具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一反射镜也可被称作第二反射镜。反之亦然。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本申请所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是根据本申请实施方式的投影设备的示意性框图。

投影设备1000包括图像光投射器1100、第一反射镜1200、第二反射镜1300、匀光元件1400和壳体1500。

图像光投射器1100、第一反射镜1200、第二反射镜1300、匀光元件1400均设置在壳体1500内。如图1所示，图像光投射器1100可包括成像透镜组1120和图像生成单元1110。图像生成单元1110可以是PGU。在图像生成单元1110生成的图像信息可经过成像透镜组1120投射出去以形成图像光1130。第一反射镜1200可设置在图像光的传播路径上，图像光1130经过第一反射镜1200反射形成第一成像光1210。第二反射镜1300可设置在第一成像光1210的传播路径上，第一成像光1210经过第二反射镜1300反射形成第二成像光1310。匀光元件1400可具有成像面，第二成像光1310的主光线相匹配地射向匀光元件1400，并在匀光元件1400的成像面上成像，即第二成像光1310的主光线以理论入射角度投射至匀光元件1400的成像面上时，第二成像光1310的投影像面与匀光元件1400的成像面相匹配，即第二成像光1310的投影像面与匀光元件1400的成像面重合以保证在匀光元件1400的成像面形成完整的图像。其中，主光线是第二成像光1310沿光轴方向传播的光线。第二成像光1310投射到匀光元件1400的成像面上可以形成向外传播的第三成像光1410。

如图2所示，根据本申请实施方式，图像光投射器1100可位于XYZ三维坐标系中，其中，XZ面可以是第一虚拟侧面，YZ面可以是第二虚拟侧面，XY面可以是第三虚拟侧面。本申请中，图像生成单元1110可以是三维立体图形，并且可以与XYZ三维坐标系中的三个坐标面重合。第一侧面1111在第一虚拟侧面上，第二侧面1112在第二虚拟侧面上，第三侧面1113在第三虚拟侧面上。反之，三维立体图形图像生成单元1110的三个侧面也可以与XYZ三维坐标系中的三个坐标面不重合。为了简洁介绍，本申请中的图像生成单元1110的三个侧面均与XYZ三维坐标系中的三个坐标面重合。

如图4所示，根据本申请实施方式，将图像光投射器1100设置在壳体1500内的预定位置标记为目标位置，在本申请中目标位置处被称为1541处，用彼此垂直的三个虚拟的基准面进行限定，分别为第一基准面1510、第二基准面1520和第三基准面1530。如图3所示，根据实际产品需要，首先确定匀光元件1400的位置。为了方便调整图像光投射器1100在壳体1500内的位置，可以用XYZ三维坐标系的第一虚拟侧面、第二虚拟侧面和第三虚拟侧面限定图像光投射器1100。为了简洁介绍，在本申请中可以用第一侧面1111、第二侧面1112和第三侧面1113限定图像光投射器1100。图像光投射器1100最初可以位于壳体1500内部靠近目标位置处，在本申请中靠近目标位置处被称为初始位置1511处。图像光投射器1100在初始位置1511处发射的图像光1130可以直投至匀光元件1400上。当图像光投射器1100设置在初始位置1511处时，可以确定第二反射镜1300的位置，即第二反射镜1300可设置在第二侧面1112与第二基准面1520的二面角平分面上。第二侧面1112与第二基准面1520处于相交状态，其两面之间的夹角即为二面角，二面角平分面是指位于第二侧面1112和第二基准面1520之间的虚拟平分面，其分别与第二侧面1112和第二基准面1520形成两个二面角，并且这两个二面角大小相等。确定好第二反射镜1300的位置后，可通过第二反射镜1300对图像光投射器1100进行镜像，并根据镜像的图像调整图像光投射器1100的位置，使得第二侧面1112与第二基准面1520处于共面状态。当第二侧面1112与第二基准面1520共面时，图像光投射器1100所处的位置可标记为第一次折转位置1521处。

如图4所示，当图像光投射器1100设置在第一次折转位置1521处时，可以确定第一反射镜1200的位置，即第一反射镜1200设置在第一侧面1111与第一基准面1510的二面角平分面上。第一侧面1111与第一基准面1510处于相交状态，其两面的夹角即为二面角，二面角平分面是指位于第一侧面1111和第一基准面1510之间的虚拟平分面，其分别与第一侧面1111和第一基准面1510形成两个二面角，并且这两个二面角大小相等。确定好第一反射镜1200的位置后，可通过第一反射镜1200对图像光投射器1100进行镜像，并根据镜像的图像调整图像光投射器1100的位置，使得第一侧面1111与第一基准面1510处于共面状态。当第一侧面1111与第一基准面1510共面时，图像光投射器1100所处的位置可标记为第二次折转位置1531处。图像光投射器1100设置在第二次折转位置1531处时，图像光投射器1100的第一侧面1111与第一基准面1510处于共面状态，第二侧面1112与第二基准面1520处于共面状态，第三侧面1113与第三基准面1530处于平行状态。此时，只要从第二次折转位置1531处沿第三基准面1530的法线方向平移(平移量可为0)图像光投射器1100或者调整成像透镜组1120的架构(例如透镜形状、光焦度等)就能实现第三侧面1113与第三基准面1530的共面状态。当第三侧面1113与第三基准面1530实现共面时，图像光投射器1100发射的图像光经第一反射镜1200和第二反射镜1300反射至匀光元件1400的光程等于图像光投射器1100从初始位置1511处发射的图像光直投至匀光元件1400的光程。此时，图像光投射器1100就到达预定的目标位置1541处。

在目标位置1541处的图像光投射器1100发出的图像光可以沿第一方向1131传播并可经过第一反射镜1200形成沿第二方向1220传播的第一成像光1210。第一成像光1210可经过第二反射镜1300形成第二成像光1310。第二成像光1310可沿主光线方向传播，并可投射到匀光元件1400的成像面上。

根据本申请实施方式，匀光元件1400上可设置有用于扩散第二成像光1310的微结构单元，第二成像光1310经微结构单元扩散后可成像在匀光元件1400上，并可透过匀光元件1400形成第三成像光1410。微结构单元(Diffuser)具有成像显示作用，可以改变光线的发散角，以提高图像的均匀性和亮度。微结构单元可以是散布于匀光元件1400上的光散射颗粒，也可以是在电场等外部激励源的刺激下开启或关闭的电致散射颗粒。如图3所示，图像光投射器1100发出的投影图像光经过第一反射镜1200反射后，折转光线至第二反射镜1300。然后，第二反射镜1300折转光线至匀光元件1400，匀光元件1400上的微结构单元将投影图像匀光后依次成像在匀光元件1400上。

图5是根据本申请另一实施方式的投影设备的结构示意图。

投影设备包括图像光投射器4100、第一反射镜4200、第二反射镜4300、匀光元件4400、壳体4500、第一曲面镜4600以及第二曲面镜4700。

图像光投射器4100可包括成像透镜组4120和图像生成单元4110。图像生成单元4110可以是PGU。在图像生成单元4110生成的图像信息可经过成像透镜组4120投射出去以形成图像光。图像光投射器4100在壳体1500内的预定目标位置用彼此垂直的三个虚拟的基准面限定，分别为第一基准面、第二基准面和第三基准面。图像光投射器4100用三个侧面限定，分别是第一侧面、第二侧面和第三侧面。图像光投射器4100最初可以位于壳体1500内靠近目标位置的任意位置处，在本申请中任意位置处被称为初始位置处。当图像光投射器4100设置在初始位置处时，可以确定第二反射镜4300的位置，即第二反射镜4300可设置在第二侧面与第二基准面的二面角平分面上。第二侧面与第二基准面处于相交状态，其两面之间的夹角即为二面角，二面角平分面是指位于第二侧面和第二基准面之间的虚拟平分面，其分别与第二侧面和第二基准面形成两个二面角，并且这两个二面角大小相等。确定好第二反射镜4300的位置后，可通过第二反射镜4300对图像光投射器4100进行镜像，并根据镜像的图像调整图像光投射器4100的位置，使得第二侧面与第二基准面处于共面状态。当第二侧面与第二基准面共面时，图像光投射器4100所处的位置可标记为第一次折转位置处。当图像光投射器4100设置在第一次折转位置处时，可以确定第一反射镜4200的位置，即第一反射镜4200设置在第一侧面与第一基准面的二面角平分面上。第一侧面与第一基准面处于相交状态，其两面的夹角即为二面角，二面角平分面是指位于第一侧面和第一基准面之间的虚拟平分面，其分别与第一侧面和第一基准面形成两个二面角，并且这两个二面角大小相等。确定好第一反射镜4200的位置后，可通过第一反射镜4200对图像光投射器4100进行镜像，并根据镜像的图像调整图像光投射器4100的位置，使得第一侧面与第一基准面处于共面状态。当第一侧面与第一基准面共面时，图像光投射器4100所处的位置可标记为第二次折转位置处。图像光投射器4100设置在第二次折转位置处时，图像光投射器4100的第一侧面与第一基准面处于共面状态，第二侧面与第二基准面处于共面状态，第三侧面与第三基准面处于平行状态。此时，只要从第二次折转位置处平移图像光投射器4100或者调整成像透镜组4120的架构(例如透镜形状、光焦度等)就能实现第三侧面与第三基准面的共面状态。当第三侧面与第三基准面实现共面时，图像光投射器4100发射的图像光经第一反射镜4200和第二反射镜4300反射至匀光元件4400的光程等于图像光投射器4100从初始位置4511处发射的图像光直投至匀光元件4400的光程。此时，图像光投射器4100就到达预定的目标位置4541处。

如图5所示，图像光投射器4100在第二次折转位置处。图像光投射器4100发出的图像光可以沿第一方向传播并可经过第一反射镜4200形成沿第二方向传播的第一成像光。第一成像光可经过第二反射镜4300形成第二成像光。第二成像光可沿主光线方向传播，并可投射到匀光元件4400的成像面上。匀光元件4400上可设置有用于扩散第二成像光的微结构单元，第二成像光经微结构单元扩散后可成像在匀光元件4400上，并可透过匀光元件4400形成第三成像4410光。微结构单元(Diffuser)具有成像显示作用，可以改变光线的发散角，以提高图像的均匀性和亮度。微结构单元可以是散布于匀光元件4400上的光散射颗粒，也可以是在电场等外部激励源的刺激下开启或关闭的电致散射颗粒。

第一曲面镜4600可设置在第三成像光4410的传播路径上以投射匀光元件4400上成的像，第二曲面镜4700可设置在第一曲面镜4600投射的图像的传播路径上以投射第一曲面镜4600投射的图像。匀光元件4400透射形成的第三成像光4410可沿光线传播路径依次通过第一曲面镜4600和第二曲面镜4700。在例如HUD的应用场景中，第一曲面镜4600和第二曲面镜4700可基于安装投影设备的机动车的风挡玻璃的形状进行设计以尽可能地消除或降低各种像差。第一曲面镜4600和第二曲面镜4700将匀光元件4400上所成的像反射到风挡玻璃上。

如图5所示，图像光投射器4100可设置在第一曲面镜4600的左半部分。或者，如图6所示，图像光投射器4100设置在第一曲面镜4600镜的右半部分。在例如HUD的应用场景中，将图像光投射器4100设置在第一曲面镜4600的右半部分，或者将图像光投射器4100设置在第一曲面镜4600的左半部分，可以有效利用HUD顶部空间以减小HUD的体积。

如图7所示，图像光投射器4100可设置在第二曲面镜4700的右半部分。或者，如图8所示，图像光投射器4100可设置在第二曲面镜4700的左半部分。在例如HUD的应用场景中，将图像光投射器4100设置在第二曲面镜4700的右半部分，或者将图像光投射器4100设置在第二曲面镜4700的左半部分，同样可以有效利用HUD顶部空间以减小HUD的体积。

根据本申请实施方式，第一反射镜4200、第二反射镜4300以及匀光元件4400可以通过结构包络进行模块化集成，形成组合模块。如图8所示，图像光投射器和组合模块具有X1方向S1、Y1方向S2以及Z1方向S3上的自由度。调节图像光投射器和组合模块可以在X1方向S1、Y1方向S2和Z1方向S3上自由旋转，即空间位置可调，从而调节图像光投射器、和组合模块之间光线的距离。图像光投射器与组合模块沿图像光的光轴方向平移以调节匀光元件4400的成像面上的图像，可以使成像光的焦点最终位于匀光元件4400上。

如图10所示，第一反射镜5200、第二反射镜5300以及匀光元件5400可以通过结构包络进行模块化集成，形成组合模块5500。平移图像光投射器5100或组合模块5500以调节图像光投射器5100与第一反射镜5200之间折转路线的距离L1；使得图像光投射器5100与第一反射镜5200之间折转路线的距离L1、第一反射镜5200与第二反射镜5300之间折转路线的距离L2、以及第二反射镜5300与匀光元件5400之间折转路线的距离L3之和等于图像光投射器从初始位置发射的图像光直投至匀光元件的光程距离，以实现图像光正好聚焦到匀光元件5400上微单元的焦点处。例如在HUD实际应用中，图像光投射器5100的实际位置可能会因HUD的尺寸公差与装配精度的影响而与理论目标位置存在偏移，从而产生新的第一基准面、第二基准面以及第三基准面。图像光投射器5100与第一反射镜5200之间折转路线的距离L1与第一反射镜5200与第二反射镜5300之间折转路线的距离L2以及与第二反射镜5300与匀光元件5400之间折转路线的距离L3的总和可能大于或小于图像光投射器5100理论的投影距离。因此，本申请设计可以前后平移图像光投射器5100或组合模块5500，以调节图像光投射器5100与第一反射镜5200之间折转路线的距离L1、使得L1、第一反射镜5200与第二反射镜5300之间折转路线的距离L2、以及第二反射镜5300与匀光元件5400之间折转路线的距离L3三者之和等于图像光投射器5100理论的投影距离，从而实现图像光投射器5100与第一反射镜5200、第二反射镜5300以及匀光元件5400之间的轴向可调性，保证图像光投射器5100发射的图像光正好聚焦到匀光元件5400上的焦点处。

图11是根据本申请实施方式的投影方法的流程图。

投影方法6000可包括：在操作S6100，将用于生成图像光的图像光投射器以及具有成像面的匀光元件设置在壳体的内部空间中，其中，图像光的主光线射向匀光元件；在操作S6200，将第一反射镜设置在图像光沿第一方向传播的路径上，图像光经过第一反射镜形成沿第二方向传播的第一成像光；以及在操作S6300，将第二反射镜设置在第一成像光的传播路径上，第一成像光经过第二反射镜形成沿主光线方向传播的第二成像光，并使得第二成像光相匹配地投射到匀光元件的成像面上，使第二成像光的投影像面与匀光元件的成像面重合。

根据本申请实施方式，投影方法还可包括：将限定图像光投射器的目标位置的彼此垂直的虚拟面标记为第一基准面、第二基准面和第三基准面；将限定图像光投射器的虚拟面标记为第一虚拟侧面、第二虚拟侧面和第三虚拟侧面，其中，第一虚拟侧面和第二虚拟侧面与成像透镜组的轴线平行，第三虚拟侧面与成像透镜组的轴线垂直；其中，确定图像光投射器、第一反射镜和第二反射镜的位置的步骤包括：第一步,将图像光投射器设置在靠近内部空间中目标位置的初始位置处，使图像光投射器发射的图像光直投至匀光元件；第二步，将第二反射镜设置在由第二基准面与位于初始位置的第二虚拟侧面所确定的二面角平分面上，通过第二反射镜对图像光投射器进行镜像，并根据镜像图像调整图像光投射器的位置，使得调整后的第二虚拟侧面与第二基准面共面，则将图像光投射器调整后的位置标记为第一次折转位置；第三步，将第一反射镜设置在由第一基准面与位于第一次折转位置的第一虚拟侧面所确定的二面角平分面上，通过第一反射镜对图像光投射器进行镜像，并根据镜像图像调整图像光投射器的位置，使得调整后的第一虚拟侧面与第一基准面共面，则将图像光投射器调整后的位置标记为第二次折转位置；以及第四步，将图像光投射器从第二次折转位置处平移，使得图像光投射器发射的图像光经第一反射镜和第二反射镜反射至匀光元件的光程等于图像光投射器从初始位置处发射的图像光直投至匀光元件的光程，则图像光投射器到达目标位置。

根据本申请实施方式，投影方法还可包括：在匀光元件上设置用于扩散第二成像光的微结构单元，第二成像光经微结构单元扩散后成像在匀光元件上。

根据本申请实施方式，投影方法还可包括：第二成像光投射到匀光元件的成像面上形成向外传播的第三成像光，其特征在于，在壳体的内部空间中设置有第一曲面镜和第二曲面镜，其中，第一曲面镜设置在第三成像光的传播路径上以投射匀光元件上成的像；以及第二曲面镜设置在第一曲面镜投射的图像的传播路径上以投射第一曲面镜投射的图像。

根据本申请实施方式，投影方法还可包括：调节装置调节图像光投射器、第一反射镜、第二反射镜以及匀光元件的空间位置从而调节光线的距离。

上文主要以车载HUD为例阐述了根据本申请实施方式的投影设备和方法。然而，本领域技术人员可知，在不背离本申请所教导的技术构思的前提下，还可将上述方案应用于多种成像场景中，

以上描述仅为本申请的实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。