配置为将所述分光元件透射的所述第二光线转换为射向所述反射元件的偏振光；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的所述偏振光改为射向所述第二区域；所述偏振转换元件还被配置为将射向所述第二区域的所述第四偏振光转换为具有所述第一偏振特性的光线。

37、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述偏振转换元件贴合在所述反射元件靠近所述分光元件的一侧。

38、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件被配置为透射所述第一偏振特性的光线，反射所述第二偏振特性的光线。

39、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件透射的所述第一光线射向所述反射元件，所述分光元件反射的所述第二光线射向所述第二区域；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的所述第一光线改为射向所述第一区域；所述偏振转换元件设置在所述分光元件与所述导光部之间，所述偏振转换元件被配置为将所述分光元件反射的所述第二光线转换为射向所述第二区域的具有所述第一偏振特性的光线。

40、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述偏振转换元件贴合在所述分光元件靠近所述导光部的一侧。

41、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件透射的所述第一光线射向所述第一区域，所述分光元件反射的所述第二光线射向所述反射元件；所述偏振转换元件设置在所述分光元件与所述反射元件之间，所述偏振转换元件被配置为将所述分光元件反射的所述第二光线转换为射向所述反射元件的具有所述第一偏振特性的光线；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的具有所述第一偏振特性的光线改为射向所述第二区域。

42、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述偏振转换元件贴合在所述分光元件靠近所述反射元件的一侧。

43、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件透射的所述第一光线射向所述第一区域，所述分光元件反射的所述第二光线射向所述反射元件；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的所述第二光线改为射向所述第二区域；所述偏振转换元件设置在所述反射元件与所述导光部之间，所述偏振转换元件被配置为将所述反射元件所改变的所述第二光线转换为射向所述第二区域的具有所述第一偏振特性的光线。

44、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述分光元件透射的所述第一光线射向所述第一区域，所述分光元件反射的所述第二光线射向所述反射元件；所述偏振转换元件设置在所述分光元件与所述反射元件之间，且所述偏振转换元件设置在所述反射元件与所述导光部之间；所述偏振转换元件被配置为将所述分光元件反射的所述第二光线转换为射向所述反射元件的偏振光；所述反射元件被配置为将入射至所述反射元件的所述偏振光改为射向所述第二区域；所述偏振转换元件还被配置为将射向所述第二区域的所述偏振光转换为具有所述第一偏振特性的光线。

45、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述偏振转换元件贴合在所述反射元件靠近所述分光元件的一侧。

46、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述偏振转换元件包括二分之一波片。

47、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，所述第一出射光和所述第二出射光均具有所述第一特性。

48、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，抬头显示器还包括反射成像部；所述反射成像部用于将所述导光装置或所述图像源出射的光线反射至观察区，且透射环境光。

49、例如，在上述任一方面提供的实施方式的基础上，抬头显示器的所述反射成像部还包括透反膜；所述图像源的图像生成部被配置为将第一偏振特性的光线转换为具有第二偏振特性的成像光线，且所述成像光线至少包括目标波段的光线；所述透反膜被配置为对在所述目标波段内具有所述第二偏振特性的光线的反射率，大于对在所述目标波段内具有所述第一偏振特性的光线、以及除所述目标波段之外的其他光线的反射率；和/或，对在所述目标波段内具有所述第一偏振特性的光线、以及除所述目标波段之外的其他光线的透射率，大于对在所述目标波段内具有所述第二偏振特性的光线。

50、本发明至少一实施例提供的方案中，利用导光部能够将分光元件分出的第一光线和第二光线调整为至少部分重叠，使得第一光线和第二光线能够以至少部分重叠的方式从导光装置射出，在导光部的出光侧可以对第一光线和第二光线进行混合，混合后的光线更加均匀，导光部的出光侧的光线具有基本一致的能量分布，能够有效解决或改善色偏的问题。

51、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。