抬头显示设备及机动车的制作方法

1.本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种抬头显示设备及机动车。


背景技术：

2.随着汽车制造技术的成熟，越来越多的高端车辆配备了先进的汽车电子产品，抬头显示设备(head up display，hud)就是其中一种。hud是基于增强现实(augmented reality，ar)技术的汽车电子产品，所谓ar，简单而言就是在人的视野上叠加由电脑生成的图像信息，以增强人类对当前环境的感知。例如，基于ar的hud能够在挡风玻璃或者中控台上方的投影屏等成像设备上投影车速、导航信息等图像，辅助驾驶员驾驶车辆。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。hud在使用时，一般会设置安装在汽车的控制台内部空间内。
3.然而，本发明的发明人发现，为了将hud更好的设置在控制台内，需要对hud的体积做出限制，将hud的体积做小，然而对hud体积的限制导致成像光线成像前传播的光程较短，无法向较远处成像。严重降低了用户的使用体验。


技术实现要素：

4.本发明实施方式的目的在于提供一种抬头显示设备及机动车，在保证成像光线光程的同时，缩小抬头显示设备的体积。
5.为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种抬头显示设备，包括：外壳；设置在所述外壳内的像源以及反射组件；其中，所述外壳上设置有出光口，所述反射组件包括第一反射元件、第二反射元件、第三反射元件和第四反射元件，所述像源设置在所述第一反射元件远离所述出光口的一侧，所述第二反射元件设置在第一反射元件靠近所述出光口的一侧，所述第三反射元件设置在所述第一反射元件靠近所述出光口一侧，所述第四反射元件设置在所述第一反射元件远离所述出光口一侧，所述像源用于出射成像光线，所述第四反射元件用于对所述像源出射的成像光线进行反射，所述第三反射元件用于对经由所述第四反射元件反射后的成像光线进行反射，经由所述第三反射元件反射后的成像光线照射到所述第二反射元件上，所述第二反射元件用于对所述成像光线进行反射，所述第一反射元件用于对经由所述第二反射元件反射后的成像光线进行反射，经由所述第一反射元件反射后的成像光线通过所述出光口出射，以使得通过所述出光口出射的光线经由外部成像设备成像。
6.本发明的实施方式还提供了一种机动车，包括：成像设备和前述的抬头显示设备，其中，所述成像设备用于对经由出光口出射的所述成像光线进行成像。
7.本发明实施方式相对于现有技术而言，将像源设置在第一反射元件远离出光口的一侧，像源发出的成像光线经由第四反射元件、第三反射元件、第二反射元件和第一反射元件反射后自出光口出射，通过四个不同反射元件的多次反射保证成像光线的光程；此外，第
二反射元件设置在第一反射元件靠近出光口的一侧，像源设置在第一反射元件远离出光口的一侧，在需要的光程一定的情况下，可以更好的对像源和出光口之间的空间进行利用，提升了空间利用率，从而缩小抬头显示设备的体积。
8.另外，所述第一反射元件为曲面反射元件，第二反射元件为平面反射元件，所述第三反射元件为平面反射元件，所述第四反射元件为平面反射元件。设置第一反射元件为曲面反射元件，可以放大图像并提供更远的成像距离。
9.另外，所述第二反射元件为曲面反射元件，第一反射元件为平面反射元件，所述第三反射元件为平面反射元件，所述第四反射元件为平面反射元件。设置第二反射元件为曲面反射元件，可以放大图像并提供更远的成像距离。
10.另外，所述第一反射元件和/或所述第二反射元件可移动的设置在所述外壳内。第一反射元件和/或第二反射元件可移动的设置在外壳内，通过移动第一反射元件和/或第二反射元件，可以改变成像光线的光程和成像的位置，从而满足更多的使用需要，提升抬头显示设备的适用范围。
11.另外，所述第一反射元件沿第一预设方向可移动的设置在所述外壳内，所述第一预设方向为所述第一反射元件的入射主轴和反射主轴形成的夹角内的任意方向。
12.另外，所述第一预设方向为所述第一反射元件的入射主轴和反射主轴形成的所述夹角的角平分线方向。
13.另外，所述第二反射元件沿第二预设方向可移动的设置在所述外壳内，所述第二预设方向为所述第二反射元件的入射主轴和反射主轴形成的夹角内的任意方向。
14.另外，所述第二预设方向为所述第二反射元件的入射主轴和反射主轴形成的所述夹角的角平分线方向。
15.另外，所述像源可移动的设置在所述外壳内。像源可移动的设置在桥体内，通过像源的移动，可以改变成像光线的光程和成像的位置，从而满足更多的使用需要，提升抬头显示设备的适用范围。
16.另外，还包括：遮光元件；所述外壳的出光口处设置有封口件，所述遮光元件用于对沿第三预设方向射向所述封口件的外界光线进行遮挡。设置遮光元件，通过遮光元件阻挡沿第一预设方向照射到出光口上的外界光线，从而避免设置在出光口上的封口件将外界光线反射到驾驶员的眼中，从而减少出光口上眩光的产生。
17.另外，所述第二反射元件至少部分延伸至所述外壳外形成所述遮光元件。第二反射元件部分延伸至外壳外形成遮光元件，可以无需额外设置遮光元件，简化制备过程的同时，部分第二反射元件可以设置在外壳外，进一步的减小抬头显示设备的体积。
18.另外，所述像源包括光源、背光组件和图像生成元件；所述背光组件用于将所述光源发出的光线进行传输；所述图像生成元件用于将经由所述背光组件传输后的光线转换为所述成像光线。
19.另外，所述背光组件包括反射导光元件、方向控制元件及发散元件；所述反射导光元件用于对所述光源发出的光线进行收集；所述方向控制元件用于将经由所述反射导光组件后的光线进行会聚；所述发散元件用于将经由所述方向控制元件会聚后的光线以预设角度进行发散。
20.另外，所述反射导光元件包括空心灯杯；所述空心灯杯包括由反光壁围成的中空
外壳，所述空心灯杯的出光口朝向所述方向控制元件，所述光源设置在所述空心灯杯远离所述出光口的一端，所述光源发出的光线入射至所述反光壁时发生反射，以使得经由所述反射壁反射后的光线通过所述出光口出射至所述方向控制元件。
21.另外，还包括墨镜，包括：所述墨镜用于透过p偏振光并阻挡s偏振光。
22.另外，还包括设置在所述出光口和所述成像设备之间的相位延迟元件，通过所述出光口出射的成像光线为s偏振光，所述相位延迟元件用于将通过所述出光口出射的s偏振光转换为圆偏振光或p偏振光。在出光口的成像设备之间设置相位延迟元件将出光口出射的s偏振光转换为圆偏振光或p偏振光，圆偏振光具有p偏振分量，从而使得司乘人员在佩戴墨镜时仍可清晰的看见抬头显示设备所成的像。
23.另外，所述成像设备上设置有p偏振反射膜，通过出光口出射的成像光线为p偏振光。在成像设备上设置有p偏振反射膜，可以提升p偏振状态的成像光线在成像设备上的反射率，从而提升司乘人员在佩戴墨镜时观看抬头显示设备所成像的清晰度。
24.另外，所述成像设备为挡风玻璃，所述挡风玻璃内设置有楔形膜。在挡风玻璃内设置楔形膜，可以消除成像的重影，提升成像的清晰度。
25.另外，还包括设置在所述成像设备上的选择性反射膜，所述选择性反射膜用于反射所述成像光线。在成像设备上设置选择性反射膜对成像光线进行反射，避免成像光线在成像设备上形成二次成像，消除成像的重影，提升成像的清晰度。
附图说明
26.图1是本发明第一实施方式所提供的抬头显示设备的结构示意图；
27.图2是本发明另一实施方式所提供的抬头显示设备的结构示意图；
28.图3是本发明第一实施方式所提供的抬头显示设备中像源的结构示意图；
29.图4是本发明第一实施方式所提供的抬头显示设备中背光组件的结构示意图；
30.图5是本发明第一实施方式所提供的抬头显示设备中背光组件的结构示意图；
31.图6是本发明另一实施方式所提供的抬头显示设备中背光组件的结构示意图；
32.图7是本发明另一实施方式所提供的抬头显示设备中背光组件的结构示意图；
33.图8是本发明第二实施方式所提供的抬头显示设备的结构示意图；
34.图9是本发明第三实施方式所提供的抬头显示设备的结构示意图；
35.图10是本发明第四实施方式所提供的机动车的结构示意图；
36.图11是本发明另一实施方式所提供的机动车的结构示意图。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。
38.本发明的第一实施方式涉及一种抬头显示设备，具体结构如图1所示，包括：外壳10，外壳10上开设有出光口11；设置在外壳10内的像源20和反射组件30。其中，反射组件30包括第一反射元件31、第二反射元件32、第三反射元件33和第四反射元件34。像源20设置在
第一反射元件31远离出光口11的一侧，第二反射元件32设置在第一反射元件31靠近出光口11的一侧，第三反射元件33设置在第一反射元件31靠近出光口11一侧，第四反射元件34设置在第一反射元件31远离出光口11一侧。像源20用于出射成像光线至第四反射元件34，第四反射元件34用于对像源20出射的成像光线进行反射，第三反射元件33用于对经由第四反射元件34反射后的成像光线进行反射，经由第三反射元件33反射后的成像光线照射到第二反射元件32上，第二反射元件32用于对成像光线进行反射，第一反射元件31用于对经由第二反射元件32反射后的成像光线进行反射，经由第一反射元件31反射后的成像光线通过出光口11出射，以使得通过出光口11出射的光线经由外部成像设备100成像(图1中20’即为像源20在成像设备100上所成像)，即经由外部成像设备100将成像光线反射至人眼盒区域200。
39.与现有技术相比，本发明第一实施方式所提供的抬头显示设备将像源20设置在第一反射元件31远离出光口11的一侧，像源20发出的成像光线经由第四反射元件34、第三反射元件33、第二反射元件32和第一反射元件31反射后自出光口11出射，通过多个反射元件的多次反射保证成像光线的光程；此外，第二反射元件32设置在第一反射元件31靠近出光口11的一侧，像源20设置在第一反射元件31出光口11的一侧，在需要的光程一定的情况下，可以更好的对像源20和出光口11之间的空间进行利用，提升了空间利用率，从而缩小抬头显示设备的体积。
40.可以理解的是，前述反射组件30包括第一反射元件31、第二反射元件32、第三反射元件33和第四反射元件34仅为本实施方式中的一种具体的实施方式，并不构成限定，在本发明的其它实施方式中，也可以还包括第五反射元件、第六反射元件等其它实施方式，在此不进行一一列举。
41.具体的，在本实施方式中，第一反射元件31为曲面反射元件。设置第一反射元件31为曲面反射元件，可以放大图像并提供更远的成像距离。可以理解的是，第一反射元件31为曲面反射元件仅为本实施方式中的一种具体的优选实施方式，并不构成限定，在本发明的其它实施方式中，也可以是如图2所示，设置第二反射元件32为曲面反射元件。设置第二反射元件32为曲面反射元件，同样可以放大图像并提供更远的成像距离。此外，还可以是第一反射元件31和第二反射元件32均为曲面反射元件的其它实施方式，在此不进行一一列举，具体可以根据实际需要进行灵活的设置。
42.进一步的，在本实施方式中，第一反射元件31可移动的设置在外壳10内，例如，设置导轨，在导轨上可移动设置滑块，将第一反射元件31与滑块固定，从而实现第一反射元件31可移动的设置在外壳10内。可以理解的是，通过导轨和滑块实现第一反射元件31可移动的设置在外壳10内仅为一种具体的实现方式的举例说明，并不构成限定，在实际生产中，也可以是通过其它方式实现第一反射元件31可移动的设置在外壳10内，例如通过马达驱动、通过电磁驱动等。第一反射元件31可移动的设置在外壳10内，通过移动第一反射元件31，可以改变成像光线的光程和成像的位置，从而满足更多的使用需要，提升抬头显示设备的适用范围。可以理解的是，前述第一反射元件31可移动的设置在外壳10内仅为本实施方式中的一种具体的举例说明，并不构成限定，在实际生产和使用过程中，也可以是第二反射元件32可移动的设置在外壳10内，或者第一反射元件31和第二反射元件32均可移动的设置在外壳10内，或者是第三反射元件33、第四反射元件34等其它反射元件可移动的设置在外壳10
内，在此不进行一一列举，具体可以根据实际需要进行灵活的设置。
43.具体的，在本实施方式中，如图1所示，第一反射元件31沿第一预设方向可移动的设置在外壳10内。第一预设方向为第一反射元件31的入射主轴和反射主轴形成的夹角的角平分线方向。其中，入射主轴为入射光束的中心线，反射主轴为反射光束的中心线。可以理解的是，前述第一预设方向为第一反射元件31的入射主轴和反射主轴形成的夹角的角平分线方向仅为本实施方式中的一种具体的举例说明，并不构成限定，在本发明的其它实施方式中，第一预设方向也可以是第一反射元件31的入射主轴和反射主轴形成的夹角内的任意方向，具体可以根据实际需要进行灵活的设置。
44.可以理解的是，前述第一反射元件31可移动的设置在外壳10内仅为本实施方式中的一种具体的实施方式说明，并不构成限定，在本发明的其它实施方式中，也可以是第一反射元件31固定设置在外壳10内，第二反射元件32沿第二预设方向可移动的设置在外壳10内，或者第一反射元件31和第二反射元件32均可移动的设置在外壳10内，具体可以根据实际需要进行灵活的设置。其中，第二预设方向为第二反射元件32的入射主轴和反射主轴形成的夹角的角平分线方向。其中，入射主轴为入射光束的中心线，反射主轴为反射光束的中心线。可以理解的是，前述第二预设方向为第二反射元件32的入射主轴和反射主轴形成的夹角的角平分线方向仅为本实施方式中的一种具体的举例说明，并不构成限定，在本发明的其它实施方式中，第二预设方向也可以是第二反射元件32的入射主轴和反射主轴形成的夹角内的任意方向，具体可以根据实际需要进行灵活的设置。
45.进一步的，在本实施方式中，像源20可移动的设置在外壳10内，例如，设置导轨，在导轨上可移动设置滑块，将像源20与滑块固定，从而实现像源20可移动的设置在外壳10内。可以理解的是，通过导轨和滑块实现像源20可移动的设置在外壳10内仅为一种具体的实现方式的举例说明，并不构成限定，在实际生产中，也可以是通过其它方式实现像源20可移动的设置在外壳10内，例如通过马达驱动、通过电磁驱动等。像源20可移动的设置在外壳10内，通过移动像源20，可以改变成像光线的光程和成像的位置，从而满足更多的使用需要，提升抬头显示设备的适用范围。
46.具体的，在本实施方式中，像源20沿成像光线的主轴延伸方向(图1中b方向)可移动的设置在外壳10内。可以理解的是，前述像源20沿成像光线的主轴延伸方向可移动的设置在外壳10内仅为本实施方式中的一种具体的举例说明，并不构成限定，在本发明的其它实施方式中，也可以是像源20沿其它方向移动设置在外壳10内，具体可以根据实际需要进行灵活的设置。
47.具体的，在本实施方式中，如图3、图4所示，像源20包括用于产生光线的光源21、用于将所述光源21发出的光线进行传输的背光组件22及用于将经由背光组件22传输后的光线转换为成像光线的图像生成元件23。其中，背光组件22可以包括依次设置在光源21出光侧的反射导光元件221、方向控制元件222以及发散元件223，反射导光元件221用于对所述光源21发出的光线进行收集、并将收集到的光线传导至方向控制元件222，方向控制元件222用于将经由所述反射导光组件收集后的光线进行会聚、并将汇聚后的光线传导至发散元件223，发散元件223用于将经由所述方向控制元件222会聚后的光线以预设角度进行发散、并将弥散后的光线传导至图像生成元件23。具体的，反射导光元件221设置在光源21的出光侧，方向控制元件222设置在反射导光元件221的出光侧且位于反射导光元件221的出
光侧，发散元件223设置在反射导光元件221的出光侧。
48.其中，光源21用于产生光线，其可以包括至少一个电致发光元件，通过电场激发产生光线，如发光二极管(light emitting diode,led)、有机发光二极管(orgnic light-emitting diode,oled)、迷你发光二极管(mini led)、微发光二极管(micro led)、冷阴极荧光灯管(cold cthode fluorescent lmp，ccfl)、led冷光源21(cold led light，cll)、电激发光(electro luminescent，el)、电子发射(field emission disply，fed)或量子点光源21(quntum dot,qd)等。图像生成元件23包括液晶面板，液晶面板可将光源21发出的光线转化为图像光线。
49.如图4所示，本实施方式中，反射导光元件221为空心灯杯，空心灯杯包括由反光壁2211围成的中空外壳，中空外壳包括出光开口2212，出光开口2212朝向方向控制元件222设置，光源21设置在空心灯杯远离出光开口2212的一端，光源21发出的光线入射至反光壁2211时发生反射，以使得经由反射壁反射后的光线通过出光开口2212出射至方向控制元件222。也就是说，光源21发出的光线中，射向出光开口2212的光线直接照射到方向控制元件222上，射向反光壁2211的光线则经反光壁2211的反射后从出光开口2212照射到方向控制元件222上，从而提高了光源21光线的利用率。
50.需要说明的是，反射导光元件221的外形可以是三棱锥形状、四棱锥形状或抛物面形状(类似于碗状态)。本实施方式中，如图5所示，反射导光元件221的外形为四棱锥形状，反射导光元件221的出光开口2212和底部的形状可为圆形、椭圆形、矩形、正方形、梯形或平行四边形，出光开口2212和底部的形状可以相同或不同。
51.方向控制元件222设置在所述出光开口2212处，即，方向控制元件222可以紧贴出光开口2212或与出光开口2212保持一定距离，方向控制元件222对反射导光元件221出射的光线进行方向控制，将光线聚集至预定范围，可进一步聚拢光线，提高光线利用率。方向控制元件222可为透镜或透镜组合，如凸透镜、菲涅尔透镜或透镜组合等，本实施方式中，方向控制元件222为凸透镜。可以理解，预定范围可以是一个点，比如凸透镜的焦点，也可以是一个较小的区域，设置方向控制元件222的目的在于对光源21出射的大角度光线进行聚拢，提高光线利用率。
52.发散元件223将光线扩散为具有一定分布角度的光束，弥散角度越小，光束的亮度越高，反之亦然。发散元件223将聚集后的光线以一定角度进行弥散，增加光线的扩散程度，可以在一定区域内使光线均匀分布。发散元件223可为衍射光学元件，如光束整形元件(beam shper)，光线经过发散元件223之后，会弥散开来并且形成一个具有特定截面形状的光束，截面形状包括但不限于线形、圆形、椭圆形、正方形或长方形。通过控制发散元件223的微观结构，可以精准控制光线的弥散角和截面形状等，实现对弥散作用的精确控制。
53.需要指出的是，反射导光元件221并不局限于前述的空心灯杯结构，也可以是其他结构。例如图6所示，导光元件为实心透光部件，其折射率大于1，包括出光面2213、光反射面2214、光源收容槽2215。出光面2213邻近方向控制元件222，光反射面2214自出光面2213周缘朝背离方向控制元件222(图未示出)的方向延伸，光源收容槽2215位于光反射面2214背离出光面2213的一侧、并自该侧的光反射面2214边缘朝靠近出光面2213一侧凹陷。光源收容槽2215包括正对出光面2213设置的底壁2215a、以及将底壁2215a周缘连接至光反射面2214的侧壁，底壁2215a和侧壁均为导光元件的入光面。如此一来，光源21设置在光源收容
槽2215内，并朝向光源收容槽2215的底壁2215a。底壁2215a为朝背离出光面2213的方向凸起的凸面，该凸面用于入射光源21发出的发散角较小的光线、并在光线经由该凸面入射时将其转换为准直光线。准直光线是指光线发散角很小或几乎为0，平行或近乎平行的光线，准直的光线入射至图像生成元件23时，光线的一致性较好，更有利于光线转化成像。
54.优选的，底壁2215a将入射的光线转换为准直光线后，该准直光线垂直于出光面2213。当然，可以理解的，经由底壁2215a入射的光线在被转换为准直光线之后，不一定垂直于出光面2213，也可以是基于特定考量而与出光面2213成特定的夹角(0度与90度之间)。需要说明的是，光反射面2214是导光元件的内表面，由于导光元件的折射率大于1，光源21发出的大角度光线经由侧壁入射至光反射面2214上之后，满足全反射条件的光线会在导光元件的光反射面2214上发生全反射并经由出光面2213出射，光源21发出的小角度光线经由底壁2215a入射至导光元件内但不入射至光反射面2214、而是直接入射至出光面2213而经由出光面2213出射。
55.需要说明的是，本实施方式中，将底壁2215a设置为凸面，从而利用凸起的底壁2215a形成平凸透镜结构，起到用于将小角度光线条调整为准直光线的功能，图6中仅仅是以凸面形成的平凸透镜为例进行示意，而在其他变更实施方案中，该种凸面还可用来形成具有光线准直功能的准直透镜，如菲涅尔透镜或透镜组合等，并且，凸面可以单独设置并安装在实心透光件上，也可与实心透光件一体成型。光反射面2214的形状包括曲面面形，如抛物面形状、自由曲面形状或圆锥曲面形状等，如此设置可以有效增加前述大角度光线入射至光反射面2214上的入射角，从而更容易满足光线传播的全反射临界条件，以最大限度保证尽可能多的光线被光反射面2214反射向出光面2213而出射，以供成像所用，从而提高光线利用效率。另外，光源收容槽2215的底壁2215a也不局限于前述的凸面结构，其还可以是其他结构，只要能够保证“将入射至导光元件转变为准直光线、并出射导光元件”即可。例如图7所示，出光面2213上设置有朝向底壁2215a凹陷的盲孔2216，盲孔2216的底面2216a为朝出光面2213一侧凸起的凸面，该凸面用于出射经由底壁2215a入射的光线、并在该光线经由凸面出射时将其转换为准直光线，凸面的具体实施方式与上述实施方式中底壁2215a的凸面类似，此处不再赘述。在该种设置之下，底壁2215a为平行于出光面2213的平面，当然，除此之外，底壁2215a的形状设计方案还存在多种其他可能，在此不再一一赘述。
56.本发明的第二实施方式涉及一种抬头显示设备。如图8所示，第二实施方式与第一实施方式大致相同，都具备外壳10，像源20，反射组件30；主要区别之处在于：在本实施方式中，还包括：遮光元件40和封口件50。其中，封口件50设置在出光口11处，遮光元件40设置在外壳10上、用于对沿第三预设方向a射向封口件50的外界光线进行遮挡。
57.具体的，在本实施方式中，第三预设方向a为外界光线的照射方向，例如，当车辆迎着太阳光行驶时，太阳光直接从前挡风玻璃照射到封口件50上，进而在封口件50表面形成镜面反射，在驾驶员眼中形成眩光光点，影响驾驶员正常驾驶，此时的第一预设方向即为太阳光照射向车辆的前挡风玻璃方向。
58.与现有技术相比，本发明第二实施方式所提供的抬头显示设备在保留第一实施方式的全部技术效果的同时，在出光口11上设置封口件50，可以有效的防止外界的灰尘和杂质进入到抬头显示设备内部，提升抬头显示设备的可靠性；此外，在外壳10上设置遮光元件40对沿第三预设方向照射到封口件50上的太阳光进行阻挡，可以有效的避免封口件50将太
阳光直接反射到人眼中，消除太阳光可能在封口件50上形成的高亮区域。
59.优选的，在本实施方式中，遮光元件40可移动的设置在外壳10上。遮光元件40可移动的设置在外壳10上，从而可以根据外界光线的入射方向进行相应的调整，更好的对外界光线起到阻挡的作用，进一步的防止外界光线在封口件50上形成高亮区域。例如，在出光口11周围设置环形导轨，在环形导轨上可移动的设置滑块，将遮光元件40固定在滑块上等。可以理解的是，前述仅为本实施方式中实现遮光元件40可移动的设置在外壳10上上的一种具体实现方式的举例说明，并不构成限定。
60.本发明的第三实施方式涉及一种抬头显示设备。如图9所示，第三实施方式与第二实施方式大致相同，都具备外壳10，像源20，反射组件30，封口件50；主要区别之处在于：在本实施方式中，第二反射元件32部分延伸至外壳10外部形成遮光元件40。
61.与现有技术相比，本发明第三实施方式所提供的抬头显示设备在保留第一实施方式的全部技术效果的同时，将第二反射元件32设置为部分延伸到外壳10外形成遮光元件40，在消除强光区域的同时，可以进一步的减小抬头显示设备的体积。
62.本发明的第四实施方式提供一种机动车，如图10所示，其包括具有成像设备100，以及如第一实施方式所提供的抬头显示设备，成像设备100用于对经由出光口11出射的所述成像光线进行成像。抬头显示设备包括外壳10、出光口11、像源20、反射组件30。
63.像源20发出的成像光线投射至成像设备100后，会被反射向驾驶员双眼所在的区域(也即眼盒区域200)，从而驾驶员可以看到hud图像。需要说明的是，眼盒区域200具有一定的尺寸，驾驶员双眼相对于眼盒区域200中心偏离一定距离，如上下、左右移动，只要仍处于眼盒区域内，就都可以看到hud的图像。由于像源20包括如图4所示的发散元件223，本实施方式可以通过发散元件223将光线精准弥散，使弥散后的光束在经过反射组件30和成像设备100反射可以覆盖眼盒区域，本实施方式中为恰好覆盖眼盒区域，以实现高光效的同时也不会影响正常的观察。可以理解，弥散的光束可大于眼盒区域，只要保证完全覆盖眼盒即可；优选地，设置发散元件223后，弥散的光束恰好覆盖眼盒区域，此时系统光效最高。
64.在本实施方式中，成像设备100可以是汽车的挡风玻璃，因挡风玻璃对s偏振光的反射率较高，因此包括有背光模组和成像模组的像源20出射的光线一般为s偏振光，如像源20为发出s偏振光的lcd(liquidcrystaldisplay)模组。但驾驶员在佩戴墨镜时，墨镜是过滤s偏振光的，即阻挡s偏振光而透过其他偏振特性的光线，因此佩戴墨镜时就可能无法看到hud图像。因此，优选的，在出光口11与挡风玻璃(也即成像设备100)之间可以设置相位延迟元件300，如1/4波片，以将s偏振的成像光线转为圆偏振光，产生p偏振光分量，这样驾驶员在佩戴墨镜时就还可以看到hud图像。当然，相位延迟元件300并不局限于设置在挡风玻璃和出光口11之间，还可以设置在成像光线传播光路中的任意其它位置，如：a.设置在第一反射元件31和出光口11之间；b.设置在封口件50靠近第一反射元件31的一侧表面，等等。可以理解的，如果将像源20调整为出射的成像光线为p偏振光，就可以不设置相位延迟元件300而保证驾驶员在佩戴墨镜时能够看到图像，但因挡风玻璃对p偏振光反射率很低，所以，如图10所示，可以在挡风玻璃(也即成像设备100)上配套设置p偏振反射膜400以增强p偏振光的反射，提升图像的清晰度。另外，部分成像光线透射过p偏振反射膜400后，因挡风玻璃对p偏振光的透射率较高，因此透射的p光也会透射出挡风玻璃(即成像设备100)，在挡风玻璃(即成像设备100)外侧的内表面的反射率很低，进而消除重影。
65.此外，可以理解的是，本发明第四实施方式提供的机动车，其所包含的抬头显示设备也可以替换为如第二、三实施方式中任一者提供的抬头显示设备。
66.需要说明的是，透反装置为挡风玻璃时，因挡风玻璃一般为曲面面形，像源20经过曲面反射元件反射所成的虚像的位置，位于挡风玻璃为的焦平面处，或小于挡风玻璃的一倍焦距且接近挡风玻璃的焦平面处。此情况下，根据曲面成像规律，像源20经反射元件、挡风玻璃后所成的虚像(图10中虚线矩形所示)会形成在较远的距离乃至无穷远处，如20米、30米、50米、甚至是无穷远处，适合ar-hud使用，与车外实景具有更好的增强显示贴合效果。
67.优选的，当成像设备100为挡风玻璃时，在成像设备100的夹层内可增设楔形膜，楔形膜可消除重影。
68.另外，在成像设备100上，如内表面(挡风玻璃朝向反射元件一侧的表面)也可增设选择性反射膜，选择性反射膜只反射像源20发出的成像光线，如成像光线包括rgb三个波段的光线，则选择性反射膜只反射rgb光线并透过其他的光线，成像光线就不会在挡风玻璃外侧(挡风玻璃背离反射元件的一侧)的内表面发生二次反射，进而消除重影。
69.此外，还可在挡风玻璃内表面增设1/2波片或1/4波片，配合可发出s偏振光的像源20，s偏振的成像光线经反射膜反射后，透射的光线经过波片转为圆偏振光或者p偏振光，在挡风玻璃外侧的内表面的反射率很低，进而消除重影。另外，还可以在挡风玻璃内表面增设p偏振光反射膜，配合可发出p偏振光的像源20，p偏振的成像光线经反射膜反射后，因玻璃对p偏振光的透射率较高，因此透射的p光也会透射出挡风玻璃，在挡风玻璃外侧的内表面的反射率很低，进而消除重影。
70.不难发现，本实施方式为与前述抬头显示设备的实施方式相对应的机动车实施例，本实施方式可与前述抬头显示设备的实施方式互相配合实施。前述抬头显示设备的实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在前述抬头显示设备的实施方式中。
71.本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
72.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。