CN113126296A - 一种提高光利用率的抬头显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高光利用率的抬头显示设备，包括：发光像源和处理器；发光像源设置在反射成像部件的一侧，并与反射成像部件的尺寸相匹配；发光像源包括反光元件、相位延迟片、透反元件、液晶层和背光源。通过本发明实施例提供的提高光利用率的抬头显示设备，可以将背光源发出的光线转换为液晶层成像时所需的第一偏振特性的光线，极大提高了光线利用率，能够提高亮度，降低功耗，使得该发光像源可以实现大范围设置，从而通过反射成像部件表面能够形成较大面积的显示区域，实现大范围成像；使得反射成像部件可以显示更多的内容，能够提高反射成像部件的显示效果，使得驾驶员可以观看到更亮、内容更多的信息。

Description

一种提高光利用率的抬头显示设备

技术领域

本发明涉及安全驾驶技术领域，具体而言，涉及一种提高光利用率的抬头显示设备。

背景技术

近年来，随着汽车智能化、车联网、自动驾驶等技术的不断发展，移动车载终端接收到的信息及扩展的各类应用层出不穷，人们对将汽车内所有显示屏联通，灵活显示各类信息的需求越来越大，但驾驶员在进行相关操作时视线容易偏离，有潜在的安全风险。

而HUD(head up display)技术可以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘或其他显示屏所导致的分心，提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验，近些年正受到越来越多的关注，在车载智能显示方面拥有巨大的应用潜力。然而，传统HUD的视场角(FOV,Field of View)往往很小，一般在10度以内，这导致HUD画像的显示尺寸很小，一般只能显示车速或方向信息，无法显示更加丰富的内容，比如导航地图、复杂的安全信息，难以满足驾驶员对车辆行驶中各类信息的接收与掌控，限制了HUD进一步的推广与应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种提高光利用率的抬头显示设备。

本发明实施例提供了一种提高光利用率的抬头显示设备，包括：发光像源和处理器；所述发光像源设置在反射成像部件的一侧，并与所述反射成像部件的尺寸相匹配，用于向所述反射成像部件发射成像光线，所述成像光线能够被所述反射成像部件反射至眼盒范围；

所述发光像源包括反光元件、相位延迟片、透反元件、液晶层和背光源，所述反光元件、所述相位延迟片、所述透反元件、所述液晶层依次设置，且所述背光源设置在所述反光元件与所述透反元件之间，用于发出光线；

所述透反元件用于透过第一偏振特性的光线、反射第二偏振特性的光线，并将所述第一偏振特性的光线发射至所述液晶层的入光侧；

所述相位延迟片用于转换透过的光线的特性，且允许光线双向透过；所述第二偏振特性的光线经偶数次透过所述相位延迟片后转换生成的光线包含所述第一偏振特性的光线；

所述反光元件用于将入射至所述反光元件的光线反射至所述相位延迟片；

所述液晶层的入光侧所允许的偏振特性与所述第一偏振特性相匹配，所述液晶层的出光侧用于发出所述成像光线；

所述处理器与所述发光像源相连；所述处理器用于获取驾驶信息，根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容，并控制所述发光像源显示所述提示内容。

本发明实施例上述提供的方案中，发光像源可以将背光源发出的光线转换为液晶层成像时所需的第一偏振特性的光线，极大提高了光线利用率，能够提高亮度，降低功耗，使得该发光像源可以实现大范围设置，从而通过反射成像部件表面能够形成较大面积的显示区域，实现大范围成像；使得反射成像部件可以显示更多的内容，能够提高反射成像部件的显示效果，使得驾驶员可以观看到更亮、内容更多的信息。

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。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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1示出了本发明实施例所提供的抬头显示设备的成像原理示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的抬头显示设备的第一结构示意图；

图3示出了本发明实施例所提供的抬头显示设备的第二结构示意图；

图4示出了本发明实施例所提供的抬头显示设备的第三结构示意图；

图5示出了本发明实施例所提供的抬头显示设备的第四结构示意图；

图6示出了本发明实施例所提供的抬头显示设备中，实心灯杯的第一结构示意图；

图7示出了本发明实施例所提供的抬头显示设备中，实心灯杯的第二结构示意图；

图8示出了本发明实施例所提供的抬头显示设备的电气结构示意图；

图9示出了本发明实施例中，反射成像部件显示提示内容的第一示意图；

图10示出了本发明实施例中，反射成像部件显示提示内容的第二示意图；

图11示出了本发明实施例中，反射成像部件显示提示内容的第三示意图；

图12示出了本发明实施例中，反射成像部件显示提示内容的第四示意图。

图标：

10-发光像源、101-反光元件、1011-反光面、1012-空腔、1013-凸面、1014-开槽、1015-凸面、102-相位延迟片、103-透反元件、104-液晶层、105-背光源、106-聚焦元件、107-衍射光学元件、108-准直元件、20-反射成像部件、31-眼盒范围、501-文字、502-导航箭头、503-矩形框、504-引导图形、505-运动趋势、71-当前行驶车道、72-前方车辆、73-对向车辆。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种提高光利用率的抬头显示设备，包括：发光像源10和处理器。参见图1所示，该发光像源10设置在反射成像部件20的一侧，并与反射成像部件20的尺寸相匹配，用于向反射成像部件20发射成像光线，成像光线能够被反射成像部件20反射至眼盒范围31，使得眼盒范围31处的用户(如驾驶员等)可以观看到发光像源10的像。本实施例中，该反射成像部件20具体可以为交通工具(如汽车车辆等)的挡风玻璃，或者是挡风玻璃内侧的反射膜等，该反射膜能够反射该发光像源10发出的成像光线，且不影响驾驶员透过该反射膜观察交通工具外部的事物或场景。同时，该发光像源10的尺寸与反射成像部件20的尺寸相匹配，即发光像源10的尺寸(长、宽、或面积等)大小是由反射成像部件20的尺寸大小确定的，例如，反射成像部件20的长度为1米，则可以将发光像源10的长度也设为1米，或者也可以设为小于1米的其他长度，如0.8米，0.5米等，具体可基于实际情况而定。该发光像源10可以设为大尺寸的像源，使得发光像源10发出的成像光线可以入射至反射成像部件20表面的大部分区域，从而驾驶员可以透过大部分的反射成像部件20观看到像，即图1中的虚像，进而使得在车辆等交通工具的挡风玻璃上能够大范围显示信息，能够显示更多更丰富的内容。

其中，通过处理器实现对发光像源10显示画面的控制。该处理器与发光像源10相连，用于获取驾驶信息，根据驾驶信息确定当前需要显示的提示内容，并控制发光像源10显示提示内容。本实施例中，该驾驶信息具体为驾驶员在驾驶过程中能够采集到的信息，例如驾驶员的状态，身份等，基于当前的驾驶信息生成提示内容并显示在反射成像部件20上，可以向驾驶员提供所需的信息，还能起到提醒驾驶员的作用。

本实施例中，为了降低大面积发光像源10的功耗，该发光像源10采用对光线具有高利用率的像源。参见图2所示，该发光像源10包括反光元件101、相位延迟片102、透反元件103、液晶层104和背光源105，反光元件101、相位延迟片102、透反元件103、液晶层104依次设置，且背光源105设置在反光元件101与透反元件103之间，用于发出光线。

透反元件103用于透过第一偏振特性的光线、反射第二偏振特性的光线，并将第一偏振特性的光线发射至液晶层104的入光侧；相位延迟片102用于转换透过的光线的特性，且允许光线双向透过；第二偏振特性的光线经偶数次透过相位延迟片102后转换生成的光线包含第一偏振特性的光线；反光元件101用于将入射至反光元件101的光线反射至相位延迟片102；液晶层104的入光侧所允许的偏振特性与第一偏振特性相匹配，液晶层104的出光侧用于发出成像光线，该成像光线经反射成像部件20发射后即可入射至眼盒范围31内。其中，液晶层104的入光侧具体是指靠近背光源105的一侧，液晶层104的出光侧具体是指远离背光源105的一侧。本实施例中，眼盒(eyebox)范围31是指驾驶员可以观察到成像光线所呈现图像的区域范围，即驾驶员的眼睛位于该眼盒范围31时，可以观看到发光像源10所成的像，该像具体为图1中的虚像。

本发明实施例中，背光源105可以设置在反光元件101与相位延迟片102之间(如图2所示)，也可以设置在相位延迟片102与透反元件103之间。背光源105可以为电致发光器件，比如发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、白炽灯、激光、量子点光源等；具体的，背光源105可以是有机发光二极管(Organic 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 Cathode FluorescentLamp，CCFL)、电致发光显示器(Electroluminescent Display,ELD)、LED冷光源(Cold LEDLight，CLL)、电激发光(Electro Luminescent，EL)、电子发射(Field Emission Display，FED)、卤钨灯、金属卤化物灯等。背光源105产生的光一般为具有多特性的光，例如自然光；当背光源105产生的光线AB透过相位延迟片102之后，虽然相位延迟片102可以转换光线AB的偏振特性，但是由于光线AB具有多特性，光线AB通过相位延迟片102后仍是一种多特性光线，即光线AB透过相位延迟片102后仍然可以看作是光线AB。

本实施例中，如图2所示，多特性的光线AB中包含第一偏振特性的光线A和第二偏振特性的光线B，或者，光线AB可以分解出光线A和光线B；当多特性的光线AB射向透反元件103后，由于透反元件103透过第一偏振特性的光线、并反射第二偏振特性的光线的特点，使得光线A透过、并反射光线B，从透反元件103透过的光线A即可入射至液晶层104的入光侧。同时，相位延迟片102允许光线双向透过，即相位延迟片102允许光线从下面射入并从上面透过，也允许光线反过来从上面射入并从下面透过；从透反元件103反射的光线B首次透过相位延迟片102后，相位延迟片102将具有第二偏振特性的光线B转换为具有与第二偏振特性不同的其他特性的光线C。之后，光线C经反光元件101的反射后可以再次透过相位延迟片102，此时相位延迟片102将光线C转换为具有另一特性的光线D。若光线D也具有第一偏振特性，则具有第一偏振特性的光线D也可以透过透反元件103，进而可以入射至液晶层104的入光侧。

若光线D不具有第一偏振特性，则经透反元件103反射后第三次透过相位延迟片102，之后再经反光元件101反射后第四次透过相位延迟片102；若第四次透过相位延迟片102的光线具有第一偏振特性，则其可透过该透反元件103，否则该光线继续被透反元件103反射，直至偶数次经过相位延迟片102后的光线具有第一偏振特性。本实施例中，液晶层104具体可以为现有的液晶面板，该液晶层104的入光侧即为光线入射的一侧，如图2中液晶层104的下表面为入光侧，相应的，液晶层104的出光侧即为可以出射光线的一侧，如图2中液晶层104的上表面为出光侧，液晶层104的出光侧可以发出成像光线。

基于液晶成像的原理可知，液晶层104的入光侧需要限制入光侧的光线特性(即液晶层的入光侧所允许的偏振特性)以使得液晶层104可以正常成像，例如液晶层104的入光侧需要入射特定偏振方向的线偏振光线才可以。本实施例中液晶层104的入光侧所允许的偏振特性与该第一偏振特性相匹配，使得第一偏振特性的光线(如上述的光线A、光线D等)可以正常入射至液晶层104内。液晶层104中的驱动电路可以与处理器相连，在处理器的控制下实现液晶层104中每个液晶单元的通断以及亮度控制，从而使得液晶层104可以发出成像光线，且该成像光线中包含经过相位延迟片102多次转换得到的光线，其与传统液晶显示器相比具有更高的亮度；该成像光线经反射成像部件20反射后，可以入射至眼盒范围31内，并形成高亮的像，方便驾驶员在眼盒范围31内观看到发光像源10所成的像。

本实施例中，第二偏振特性可以指的是除第一偏振特性之外的其他特性。或者，透反元件103在可以反射第二偏振特性的光线的同时，还可以反射其他特性的光线，例如第一偏振特性的光线为具有第一偏振方向的线偏振光，第二偏振特性的光线可以为具有第二偏振方向的线偏振光，而透反元件103除了可以反射具有第二偏振方向的线偏振光，还可以反射圆偏振光等。

需要说明的是，本实施例中为了方便描述光线的传播情况或方向，在各个元件之间均间隔了一段距离，比如图2中的相位延迟片102与透反元件103之间有一段间隔，但并不用于表示二者之间必须存在间隔，即相位延迟片102与透反元件103可以贴在一起设置，或者二者之间的间隔很小。后续实施例中其他相邻的两个元件之间的设置方式也是如此，如图3、图4等所示的实施例，除非特别说明两个元件之间需要间隔一定的距离。同时，为了方便表述，图2中反光元件101所反射的光线C的反射方向与入射方向相反；但在实际情况下，由于背光源105不可能是完全理想的点光源，即使反光元件101经过特殊设计，背光源105发出的光线只有一部分是垂直于透反元件103的；即透反元件103所反射的光线(光线B，以及透过相位延迟片102后的光线C)并不一定能射向背光源105，从而使得反射光线(比如光线C)经反光元件101后可再次射向透反元件103。同时，即使反射回来的光线射向了背光源105，由于一般背光源105表面也具有一定的反射功能，即背光源105的表面也可以起到反光元件101的作用，将光线再反射回去，也能实现对光线的回收利用。

此外，本实施例“第二偏振特性的光线经偶数次透过相位延迟片后转换为包含第一偏振特性的光线”中的“偶数次”指的是以起始特性是第二偏振特性的光线经过偶数次透过相位延迟片102后，可以转换为包含第一偏振特性的光线。其中，“起始特性是第二偏振特性”指的是第一次透过相位延迟片102之前的光线具有第二偏振特性。第二偏振特性的光线奇数次(比如第1次)穿过该相位延迟片102后，起始特性是第二偏振特性的光线此时可能不是具有第二偏振特性的光线，当该不具有第二偏振特性的光线穿过相位延迟片102时，该穿过相位延迟片102的过程算作是起始特性是第二偏振特性的光线偶数次(比如第2次)穿过该相位延迟片102。

例如，若透反元件103透射第一偏振方向的线偏振光且反射第二偏振方向的线偏振光，参见图2所示，光线偏振状态的转换过程具体如下：自然光AB射向透反元件103后，其中第一偏振方向的线偏振光A透过，且第二偏振方向的线偏振光B被透反元件103反射至相位延迟片102；此时将线偏振光B作为起始光线，则第二偏振方向的线偏振光B经过相位延迟片102后转换为椭圆偏振光C(或圆偏振光C)，此时为第一次透过相位延迟片102；之后椭圆偏振光C再次透过相位延迟片102后，可以转换为另外一种椭圆偏振光D(或线偏振光D)；虽然椭圆偏振光C与线偏振光B并不一定是相同的光线，但是由于椭圆偏振光C是由线偏振光B得到的，故将椭圆偏振光C穿过相位延迟片102生成椭圆偏振光D这一过程看作是线偏振光B第二次透过相位延迟片102。其中，由于椭圆偏振光D可以分解为第一偏振方向的线偏振光和第二偏振方向的线偏振光，则椭圆偏振光D中的第一偏振方向的线偏振光可以透过透反元件103，而第二偏振方向的线偏振光再次被透反元件103反射至相位延迟片102进行偏振状态的转换。且同样的，第二偏振特性的光线第四次、第六次等偶数次透过相位延迟片102与上述过程类似，此处不做赘述。

可选的，该相位延迟片102具体可以为1/4波片，1/8波片等，当相位延迟片是1/4波片、1/8波片等时，第一偏振方向的线偏振光偶数次(例如2次、4次等)经过相位延迟片后可以完全转换为第二偏振方向的线偏振光，可以极大提高相位延迟片对光线的转换效率。

当相位延迟片102为1/4波片时，则第二偏振方向的线偏振光B经过1/4波片后可以转换为圆偏振光C，之后圆偏振光C再次经过1/4波片后即可转换为第一偏振方向的线偏振光D，即第二偏振方向的线偏振光B经过两次转换后(即两次穿过相位延迟片102)即可转换为第一偏振方向的线偏振D，可以减少光线透过相位延迟片102时的损耗，大大提高了光线转换效率。同理，若相位延迟片102为3/4波片，光线经过2次转换也可以转换为能够透过透反元件103的光线；若相位延迟片102为1/8波片，光线经过4次转换即可转换为可以透过透反元件103的光线，以此类推。

此外，本实施例中的透反元件103用于“透过第一偏振特性的光线、并反射第二偏振特性的光线”，指的是透反元件103“可以透过第一偏振特性的光线、并可以反射第二偏振特性的光线”，并不限定透反元件103“只能透过第一偏振特性的光线、并只能反射第二偏振特性的光线”，也不限定“第一偏振特性的光线能够全部透过透反元件103、第二偏振特性的光线经透反元件103时能够全部反射”。

本实施例中的发光像源10通过设置相位延迟片102和透反元件103，使得透反元件103所反射的第二偏振特性的光线利用相位延迟片102转换透过光线的功能可以转换为包含第一偏振特性的光线，从而允许转换后的光线继续通过该透反元件103。即，本实施例中通过设置相位延迟片102和透反元件103，将原本需要过滤掉的第二偏振特性的光线转换为液晶层104成像时所需的第一偏振特性的光线，从而提高了液晶层104对背光源105射出光线的利用率，即通过小功率的背光源105即可透出高亮度的成像光线，进而使得通过反射成像部件20能够高亮度成像。在需要发出相同亮度时，传统光源需要具有较大的功率，功耗较高，而本实施例中的发光像源10对光线具有高利用率，可以减小背光源105的能耗；同时，由于透光率提高，液晶层104等不会吸收大量的光能，发热量较小，对散热要求较低。此外，在同亮度情况下，该发光像源10具有较低的功耗，故该发光像源10可以具有较大的面积，使得可以将成像光线反射至反射成像部件20表面的较大位置，进而驾驶员可以观看到通过反射成像部件20所成的大范围的像。其中，该发光像源10具体可以铺设在车辆的IP台表面。

需要说明的是，由于散射等原因，发光像源10发出的光线可能覆盖全部的反射成像部件20，但是由于该光线只有经反射成像部件20反射后到达眼盒范围31内才会被驾驶员观看到，故本实施例中的“成像光线”指的是发光像源10发出的、并能在眼盒范围31内成像的光线；相应的，即在反射成像部件20表面，只有被能够在眼盒范围31内成像的成像光线入射的区域才会作为一种显示区域。当发光像源10显示提示内容时，反射成像部件20在反射成像的作用下也可以在该显示区域内显示提示内容，方便驾驶员查看该显示内容。

本领域技术人员可以理解，反射成像部件20本质上是一个可以反射成像光线的介质，其本身不能够显示信息，本实施例中的“在显示区域内显示提示内容”指的是驾驶员可以通过该显示区域观看到提示内容，使得从驾驶员的角度看起来是在显示区域内显示了该提示内容，但该提示内容所对应的虚像实质上位于反射成像部件20的外部，例如图1中的虚像所在位置。本实施例中与“在显示区域内显示提示内容”相同或相似的描述均只为了方便描述，并不用于限定反射成像部件20的显示区域等本身可以显示提示内容。

本发明实施例提供的一种提高光利用率的抬头显示设备，发光像源可以将背光源105发出的光线转换为液晶层成像时所需的第一偏振特性的光线，极大提高了光线利用率，能够提高亮度，降低功耗，使得该发光像源10可以实现大范围设置，从而通过反射成像部件表面能够形成较大面积的显示区域，实现大范围成像；使得反射成像部件可以显示更多的内容，能够提高反射成像部件的显示效果，使得驾驶员可以观看到更亮、内容更多的信息。

可选的，本实施例中利用高分子薄膜实现偏振光的选择性透过和反射。具体的，即透反元件103为高分子薄膜。该高分子薄膜包括：反射式偏振镜(Reflective PolarizerMirror，RPM)膜或双层增亮薄膜(Dual Brightness Enhancement Film，DBEF)。利用RPM膜或DBEF实现透射第二线偏振光且反射第一线偏振光。或者，可选的，透反元件103还可以为氧化物薄膜或光子晶体；其中，该氧化物薄膜的成分选自五氧化二钽、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化锆、二氧化硅、氟化镁、氮化硅、氮氧化硅、氟化铝中的一种或多种。

在上述实施例的基础上，参见图3所示，该发光像源还包括：聚焦元件106和衍射光学元件107；聚焦元件106设置在透反元件103远离相位延迟片102的一侧；聚焦元件106用于对光线进行聚焦。

衍射光学元件107设置在聚焦元件106远离透反元件103的一侧，衍射光学元件107用于将聚焦元件106的出射光弥散开、并形成光斑，具体可如图3所示；或者，衍射光学元件107设置在透反元件103与聚焦元件106之间，衍射光学元件107用于将透反元件103的出射光弥散开、并形成光斑。具体的，衍射光学元件107将光线弥散开、并形成光斑，是指衍射光学元件107可以改变经过其的光线的传播方向和/或扩散角度，可以将经过衍射光学元件107的光线扩散为圆形、矩形等形状的光斑。

本实施例中，通过设置聚焦元件106，可以将光线集中聚焦到预设的位置，该位置具体可以为眼盒范围31中的一个位置；同时，聚焦的光线可以穿过液晶层104用于成像，可使驾驶员在光线聚焦的位置观察到完整的图像，且由于光线聚集，成像亮度更高。其中，聚焦元件106具体可以为菲涅尔透镜，也可以为凸透镜，还可以为透镜组合(比如凸透镜与凹透镜的组合，菲涅尔透镜与凹透镜的组合等)。例如，聚焦元件106为凸透镜，则该预设的位置具体可以为凸透镜的焦点。

同时，衍射光学元件107可以将聚焦元件106所聚集的光线有效地弥散成光斑，该光斑即可作为眼盒范围31，从而可以扩大成像范围，增加驾驶员观察图像的区域，使得驾驶员在眼盒范围31内均可以看到发光像源10所成的像。该衍射光学元件(DiffractiveOptical Elements,DOE)107具体可以为光束整形片(Beam Shaper)；光斑的大小和形状由光束整形片的微观结构所决定，光斑的预设形状包括但不限于圆形、椭圆形、正方形、长方形、以及蝙蝠翼(batwing)形状。例如，弥散后的光斑在侧视方向的弥散角为10度，优选为5度；在正视方向的弥散角为50度，优选为30度。此外，衍射光学元件107可以设置在聚焦元件106与液晶层104之间，即衍射光学元件107可以设置在液晶层104的入光侧；或者，衍射光学元件107也可以设置在液晶层104出光侧，用于将经过液晶层104的出射光弥散开、并形成光斑，即，衍射光学元件107可以在液晶层104的上方或下方，且当衍射光学元件107设置在液晶层104出光侧时，衍射光学元件107需要与液晶层104贴紧设置，避免液晶层32显示图像模糊不清楚。图3中以衍射光学元件107位于液晶层104下方入光侧为例说明，聚焦元件106最好在液晶层104的下方。

可选的，为了进一步提高光线利用率，本实施例中的反光元件101与相位延迟片102组成一个密闭的空腔，光线在该空腔内经过一次或多次反射后就可反射向相位延迟片102。同时，反光元件101可以发出平行光，使得聚焦元件106可以更好地实现聚集功能。具体的，参见图4所示，反光元件101包括灯杯；灯杯为由反光面1011围成的中空壳体，且灯杯的开口方向朝向相位延迟片102；灯杯远离开口的端部用于设置背光源105。

本实施例中，灯杯的反光面1011可以反射背光源105发出的光线，同时，反光面1011在反射光线的同时还会改变光线的出射方向，从而将背光源105发出的光线进行准直汇聚。如图4所示，灯杯可以将背光源105侧面发出的光线进行反射和准直，即可以将背光源105发向不同方向的光线进行汇聚。例如，背光源105为LED灯，由于LED灯一般有发光角度(例如120°)，通过灯杯可以将LED灯的主要光线沿较小的角度射出，可以提高光强。可选的，一个背光源105可以设置一个灯杯，也可以多个背光源105共用一个灯杯，本实施例对此不做限定。

可选的，还可以增加准直元件108对背光源105发出的光线进行进一步聚焦。如图5所示，该准直元件108设置在灯杯的内部，且准直元件108的尺寸小于灯杯的开口大小；准直元件108用于将灯杯内的背光源105发出的部分光线进行准直后发射至相位延迟片102；背光源105发出的其他光线通过灯杯的反光面1011进行准直。具体的，参见图5所示，准直元件108将背光源105发出的部分光线(即图5中粗线箭头所示的光线)进行准直，该部分光线的出射角度较小；而背光源105发出的出射角度较大的光线(即图5中细线箭头所示的光线)通过灯杯的反光面1011实现准直，从而结合准直元件108和灯杯可以更加有效地对背光源105发出的光线进行准直。

在上述实施例的基础上，也可通过实心的灯杯实现所需的准直功能。具体的，反光元件101包括实心灯杯；实心灯杯为具有反光面1011的实心透明部件，实心透明部件的折射率大于1；实心灯杯的开口方向朝向相位延迟片102；实心灯杯远离开口的端部用于设置背光源105；背光源105发出的光线射向反光面1011时发生全反射。

本实施例中，实心灯杯是实心透明部件，实心灯杯的开口方向指的是实心灯杯反光面1011的开口方向。参见图6所示，实心透明部件的在远离开口的端部设有空腔1012，用于放置背光源105，即背光源105设置在远离实心灯杯开口的灯杯底部；背光源105发出的光线射向实心灯杯的反光面1011后，由于实心灯杯的折射率大于1，而实心灯杯(即反光元件101)的外围介质为空气(折射率为1)，背光源105发出的光线在到达实心灯杯的反光面1011时，光线从光密介质(即实心灯杯)射向光疏介质(即实心灯杯外围的空气)，只要保证背光源105发出的光线射向反光面1011时的入射角达到预设角度，则可发生全反射；通过设置实心灯杯反光面1011的弧度即可将背光源105斜向射出的光线进行准直。具体的，实心灯杯的反光面1011为自由曲面(即不能通过数学方式以一个简单的曲面函数来表示)，或者是复合抛物面(即由多段抛物面组成该反光面)，均可以较好地汇聚背光源105发出的光线。

同时，可以将准直元件108集成在实心灯杯上。参见图6所示，实心透明部件在远离实心灯杯开口的端部设有空腔1012，该空腔1012靠近实心灯杯开口的一面为凸面1013。或者，如图7所示，实心透明部件在靠近实心灯杯开口的端部的中间位置设有开槽1014，所述开槽1014的底面为凸面1015。

本实施例中，空腔1012的凸面1013或开槽1014的凸面1015均用于对背光源105发出的光线进行准直，即凸面1013或凸面1015相当于准直元件108。凸面1013或凸面1015均设置在实心透明部件的中间位置，且凸面1013或凸面1015的尺寸小于实心灯杯的开口大小；凸面1013或凸面1015用于将实心灯杯内的背光源105发出的部分光线进行准直后发射至相位延迟片102。如图6所示，将凸面1013设置在实心灯杯尾端的空腔内，该凸面1013即可形成一个凸透镜，对射向该凸面1013的光线进行准直。或者，参见图7所示，实心透明部件的中间位置设有开槽1014，且开槽1014的底面为凸面1015，实心灯杯的凸面1015用于将实心灯杯反光面1011不能反射的光线进行准直，其他出射角度较大的光线在实心灯杯内发生全反射后再准直射出实心灯杯。实心灯杯的材质为折射率大于1的透明材质，比如高分子透明材质、玻璃等。

在上述实施例的基础上，参见图8所示，该抬头显示设备还包括信息采集装置200，该信息采集装置200与处理器100相连，用于采集驾驶信息，并将采集到的驾驶信息发送至处理器100；处理器100在获取到驾驶信息之后即可控制发光像源10显示相应的提示内容。该信息采集装置具体可以包括图像采集设备、车载雷达、红外传感器、激光传感器、超声波传感器、转速传感器、角速度传感器、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)、V2X(Vehicle to X，表示车对外界的信息交换)系统、ADAS(Advanced Driving AssistantSystem，高级驾驶辅助系统)中的一种或多种。其中，不同的信息采集装置基于其需求可以安装在不同的位置，此处不做赘述。

可选的，处理器100可以基于获取到的与用户(如驾驶员)相关的驾驶信息进行疲劳监测，以确定用户是否疲劳驾驶。本实施例中，该驾驶信息包括用户的眼部信息、头部信息、车辆状态信息中的一种或多种；眨眼信息包括眨眼频率、闭眼时长、当前注视方向、视线集中时长中的一项或多项，头部信息包括低头时长和/或低头频率，车辆状态信息包括方向盘调节频率。其中，该信息采集装置具体可以包括图像采集设备，基于该图像采集设备确定用户的眨眼频率等信息。

处理器100根据驾驶信息确定当前需要显示的提示内容包括：确定驾驶信息是否满足异常条件，在驾驶信息满足异常条件时，确定当前为异常状态，并将用于警示用户的第一告警信息作为提示内容，第一告警信息包括第一告警文字、第一告警图像、第一告警视频中的一项或多项。

其中，该异常条件包括：眨眼频率大于预设的眨眼频率阈值、闭眼时长大于预设的闭眼时长阈值、当前注视方向偏离道路方向且偏离时长大于预设的偏离时长阈值、视线集中时长大于预设的视线集中时长阈值、低头时长大于预设的低头时长阈值、低头频率大于预设的低头频率阈值、方向盘调节频率大于预设的操作频率阈值中一种或多种的组合。

本发明实施例中，若用户的眨眼频率大于预设的眨眼频率阈值、闭眼时长大于预设的闭眼时长阈值、当前注视方向偏离道路方向且偏离时长大于预设的偏离时长阈值、视线集中时长大于预设的视线集中时长阈值，则说明用户极有可能疲劳驾驶；或者，用户低头时长大于预设的低头时长阈值、低头频率大于预设的低头频率阈值，也可说明用户可能处于疲劳驾驶状态；或者，若方向盘调节频率大于预设的操作频率阈值，说明此时用户的手可能不受控制，有可能处于疲劳状态。其中，可以结合多种条件来综合判断用户是否疲劳驾驶，例如若用户当前注视方向偏离道路方向且偏离时长大于预设的偏离时长阈值，并且视线集中时长大于预设的视线集中时长阈值，此时认定用户疲劳驾驶。

本实施例中，若用户当前有可能是疲劳驾驶，则将当前作为一种异常状态，并通过显示第一告警信息来提醒用户。其中，该第一告警信息包括第一告警文字，如“您已疲劳驾驶，请注意休息”，也可以包括第一告警图像，例如，显示红色叹号的图形；也可以包括第一告警视频，例如显示两车相撞的动画等。同时，为了提高警示效果，在当前为异常状态时，处理器100控制发光像源10以第一突出显示方式显示提示内容，该第一突出显示方式包括滚动显示、跳动显示、闪烁显示、高亮显示、以第一颜色(例如红色等)显示、在预设位置(例如用户视线的正前方等)显示中的一种或多种。例如，反射成像部件20上显示提示内容的一种示意图参见图9所示，抬头显示设备检测到驾驶员当前为疲劳驾驶，此时可以在反射成像部件20上显示告警文字501，即“您已疲劳驾驶！”，该告警文字501可以是红色显示或高亮显示等，以加强提醒效果。

相应的，若驾驶信息不满足上述的异常条件，则可以确定当前为正常状态，并将用于正常显示的显示信息作为提示内容，显示信息包括空集、非告警文字、非告警图像、非告警视频中的一项或多项。

本发明实施例中，若基于驾驶信息判断用户没有疲劳驾驶，则该抬头显示设备可以正常显示驾驶过程中所需的信息，即非告警文字、非告警图像、非告警视频等，具体可以为当前的车速、导航信息等；或者，在正常状态下也可以不显示信息，即显示信息为空集。其中，在当前为正常状态时，处理器100可以控制发光像源10以正常方式或第二突出显示方式显示提示内容，第二突出显示方式包括以第二颜色显示，例如以绿色的方式显示等。

或者，若当前为异常状态，之后虽然基于检测到的驾驶信息并无异常，即可以恢复为正常状态；但为了避免误检，也可以需要用户主动进行反馈，之后再恢复为正常状态。具体的，在驾驶信息满足异常条件时，将驾驶信息中满足异常条件的信息作为目标信息，之后在目标信息不满异常条件时，若接收到用户反馈的正常信号，确定当前为正常状态，并将用于正常显示的显示信息作为提示内容，显示信息包括空集、非告警文字、非告警图像、非告警视频中的一项或多项。

本实施例中，在异常状态时，抬头显示设备可以显示第一告警信息以警示用户，在用户清醒之后，驾驶信息可以表征出用户当前的状态正常，此时用户可以主动做出相应的反馈来停止告警，即恢复为正常状态；否则抬头显示设备可以持续告警。例如，驾驶员可以语音反馈，如“我知道了”、“我清醒了”来反馈告警，若基于驾驶信息确认驾驶员不再疲劳驾驶，则停止告警。或者，驾驶员可以交互反馈，如进行预定手势(如“OK”手势)的操作；或者，也可以通过物理/虚拟按键进行交互反馈。

可选的，在需要进行疲劳检测时，可以通过相应的指令启动该功能。具体的，在根据驾驶信息确定当前需要显示的提示内容之前，处理器100还用于：

在接收到异常检测启动指令时，根据驾驶信息确定当前需要显示的提示内容；其中，该异常检测启动指令为用户触发生成的指令；或者，异常检测启动指令为在连续驾驶时长大于预设的连续驾驶时长阈值、或车速超过预设的车速阈值时自动生成的指令。

本实施例中，当用户连续驾驶时长大于预设的连续驾驶时长阈值(例如2小时、4小时等)，或者当前的车速超过预设的车速阈值(；例如60km/h，80km/h等)时，可以自动触发该抬头显示设备开始进行疲劳驾驶监测，此时的触发信号即可作为异常检测启动指令；或者，用户可以基于物理/虚拟按键随时主动开启疲劳驾驶监测功能，使得抬头显示设备开始工作。

可选的，若当前为异常状态，处理器还用于生成本地异常信息，并将本地异常信息发送至服务器、预设范围内的其他车辆、预设的紧急联系人中的一种或多种。

本实施例中，该抬头显示设备还可以在异常状态时生成本地异常信息，通过共享该异常信息从而可以通知其他人本地异常，即驾驶员当前为疲劳驾驶。例如，对于在上述实施例的基础上，该抬头显示设备还可以检测驾驶环境以避免因单调景色导致道路催眠。具体的，该信息采集装置200可以包括GPS，基于GPS确定当前的位置信息，并将采集到的位置信息发送至处理器100，此时，处理器100根据驾驶信息确定当前需要显示的提示内容包括：

若根据位置信息确定当前位于单调区域内，确定当前为预警状态，并将用于提醒用户的预警信息作为提示内容，预警信息包括预警文字、预警图像、预警视频、导航地图中的一项或多项。

本发明实施例中，处理器100可以基于当前的位置信息判断车辆所在位置，进而可以确定车辆当前是否位于景色单调、变化较小的单调区域，如高速公路、国道等；其中，单调区域的驾驶环境容易对驾驶员造成催眠，使得大脑对驾驶行为的参与度降低，更进一步促使大脑活动水平下降，从而令驾驶员感觉昏昏欲睡，驾驶员容易精神松懈和疲劳。当处理器100确定当前位于单调区域内时，可以在反射成像部件20处投放相应的提示内容，以提醒驾驶员。此外，在当前为预警状态时，处理器100还可以控制发光像源10以第三突出显示方式显示提示内容，第三突出显示方式包括滚动显示、跳动显示、闪烁显示、高亮显示、以第三颜色显示、在预设范围内移动显示中的一种或多种。

本实施例中，在预警状态下，为了避免驾驶员进入道路催眠状态，抬头显示设备可以动态显示提示内容，例如滚动显示，跳动显示等，避免驾驶员视线长时间聚集在同一个位置。或者，该提示内容可以为与当前即使环境风格差异较大的图像，该提示内容也可以是导航地图等，以进一步提高警示效果。如图10所示，可以在反射成像部件20上显示位于当前行驶车道71内的导航箭头502，同时以移动的方式显示文字501“请集中精神”。

可选的，在当前位于单调区域内时，抬头显示设备也可以执行疲劳驾驶监测的监测过程，即通过采集驾驶员的眼部、头部等信息来确定驾驶员是否进入了道路催眠状态；当驾驶员进入道路催眠状态时，此时可以作为一种异常状态，并将用于警示用户的第一告警信息作为提示内容，其具体过程与上述实施例类似，此处不做赘述。

在上述实施例的基础上，该抬头显示设备还可以对用户的注视位置进行标定、提醒；具体的，信息采集装置200可以包含多个图像采集设备，其中部分图像采集设备可以采集用户的眼部信息，如当前注视方向等；另一部分图像采集设备可以采集当前的车道信息，如当前行驶车道位置、优先行驶车道位置、车道障碍物位置、交通指示标位置、异常车辆位置等。同时，借助具有测速功能的设备(如车辆本身的速度传感器、用户所用的智能终端等)可以确定车速等车辆状态信息。本实施例中，处理器100根据驾驶信息确定当前需要显示的提示内容，并控制发光像源10显示提示内容，包括：

根据车辆状态信息和/或车道信息确定最佳注视方向，在当前注视方向与最佳注视方向不一致时，将最佳注视方向与反射成像部件20相交的位置、或者最佳注视方向与反射成像部件20的成像所在平面相交的位置作为提示位置，并确定当前需要显示的提示内容；发光像源10在与提示位置相对应的位置处显示提示内容。

本发明实施例中，图像采集设备可以实时采集驾驶员的人脸图像，并基于眼球追踪技术可以确定驾驶员的当前注视方向；同时，基于车速或者车道信息等可以确定当前的最佳注视方向，若驾驶员的当前注视方向与最佳注视方向差异较大，则可以提醒驾驶员将视线调整为最佳注视方向，辅助驾驶员良好驾驶，或者注意到需要关注的事物，如障碍物等。具体的，可以基于大数据分析技术对常规驾驶数据或行业安全标准规范进行分析，以确定不同情况下的最佳注视方向；或者，若基于车道信息确定当前存在需要驾驶员特殊注意的事物(如障碍物、凹坑等)，也可根据该特殊事物的位置确定当前的最佳注视方向。即，根据车辆状态信息和/或车道信息确定最佳注视方向包括：预先确定常规驾驶数据，根据常规驾驶数据确定与当前的车速和当前的车道信息相对应的注视方向，并将确定的注视方向作为最佳注视方向；或者，将当前行驶车道位置、优先行驶车道位置、车道障碍物位置、交通指示标位置或异常车辆位置与眼盒范围之间的方向作为最佳注视方向。

在确定最佳注视方向之后，可以基于该最佳注视方向确定显示提示内容的提示位置。具体的，将最佳注视方向与反射成像部件20相交的位置、或者最佳注视方向与反射成像部件20的成像所在平面相交的位置作为提示位置。本实施例中，最佳注视方向为驾驶员的眼部与车辆外部的关注位置(如障碍物所在的位置)之间的方向；如图1所示，反射成像部件20和发光像源10对应的虚像位于驾驶员的眼部与关注位置之间，本实施例中可以预先确定发光像源10上每个像素点与其所成的虚像或反射成像部件20之间的位置映射关系，进而可以把最佳注视方向与反射成像部件20相交的位置、或者该最佳注视方向与反射成像部件20的成像所在平面(即图1中虚像所在平面)相交的位置作为提示位置，进而基于位置映射关系即可控制与该提示位置相对应的位置处的像素点工作，从而使得反射成像部件20可以在该提示位置处显示相应的内容，以提醒驾驶员将视线移动至最佳注视方向。

或者，在当前注视方向与最佳注视方向不一致时，将当前注视方向与反射成像部件20相交的位置作为起点、将最佳注视方向与反射成像部件20相交的位置作为终点，将从起点指向终点的引导图形作为提示内容，且发光像源10显示提示内容。

本实施例中，当驾驶员的注视方向不正确时，可以直接生成引导驾驶员注视方向的引导图形，并将该引导图形作为提示内容显示在反射成像部件20上。如图11所示，若本地车辆的前方存在其他车辆，即前方车辆72，抬头显示系统可以将与该前方车辆72位置对应的矩形框503作为一个提示内容，并显示在反射成像部件20上；同时，若驾驶员当前注视方向为注视反射成像部件20的左侧，而需要驾驶员关注的前方车辆72位于右侧，则可以生成从驾驶员的当前注视方向到最佳注视方向的引导箭头504，并显示在反射成像部件20上，以提醒驾驶员纠正注视方向。

在上述实施例的基础上，本实施例提供的抬头显示设备还可以基于用户的特点或环境特点调整显示的亮度、图像大小等。具体的，信息采集装置200所采集的驾驶信息还包括身份信息，该身份信息包括用户标识和/或生物特征信息；其中，该信息采集装置200可以为输入设备，供用户主动输入账号、手机号等用户标识，其也可以为脸部识别装置、虹膜识别装置、指纹识别装置、声纹识别装置等，用于采集相对应的生物特征信息。

同时，处理器100在获取到身份信息之后，将身份信息与预设的数据库进行匹配处理，在身份信息与数据库中的信息相匹配时，根据数据库中的信息确定与身份信息相对应的偏好设置方案；数据库存有预先设置的身份信息与偏好设置方案之间的对应关系，偏好设置方案包括显示偏好设置方案、触觉偏好设置方案、听觉偏好设置方案中的一项或多项；处理器100确认偏好设置方案后，按照偏好设置方案调节抬头显示设备的显示参数，从而该抬头显示设备可以基于该显示参数来显示需要显示的提示内容。即，在确定偏好设置方案之后，处理器100再执行后续的“根据驾驶信息确定当前需要显示的提示内容”等步骤。

本实施例中，数据库中预存有身份信息与偏好设置方案之间的对应关系，该偏好设置方案中的显示偏好设置方案包括显示的亮度、对比度、颜色、配色方案、色温、分辨率、图像大小、图像位置、字符集大小、字符集图样、符号大小、显示区域大小、显示区域布置结构等中的一项或多项，触觉偏好设置方案包括温度、座椅角度等，听觉偏好设置方案包括音量、音调等。在获取到驾驶员的身份信息之后，若数据库中存有与该身份信息相对应的偏好设置方案，即说明曾经生成适合该驾驶员的偏好设置方案，此时即可直接执行该偏好设置方案，按照该偏好设置方案调整发光像源10的显示参数，使得在反射成像部件20上所成的像更符合驾驶员的习惯。

此外，可选的，还可以基于当前的环境信息对偏好设置方案进行调整，即处理器100在确定偏好设置方案之后，该处理器100还用于：获取环境信息，根据环境信息调整偏好设置方案，并根据调整后的偏好设置方案更新数据库；或者，获取用户输入的第一调节指令，根据第一调节指令调整偏好设置方案，并根据调整后的偏好设置方案更新数据库。

本发明实施例中，在初步确定适合驾驶员的偏好设置方案之后，可以基于当前的环境信息对偏好设置方案进行调节完善。例如，当前为夜晚，则可以将显示偏好设置方案中的亮度自动调低。或者，用户可以通过输入第一调节指令的方式主动调节初步确定的偏好设置方案，使得最终确定的偏好设置方案更符合驾驶员当前的习惯或当前的环境。同时，还可以将调整后的偏好设置方案重新存储到数据库中，以供下次匹配使用。

可选的，对于同一个驾驶员，在不同的环境信息下可以分别生成相应的偏好设置方案，之后基于驾驶员的身份信息和当前的环境信息可以更精准地确定偏好设置方案。例如，对于某个驾驶员，可以预先生成偏好设置方案A(白天)和偏好设置方案B(夜晚)，若当前时间为晚上，则可以将偏好设置方案B(夜晚)作为选取出的偏好设置方案供该驾驶员使用。

可选的，在身份信息与数据库中的信息不匹配时，该处理器100还可以用于：获取用户位姿信息，用户位姿信息包括用户身体姿态、瞳距、与反射成像部件20之间的距离、眼睛高度中的一项或多项；根据用户位姿信息生成相对应的偏好设置方案；和/或，获取用户输入的第二调节指令，根据第二调节指令生成或调整偏好设置方案。

本发明实施例中，若当前的驾驶员是第一次使用该抬头显示设备，则数据库中不存在与该身份信息相匹配的偏好设置方案，此时可以基于该驾驶员的用户位姿信息自动生成偏好设置方案，也可以允许驾驶员通过输入第二调节指令主动调节生成适合自己的偏好设置方案；在生成偏好设置方案之后，可以将该偏好设置方案与身份信息之间的对应关系存储在数据库中，供下次对比时调用。

在上述实施例的基础上，该抬头显示设备还可以监测对向来车的状态，以及时发现潜在危险。具体的，信息采集装置200包括图像采集设备、红外传感器、距离传感器等，该信息采集装置200具体可以采集外部对象的当前信息，即可以采集外部对象的当前位置、外部对象的行进方向、外部对象的标识信息、外部对象发出的指示信息、与外部对象之间的距离、外部对象的眼部信息、外部对象的头部信息中的一项或多项。其中，该外部对象具体可以为外部的其他车辆，如前方对象来车；或者，该外部对象也可以为对向来车中的驾驶员，基于该驾驶员的眼部信息和头部信息等判断该驾驶员是否疲劳驾驶、酒驾等。

其中，处理器100根据驾驶信息确定当前需要显示的提示内容还包括：根据当前信息确定外部对象是否为异常对象，在外部对象为异常对象时，将用于警示用户的第二告警信息作为提示内容，第二告警信息包括外部对象的当前位置、操作提示、第二告警文字、第二告警图像、第二告警视频中的一项或多项。

本发明实施例中，外部对象的当前信息可以表征该外部对象的状态，通过分析外部对象的当前信息，可以判断该外部对象是否存在潜在危险，即该外部对象是否为异常对象。若该外部对象为异常对象，则此时也为一种异常状态，处理器100可以将用于警示驾驶员的第二告警信息作为提示内容，第二告警信息包括外部对象的当前位置，以提醒驾驶员存在潜在危险的外部对象的位置；或者，第二告警信息包括操作提示，例如右转等操作提示，使得驾驶员可以避开危险的外部对象；或者，第二告警信息也可以包括第二告警文字、第二告警图像、第二告警视频等，通过文字、图像或视频的形式提醒驾驶员。

具体的，上述步骤“根据当前信息确定外部对象是否为异常对象”包括：

根据外部对象的当前位置和外部对象的行进方向确定外部对象的运动趋势，在外部对象的运动趋势朝向本地、或外部对象的运动趋势与外部对象发出的指示信息不匹配时，确定外部对象为异常对象；

或者，将外部对象的标识信息发送至服务器，根据服务器的反馈结果确定外部对象是否为异常对象；其中，服务器中存储有异常对象的标识信息；

或者，在与外部对象之间的距离小于预设的距离阈值时，确定外部对象为异常对象；

或者，根据外部对象的眼部信息和外部对象的头部信息判断外部对象是处于危险状态，在外部对象处于危险状态时，将外部对象作为异常对象。

本发明实施例中，根据外部对象的当前位置和外部对象的行进方向确定外部对象的运动趋势，例如外部对象为车辆，基于该车辆的行进方向等可以确定该车辆此时正在向哪移动，例如向左侧移动，或者向路边的指示牌移动等。同时，若外部对象的运动趋势朝向本地(即安装有该抬头显示设备的本地交通工具，例如本地车辆等)，则说明外部对象与本地存在相撞的风险，此时可以确定外部对象为异常对象；同时，外部对象在运动时可以发出指示信息，例如转向灯状态、双闪灯状态等，若外部对象的运动趋势与外部对象发出的指示信息不匹配，则也可以确定外部对象为异常对象。例如，外部对象为车辆，该车辆目前在向左移动，但其没有开启左转向灯(即没有发出指示信息)，或者开启的是右转向灯，则此时说明该车辆异常；或者，若该车辆的双闪灯开启，但车辆仍然处于移动状态，则说明该车辆可能存在风险，此时也可将该车辆作为异常对象。

或者，可以预先设置用于存储异常对象的服务器，该服务器内包含异常对象的标识信息，服务器内的内容具体可以由其他交通工具上传提供，也可以是服务器从其他途径获取到的信息所确定的内容。本地车辆可以采集外部对象的车型、车牌等唯一的标识信息，基于采集到的标识信息可以通过服务器验证该外部对象是否异常。或者，若外部对象与本地之间的距离小于预设的距离阈值时，说明此时外部对象与本地较近，存在较大的相撞风险，此时可以确定外部对象为异常对象。或者，可以在本地的外部设置图像采集设备，并基于该图像采集设备采集其他驾驶员等外部对象的眼部信息、头部信息，从而可以确定外部对象的眼睛闭合状态、点头频率等，进而确定该外部对象是否存在疲劳驾驶、酒驾等危险行为，从而可以确定该外部对象是否为异常对象。

其中，如上所述，当外部对象为异常对象时，可以将第二告警信息作为提示内容，并显示该提示内容；此时可以预设显示该提示内容的位置，即预设位置，该预设位置具体可以为驾驶员的正前方、反射成像部件20的左下角区域等，具体可基于实际情况而定，此时处理器可以控制发光像源10在该预设位置显示包含操作提示、第二告警文字、第二告警图像或第二告警视频的提示内容。或者，将外部对象沿着朝向眼盒范围的方向投影至反射成像部件20上，则外部对象的当前位置投影映射至反射成像部件20的位置可以为提示位置，处理器控制发光像源10在与提示位置相对应的位置处显示该提示内容，此时即可使得驾驶员在该提示位置处看到提示内容。

具体的，本实施例中的发光像源10与反射成像部件20所成的虚像之间是一一对应的关系，发光像源10的每个像素点可以对应该虚像上的一个位置点；外部对象投影映射至反射成像部件20的提示位置处，该提示位置对应虚像上的一个位置(点或区域)，进而可以对应发光像源10的相应位置，发光像源10控制该相应位置处的像素点显示提示内容即可。此时，外界对象、反射成像部件20上显示的提示内容、眼盒范围三点共线，故眼盒范围处的驾驶员可以观看到与外界对象相贴合的提示内容(例如将外界对象框出来等)，从而可以更有效地提醒驾驶员。参见图12所示，外界对象为对向车辆73，若该对向车辆73的运动趋势为朝向本地车辆，则可以在反射成像部件20上显示出该运动趋势505，同时显示文字501“请避让！”，以提醒本地车辆的驾驶员小心对向车辆73；此外，也可以用矩形框503标出该对向车辆73，进一步提高提醒效果。

可选的，可以生成辅助驾驶员驾驶的操作提示；具体的，在外部对象不是异常对象时，根据外部对象的当前位置和外部对象的行进方向确定外部对象的运动趋势，并将外部对象的运动趋势和/或操作提示作为提示内容；其中，操作提示是与避开外部对象的运动趋势相关的驾驶操作的提示。本发明实施例中，可以生成辅助本地车辆行驶的操作提示，使得驾驶员按照该操作提示进行操作以有效避开其他的外部对象。例如，外部的其他车辆当前在超车，此时可以生成“右侧避让”的操作提示，以提醒驾驶员避让。

本实施例中，在当前处于异常状态时，还可以采用其他提醒方式进行辅助提醒。具体的，处理器还可以用于：向发声装置发送预警语音，并指示发声装置播放预警语音；或者，向振动装置发送振动信号，指示振动装置振动；振动装置为能够接触到用户的装置。本实施例中，可以在抬头显示设备中加装扬声器、或者借助交通工具上的扬声器进行语音提醒，该预警语音可以为没有具体含义的预警铃声，也可以是具体的语音，如“注意！保持车距！”等。此外，可以在交通工具的方向盘或者座椅等驾驶员会直接接触的位置设置机械式振动装置，从而在预警状态下能够以振动的方式提醒驾驶员。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种提高光利用率的抬头显示设备，其特征在于，包括：发光像源和处理器；所述发光像源设置在反射成像部件的一侧，并与所述反射成像部件的尺寸相匹配，用于向所述反射成像部件发射成像光线，所述成像光线能够被所述反射成像部件反射至眼盒范围；

所述发光像源包括反光元件、相位延迟片、透反元件、液晶层和背光源，所述反光元件、所述相位延迟片、所述透反元件、所述液晶层依次设置，且所述背光源设置在所述反光元件与所述透反元件之间，用于发出光线；

所述透反元件用于透过第一偏振特性的光线、反射第二偏振特性的光线，并将所述第一偏振特性的光线发射至所述液晶层的入光侧；

所述相位延迟片用于转换透过的光线的特性，且允许光线双向透过；所述第二偏振特性的光线经偶数次透过所述相位延迟片后转换生成的光线包含所述第一偏振特性的光线；

所述反光元件用于将入射至所述反光元件的光线反射至所述相位延迟片；

所述液晶层的入光侧所允许的偏振特性与所述第一偏振特性相匹配，所述液晶层的出光侧用于发出所述成像光线；

所述处理器与所述发光像源相连；所述处理器用于获取驾驶信息，根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容，并控制所述发光像源显示所述提示内容。

2.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其特征在于，所述驾驶信息包括用户的眼部信息、头部信息、车辆状态信息中的一种或多种；所述眨眼信息包括眨眼频率、闭眼时长、当前注视方向、视线集中时长中的一项或多项，所述头部信息包括低头时长和/或低头频率，所述车辆状态信息包括方向盘调节频率；

所述处理器根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容包括：

确定所述驾驶信息是否满足异常条件，在所述驾驶信息满足所述异常条件时，确定当前为异常状态，并将用于警示用户的第一告警信息作为所述提示内容，所述第一告警信息包括第一告警文字、第一告警图像、第一告警视频中的一项或多项；

其中，所述异常条件包括：所述眨眼频率大于预设的眨眼频率阈值、所述闭眼时长大于预设的闭眼时长阈值、所述当前注视方向偏离道路方向且偏离时长大于预设的偏离时长阈值、所述视线集中时长大于预设的视线集中时长阈值、所述低头时长大于预设的低头时长阈值、所述低头频率大于预设的低头频率阈值、所述方向盘调节频率大于预设的操作频率阈值中一种或多种的组合。

3.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其特征在于，所述处理器根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容还包括：

在所述驾驶信息不满足所述异常条件时，确定当前为正常状态，并将用于正常显示的显示信息作为所述提示内容，所述显示信息包括空集、非告警文字、非告警图像、非告警视频中的一项或多项；

或者，在所述驾驶信息满足所述异常条件时，将所述驾驶信息中满足所述异常条件的信息作为目标信息，之后在所述目标信息不满所述异常条件时，若接收到用户反馈的正常信号，确定当前为正常状态，并将用于正常显示的显示信息作为所述提示内容，所述显示信息包括空集、非告警文字、非告警图像、非告警视频中的一项或多项。

4.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其特征在于，若当前为异常状态，所述处理器还用于生成本地异常信息，并将所述本地异常信息发送至服务器、预设范围内的其他车辆、预设的紧急联系人中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其特征在于，在所述根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容之前，所述处理器还用于：

在接收到异常检测启动指令时，根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容；

其中，所述异常检测启动指令为用户触发生成的指令；或者，所述异常检测启动指令为在连续驾驶时长大于预设的连续驾驶时长阈值、或车速超过预设的车速阈值时自动生成的指令。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的抬头显示设备，其特征在于，所述处理器控制所述发光像源显示所述提示内容包括：

在当前为异常状态时，所述处理器控制所述发光像源以第一突出显示方式显示所述提示内容，所述第一突出显示方式包括滚动显示、跳动显示、闪烁显示、高亮显示、以第一颜色显示、在预设位置显示中的一种或多种；

在当前为正常状态时，所述处理器控制所述发光像源以正常方式或第二突出显示方式显示所述提示内容，所述第二突出显示方式包括以第二颜色显示。

7.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其特征在于，所述驾驶信息还包括位置信息；

所述处理器根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容包括：

若根据位置信息确定当前位于单调区域内，确定当前为预警状态，并将用于提醒用户的预警信息作为所述提示内容，所述预警信息包括预警文字、预警图像、预警视频、导航地图中的一项或多项。

8.根据权利要求7所述的抬头显示设备，其特征在于，所述处理器控制所述发光像源显示所述提示内容包括：

在当前为预警状态时，所述处理器控制所述发光像源以第三突出显示方式显示所述提示内容，所述第三突出显示方式包括滚动显示、跳动显示、闪烁显示、高亮显示、以第三颜色显示、在预设范围内移动显示中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其特征在于，所述驾驶信息包括眼部信息、车辆状态信息和车道信息；所述眼部信息包括当前注视方向，所述车辆状态信息包括车速，所述车道信息包括当前行驶车道位置、优先行驶车道位置、车道障碍物位置、交通指示标位置、异常车辆位置中的一项或多项；

所述处理器根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容，并控制所述发光像源显示所述提示内容，包括：

根据所述车辆状态信息和/或所述车道信息确定最佳注视方向，在所述当前注视方向与所述最佳注视方向不一致时，将所述最佳注视方向与所述反射成像部件相交的位置、或者所述最佳注视方向与所述反射成像部件的成像所在平面相交的位置作为提示位置，并确定当前需要显示的提示内容；所述发光像源在与所述提示位置相对应的位置处显示所述提示内容；

或者，在所述当前注视方向与所述最佳注视方向不一致时，将所述当前注视方向与所述反射成像部件相交的位置作为起点、将所述最佳注视方向与所述反射成像部件相交的位置作为终点，将从所述起点指向所述终点的引导图形作为提示内容，且所述发光像源显示所述提示内容。

10.根据权利要求9所述的抬头显示设备，其特征在于，所述根据所述车辆状态信息和/或所述车道信息确定最佳注视方向包括：

预先确定常规驾驶数据，根据所述常规驾驶数据确定与当前的车速和当前的车道信息相对应的注视方向，并将确定的所述注视方向作为最佳注视方向；

或者，将当前行驶车道位置、优先行驶车道位置、车道障碍物位置、交通指示标位置或异常车辆位置与眼盒范围之间的方向作为最佳注视方向。

11.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其特征在于，所述驾驶信息还包括身份信息，所述身份信息包括用户标识和/或生物特征信息；

所述处理器在根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容之前，还用于：

将所述身份信息与预设的数据库进行匹配处理，在所述身份信息与所述数据库中的信息相匹配时，根据所述数据库中的信息确定与所述身份信息相对应的偏好设置方案；所述数据库存有预先设置的身份信息与偏好设置方案之间的对应关系，所述偏好设置方案包括显示偏好设置方案、触觉偏好设置方案、听觉偏好设置方案中的一项或多项；

确认所述偏好设置方案后，按照所述偏好设置方案调节所述抬头显示设备的显示参数。

12.根据权利要求11所述的抬头显示设备，其特征在于，所述处理器在确定所述偏好设置方案之后，还用于：

获取环境信息，根据所述环境信息调整所述偏好设置方案，并根据调整后的所述偏好设置方案更新所述数据库；

或者，获取用户输入的第一调节指令，根据所述第一调节指令调整所述偏好设置方案，并根据调整后的所述偏好设置方案更新所述数据库。

13.根据权利要求11所述的抬头显示设备，其特征在于，在所述身份信息与所述数据库中的信息不匹配时，

获取用户位姿信息，所述用户位姿信息包括用户身体姿态、瞳距、与所述反射成像部件之间的距离、眼睛高度中的一项或多项；根据所述用户位姿信息生成相对应的偏好设置方案；

和/或，获取用户输入的第二调节指令，根据所述第二调节指令生成或调整偏好设置方案。

14.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其特征在于，所述驾驶信息包括外部对象的当前信息，所述当前信息包括外部对象的当前位置、外部对象的行进方向、外部对象的标识信息、外部对象发出的指示信息、与外部对象之间的距离、外部对象的眼部信息、外部对象的头部信息中的一项或多项；

所述处理器根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容还包括：

根据所述当前信息确定所述外部对象是否为异常对象，在所述外部对象为异常对象时，将用于警示用户的第二告警信息作为所述提示内容，所述第二告警信息包括所述外部对象的当前位置、操作提示、第二告警文字、第二告警图像、第二告警视频中的一项或多项。

15.根据权利要求14所述的抬头显示设备，其特征在于，所述根据所述当前信息确定所述外部对象是否为异常对象包括：

根据所述外部对象的当前位置和所述外部对象的行进方向确定所述外部对象的运动趋势，在所述外部对象的运动趋势朝向本地、或所述外部对象的运动趋势与所述外部对象发出的指示信息不匹配时，确定所述外部对象为异常对象；

或者，将所述外部对象的标识信息发送至服务器，根据所述服务器的反馈结果确定所述外部对象是否为异常对象；其中，所述服务器中存储有异常对象的标识信息；

或者，在与所述外部对象之间的距离小于预设的距离阈值时，确定所述外部对象为异常对象；

或者，根据所述外部对象的眼部信息和所述外部对象的头部信息判断所述外部对象是处于危险状态，在所述外部对象处于危险状态时，将所述外部对象作为异常对象。

16.根据权利要求14所述的抬头显示设备，其特征在于，所述处理器控制所述发光像源显示所述提示内容包括：

将所述外部对象的当前位置投影映射至所述反射成像部件的位置作为提示位置，所述处理器控制所述液晶层在与所述提示位置相对应的位置处显示包含所述外部对象的当前位置的提示内容；

或者，所述处理器控制所述发光像源在预设位置显示包含所述操作提示、第二告警文字、第二告警图像或第二告警视频的提示内容。

17.根据权利要求14所述的抬头显示设备，其特征在于，所述处理器根据所述驾驶信息确定当前需要显示的提示内容还包括：

在所述外部对象不是异常对象时，根据所述外部对象的当前位置和所述外部对象的行进方向确定所述外部对象的运动趋势，并将所述外部对象的运动趋势和/或操作提示作为提示内容；其中，所述操作提示是与避开所述外部对象的运动趋势相关的驾驶操作的提示。

18.根据权利要求2、7、9、14任意一项所述的抬头显示设备，其特征在于，所述处理器还能够用于：

向发声装置发送告警语音，并指示所述发声装置播放所述告警语音；

或者，向振动装置发送振动指令，指示所述振动装置振动；所述振动装置为能够接触到用户的装置。

19.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其特征在于，还包括信息采集装置，所述信息采集装置与所述处理器相连，用于采集驾驶信息；

所述信息采集装置包括图像采集设备、车载雷达、红外传感器、激光传感器、超声波传感器、速度传感器、亮度传感器、GPS、V2X系统、ADAS中的一种或多种。

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