CN114063287A - 抬头显示装置、抬头显示系统和交通设备 - Google Patents

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Abstract

一种抬头显示装置、抬头显示系统和交通设备。该抬头显示装置包括光源部、图像生成元件以及至少一个传感器。光源部包括至少一个光源，至少一个光源被配置为发射光；图像生成元件被配置为将至少一个光源发射的光转换为图像光后输出；至少一个传感器位于图像生成元件的靠近光源部的一侧。该抬头显示装置的传感器具有避免影响图像光的潜力。

Description

抬头显示装置、抬头显示系统和交通设备
技术领域
本公开的实施例涉及一种抬头显示装置、抬头显示系统和交通设备。
背景技术
抬头显示系统(Head Up Display，HUD)通过例如反射式的光学设计将图像源输出的显示图像的光线投射到成像窗(例如，成像板、挡风玻璃等)上，以将例如车速、油量等车辆状态信息以及导航、危险警示等指示信息在驾驶员前方的适当的位置上显示，由此使得驾驶员可以在视线不偏离前方路面的情况下获取车速、油量等相关信息，进而可以提升驾驶的安全系数和驾驶体验。
发明内容
本公开的至少一个实施例提供了一种抬头显示装置，其包括光源部、图像生成元件、反射元件以及至少一个传感器。所述光源部包括至少一个光源，所述至少一个光源被配置为发射光；所述图像生成元件被配置为将所述至少一个光源发射的光转换为图像光后输出；所述反射元件被配置为接收所述图像光，并对所述图像光进行反射和会聚；所述至少一个传感器位于所述图像生成元件的靠近所述光源部的一侧；以及所述图像生成元件和所述至少一个传感器共同被配置为使得源于所述抬头显示装置外部并穿过所述图像生成元件的至少部分区域的光线的至少部分入射至所述至少一个传感器上。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述图像生成元件包括第一面以及与所述第一面对置的第二面；所述至少一个光源发射的光从所述第一面入射至所述图像生成元件中，所述图像光从所述第二面离开所述图像生成元件；以及所述至少一个传感器在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述图像生成元件至少部分重叠。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述光源部还包括发光驱动基板。
所述至少一个光源位于所述发光驱动基板的靠近所述图像生成元件的一侧；所述发光驱动基板与所述至少一个光源电连接，且被配置为驱动所述至少一个光源发光；以及所述至少一个传感器在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述至少一个光源在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影不重叠。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述至少一个光源包括多个光源；所述至少一个传感器包括多个传感器；以及所述多个传感器的至少部分的每个在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影位于所述多个光源的相邻的光源在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影的间隙中。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述至少一个传感器固定在所述发光驱动基板上。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述发光驱动基板具有第一开口；所述至少一个传感器位于所述发光驱动基板的远离所述图像生成元件的一侧，且所述至少一个传感器的集光面朝向所述发光驱动基板；所述至少一个传感器在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述第一开口在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影至少部分重叠。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述抬头显示装置还包括具有第二开口的封装壳体。所述光源部、所述图像生成元件、所述反射元件以及所述至少一个传感器均位于所述封装壳体中；以及所述图像光被配置为经由所述第二开口离开所述抬头显示装置。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述抬头显示装置还包括扩散元件。所述扩散元件位于所述图像生成元件和所述至少一个传感器之间，且被配置为扩散源于所述封装壳体外部、从所述第二开口进入所述封装壳体、并穿过所述图像生成元件的光线。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述抬头显示装置还包括反射导光元件。所述反射导光元件被配置为通过反射将源于所述封装壳体外部、从所述第二开口进入所述封装壳体、并穿过所述图像生成元件的至少部分光线朝向所述反射导光元件的中心线聚拢。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述反射导光元件在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影和所述图像生成元件至少部分交叠，且所述反射导光元件位于所述图像生成元件的靠近所述光源部的一侧。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述反射导光元件为中空壳体；所述中空壳体具有彼此对置的第三开口和第四开口；所述源于所述封装壳体外部、从所述第二开口进入所述封装壳体、并穿过所述图像生成元件的光线从所述第四开口进入所述中空壳体，可被所述中空壳体的内表面上的反射层反射至所述至少一个传感器上；所述第一面包括第一区域；所述第三开口的边界在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述第一区域的边界的重合；以及所述至少一个传感器在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影位于所述第一区域中。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述至少一个光源在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影位于所述第一区域；所述第一面包括第二区域；所述第四开口的边界在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述第一面的第二区域的边界重合；以及所述第二区域和所述第一区域至少部分重叠。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述抬头显示装置还包括方向控制元件。所述至少一个光源发射的光顺次穿过所述反射导光元件、所述方向控制元件和所述扩散元件；所述方向控制元件被配置为会聚穿过所述反射导光元件并入射至所述方向控制元件上的光线；以及所述扩散元件还被配置为扩散被所述方向控制元件会聚的且入射至所述扩散元件上的光线。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述抬头显示装置还包括滤光元件。所述滤光元件设置在所述第二开口至所述图像生成元件的光路上，且被配置为降低源于所述封装壳体外部并穿过所述图像生成元件的光线的强度。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述滤光元件还被配置为使得所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线中位于预定波段的光线的至少部分入射至所述图像生成元件上，并滤除所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线中位于所述预定波段外的光线。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述图像生成元件输出的图像光包括第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的任一个或任意组合；所述第一波段的光、所述第二波段的光和所述第三波段的光的颜色彼此不同；所述第一波段、所述第二波段和所述第三波段中的任意两个波段彼此间隔；以及所述预定波段包括所述第一波段、所述第二波段和所述第三波段的组合。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述滤光元件还被配置为滤除所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线中位于预定偏振态之外的光线。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述预定偏振态与所述图像生成元件输出的图像光的偏振态相同。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述滤光元件被配置为使得所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线中第一比例的光线入射至所述图像生成元件上；以及所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线的光谱分布与所述入射至所述图像生成元件上的第一比例的光线的光谱分布实质上相同。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述滤光元件为反射式滤光元件，且位于所述反射元件的光反射面上。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述滤光元件为透射式滤光元件，且位于所述图像生成元件至所述第二开口的光路上。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述至少一个传感器被配置为与控制器通信；以及所述控制器被配置为响应于源于所述封装壳体外部、穿过所述图像生成元件并入射至所述至少一个传感器的光线的强度大于等于预定的光强阈值而发出警报指令。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述抬头显示装置还包括遮光元件。所述控制器还被配置为响应于源于所述封装壳体外部、穿过所述图像生成元件并入射至所述至少一个传感器的光线的强度大于等于所述预定的光强阈值而驱动所述遮光元件从第一状态转换为第二状态；所述遮光元件被配置为在所述第一状态下使得源于所述封装壳体外部的光线入射至所述图像生成元件上；以及所述遮光元件被配置为在所述第二状态下使得源于所述封装壳体外部的光线无法入射至所述图像生成元件上。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述的抬头显示装置还包括反馈器。所述控制器还被配置响应于所述反馈器输出的恢复指令使得所述遮光元件从所述第二状态转换为所述第一状态。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述反馈器被配置为响应于所述封装壳体的第二开口的朝向与太阳的当前位置不匹配而输出恢复指令。
例如，在所述抬头显示装置的至少一个示例中，所述抬头显示装置还包括定位器和角运动检测器。所述定位器被配置为获取所述抬头显示装置的当前地理位置的经纬度；所述角运动检测器被配置为采集所述抬头显示装置的当前的角运动参数；以及所述反馈器还被配置为基于所述抬头显示装置的当前地理位置的经纬度和太阳的当前位置判定所述封装壳体的第二开口的朝向与太阳的位置是否匹配。
本公开的至少一个实施例提供了一种抬头显示系统，其包括部分反射部分透射元件以及本公开的至少一个实施例提供的任一抬头显示装置。所述部分反射部分透射元件被配置为对所述抬头显示装置输出的第一虚像进行成像，以形成第二虚像。
例如，在所述抬头显示系统的至少一个示例中，所述抬头显示装置输出的第一虚像位于所述部分反射部分透射元件的焦平面处。
例如，在所述抬头显示系统的至少一个示例中，所述抬头显示系统还包括第一反射膜。所述第一反射膜位于所述部分反射部分透射元件的靠近所述抬头显示装置的表面上；所述部分反射部分透射元件对偏振方向为第一方向的光线的反射率为第一反射率；所述部分反射部分透射元件对偏振方向为第二方向的光线的反射率为第二反射率；所述第一反射膜对偏振方向为所述第二方向的光线的反射率为第三反射率；所述第一方向垂直于所述第二方向；以及所述第一反射率和所述第三反射率均大于所述第二反射率。
例如，在所述抬头显示系统的至少一个示例中，所述抬头显示装置的图像生成元件输出的图像光的偏振方向为所述第二方向。
例如，在所述抬头显示系统的至少一个示例中，所述抬头显示系统还包括相位延迟元件。所述相位延迟元件位于所述抬头显示装置的封装壳体的第二开口处，或者位于所述第二开口至所述部分反射部分透射元件的光路上。
例如，在所述抬头显示系统的至少一个示例中，所述抬头显示系统还包括第二反射膜。所述第二反射膜位于所述部分反射部分透射元件的靠近所述抬头显示装置的表面上；所述第二反射膜对入射到所述第二反射膜上的且位于预定波段的光线的反射率为第四反射率；所述第二反射膜对入射到所述第二反射膜上的且位于所述预定波段之外的可见光的反射率为第五反射率；所述第四反射率大于所述第五反射率；所述图像生成元件输出的图像光包括第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的任一个或任意组合；所述第一波段的光、所述第二波段的光和所述第三波段的光的颜色彼此不同；所述第一波段、所述第二波段和所述第三波段中的任意两个波段彼此间隔；以及所述预定波段包括所述第一波段、所述第二波段和所述第三波段的组合。
例如，在所述抬头显示系统的至少一个示例中，所述抬头显示系统还包括楔形膜，所述楔形膜位于所述部分反射部分透射元件的夹层中。
本公开的至少一个实施例提供了一种交通设备，其包括本公开的至少一个实施例提供的抬头显示系统。所述交通设备的前窗被复用为所述抬头显示系统的部分反射部分透射元件。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1是一种抬头显示系统的示意图；
图2是另一种抬头显示系统的示意图；
图3A是本公开的至少一个实施例提供的一种抬头显示装置的示意图；
图3B是本公开的至少一个实施例提供的另一种抬头显示装置的示意图；
图4A是本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置的图像生成元件包括的液晶显示面板；
图4B是本公开的至少一个实施例提供的多个光源和多个传感器的第一种混合排布方式的示意图；
图4C是本公开的至少一个实施例提供的多个光源和多个传感器的第二种混合排布方式的示意图；
图4D是本公开的至少一个实施例提供的多个光源和多个传感器的第三种混合排布方式的示意图；
图5A是本公开的至少一个实施例提供的传感器的设置方式的一个示例的示意图；
图5B是本公开的至少一个实施例提供的用于传感器的滤光片的设置方式的一个示例的示意图；
图5C是本公开的至少一个实施例提供的用于传感器的滤光片的设置方式的另一个示例的示意图；
图6A是本公开的至少一个实施例提供的包括反射导光元件的抬头显示装置的部分区域的示意图；
图6B是图6A所示的反射导光元件在图像生成元件上的正投影的示意图；
图6C示出了本公开的至少一个实施例提供的发光驱动基板的被源于封装壳体外部并穿过图像生成元件的光束照射的区域的示例性示意图；
图7A示出了本公开的至少一个实施例提供的发光驱动基板的被源于封装壳体外部并穿过图像生成元件的光束照射的区域的另一个示例性示意图；
图7B示出了图7A所示的发光驱动基板的平面示意图；
图7C是本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件和传感器的第一个立体示意图；
图7D是图7C所示的反射导光元件和传感器的俯视图；
图7E是本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件、光源和传感器在发光驱动基板的第一面所在平面上的正投影的第一个示意图；
图7F是本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件和传感器的第二个立体示意图；
图7G是本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件、光源和传感器在发光驱动基板的第一面所在平面上的正投影的第二个示意图；
图8A是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置的示意图；
图8B是本公开的至少一个实施例提供的包括扩散元件的抬头显示装置的传感器设置方式的示意图；
图8C是本公开的至少一个实施例提供的不包括扩散元件的抬头显示装置的传感器设置方式的示意图；
图9为本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置中的扩散元件对具有相同传输方向的光线扩散的示意图；
图10为本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置中的扩散元件对具有多个传输方向的光线扩散的示意图；
图11示出了本公开的至少一个实施例提供的遮光元件的第一个示例的第一状态的示意图；
图12示出了本公开的至少一个实施例提供的遮光元件的第一个示例的第二状态的示意图；
图13A是本公开的至少一个实施例提供的遮光元件的第二个示例的示意图；
图13B是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置的示意性框图；
图14是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置的示意图；
图15是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置的第二状态的示意图；
图16是本公开的至少一个实施例提供的滤光元件的第一个示例的示意图；
图17是本公开的至少一个实施例提供的滤光元件的第二个示例的示意图；
图18是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置的部分区域的示意图；
图19是本公开的至少一个实施例提供的一种抬头显示系统的示意图；
图20是本公开的至少一个实施例提供的另一种抬头显示系统的示意图；
图21是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统的示意图；
图22是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统的示意图
图23是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统的示意图；
图24是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统的示意图
图25是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统的示意图；
图26是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统的示意图；
图27是图23所示的抬头显示系统的另一种示意图；以及
图28是本公开的至少一个实施例提供的交通设备的示例性框图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
抬头显示系统的眼盒(eyebox)，指驾驶员双眼所在的，可以看到抬头显示系统输出的图像的区域。眼盒区域具有一定的尺寸，驾驶员双眼相对于眼盒的中心偏离一定距离，如在上下、左右方向上偏离一定的距离，只要仍处于眼盒区域内，便可以看到抬头显示系统输出的图像。
本公开的发明人在研究中注意到，图1所示的抬头显示系统200具有被太阳光损坏的风险。下面结合图1进行示例性说明。
图1是一种抬头显示系统的示意图。如图1所示，该抬头显示系统包括图像源511、反射元件512、封装壳体514和部分反射部分透射元件513。例如，图像源511位于反射元件512的焦平面附近。如图1所示，图像源511出射的光线被反射元件512反射(例如，顺次被平面反射镜和曲面反射镜反射)，图像源511出射的且被反射元件512反射后的光线521经由封装壳体514的开口入射至部分反射部分透射元件513(例如，交通设备的前窗)，并被部分反射部分透射元件513反射而形成虚像531。用户的眼睛在眼盒区域EBO可以观察到上述虚像531。例如，如图1所示，虚像531位于部分反射部分透射元件513的远离封装壳体514的一侧，眼盒区域EBO位于部分反射部分透射元件513的靠近封装壳体514的一侧。
本公开的发明人在研究中注意到，由光路的可逆性可知，经过前窗穿过抬头显示系统的部分反射部分透射元件513的外部光线(例如，太阳光522)将被反射元件512会聚，由此使得入射至图像源511上的太阳光的强度增加；在太阳光522的强度很高的情况下，即使仅有部分太阳光522线入射至抬头显示系统的反射元件512上，由于反射元件512的会聚作用，最终入射到图像源上的太阳光522(例如，会聚在图像源511附近的光斑)的强度可能仍然较高；此种情况下，最终入射到图像源上的太阳光522可能会使得图像源511的温度升高；当图像源511的温度大于预定温度之后，图像源511可能会被热量损伤。例如，图像源511可能会被烧毁。例如，本公开的发明人在研究中还注意到，在降低图像源511与反射元件512的焦平面之间距离(例如，使得图像源511位于反射元件512的焦平面附近)的情况下，将增加入射到图像源511上的太阳光522的强度，由此可能进一步地提升图像源511的温度，进而可能增加图像源511被热量损伤的风险。
本公开的发明人在研究中注意到，尽管可以通过采用设置在抬头显示系统的封装壳体514的开口或者抬头显示系统的反射元件512上或附近的传感器515感测到的太阳光522强度大于预定阈值之后采用遮光措施来保护图像源511，但上述方法的误报率(假警报的比例)或/和漏警报率较高且可能会影响显示效果。下面结合图2进行示例性说明。
图2是另一种抬头显示系统的示意图。如图1和图2所示，相比于图1所示的抬头显示系统，图2所示的抬头显示系统还包括传感器515，该传感器515设置在抬头显示系统的开口处。
例如，由于传感器515设置在抬头显示系统的开口处，因此，传感器515可能会阻挡部分图像源511输出并被反射元件512反射至封装壳体514的开口处的光线，并因此可能会影响抬头显示系统的显示效果。
例如，如图2所示，在太阳光522的大部分光线的传输方向为光线523的传输方向的情况下，即使太阳光522入射至抬头显示系统中，入射至抬头显示系统中的光线不会被反射元件512会聚到图像源511上；然而，传感器515感测到的太阳光522的强度可能会高于预定阈值，并使得抬头显示系统发出警报。
本公开的至少一个实施例提供了一种抬头显示装置，其包括光源部、图像生成元件以及至少一个传感器。光源部包括至少一个光源，至少一个光源被配置为发射光；图像生成元件被配置为将至少一个光源发射的光转换为图像光后输出；至少一个传感器位于图像生成元件的靠近光源部的一侧。
例如，通过将至少一个传感器设置在图像生成元件的靠近光源部的一侧，可以使得本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置具有预警功能(例如，防烧屏预警功能)，并使得传感器具有避免影响图像光的潜力。
在一些示例中，反射元件被配置为接收图像光，并对图像光进行反射和会聚；至少一个传感器位于图像生成元件的靠近光源部的一侧。
在一些示例中，图像生成元件和至少一个传感器共同被配置为使得源于抬头显示装置外部并穿过图像生成元件的至少部分区域的光线的至少部分入射到至少一个传感器上。例如，通过使得图像生成元件和至少一个传感器共同被配置为使得源于抬头显示装置外部并穿过图像生成元件的至少部分区域的光线的至少部分入射到至少一个传感器上，可以提升预警的准确性以及降低误报率。
下面通过几个示例和实施例对根据本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置进行非限制性的说明，如下面所描述的，在不相互抵触的情况下这些具体示例和实施例中不同特征可以相互组合，从而得到新的示例和实施例，这些新的示例和实施例也都属于本公开保护的范围。
图3A是本公开的至少一个实施例提供的一种抬头显示装置100的示意图。如图3A所示，该抬头显示装置100包括光源部、图像生成元件120以及至少一个传感器141。
例如，如图3A所示，该光源部包括至少一个光源111，至少一个光源111被配置为发射光；图像生成元件120被配置为将至少一个光源111发射的光转换为图像光IML后输出；至少一个传感器141位于图像生成元件120的靠近光源部的一侧。
例如，传感器141可采集入射其上的光信号，并输出入射其上的光信号的强度。例如，在光信号的强度大于等于预定的光强阈值的情况下，表明太阳光此时已进入抬头显示装置100内，对应地，存在图像生成元件120的温度高于预定的温度阈值的风险。
例如，通过将至少一个传感器141设置在图像生成元件120的靠近光源部的一侧，可以使得本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100具有预警功能(例如，防烧屏预警功能)，并使得传感器141具有避免影响图像光IML的潜力。例如，由于传感器141未设置在图像光IML的光路上，因此，传感器141可以不影响抬头显示装置100的正常成像。
例如，如图3A所示，抬头显示装置100还包括具有第二开口143的封装壳体142；光源部、图像生成元件120以及至少一个传感器141均位于封装壳体142中。例如，通过使得光源部、图像生成元件120、反射元件130以及至少一个传感器141均位于封装壳体142中，可以降低杂散光对抬头显示装置100的显示效果的不利影响。
例如，如图3A所示，抬头显示装置100还包括反射元件130。反射元件130被配置为接收图像光IML，并对图像光IML进行反射和会聚，以对图像光IML进行成像。例如，反射元件130被配置为基于图像光IML形成虚像(例如，第一虚像)，例如，在抬头显示装置100的出光侧形成第一虚像。
例如，如图3A所示，反射元件130包括(例如，仅包括)曲面反射镜。例如，图像生成元件120位于曲面反射镜的焦平面上或位于曲面反射镜的焦平面附近。例如，曲面反射镜的焦平面附近是指图像生成元件120与曲面反射镜的焦平面之间的间距与曲面反射镜的焦距的比值小于预定比例。例如，预定比例可以为1％、5％、10％、20％或其它预定的数值。例如，图像生成元件120位于曲面反射镜的焦平面到曲面反射镜的光路中。例如，图像生成元件120与曲面反射镜之间的光学距离小于曲面反射镜的焦距。例如，对于图3B所示的示例，图像生成元件120与曲面反射镜之间的光学距离等于图像生成元件120和平面反射镜之间的光学距离(例如，图像生成元件120和平面反射镜之间的主传输光线所经历的光学距离)加上平面反射镜到曲面反射镜之间的光学距离(例如，平面反射镜到曲面反射镜之间的主传输光线所经历的光学距离)。例如，曲面反射镜为凹面反射镜；此种情况下，凹面反射镜靠近图像生成元件120的表面为凹曲面。
例如，在曲面反射镜实现为凹面反射镜(也即，反射面为凹曲面的反射镜)的情况下，如果图像生成元件120与凹面反射镜之间的光学距离小于凹面反射镜的焦距，则凹面反射镜基于图像生成元件120输出的图像形成正立放大的虚像。例如，根据凹面反射镜的成像性质可知，在图像生成元件120与凹面反射镜之间的光学距离小于凹面反射镜的焦距情况下(也即，图像生成元件120位于凹面反射镜的一倍焦距以内)，凹面反射镜的像距随图像生成元件120与凹面反射镜之间的光学距离的增大而增大，也即，图像生成元件120与凹面反射镜之间的光学距离越大，则包括该抬头显示装置100的抬头显示系统200的用户与其观看到的图像之间的距离越大。
例如，曲面反射镜的反射面可以为自由曲面，也即，曲面反射镜的反射面不具有旋转对称特性，以提升抬头显示装置100的成像质量。
例如，在反射元件130仅包括曲面反射镜的情况下，图像生成元件120位于反射元件130和至少一个传感器141之间。例如，曲面反射镜在图像生成元件120的第一面上的正投影与至少一个传感器141在图像生成元件120的第一面上的正投影至少部分重叠。例如，曲面反射镜在图像生成元件120的第一面上的正投影完全覆盖至少一个传感器141在图像生成元件120的第一面上的正投影。例如，曲面反射镜在第二开口143所在的平面上正投影与第二开口143至少部分重叠；例如，曲面反射镜在第二开口143所在的平面上正投影完全覆盖第二开口143。
例如，如图3A所示，至少一个光源111发射的光(例如，至少一个光源111发射的至少部分光)在被图像生成元件120转换为图像光IML之后入射至曲面反射镜上，被曲面反射镜反射至第二开口143处，并从第二开口143离开抬头显示装置100的封装壳体142；源于抬头显示装置100外部(也即，封装壳体142外部)的光线经由第二开口143进入抬头显示装置100的封装壳体142中，且源于抬头显示装置100外部并经由第二开口143进入抬头显示装置100的封装壳体142中的光线(光线的至少部分)入射至曲面反射镜上，并被曲面反射镜反射至图像生成元件120上，源于抬头显示装置100的封装壳体142外部并入射至图像生成元件120上的光线的至少部分穿过图像生成元件120(例如，液晶显示面板的像素单元)并入射到至少一个传感器141上。
需要说明的是，本公开的至少一个实施例的反射元件130不限于仅包括曲面反射镜，在一些示例中，反射元件130还可以实现为平面镜与曲面镜的组合。下面结合图3B进行示例性说明。
图3B是本公开的至少一个实施例提供的另一种抬头显示装置100的示意图。图3A所示的抬头显示装置100和图3B所示的抬头显示装置100的区别为反射元件130的具体结构不同；后面所述的对于图3A所示的抬头显示装置100的改进也可以适用于图3B所示的抬头显示装置100中，不再赘述。
例如，如图3B所示，反射元件130包括(例如，仅包括)第一反射镜130a和第二反射镜130b；第一反射镜130a被配置为接收图像光IML，并将图像光IML反射至第二反射镜130b。例如，如图3B所示，图像生成元件120位于第一反射镜130a和光源部之间。
例如，如图3B所示，第一反射镜130a为平面反射镜，第二反射镜130b为凹面反射镜。例如，通过使得反射元件130包括第一反射镜130a和第二反射镜130b，可以使用第一反射镜130a折叠从图像生成元件120至第二反射镜130b之间的光路，由此可以降低抬头显示装置100的封装壳体142的尺寸(例如，体积)，提升封装壳体142的内部空间的利用效率。例如，通过使得反射元件130包括实现为平面反射镜的第一反射镜130a以及实现为曲面反射镜的第二反射镜130b，还可以提升抬头显示装置100的设计灵活度，例如，可以在不增加封装壳体142的尺寸下使得抬头显示装置100具有更远的成像距离。
例如，如图3B所示，至少一个光源111发射的光的至少部分在被图像生成元件120转换为图像光IML之后顺次入射至平面反射镜和曲面反射镜上，被曲面反射镜反射至第二开口143处，并从第二开口143离开抬头显示装置100的封装壳体142；源于抬头显示装置100外部(也即，封装壳体142外部)的光线经由第二开口143进入抬头显示装置100的封装壳体142中，且源于抬头显示装置100外部并经由第二开口143进入抬头显示装置100的封装壳体142中的光线(光线的至少部分)顺次入射至曲面反射镜和平面反射镜上，并被平面反射镜反射至图像生成元件120上，源于抬头显示装置100的封装壳体142外部并入射至图像生成元件120上的光线的至少部分穿过图像生成元件120(例如，液晶显示面板的像素单元)并入射到至少一个传感器141上。
下面对光源部的实现方式进行示例性说明。
例如，至少一个光源111包括多个光源111(例如，发光光源、发光元件)。例如，多个光源阵列排布。例如，每个光源111包括单个发光元件(例如，无机或有机发光二极管)。例如，至少一个光源111的每个光源111被配置发射复色光(例如，白光)。例如，至少一个光源111可以基于蓝光/紫外光激发荧光粉产生白光。例如，至少一个光源111包括多个光源111，多个的每个光源111被配置发射单色光(例如，红光、绿光或蓝光)，多个光源111发射的光的混合光为白光。
例如，至少一个光源111包括但不限于电致发光元件，也即，通过电场激发发射光线的元件。例如，至少一个光源111可以包括以下光源的任意一个或任意组合：发光二极管(Light Emitting Diode,LED)、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 CathodeFluorescent Lamp，CCFL)、LED冷光源(Cold LED Light，CLL)、电激发光(ElectroLuminescent，EL)光源、用于电子发射或者场致发射显示器(Field Emission Display，FED)的光源或量子点光源(Quantum Dot,QD)等。
例如，如图3A所示，抬头显示装置100的光源部还包括发光驱动基板112(例如，光源基板)。至少一个光源111位于发光驱动基板112的靠近图像生成元件120的一侧；发光驱动基板112与至少一个光源111电连接，且被配置为驱动至少一个光源111发光。例如，至少一个光源111与发光驱动基板112固定连接。
例如，光源基板用于设置发光光源，一个或多个发光光源通过电连接或非电连接的方式固定在光源基板上，以方便发光光源部分整体的拆卸安装等。如果一个或多个发光光源通过电连接的方式固定在光源基板上，则可以通过光源基板将电能传递给发光光源，由此可以点亮发光光源。例如，光源基板可以采用部分特殊材料制作，如金属材质的光源基板还可起到良好的散热作用。
下面对图像生成元件120的实现方式进行示例性说明。
例如，如图3A所示，图像生成元件120包括第一面120a以及与第一面120a对置的第二面120b；至少一个光源111发射的光从第一面120a入射至图像生成元件120中，图像光IML从第二面离开图像生成元件120。
例如，图像生成元件120包括多个图像生成像素(例如，阵列排布的图像生成像素)，且多个图像生成像素被配置为独立的调节分别入射至多个图像生成像素上的光线的透射率。例如，多个图像生成像素的每个可以为光阀(例如，液晶光阀)。
例如，图像生成元件120可以包括如图4A所示的液晶显示面板(不包括背光源的液晶显示面板)。
如图4A所示，液晶显示面板包括液晶盒CL，液晶盒CL包括第一基板SBS1(例如，阵列基板)和第二基板SBS2(例如，彩膜基板)。第一基板SBS1和第二基板SBS2相对设置，其间夹设液晶层LCL。液晶层LCL通过封框胶SLT密封在液晶盒CL内。
如图4A所示，液晶显示面板还包括分设在液晶盒CL两侧的第一偏振片POL1和第二偏振片POL2，第一偏振片POL1位于液晶盒CL的靠近光源部的一侧，第二偏振片位于液晶盒CL的远离光源部的一侧。
如图3A和图4A所示，光源部被配置为向液晶盒CL提供背光BL，背光BL通过液晶显示面板后转变为图像光IML。
例如，第一偏振片的透光轴方向和第二偏振片的透光轴方向互相垂直，但不限于此。例如，第一偏振片可通过第一线偏振光，第二偏振片可通过第二线偏振光，但不限于此。例如，第一线偏振光的偏振方向垂直于第二线偏振光的偏振方向。
例如，在图像生成元件120包括液晶显示面板的情况下，图像生成元件120的图像生成像素包括液晶显示面板的像素单元。
在一些示例中，图像生成元件120输出的图像光IML包括第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的任一个或任意组合。例如，第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的颜色彼此不同。例如，第一波段、第二波段和第三波段中的任意两个波段彼此间隔。
例如，第一波段的中心点(例如，第一波段的光的峰值波长)位于411nm-480nm之间，第二波段的中心点(例如，第二波段的光的峰值波长)位于500nm-565nm之间，第三波段的中心点(例如，第三波段的光的峰值波长)位于590nm-690nm之间。例如，第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的至少一个(例如，全部)的峰宽(例如，半峰全宽，FWHM)小于等于预定峰宽；例如，预定峰宽为50nm、40nm、30nm或其它适用的数值。
下面对至少一个传感器141的实现方式进行示例性说明。
在一个示例中，预定的光强阈值可以为固定值。例如，抬头显示装置100可以包括位于例如相邻显示帧之间的光感测阶段，在光感测阶段，图像生成元件120的至少部分(例如，全部)图像生成像素(例如，液晶显示面板的像素单元)的透过率为预定透过率(例如，50％)；此种情况下，预定的光强阈值可以基于上述预定透过率和影响图像生成元件120的图像生成像素的性能(例如，损坏图像生成像素)的光强阈值计算得到。
在另一个示例中，至少一个传感器141可以在抬头显示装置100的显示阶段感测入射其上的光信号；预定的光强阈值可以基于图像生成元件120的至少部分图像生成像素(例如，与至少一个传感器141对应的图像生成像素)的透过率以及影响图像生成元件120的图像生成像素的性能的光强阈值计算得到；此种情况下，预定的光强阈值可随着抬头显示装置100显示的图像的灰度分布的变化而变化。
例如，至少一个传感器141包括可见光传感器、红外传感器、紫外传感器中的任意一个或任意组合。例如，至少一个传感器141可以实现为紫外/红外混合传感器。例如，至少一个传感器141的工作波长可以基于入射到至少一个传感器141上的光线的光谱分布进行确定，为清楚起见，至少一个传感器141的工作波长将在阐述包括滤光元件193的抬头显示装置100的示例进行详细阐述，在此不再赘述。
例如，至少一个传感器141可以实现为基于互补金属氧化物半导体(CMOS)的传感器、基于电荷耦合器件(CCD)的传感器或者基于PIN结型光敏器件的传感器。例如，至少一个传感器141(例如，每个传感器141)可以包括光敏探测器(例如，光电二极管、光敏晶体管等)和开关晶体管(例如，开关晶体管)。光电二极管可以将照射到其上的光信号转换为电信号，开关晶体管可以与光电二极管电连接，以控制光电二极管是否处于采集光信号的状态以及采集光信号的时间。例如，由于基于CMOS的传感器和基于电荷耦合器件CCD的传感器的集光面可以设置的比较大，因此，在显示装置包括的传感器的数目固定的情况下，显示装置包括的传感器的集光面的面积之和较大，由此可以提升感测效果；或者，在感测效果相同的情况下，显示装置包括的传感器数目较少，便于实施。
例如，至少一个传感器141被配置为与控制器通信，以将至少一个传感器141感测得到的入射到至少一个传感器141的光线的强度数据提供给控制器；控制器被配置为响应于源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并入射到至少一个传感器141的光线的强度大于等于预定的光强阈值而发出警报。
例如，控制器被配置为接收至少一个传感器141感测得到的入射到至少一个传感器141的光线的强度数据，并响应于至少一个传感器141提供的强度数据大于等于预定的光强阈值而发出警报指令，以使得抬头显示装置100的相关部件基于警报指令发出警报。
例如，至少一个传感器141与控制器通信有线或无线连接，以实现至少一个传感器141和控制器之间的通信。在一个示例中，抬头显示装置100还包括控制器。在另一个示例中，控制器可以复用该抬头显示装置100的用户驾驶的交通设备的控制器(例如，汽车的控制系统)或使用电子设备的控制器(例如，驾驶人员的移动电子设备)。
例如，控制器的实现方式可以根据实际应用需求进行设定，本公开的实施例对此不做具体限定。例如，控制器可以包括处理器以及存储器，该处理器例如是中央处理器(CPU)、微处理器、PLC(可编程逻辑控制器)等，存储器例如可以为各种类型的存储装置，例如磁性存储装置或半导体存储装置等，其中可以存储可执行指令，这些可执行指令当被处理器执行时可以实现相应的功能。
例如，控制器还被配置为响应于至少一个传感器141提供的强度数据大于等于预定的光强阈值而控制图像生成元件120显示预警文字、图像等，以提示用户(例如，驾驶员)关闭抬头显示装置100。
例如，传感器141发出的遮光信号可反馈至图像生成元件120，以使得图像生成元件120显示预警文字、图像等提示驾驶员关闭抬头显示装置100。
例如，图像生成元件120和至少一个传感器141共同被配置为使得源于抬头显示装置100外部并穿过图像生成元件120的光线(例如，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的至少部分区域(例如，显示区域中的至少一个图像生成像素)的光线SUL的至少部分)入射到至少一个传感器141上。例如，通过使得穿过图像生成元件120的光线的至少部分入射到至少一个传感器141上，可以使得传感器141感测得到的光线的强度更好的体现入射至图像生成元件120的外部光线(例如，太阳光或者人造眩光)的强度，由此可以提升预警的准确性以及降低误报率。
例如，至少一个传感器141在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影与图像生成元件120(例如，图像生成元件120的显示区域中的图像生成像素)至少部分重叠；此种情况下，源于抬头显示装置100外部并穿过图像生成元件120的光线(例如，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL的至少部分)可以入射到至少一个传感器141上。
例如，如图3A所示，至少一个传感器141位于发光驱动基板112的靠近图像生成元件120的一侧，且至少一个传感器141的集光面朝向图像生成元件120。
例如，如图3A所示，至少一个传感器141可以与至少一个光源111设置在同一层。例如，至少一个传感器141与至少一个光源111均与发光驱动基板112的第一面(也即，发光驱动基板112的靠近图像生成元件120的表面)接触。例如，如图3A所示，至少一个传感器141和至少一个光源111可以均固定在发光驱动基板112上，也即，与发光驱动基板112固定连接。
例如，如图3A所示，至少一个传感器141在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影与至少一个光源111在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影不重叠，由此可以避免至少一个传感器141遮挡至少一个光源111发射的光。在一些示例中，至少一个传感器141的集光面与发光驱动基板112的第一面之间的间距小于等于或略大于至少一个光源111的发光面与发光驱动基板112的第一面之间的间距，以避免至少一个传感器141遮挡至少一个光源111发射的光。
本公开的发明人在研究中还注意到，对于图3A所示的抬头显示装置100，在源于封装壳体142外部的光线的入射角度和入射位置(例如，相对于封装壳体142的第二开口143所在平面的入射角度和入射位置)变化的情况下，源于封装壳体142外部并的光线的入射到图像生成元件120的位置可能发生变化，对应地，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL照射至光源基板上的位置可能发生变化；此种情况下，如果仅设置单个传感器，可能存在漏警报问题。对此，本公开的发明人在研究中还注意到可以通过设置多个传感器141(也即，使得至少一个传感器141包括多个传感器141)来获得良好的预警效果，例如，降低漏警报率。
例如，至少一个传感器141包括多个传感器141；多个传感器141的至少部分(全部)的每个在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影位于多个光源111的相邻的光源111在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影的间隙中；此种情况下，至少一个传感器141在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影与至少一个光源111在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影不重叠。
例如，多个光源阵列排布，多个传感器141阵列排布，多个光源111和多个传感器141混合排布。
下面结合图4B-图4D对多个光源111和多个传感器141混合排布进行示例性说明。
图4B是本公开的至少一个实施例提供的多个光源111和多个传感器141的第一种混合排布方式的示意图；图4C是本公开的至少一个实施例提供的多个光源111和多个传感器141的第二种混合排布方式的示意图；图4D是本公开的至少一个实施例提供的多个光源111和多个传感器141的第三种混合排布方式的示意图。
例如，如图4B，发光驱动基板112包括发光区域112a以及围绕发光区域112a的周边区域112b；如图4B所示，多个传感器141的全部均位于发光区域112a中，由此可以降低多个传感器141所占据区域的面积。例如，如图4B所示，多个传感器141的每个位于多个光源111的相邻的光源111之间的间隙中。例如，相邻的光源111之间的间隙可以是行方向或列方向上相邻的光源111之间的间隙；又例如，相邻的光源111之间的间隙可以是相邻的两行光源111之间的区域和相邻的两列光源111之间的区域的交叠区域。在一些示例中，通过将使得多个传感器141的每个均位于多个光源111的相邻的光源111之间的间隙中，可以避免多个传感器141占据发光驱动基板112的额外空间，由此可以避免增加光源基板的尺寸以及避免增加相邻的光源111之间的间距对于显示效果的潜在不利影响。例如，通过将使得多个传感器141的每个均位于多个光源111的相邻的光源111之间的间隙中，还可以在设置反射导光元件(图6A)的情况下，同时提升抬头显示装置的效率和显示效果。
本公开的发明人在研究中还注意到，在一些示例中，图像生成元件120的尺寸(例如，长度、宽度、面积的至少一个)可能大于发光驱动基板112的发光区域112a的尺寸(例如，长度、宽度、面积的至少一个)；此种情况下，对于图3A所示的抬头显示装置100，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL的至少部分可能会照射到发光驱动基板112的周边区域112b；如果使得多个传感器141的每个均位于光源基板的发光区域112a，可能存在漏警报的风险。
如图4B和图4C所示，多个传感器141的第一部分位于发光区域112a中，且位于多个光源111的相邻的光源111的间隙中；多个传感器141的第二部分位于周边区域112b中。例如，通过使得多个传感器141的第二部分位于周边区域112b中，可以提升预警效果，例如，降低漏警报率。
例如，在至少一个传感器141包括多个传感器141的情况下，可以基于预定的规则以及多个传感器141的每个输出的光线强度的数据判定是否存在图像生成元件120的图像生成像素的性能被进入抬头显示装置100内的外部光线影响的风险。
在一个示例中，预定的规则可以是：响应于多个传感器141中的预定数目的传感器141输出的光线强度(也即，入射到传感器141上的光线的强度)的数据大于等于预定的光强阈值判定存在图像生成元件120的图像生成像素的性能被进入抬头显示装置100内的外部光线影响的风险。例如，预定数目可以根据实际应用需求进行设定。例如，预定数目可以是一个或者多个传感器141的数目的一半。
在另一个示例中，预定的规则可以是：响应于多个传感器141中的指定传感器141输出的光线强度(也即，入射到传感器141上的光线的强度)的数据大于等于预定的光强阈值判定存在图像生成元件120的图像生成像素的性能被进入抬头显示装置100内的外部光线影响的风险。例如，指定传感器141可以是对应于具有高于第一预定透射率的图像生成像素的传感器141，此种情况下，可以提升传感器141输出的信号的信噪比，由此可以提升传感器141输出的光线强度的数据的准确度。
需要说明的是，尽管本公开的多个实施例或示例均以至少一个传感器141位于发光驱动基板112的靠近图像生成元件120的一侧进行示例性说明，但本公开的至少一个实施例提供的至少一个传感器141不限于位于发光驱动基板112的靠近图像生成元件120的一侧，至少一个传感器141还可以位于发光驱动基板112的远离图像生成元件120的一侧。
本公开的发明人在研究中还注意到，至少一个光源111在发射光线的过程中产生热量，并导致发光驱动基板112上的温度升高。例如，至少一个光源111在发射光线的过程中产生的热量可能会导致发光驱动基板112上的温度高于传感器141可承受的温度阈值，进而影响传感器141的性能和寿命。本公开的发明人在研究中还注意到，通过将至少一个传感器141位于发光驱动基板112的远离图像生成元件120的一侧，可以缓解或消除发光驱动基板112和传感器141的温度升高对传感器141的性能和寿命的不利影响问题。
下面结合图5A进行示例性说明。图5A是本公开的至少一个实施例提供的传感器141的设置方式的一个示例的示意图。
例如，如图5A和图3A所示，至少一个传感器141位于发光驱动基板112的远离图像生成元件120的一侧，且至少一个传感器141的集光面朝向发光驱动基板112；发光驱动基板112具有第一开口1121；至少一个传感器141在图像生成元件120的第一面所在平面上(或者在发光驱动基板112的表面所在的平面上)的正投影与第一开口1121在图像生成元件120的第一面所在平面上(或者在发光驱动基板112的表面所在的平面上)的正投影至少部分重叠。
需要说明的是，在一些示例中，开口在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影是指开口的边界在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影所围绕的区域。
例如，如图5A和图3A所示，通过将至少一个传感器141位于发光驱动基板112的远离图像生成元件120的一侧，可以缓解或避免设置在发光驱动基板112上的至少一个光源111在发射光线的过程中产生的热量通过热传导经由发光驱动基板112传递至至少一个传感器141上，由此可以缓解或消除发光驱动基板112和传感器141的温度升高对传感器141的性能和寿命的不利影响。例如，可以避免传感器141可能过热的问题。此外，将至少一个传感器141位于发光驱动基板112的远离图像生成元件120的一侧，还可以避免传感器141遮挡至少一个光源111发射的光。
例如，如图5A和图3A所示，由于发光驱动基板112具有第一开口1121，且至少一个传感器141发光驱动基板112的表面所在的平面上的正投影与第一开口1121在发光驱动基板112的表面所在的平面上的正投影至少部分重叠，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL的至少部分可以穿过第一开口1121入射到至少一个传感器141上，由此可以缓解或避免发光驱动基板112对源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL的遮挡问题。
需要说明的是，尽管图5A示出的第一开口1121为孔洞(例如，通光孔)，但本公开的至少一个实施例不限于此。在一些示例中，第一开口1121中还可以设置使得预定波长的光线透过的材料制成的透光结构。例如，本公开的其它开口也具有相同或相似的定义，不再赘述。
本公开的发明人在研究中还注意到，对于包括图5A所示的结构的抬头显示装置100，在入射到至少一个传感器141上的光线的光谱与传感器141的工作波段不完全匹配的情况下，入射到至少一个传感器141上的光线中位于传感器141的工作波段之外的光线可能会使得传感器141的温度升高，并可能对传感器141的性能和寿命的造成不利影响。
本公开的发明人在研究中还注意到，通过设置用于传感器的滤光片191，可以进一步地缓解或避免传感器141的温度升高问题，以及传感器141的温度升高问题可能对传感器141的性能和寿命的造成不利影响的问题。
下面结合图5B和图5C进行示例性说明。图5B是本公开的至少一个实施例提供的用于传感器的滤光片191的设置方式的一个示例的示意图，图5C是本公开的至少一个实施例提供的用于传感器的滤光片191的设置方式的另一个示例的示意图；相比于图5A所示的示例(抬头显示装置100的部分)，图5B和图5C所示的示例(抬头显示装置100的部分)还包括用于传感器的滤光片191。
如图5B所示，用于传感器的滤光片191位于发光驱动基板112的第一开口1121处(例如，第一开口1121中)；如图5C所示，用于传感器的滤光片191在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影至少部分覆盖(例如，完全覆盖)传感器141的集光面在图像生成元件120的第一面所在平面上的正投影。例如，用于传感器的滤光片191包裹传感器141的表面。
例如，用于传感器的滤光片191被配置为滤除位于传感器141的工作波段之外的光线的至少部分波段(例如，全部波段)；此种情况下，通过设置用于传感器的滤光片191，可以降低入射至传感器141上的光线的强度，进而可以缓解或避免传感器141的温度升高问题，以及传感器141的温度升高问题可能对传感器141的性能和寿命的造成不利影响的问题。此外，通过设置用于传感器的滤光片191，还可以提高传感器141输出信号的准确性。
需要说明的是，尽管图5A-图5C仅示出了一个第一开口1121，但本公开的至少一个实施例不限于此。例如，在至少一个传感器141包括多个传感器141的情况下，发光驱动基板112可以包括多个第一开口1121。例如，多个第一开口1121与多个传感器141一一对应。例如，多个第一开口112与多个传感器141的具体对应方式可以参见图5A-图5C，在此不再赘述。
本公开的发明人在研究中还注意到，对于图3A所示的抬头显示装置100，源于封装壳体142外部的光线入射至图像生成元件120上的位置分布范围较广；对应地，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL的入射至图像生成元件120上的位置分布范围较广；此种情况下，为了获得良好的预警效果(例如，避免漏警报)，需要设置较多的传感器141，这可能提升抬头显示装置100的重量、成本、运算量的至少一个。
例如，抬头显示装置100还包括反射导光元件150；反射导光元件150被配置为通过反射将源于所述封装壳体外部并穿过所述图像生成元件的光线的至少部分朝向反射导光元件150的中心线151聚拢。例如，反射导光元件150的中心线151是指反射导光元件150的靠近发光驱动基板的中心和反射导光元件150的靠近图像生成元件的中心之间的虚拟连线。需要说明的是，“通过反射将光线朝向反射导光元件150的中心线151聚拢”是指使得刚刚被反射导光元件150的反射的光线朝向反射导光元件150的中心线151的中心传输，而不要求光线最终与传感器的集光面所在的平面的交点位于反射导光元件150的中心线上。例如，光线最终与传感器的集光面所在的平面的交点位于反射导光元件150的第三开口b0(参见图7A)的边界在传感器的集光面所在的平面上的正投影所围绕的区域内；例如，在未被反射导光元件150反射的情况下(未设置反射导光元件150反射的情况下)，上述光线与传感器的集光面所在的平面的交点位于反射导光元件150的第三开口b0的边界在传感器的集光面所在的平面上的正投影所围绕的区域外。
例如，反射导光元件150可降低源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束的截面的面积。例如，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束的截面是指用平行于图像生成元件120的平面剖切穿过图像生成元件120的光束获得的截面。例如，通过设置反射导光元件150来降低源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束的截面的面积，可以降低发光驱动基板112被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束照射的面积；此种情况下，可以在实现较好的预警效果的情况下(例如，不增加漏警报的情况下)，降低传感器141的设置数目。
图6A是本公开的至少一个实施例提供的包括反射导光元件150的抬头显示装置100的部分区域的示意图。图6B是图6A所示的反射导光元件150在图像生成元件120上的正投影的示意图。
下面结合图6A对本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件150进行示例性说明。
例如，如图6A所示，反射导光元件150和图像生成元件120在与所述图像生成元件的第一面120a交叉(例如，垂直)的方向上叠置，且反射导光元件150位于图像生成元件120的靠近光源部的一侧。
例如，如图6B所示，反射导光元件150在图像生成元件120的第一面上的正投影和图像生成元件120至少部分交叠。
例如，如图6A所示，反射导光元件150为中空壳体；中空壳体具有彼此对置的第三开口b0和第四开口b1；源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL从第四开口b1进入中空壳体，并且可以被中空壳体的内表面上的反射层反射到至少一个传感器上。例如，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL被部分或全部光线被中空壳体的内表面上的反射层反射。
在一个示例中，如图6B所示，反射导光元件150在图像生成元件120的第一面上的正投影为反射导光元件150的第三开口b0的边界在图像生成元件120的第一面上的正投影b0’和反射导光元件150的第四开口b1的边界在图像生成元件120的第一面上的正投影b1’围绕的区域。
在一个示例中，至少一个传感器141位于封装壳体142包围的区域外，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL可被中空壳体的内表面上的反射层反射至第三开口b0处，并从第三开口b0离开中空壳体。
在另一个示例中，至少一个传感器141位于封装壳体142包围的区域中，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL可被中空壳体的内表面上的反射层直接反射至位于封装壳体142中的至少一个传感器上。
例如，反射导光元件150为中空壳体的情况下，反射导光元件150的中心线是指第三开口b0的中心和第四开口b1中心之间的虚拟连线。
例如，如图6A所示，发光驱动基板112设置在第三开口b0处，至少一个传感器141和至少一个光源111设置在中空壳体中；第三开口b0的边界在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影围绕第一面的第一区域REG_1(参见图7E和图7G)；至少一个传感器141在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影位于第一区域REG_1中。
例如，如图6A所示，在未设置反射导光元件150的情况下，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL的部分光线(例如，光线SUL_3和光线SUL4)可以入射在中空壳体的第三开口b0在发光驱动基板112上的正投影围绕的区域之外的区域；对应地，为获得良好的预警效果，也需要中空壳体的第三开口b0在发光驱动基板112上的正投影围绕的区域之外的区域设置传感器(例如，使用虚线示出的传感器)。
例如，如图6A所示，在设置了反射导光元件150的情况下，中空壳体可以将源于所述封装壳体外部并穿过所述图像生成元件的光线朝向反射导光元件150的中心线151(参见图7A)聚拢，对应地，中空壳体可以将发光驱动基板112被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL的部分光线(例如，光线SUL_3和光线SUL4)的照射位置聚拢到中空壳体的第三开口b0在发光驱动基板112上的正投影围绕的区域中；此种情况下，中空壳体的第三开口b0在发光驱动基板112上的正投影围绕的区域之外的区域可以不设置传感器。
图6C示出了本公开的至少一个实施例提供的发光驱动基板112的被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束照射的区域的示例性示意图。如图6C所示，在未设置反射导光元件150的情况下，发光驱动基板112的被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束(例如，包括光线SUL_3和光线SUL4以及位于光线SUL_3和光线SUL4之间的所有光线的光束)照射的区域为区域112c；由于反射导光元件150通过反射可以将源于所述封装壳体外部并穿过所述图像生成元件的光线(例如，距离反射导光元件150的中心线151较远的光线)朝向反射导光元件150的中心线151(参见图7A)聚拢，并可降低源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束的截面的面积，因此，在设置了反射导光元件150的情况下，发光驱动基板112的被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束照射的区域为区域112d的尺寸(例如，面积)小于区域112c的尺寸(例如，面积)；对应地，传感器141可以仅设置在区域112d中，而无需设置在区域112c的位于区域112d之外的区域，由此可以在实现较好的预警效果的情况下(例如，不增加漏警报的情况下)，降低传感器141的设置数目。
例如，图6C所示的区域112d表示发光驱动基板112的被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL照射的所有可能位置(在设置了反射导光元件150的情况下)，在源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL(光束)的截面的面积较小时，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL可以仅照射区域112d中的部分子区域(例如，子区域RE_1或子区域RE_2)。下面结合图7A和图7B进行实例性说明。
图7A示出了本公开的至少一个实施例提供的发光驱动基板112的被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光束照射的区域的另一个示例性示意图，图7B示出了图7A所示的发光驱动基板112的平面示意图。
例如，如图7A和图7B所示，发光驱动基板112的被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL5照射的区域为子区域RE_1；发光驱动基板112的被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL6照射的区域为子区域RE_2。
图7C是本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件150和传感器141的第一个立体示意图；图7D是图7C所示的反射导光元件150和传感器141的俯视图。例如，如图7C和图7D所示，反射导光元件150可以是截面为矩形的四棱锥形状的中空壳体，反射导光元件150的截面从一端(第三开口b0)向另一端(第四开口b1)逐渐变大。
需要说明的是，本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件150不限于实现为截面为矩形的四棱锥形状的中空壳体，根据实际应用需求，反射导光元件150可以实现为三棱锥形状、四棱锥形状或抛物面形状。
例如，如图7C和图7D所示，发光驱动基板112设置在第三开口b0处，至少一个传感器141和至少一个光源111设置在中空壳体中。需要说明的是，本公开的至少一个实施例提供的至少一个传感器141和至少一个光源111不限于设置在中空壳体中，根据实际应用需求，本公开的至少一个实施例提供的至少一个传感器141和至少一个光源111还可以设置在反射导光元件150的远离图像生成元件120的一侧，此种情况下，反射导光元件150设置在至少一个传感器141和图像生成元件120之间。
例如，如图7C和图7D所示，抬头显示装置100仅包括一个传感器141；例如，传感器141的中心与第三开口b0的中心重合，以提升预警效果。
需要说明的是，本公开的至少一个实施例提供的传感器141的中心不限于与第三开口b0的中心重合，在反射导光元件150还被配置为通过反射聚拢至少一个光源111发射的大角度光线(也即，相对于至少一个光源111发射的光线的主传输轴线的夹角较大)的情况下，为更好的提升抬头显示装置的效率，还可以使得第三开口b0的中心与光源的中心重合，传感器141的中心接近第三开口b0的中心。
图7E是本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件150、光源111和传感器141在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影的第一个示意图。例如，如图7E所示，第一面包括第一区域REG_1和第二区域REG_2。
例如，如图7E所示，第三开口b0的边界在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影围绕第一面的第一区域REG_1；至少一个传感器141在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影位于第一区域REG_1中。
例如，如图7E所示，第四开口b1的边界在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影围绕第一面的第二区域REG_2；第二区域REG_2和第一区域REG_1至少部分重叠。例如，第二区域REG_2完全围绕第一区域REG_1。
例如，如图7E所示，第三开口b0的边界在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影与第一面的第一区域REG_1的边界重合(例如，完全重合)。例如，如图7E所示，第四开口b1的边界在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影与第一面的第二区域REG_2的边界重合(例如，完全重合)。
例如，第一区域REG_1的形状和第二区域REG_2的形状均为矩形，但本公开的至少一个实施例不限于此。例如，第一区域REG_1的形状和第二区域REG_2的形状还可以均选自正方形、梯形或平行四边形。又例如，在反射导光元件150的侧边面为抛物面时，第一区域REG_1的形状和第二区域REG_2的形状均为圆形。需要说明的是，第一区域REG_1的形状和第二区域REG_2的形状可以相同或者不同。
例如，如图7E所示，至少一个光源111在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影位于第一区域REG_1；此种情况下，反射导光元件150可以降低至少一个光源111发射的光线的发散角；例如，至少一个光源111发射的大角度光线(也即，相对于至少一个光源111发射的光线的主传输轴线的夹角较大)被反射导光元件150反射后聚拢，由此可以提高至少一个光源111发射的光线的利用率。为清楚起见，反射导光元件150降低至少一个光源111发射的光线的发散角的内容将在阐述图18所示的示例中详细阐述，在此不做赘述。
例如，如图7E所示，多个光源111排布为光源阵列，传感器141可以设置在多个光源111中相邻的光源111的间隙中。例如，传感器141可以设置在光源阵列中心；例如，此种情况下，可以同时提升抬头显示装置的效率和显示效果。
图7F是本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件150和传感器141的第二个立体示意图；图7G是本公开的至少一个实施例提供的反射导光元件150、光源111和传感器141在发光驱动基板112的第一面所在平面(或者图像生成元件120的第一面所在平面)上的正投影的第二个示意图。例如，如图7F和图7G所示，至少一个传感器141包括多个传感器141，传感器141多个传感器141的每个可以设置在多个光源111中相邻的光源111的间隙中。
本公开的发明人在研究中还注意到，对于图3A所示的抬头显示装置100，在源于封装壳体142外部的光线的入射角度或入射位置变化的情况下，源于封装壳体142外部并的光线的入射到图像生成元件120的位置可能发生变化，对应地，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL照射至发光驱动基板112上的位置可能发生变化；对此，为了获得良好的预警效果(例如，避免漏警报)，需要设置较多的传感器141，这可能提升抬头显示装置100的重量、成本、运算量的至少一个。
图8A是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置100的示意图。例如，相比于图3A所示的抬头显示装置100，图8A所示的抬头显示装置100还包括扩散元件192；扩散元件192位于图像生成元件120和至少一个传感器141之间，且被配置为扩散源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL_1，以增加发光驱动基板112的被源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL_1照射的区域的面积；例如，通过设置扩散元件192，可以使得源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL_1照射到发光驱动基板112的未被照射的区域(在未设置扩散元件192的情况下)，此种情况下，可以降低传感器141的设置数目，使用较少数量的传感器141实现较好的预警效果。下面结合图8B和图8C进行示例性说明。
图8B是本公开的至少一个实施例提供的包括扩散元件192的抬头显示装置100的传感器141设置方式的示意图；图8C是本公开的至少一个实施例提供的不包括扩散元件192的抬头显示装置100的传感器141设置方式的示意图。
例如，如图8B和图8C所示，在抬头显示装置100不包括扩散元件192的情况下，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL_1(某一时刻的光线)照射发光驱动基板112的第一面的区域SUL_a；在抬头显示装置100包括扩散元件192的情况下，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL_1(某一时刻的光线)照射发光驱动基板112的第一面的区域SUL_b；区域SUL_b的面积大于区域SUL_a的面积；因此，通过设置扩散元件192，可以在实现较好的预警效果的情况下(例如，不增加漏警报的情况下)，增加相邻的传感器141之间的间距，由此可以降低传感器141的设置数目。例如，如图8B所示，在抬头显示装置100不包括扩散元件192且采用了图8B所示的传感器141设置方式(也即，使得相邻的传感器141之间的间距较大)的情况下，具有某些传输特性(例如，传输角度)的太阳光将照射到相邻的传感器141的间隙中，此种情况下，可能会导致漏警报。由于扩散元件192可以扩散源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并在同一时刻照射到发光驱动基板112上的光线照射的区域的面积，由此可以在实现较好的预警效果的情况下，增加相邻的传感器141之间的间距。
需要说明的是，图8B、图8C以及其它附图中示出的传感器的布置方式仅为示例，本领域技术人员可以在本公开的实施例示出的传感器的布置方式的基础上采用适用的布置方式，在此不再赘述。
下面结合图9和图10对本公开的至少一个实施例提供的扩散元件192进行示例性说明。图9为本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100中的扩散元件192对具有相同传输方向的光线扩散的示意图；图10为本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100中的扩散元件192对具有多个传输方向的光线扩散的示意图。
例如，如图9和图10所示，扩散元件192被配置为将入射至扩散元件192上的光线SUL_1(也即，源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL_1)进行扩散以形成具有预定截面形状的光束SUL_2，光束的截面形状可以是但不限于线形、圆形、椭圆形、正方形以或长方形。例如，光束的截面形状是指使用平行于扩散元件192的平面剖切离开扩散元件192的光线获得的截面，也即，光束的截面平行于扩散元件192。又例如，光束的截面形状是指使用垂直于光束的中心线或者主传输轴线(也即，图9所示的虚线)的平面剖切离开扩散元件192的光线获得的截面，也即，光束的截面垂直于光束的中心线。例如，如图9所示，被扩散元件192扩散光束的主传输轴线与扩散前光束的传输方向相同。
例如，扩散元件192的扩散角度越大(也即，扩散后的光束的分布角度越大)，发光驱动基板112的被扩散元件192扩散后的光束照射的区域的面积越大，然而，被扩散元件192扩散后的光束的亮度(例如，单位面积的强度)越小。
例如，扩散元件192呈板状的外观。例如，扩散元件192包括衍射光学元件和散射光学元件至少之一。
例如，扩散元件192可以为成本较低的散射光学元件，如匀光片、扩散片等。光束透过匀光片等散射光学元件时会发生散射，还会发生少量的衍射，但散射起主要作用，光束透过散射光学元件后会形成较大的光斑。
例如，扩散元件192也可以为对扩散效果控制更加精确的衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)，例如光束整形片(Beam Shaper)等。例如，衍射光学元件通过在表面设计微结构，从而通过衍射起到光束扩散的作用，光斑较小，且光斑的大小和形状可控。光线经过光束整形元件之后，会扩散开来并且形成一个具有预定截面形状的光束，截面形状包括但不限于线形、圆形、椭圆形、正方形或长方形。例如，通过控制衍射光学元件的微观结构，可以精准控制光线的弥扩散角和截面形状等，实现对扩散作用的精确控制。
此外，由于至少一个光源111和至少一个传感器141均设置在发光驱动基板112上，通过在图像生成元件120和至少一个传感器141之间设置扩散元件192，扩散元件192还可以被配置为使得至少一个光源111发射的光更为均匀，由此可以使得图像生成元件120输出的图像光IML更为均匀，进而可以提升抬头显示装置100的显示效果。例如，扩散元件192可将至少一个光源111发出的光线均匀扩散，以使得图像生成元件120出射的图像光IML为均匀的面光源111。
在一些示例中(例如，图18所示的示例)，抬头显示装置100可以同时设置反射导光元件150和扩散元件192。例如，扩散元件192位于图像生成元件120和反射导光元件150之间；此种情况下，扩散元件192和反射导光元件150共同被配置为将在特定时刻源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL照射到发光驱动基板112的第一区域REG_1内的更大区域中(相比于设置了反射导光元件150，但未设置扩散元件192的示例)，由此可以进一步地降低传感器141的设置数量；例如，通过使得抬头显示装置100同时设置反射导光元件150和扩散元件192，不仅无需在第二区域REG_2的位于第一区域REG_1之外的区域设置传感器141，还可以增加设置在第一区域REG_1中的相邻的传感器141之间的间距。
例如，抬头显示装置100还包括遮光元件。控制器还被配置响应于源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并入射到至少一个传感器141的光线的强度大于等于预定的光强阈值而驱动遮光元件从第一状态转换为第二状态；遮光元件在第一状态下使得源于封装壳体142外部的光线入射至图像生成元件120上；遮光元件在第二状态下使得源于封装壳体142外部的光线无法入射至图像生成元件120上。
例如，通过使得抬头显示装置100还包括遮光元件，可以实现抬头显示装置100的自动遮光功能。下面结合图11-图13A进行示例性说明。
图11示出了本公开的至少一个实施例提供的遮光元件的第一个示例(遮蔽遮光元件181)的第一状态的示意图，图12示出了本公开的至少一个实施例提供的遮光元件的第一个示例(遮蔽遮光元件181)的第二状态的示意图。
在第一个示例中，如图11和图12所示，遮光元件可以包括遮蔽遮光元件181，遮光元件可以包括遮光板181a，遮光板181a可以设置在封装壳体142的第二开口143(也即，抬头显示装置100的出光口)附近。
例如，在源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并入射到至少一个传感器141的光线的强度小于预定的光强阈值的情况下，遮光元件处于第一状态。例如，如图11所示，在第一状态下，遮光元件在第二开口143所在平面的正投影与第二开口143至少部分不重叠(例如，完全不重叠)，由此使得遮光元件在第一状态下使得源于封装壳体142外部的光线入射至图像生成元件120上。
例如，在源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并入射到至少一个传感器141的光线的强度大于等于预定的光强阈值的情况下，控制器还被配置响应于源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并入射到至少一个传感器141的光线的强度大于等于预定的光强阈值而驱动遮光元件从第一状态转换为第二状态。例如，如图12所示，在第二状态下，遮光元件在第二开口143所在平面的正投影与第二开口143至少部分重叠(例如，完全重叠)，由此使得遮光元件在第一状态下使得源于封装壳体142外部的光线无法入射至图像生成元件120上。
例如，在接收到遮光信号后，遮光板181a可以沿图11所示的方向D1滑动以覆盖(例如，完全覆盖)封装壳体142的第二开口143。在一些示例中，在接收到遮光信号后，遮光板181a还可以通过翻转来覆盖(例如，完全覆盖)封装壳体142的第二开口143。
需要说明的是，遮蔽遮光元件181不限于设置在抬头显示装置100的出光口(也即，第二开口143)，还可以设置在曲面反射镜附近、平面反射镜附近或图像生成元件120附近，接收到遮光信号后，通过平移或翻转，以实现覆盖出光口、曲面反射镜、平面反射镜或图像生成元件120，从而可以利用遮光板181a阻隔太阳光传播至图像生成元件120。
例如，除遮光板181a之外，遮蔽遮光元件181还包括传动齿轮(图中未示出)和动力装置(图中未示出)；动力装置的输出轴与传动齿轮的中心固定连接，遮光板181a包括遮光臂和传动臂，传动臂的外端设有传动齿条，可与传动齿轮传动连接，传动齿轮转动时可带动齿条平移。在接收到遮光信号时，动力装置带动传动齿轮转动，传动齿轮带动遮光板181a上的传动臂移动，进而遮光臂移动至出光口、图像生成元件120或反射元件130的表面，遮挡太阳光。
图13A是本公开的至少一个实施例提供的遮光元件的第二个示例(翻转遮光元件182)的示意图。
在第二个示例中，如图13A所示，遮光元件可以包括翻转遮光元件182。例如，如图13A所示，翻转遮光元件182可以包括：设有旋转轴182b的底板182a、传动齿轮和动力装置，底板182a固定在曲面反射镜的背面，动力装置的输出轴与传动齿轮的中心固定连接，旋转轴的一端设有齿轮，并与传动齿轮传动连接，传动齿轮转动时可带动旋转轴旋转。在接受到遮光信号时，底板182a沿旋转轴旋转，带动图像生成元件120或反射元件130转动，以将太阳光转向无法照射到图像生成元件120的方向。在一些示例中，底板182a还可以固定在曲面反射镜的侧面或者固定在图像生成元件120和平面反射镜的背面或侧面。
在一些示例中，本公开的至少一个实施例提供的遮光元件还可以同时包括遮蔽遮光元件181和翻转遮光元件182。
例如，抬头显示装置100包括反馈器。控制器还被配置响应于反馈器输出的恢复指令使得遮光元件从第二状态转换为第一状态，由此可以在外部光线无法对图像生成元件120造成损伤时，使得源于封装壳体142外部的光线入射至图像生成元件120上以及图像生成元件120输出的图像光IML可以从第二开口143出射，也即，使得抬头显示装置100显示图像。例如，通过使得抬头显示装置100还包括反馈器，可以在外部光线无法对图像生成元件120造成损伤时自动打开抬头显示装置100，由此可以提升用户的使用体验。例如，在反馈器被未输出恢复指令的情况下，控制器还被配置使得遮光元件维持在当前状态(例如，第二状态)。
在第一个示例中，反馈器被配置为响应于封装壳体142的第二开口143的朝向与太阳的当前位置不匹配而输出恢复指令。例如，封装壳体142的第二开口143的朝向与太阳的当前位置不匹配包括：第二开口143的朝向和太阳的当前位置共同使得太阳光无法入射至反射元件130上或者第二开口143的朝向和太阳的当前位置共同使得入射至反射元件130上的太阳光无法被反射至图像生成元件120上。
例如，在上述第一个示例中，如图13B所示，抬头显示装置100还包括定位器和角运动检测器。定位器用于获取抬头显示装置100的当前地理位置的经纬度；角运动检测器用于采集抬头显示装置100的当前的角运动参数；反馈器还被配置为基于抬头显示装置100的当前地理位置的经纬度和太阳的当前位置判定封装壳体142的第二开口143的朝向与太阳的位置是否匹配。例如，抬头显示装置100的角运动参数包括抬头显示装置100的俯仰角、滚转角和偏航角等。例如，定位器和角运动检测器的具体实现方式可以根据实际应用需求进行设定。例如，角运动检测器可以包括惯性测量单元；定位器包括基于GPS(全球定位系统)的芯片。
例如，在第一个示例中，反馈器包括处理器以及存储器，存储器上可以存储可执行指令，这些可执行指令当被处理器执行时可以实现相应的功能(例如，基于抬头显示装置100的当前地理位置的经纬度和太阳的当前位置判定封装壳体142的第二开口143的朝向与太阳的位置是否匹配)。例如，反馈器包括的处理器和存储器可以复用控制器包括的处理器和存储器，在此不再赘述。
在第二个示例中，反馈器被配置为在遮光元件处于第二状态的时间长度大于预定的时间长度阈值的情况下，输出恢复指令。对应地，控制器使得遮光元件从第二状态转换为第一状态；如果源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并入射到至少一个传感器141的光线的强度仍然大于等于预定的光强阈值，则控制器再次驱动遮光元件从第一状态转换为第二状态，直至源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并入射到至少一个传感器141的光线的强度小于预定的光强阈值。例如，预定的时间长度阈值可以为5秒、10秒、15秒、20秒或其它适用的数值。
例如，在第二个示例中，反馈器包括处理器以及存储器，存储器上可以存储可执行指令，这些可执行指令当被处理器执行时可以实现相应的功能(例如，判定遮光元件处于第二状态的时间长度是否大于预定的时间长度阈值)。例如，反馈器包括的处理器和存储器可以复用控制器包括的处理器和存储器，在此不再赘述。
在第三个示例中，抬头显示装置100还包括用于反馈的传感器145，反馈器被配置为响应于用于反馈的传感器145在遮光元件处于第二状态时输出的光强数据小于第二光强阈值的输出恢复指令。下面结合图14和图15进行示例性说明。
图14是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置100的示意图。如图14所示，该抬头显示装置100包括遮蔽遮光元件181和用于反馈的传感器145，用于反馈的传感器145位于遮蔽遮光元件181的远离反射元件130的一侧，且用于反馈的传感器145背离反射元件130。对于图14所示的抬头显示装置100，反馈器被配置为在遮蔽遮光元件181覆盖出光口时接收用于反馈的传感器145输出的光强数据，并在上述光强数据小于第二光强阈值输出恢复指令。
对于遮蔽遮光元件181在曲面反射镜到图像生成装置之间的示例，可以在遮蔽遮光元件181靠近曲面反射镜的一侧设置用于反馈的传感器145。例如，对于遮蔽遮光元件181在曲面镜和平面镜之间的示例反馈器可以设置在曲面镜周围或者背后，而不能设置在平面镜的周围或者背后。
图15是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置100的第二状态的示意图。如图15所示，该抬头显示装置100包括翻转遮光元件182和用于反馈的传感器145，用于反馈的传感器145位于反射元件130的未设置反射面的一侧。例如，用于反馈的传感器145位于反射元件130背后。
例如，对于图15所示的抬头显示装置100，反馈器被配置为在翻转遮光元件182位于第二状态时(也即，翻转遮光元件182使得反射元件130转向后)，接收用于反馈的传感器145输出的光强数据，并在上述光强数据小于第二光强阈值输出恢复指令，以使得翻转遮光元件182从第二状态转换为第二状态，以将反射元件130转回原位。
例如，在第三个示例中，反馈器包括处理器以及存储器，存储器上可以存储可执行指令，这些可执行指令当被处理器执行时可以实现相应的功能(例如，判定用于反馈的传感器145在遮光元件处于第二状态时输出的光强数据是否小于第二光强阈值)。
本公开的发明人在研究中还注意到，尽管可以通过采用响应于源于封装壳体142外部、穿过图像生成元件120并入射到至少一个传感器141的光线的强度大于等于预定的光强阈值而发出警报来降低图像生成元件120被源于封装壳体142外部的光线(例如，太阳光)而损伤的风险；然而，在抬头显示装置100发出警报的同时，源于封装壳体142外部的光线已经聚焦在图像生成元件120附近；此种情况下，在关闭抬头显示装置100或者采用遮光元件进行遮光之前，可能源于封装壳体142外部的光线已经对图像生成元件120造成不利影响，例如，损伤图像生成元件120。
本公开的发明人在研究中还注意到，通过使得抬头显示装置100还包括设置在封装壳体142的第二开口143至图像生成元件120的光线传播路径上的滤光元件193，并利用滤光元件193降低源于封装壳体142外部并穿过图像生成元件120的光线SUL的强度，可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100可靠性。例如，通过抬头显示装置100还包括滤光元件193，可以同时提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100的预警准确性和可靠性。
下面结合图16和图17对本公开的至少一个实施例提供的滤光元件193的实施方式做示例性说明。图16是本公开的至少一个实施例提供的滤光元件193的第一个示例的示意图，图17是本公开的至少一个实施例提供的滤光元件193的第二个示例的示意图。
在一些示例中，滤光元件193为反射式滤光元件193a，且位于反射元件130的光反射面上。例如，如图16所示，在滤光元件193仅包括曲面反射镜的情况下，反射式滤光元件193a设置在曲面反射镜的光反射面上。例如，在滤光元件193包括曲面反射镜和平面反射镜的情况下，反射式滤光元件193a设置在曲面反射镜的光反射面和平面反射镜的至少一个上。
在另一些示例中，滤光元件193为反射式滤光元件193a，且反射式滤光元件193a与反射元件(例如，与反射元件的曲面反射镜或平面反射镜)为一体化元件。例如，反射式滤光元件193a可以同时实现滤光元件193和曲面反射镜的反射功能。又例如，反射元件还被配置为实现滤光元件193的功能。
在再外一些示例中，滤光元件193实现为透射式滤光元件193b，且位于图像生成元件120至第二开口143的光路上。例如，透射式滤光元件193b可以设置在图像生成元件120的靠近反射元件130(例如，反射元件130的曲面反射镜)的一侧。又例如，如图17所示，透射式滤光元件193b可以设置在第二开口143附近，由此可以尽量降低透射式滤光元件193b反射或吸收的光线对于显示效果的不利影响。又例如，如图17所示，透射式滤光元件193b可以设置在第二开口143所在的平面(封装壳体142包括第二开口143的表面)的靠近反射元件130的一侧，但本公开的至少一个实施例不限于此。例如，透射式滤光元件193b可以设置在第二开口143中或者封装壳体142包括第二开口143的表面的远离反射元件130的一侧。
在一个示例中，滤光元件193被配置为使得源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中第一比例的光线入射至图像生成元件120上，并且使得源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线的光谱分布与入射至图像生成元件120上的第一比例的光线的光谱分布实质上相同(例如，完全相同)。例如，由于第一比例大于零小于一，因此可以降低源于封装壳体142外部并入射至图像生成元件120上的光线的强度，进而可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100的预警准确性和可靠性。例如，“两个光谱分布实质上相同”是指两个光谱的对应的谱峰的中心波长实质上相同以及两个光谱对应的谱峰的半峰全宽是实质上相同。
在上述一个示例中，滤光元件193对特定波段的光线不具有波长选择性，也即，滤光元件193对于不同波长的光线具有实质上相同或相近的反射率或透射率，由此使得源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线的光谱分布与入射至图像生成元件120上的第一比例的光线的光谱分布实质上相同。例如，滤光元件193对近红外波段、可见光波段和紫外波段的光线的反射率或透射率不具有波长选择性。
例如，在上述一个示例中，在滤光元件193实现为透射式滤光元件193b的情况下，透射式滤光元件193b对入射其上的光线的透射率可以为T1(例如，上述的第一比例)，对应地，透射式滤光元件193b对入射其上的光线的反射率或吸收率可以为1-T1。例如，T1可以等于30％、40％、50％、60％、70％或其它适用的数值；对应地，透射式滤光元件193b对入射其上的光线的反射率或吸收率可以为70％、60％、50％、40％、30％或其它适用的数值。
例如，在上述一个示例中，在滤光元件193实现为反射式滤光元件193a的情况下，反射式滤光元件193a对入射其上的光线的反射率可以为R1(例如，上述的第一比例)，对应地，反射式滤光元件193a对入射其上的光线的吸收率或透射率可以为1-R1。例如，R1可以等于30％、40％、50％、60％、70％或其它适用的数值；对应地，反射式滤光元件193a对入射其上的光线的吸收率或透射率可以为70％、60％、50％、40％、30％或其它适用的数值。
本公开的发明人在研究中还注意到，在采用上述不具有波长选择性的滤波元件的情况下，滤光元件193也会降低图像生成元件120发出的光线的强度，由此降低抬头显示装置100显示的图片的亮度(例如，降低成像亮度)以及抬头显示装置100的效率。
本公开的发明人通过对太阳光进行光谱分析注意到，太阳辐射的能量主要分布在可见光波段、红外波段和紫外波段；太阳光中位于可见光波段的光线的能量与太阳光的能量的比值约为50％；太阳光中位于红外波段的光线的能量与太阳光的能量的比值约为47％；太阳光中位于紫外波段的光线的能量与太阳光的能量的比值约为7％，也即，太阳光中位于紫外波段的光线的能量相对较少。此外，本公开的发明人通过对从封装壳体142的外部进入至封装壳体142中的其它类型光(例如，远车灯发射的光等)进行光谱分析注意到，从封装壳体142的外部进入至封装壳体142中的其它类型光的能量也主要分布在可见光波段、红外波段和紫外波段(尤其是可见光波段)。需要说明的是，为方便描述，下面以从封装壳体142的外部进入至封装壳体142中的光为太阳光为例进行示例性说明，但本公开的至少一个实施例不限于此。
本公开的发明人基于上述光谱分析结果并结合实验研究注意到，可以使得滤光元件193为具有波长选择性的滤波元件，以在尽可能的降低滤光元件193对图像光IML的不利影响的情况下，使得尽可能少的外部光线到达图像生成元件120。例如，上述具有波长选择性的滤波元件对位于可见光波段的光线的透射率大于第二预定透射率R0，以尽可能的降低滤光元件193对图像光IML的不利影响。例如，第二预定透射率R0大于80％、90％、95％、99.5％或其它适用的数值。
例如，滤光元件193还被配置为使得源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于预定波段的光线的至少部分入射至图像生成元件120上，并滤除源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于预定波段外的光线；此种情况下，滤光元件193不仅可以降低源于封装壳体142外部并入射至图像生成元件120上的光线的强度，还可以降低滤光元件193对抬头显示装置100的显示效果的不利影响，由此可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100的预警准确性和可靠性。
需要说明的是，在一些示例中，“滤光元件193被配置为滤除源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于预定波段外的光线”是指滤光元件193使得源于封装壳体142外部并穿过滤光元件193的位于预定波段外的光线与源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于预定波段外的光线的比值小于预定比例；例如，预定比例为10％、5％、1％、0.5％、0.05％或者其它适用的数值。例如，在滤光元件193实现为透射式滤光元件193b的情况下，透射式滤光元件193b对源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于预定波段外的光线的透射率小于预定比例；在滤光元件193实现为反射式滤光元件193a的情况下，反射式滤光元件193a对源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于预定波段外的光线的反射率小于预定比例。
在第一个示例中，预定波段为可见光波段和紫外波段组合波段。例如，在上述第一个示例中，传感器141的工作波段可以为紫外波段(也即，传感器141实现为紫外传感器)。
又例如，在上述第一个示例中，在滤光元件193使得源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于预定波段外的光线入射至图像生成元件120上的光线的强度满足传感器141的感测要求时，传感器141的工作波段可以为红外波段(也即，传感器141实现为红外传感器)或者传感器141的工作波段可以为红外波段和紫外波段的组合(也即，传感器141实现为红外传感器和紫外传感器的组合)；需要说明的是，传感器141的感测要求可以是指传感器141输出的对应于入射至传感器141上光线的强度的电信号大于传感器141输出的对应于传感器141输出的噪声信号。
再例如，在上述第一个示例中，传感器141的工作波长可以为可见光波段(例如，400nm-780nm)的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波长。例如，在第一波段、第二波段和第三波段分别为411nm-480nm、500nm-565nm和590nm-690nm的情况下，传感器141的工作波长可以位于400nm-410nm、482nm-499nm、566nm-589nm和691nm-780nm。例如，可以通过采用工作在可见光波段(例如，400nm-780nm)的传感器，在传感器141和图像生成元件120之间设置滤光片(参见图5B和图5C的设置位置)，并使得滤光片仅透过可见光波段中位于400nm-410nm、482nm-499nm、566nm-589nm和691nm-780nm波段的光线；此种情况下，可以使用传感器141感测穿过图像生成元件120并入射至传感器141上的位于400nm-410nm、482nm-499nm、566nm-589nm和691nm-780nm波段的光线。
又再例如，在上述第一个示例中，传感器141的工作波长可以为红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的任意组合。
例如，在上述第一个示例中，在滤光元件193实现为透射式滤光元件193b的情况下，滤光元件193可以透射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于可见光波段和紫外波段的光线的至少部分，并反射或吸收源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于可见光波段和紫外波段外的光线(也即，反射或吸收位于红外波段的光线)，由此滤光元件193使得上述位于可见光波段和紫外波段的光线的至少部分入射至图像生成元件120上，并滤除上述位于红外波段的光线，并使得上述位于红外波段的光线的绝大部分光线无法入射至图像生成元件120上，由此可以降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，进而可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100的预警准确性和可靠性。
例如，图像生成元件120发出的可见光几乎可完全被滤光元件193透过，不会有损失；太阳光中位于红外波段的光线(例如，绝大部分光线)被透射式滤光元件193b反射或吸收，而不能入射到图像生成元件120，太阳光中仅位于可见光波段和紫外波段的光线透过滤光元件193并入射至图像生成元件120上，由此太阳光中仅约57％的能量会到达图像生成元件120。
例如，在上述第一个示例中，在滤光元件193实现为反射式滤光元件193a的情况下，滤光元件193可以反射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于可见光波段和紫外波段的光线的至少部分，并吸收或透射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于可见光波段和紫外波段外的光线(也即，吸收或透射位于红外波段的光线)，由此滤光元件193使得上述位于可见光波段和紫外波段的光线的至少部分被反射至图像生成元件120上，并滤除上述位于红外波段的光线，并使得上述位于红外波段的光线中绝大部分光线无法入射至图像生成元件120上，由此可以降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，进而可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100的预警准确性和可靠性。
例如，图像生成元件120发出的可见光几乎可完全被滤光元件193反射，不会有损失；太阳光中位于红外波段的光线(例如，绝大部分光线)被透射式滤光元件193b吸收或透射，而不能入射到图像生成元件120，太阳光中仅位于可见光波段和紫外波段的光线被滤光元件193反射并入射至图像生成元件120上，由此太阳光中仅约57％的能量会到达图像生成元件120。
在第二个示例中，预定波段为可见光波段；此种情况下，传感器141的工作波长可以为红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的任意组合。例如，传感器141可以是红外传感器141或紫外传感器。
例如，在上述第二个示例中，在滤光元件193实现为透射式滤光元件193b的情况下，滤光元件193可以透射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于可见光波段的光线的至少部分，并反射或吸收源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于可见光波段之外的光线(也即，反射或吸收位于红外波段和紫外波段的光线)，由此滤光元件193使得上述位于可见光波段的光线的至少部分入射至图像生成元件120上，并滤除上述位于红外波段和紫外波段的光线，并使得上述位于红外波段和紫外波段的绝大部分光线无法入射至图像生成元件120上，由此可以降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，进而可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100可靠性。
例如，图像生成元件120发出的可见光几乎可完全被滤光元件193透过，不会有损失；太阳光中位于红外波段和紫外波段的光线(例如，绝大部分光线)被透射式滤光元件193b反射或吸收，而不能入射到图像生成元件120，太阳光中仅位于可见光波段的光线透过滤光元件193并入射至图像生成元件120上，由此太阳光中仅约50％的能量会到达图像生成元件120。
例如，在上述第二个示例中，在滤光元件193实现为反射式滤光元件193a的情况下，滤光元件193可以反射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于可见光波段的光线的至少部分，并吸收或透射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于可见光波段之外的光线(也即，吸收或透射位于红外波段和紫外波段的光线)，由此滤光元件193使得上述位于可见光波段的光线的至少部分入射至图像生成元件120上，并滤除上述位于红外波段和紫外波段的光线，并使得上述位于红外波段和紫外波段的绝大部分光线无法入射至图像生成元件120上，由此可以降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，进而可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100可靠性。
例如，图像生成元件120发出的可见光几乎可完全被滤光元件193反射，不会有损失；太阳光中位于红外波段和紫外波段的光线(例如，绝大部分光线)被透射式滤光元件193b吸收或透射，而不能入射到图像生成元件120，太阳光中仅位于可见光波段的光线被滤光元件193反射并入射至图像生成元件120上，由此太阳光中仅约50％的能量会到达图像生成元件120。
本公开的发明人通过光谱分析注意到，尽管一些光源部发射的光线是白光，但是由于光源部包括的多个光源111的每个被配置发射单色光(例如，红光、绿光或蓝光)，对应地，上述光源部发射的光线(位于可见光波段的光线)的波长位于可见光波段的多个(例如，三个)彼此间隔的波段(例如，彼此间隔第一波段、第二波段和第三波段)中；在结合上述光谱分析结果以及实验研究，本公开的发明人还注意到，对于上述一些光源部，可以通过使得滤光元件193滤除位于太阳光中位于第一波段、第二波段和第三波段之外的光线来进一步地降低源于封装壳体142外部并入射到图像生成元件120上的光线的强度。
在第三个示例中，预定波段为第一波段、第二波段和第三波段的组合；此种情况下，传感器141的工作波长可以为红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的任意组合。
例如，在上述第三个示例中，在滤光元件193实现为透射式滤光元件193b的情况下，滤光元件193可以透射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段的光线的至少部分，并反射或吸收源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段之外的光线(也即，反射或吸收位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线)，由此滤光元件193使得上述位于第一波段、第二波段和第三波段的光线的至少部分入射至图像生成元件120上，并滤除上述位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线，并使得上述位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线的绝大部分光线无法入射至图像生成元件120上，由此可以降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，进而可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100可靠性。
例如，图像生成元件120发出的可见光几乎可完全被滤光元件193透过，不会有损失；太阳光中位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线(例如，绝大部分光线)被透射式滤光元件193b反射或吸收，而不能入射到图像生成元件120，太阳光中仅位于第一波段、第二波段和第三波段的光线透过滤光元件193并入射至图像生成元件120上，由此可以进一步地降低了入射到图像生成元件120上的光线的强度。
例如，在上述第三个示例中，在滤光元件193实现为反射式滤光元件193a的情况下，滤光元件193可以反射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段的光线的至少部分，并吸收或透射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段之外的光线(也即，吸收或透射位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线)，由此滤光元件193使得上述位于第一波段、第二波段和第三波段的光线的至少部分入射至图像生成元件120上，并滤除上述位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线，并使得上述位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线的绝大部分光线无法入射至图像生成元件120上，由此可以降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，进而可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100可靠性。
例如，图像生成元件120发出的可见光几乎可完全被滤光元件193反射，不会有损失；太阳光中位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线(例如，绝大部分光线)被透射式滤光元件193b吸收或透射，而不能入射到图像生成元件120，太阳光中仅位于第一波段、第二波段和第三波段的光线被滤光元件193反射并入射至图像生成元件120上，由此可以进一步地降低了入射到图像生成元件120上的光线的强度。
本公开的发明人在研究中注意到，一些图像生成元件120输出的图像光IML为具有预定偏振态的光线，例如，液晶显示面板输出的图像光IML具有线偏振特性，对此，本公开的发明人在研究中注意到，可以使得滤光元件193还被配置为滤除源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于预定偏振态(例如，图像生成元件120输出的图像光IML的偏振态)之外的光线，由此可以进一步地降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，而不影响抬头显示装置的显示图像的亮度；此种情况下，本公开的至少一个实施例提供的滤光元件193可以实现为具有偏振选择性和波长选择性的滤光元件193。
例如，预定偏振态与图像生成元件120输出的图像光IML的偏振态相同。例如，图像生成元件120输出的图像光IML的偏振态以及预定偏振态为第一线偏振态，位于预定偏振态之外的光线是具有第二偏振态的光线，第一线偏振态的偏振方向垂直于第二线偏振态的偏振方向。又例如，预定偏振态还可以是圆偏振或者椭圆偏振，不再赘述。例如，上述具有偏振选择性和波长选择性的滤光元件193可以包括偏光片(例如，线偏光片)和多层介质膜的叠层结构。
例如，在滤光元件193实现为透射式滤光元件193b的情况下，滤光元件193可以透射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第一线偏振态(例如，水平偏振态)的光线的至少部分，并反射或吸收源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段之外的光线(也即，反射或吸收位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线)以及源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第二线偏振态的光线的至少部分，由此滤光元件193使得上述位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第一线偏振态(例如，水平偏振态)的光线的至少部分入射至图像生成元件120上，并滤除上述位于红外波段、紫外波段，可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线以及位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第二线偏振态的光线，并使得上述位于红外波段、紫外波段，可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线以及位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第二线偏振态的光线的绝大部分光线无法入射至图像生成元件120上，由此可以进一步地降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，进而可以进一步地提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100可靠性。例如，通过使得滤光元件193具有波长选择性和偏振选择性，可以使得滤光元件193滤除太阳光中的大部分光线，因此，在一些示例中，滤光元件193设置在传动装置(例如，包括传动齿轮和动力装置)上，并可以替代前述示例中的遮光元件(例如，图14所示的遮蔽遮光元件181)，由此在遮光元件处于第二状态时，不影响抬头显示装置100的正常显示。
例如，图像生成元件120发出的可见光几乎可完全被滤光元件193透过，不会有损失；太阳光中位于红外波段，紫外波段，可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的绝大部分光线以及位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第二线偏振态的绝大部分光线被透射式滤光元件193b反射或吸收，而不能入射到图像生成元件120，太阳光中仅位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第一线偏振态的光线透过滤光元件193并入射至图像生成元件120上，由此可以进一步地降低了入射到图像生成元件120上的光线的强度。
例如，在滤光元件193实现为反射式滤光元件193a的情况下，滤光元件193可以反射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第一线偏振态(例如，水平偏振态)的光线的至少部分，并吸收或透射源于封装壳体142外部并入射至滤光元件193上的光线中位于第一波段、第二波段和第三波段之外的光线(也即，吸收或透射位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线)以及位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第二线偏振态的光线，由此滤光元件193使得上述位于可见光波段的光线的至少部分入射至图像生成元件120上，并滤除上述位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线以及位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第二线偏振态的光线，并使得上述位于红外波段、紫外波段以及可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的光线以及位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第二线偏振态的光线的绝大部分光线无法入射至图像生成元件120上，由此可以降低入射到图像生成元件120上的光线的强度，进而可以提升本公开的至少一个实施例提供的抬头显示装置100可靠性。
例如，图像生成元件120发出的可见光几乎可完全被滤光元件193反射，不会有损失；太阳光中位于红外波段，紫外波段，可见光波段的位于第一波段、第二波段和第三波段之外的波段的绝大部分光线以及位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第二线偏振态的绝大部分光线被透射式滤光元件193b反射或吸收，而不能入射到图像生成元件120，太阳光中仅位于第一波段、第二波段和第三波段的具有第一线偏振态的光线透过滤光元件193并入射至图像生成元件120上，由此可以进一步地降低了入射到图像生成元件120上的光线的强度。
例如，滤光元件193包括由无机氧化物薄膜或高分子薄膜堆叠而成的选择性透反膜，该透反膜由至少两种具有不同折射率的膜层堆叠而成。此处的“不同折射率”指的是膜层在xyz三个方向上至少有一个方向上的折射率不同；预先选取所需的不同折射率的膜层，并按照预先设置好的顺序对膜层进行堆叠，可以形成具备选择反射和选择透射特性的透反膜，该透反膜可以选择性反射某一特性的光线、透过另一特性的光线。具体的，对于无机氧化物材料的膜层，该膜层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。对于有机高分子材料的膜层，该有机高分子材料的膜层包括至少两种热塑性有机聚合物膜层；两种热塑性聚合物膜层交替排列形成光学膜，且两种热塑性聚合物膜层的折射率不同。其中，有机高分子材料的分子为链状结构，拉伸后分子朝某个方向排列，造成不同方向上折射率不同，即通过特定的拉伸工艺即可形成所需的薄膜。该热塑性聚合物具体可以为不同聚合程度的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)及其衍生物、不同聚合程度的PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)及其衍生物、不同聚合程度的PBT(聚对苯二酸丁二酯)及其衍生物等，对此不做限定。
在一些示例中，可以复用前述实施例或示例中的反射导光元件150(例如，图6A所示的反射导光元件150)来提高至少一个光源111发出的光线的利用率；可以复用前述实施例或示例中的扩散元件192来提升抬头显示装置100的显示质量。例如，抬头显示装置100还可以包括方向控制元件160(例如，透镜)。
图18是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示装置100的部分区域的示意图。例如，如图18所示，至少一个光源111发射的光顺次入射至(穿过)反射导光元件150、方向控制元件160和扩散元件192；方向控制元件160被配置为会聚穿过反射导光元件150并入射至方向控制元件160上的光线；扩散元件192被配置为扩散被方向控制元件160会聚的且入射至扩散元件192上的光线。
例如，如图18所示，反射导光元件150设置在光源111的出光方向上，光源111发出的光线在反射导光元件150内传播，出射至方向控制元件160。反射导光元件150的内表面设置有反光面，光源111发出的大角度光线(相对于反射导光元件150的中心线的夹角)会经反光面的反射后聚拢，提高光源111发射的光线的利用率。
例如，如图18所示，方向控制元件160用于对至少一个光源111发出的、反射导光元件150出射的光线进行方向控制，以将至少一个光源111发出的光线聚集至预定范围，由此可进一步聚拢光线，提高光线利用率。方向控制元件160具体可为透镜或透镜组合，如凸透镜、菲涅尔透镜或透镜组合等。需要说明的是，图18以方向控制元件160实现为凸透镜为例进行示意说明。但可以理解，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160的目的在于对光源111出射的大角度光线进行进一步的聚拢，提高光线利用率。
例如，如图18所示，扩散元件还可以将至少一个发射的光线扩散为具有一定分布角度的光束，扩散角度越小，光束的亮度越高，反之亦然。扩散元件还用于将源于至少一个光源111的被反射导光元件150和方向控制元件160聚集后的光线以一定角度进行扩散，增加光线的扩散程度，可以在一定区域内使光线均匀分布。例如，扩散元件为衍射光学元件，如光束整形元件(beam shaper)，光线经过光束整形元件之后，会扩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。例如，通过控制衍射光学元件的微观结构，可以精准控制光线的扩散角和截面形状等，实现对扩散作用的精确控制。
需要说明的是，反射导光元件150聚拢至少一个光源111发出的光线可以降低至少一个光源111发出的光束的分布范围(例如，降低至少一个光源111发出的光束的截面面积)；方向控制元件160会聚至少一个光源111发出的光线可以降低至少一个光源111发出的光束的分布范围(例如，降低至少一个光源111发出的光束的截面面积)；扩散元件通过扩散入射其上的光束，可以将至少一个光源111发出的光束在尺寸降低后的光束截面上分布更为均匀。
本公开的至少一个实施例提供了一种抬头显示系统200。图19是本公开的至少一个实施例提供的一种抬头显示系统200的示意图；图20是本公开的至少一个实施例提供的另一种抬头显示系统200的示意图；图21是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统200的示意图。
如图19-图21所示，该抬头显示系统200包括部分反射部分透射元件201以及本公开的至少一个实施例提供的任一抬头显示装置100。例如，部分反射部分透射元件201被配置为对抬头显示装置100输出的第一虚像(图中未示出)进行成像，以形成第二虚像202。
例如，部分反射部分透射元件201可以部分反射部分透射位于可见光波段的光线。如图19-图21所示，抬头显示装置100的封装壳体142的第二开口143出射的图像光IML被部分反射部分透射元件201上反射至眼盒区域EB1，在驾驶员的眼睛位于眼盒区域的情况下，驾驶员就可看到形成于部分反射部分透射元件201的远离眼盒区域的第一虚像。例如，部分反射部分透射元件201不影响驾驶员对外界环境的观察。
在一些示例中，如图19和图21所示，部分反射部分透射元件201可以实现为平板状部分反射部分透射元件；在另一些示例中，如图20所示，部分反射部分透射元件201可以实现为曲面型部分反射部分透射元件。例如，如图20所示，在部分反射部分透射元件201实现为曲面型部分反射部分透射元件情况下，曲面型部分反射部分透射元件的靠近抬头显示装置100的一侧为凹曲面。需要说明的是，图20所示的抬头显示系统200不限于采用图3A所示的抬头显示装置100，图20所示的抬头显示系统200还可以采用本公开的至少一个实施例提供的其它任一抬头显示装置100(例如，图3B所示的抬头显示装置100)。
例如，部分反射部分透射元件201可以为交通设备的前窗(例如，前挡风玻璃)、设置在交通设备的前窗的靠近抬头显示装置的表面上发射膜层或成像窗，通过挡风玻璃成像即为W-HUD(windshield-HUD)，通过成像窗成像即为(C-HUD)。例如，成像窗一般为透明材料(对于可见光透明)制成、带有一定曲率的成像板。
例如，抬头显示装置100输出的第一虚像可以位于部分反射部分透射元件201的焦平面处，由此可以增加抬头显示系统200显示的第二虚像与眼盒区域的距离。例如，使得抬头显示系统200显示的第二虚像位于距离较远(如大于30米、50米)甚至无穷远处，由此使得抬头显示系统200适用于虚拟现实(AR)应用场合。
例如，在部分反射部分透射元件201为前挡风玻璃时，像源经过曲面反射镜反射所成的第一虚像的位置，位于前挡风玻璃的焦平面处，或接近前挡风玻璃的焦平面处。此情况下，根据曲面成像规律，图像生成元件120输出的图像依次经曲面反射镜、前挡风玻璃后所成的第二虚像会形成在较远的距离乃至无穷远处，适合AR-HUD使用。此处，较远的距离是指抬头显示系统200显示的第二虚像与眼盒区域的距离大于预定的距离阈值。例如，预定的距离阈值可以是20米、30米、50米或其它适用的距离。
例如，对于包括采用了反射导光元件150、方向控制元件160和扩散元件的抬头显示装置100的抬头显示系统200，光源111出射的光线经过反射导光元件150、方向控制元件160后，再经过反射元件130的反射，最终在部分反射部分透射元件201上反射后，反射光线会会聚并落入眼盒(例如，眼盒的中心)，进一步通过扩散元件将光线精准扩散，扩散后的光束可覆盖眼盒区域(例如，恰好覆盖眼盒区域)，实现高光效的同时也不会影响正常的观察。可以理解，扩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，设置扩散元件后，扩散的光束恰好覆盖眼盒区域，此时系统光效最高。
本公开的发明人在研究中还注意到，图1和图2所示的抬头显示系统可能存在重影问题，这是由于图1和图2所示的抬头显示系统的部分反射部分透射元件的靠近封装壳体的表面反射的光线对应的图像与部分反射部分透射元件的远离封装壳体的表面反射的光线对应的图像不完全重合导致的。
下面结合图22-图25对本公开的至少一个实施例提供的具有重影抑制(例如，消重影)功能的抬头显示系统200的多个示例进行说明。
图22是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统200的示意图。相比于图19-图21所示的抬头显示系统200，图22所示的抬头显示系统200还包括楔形膜211；该抬头显示系统200的部分反射部分透射元件201包括第一层201a、第二层201b以及位于第一层201a和第二层201b之间的间隙(后面称之为夹层)；楔形膜211位于部分反射部分透射元件201的夹层(也即，第一层201a和第二层201b之间的间隙)中。
下面以抬头显示系统200的部分反射部分透射元件201实现为交通设备的挡风玻璃(例如，前挡风玻璃)对设置了楔形膜211的部分反射部分透射元件201以及图22所示的抬头显示系统200具有消重影功能进行示例性说明。
例如，挡风玻璃采用双层玻璃结构，在两层玻璃之间利用特殊的工艺嵌入楔形的聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB)层，通过使得部分反射部分透射元件201实现为设置了楔形膜211的挡风玻璃，可以使得玻璃内外表面反射的图像(也即，第一层201a反射的图像和第二层201b反射的图像)重叠成一个影像，由此使得抬头显示系统200具有重影抑制(例如，消重影)功能。例如，楔形膜211具有薄的一端和厚的一端，还具有一定的角度，楔形膜211的角度需要根据抬头显示系统200的要求来设置。
图23是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统200的示意图。相比于图19-图21所示的抬头显示系统200，图23所示的抬头显示系统200还包括第一反射膜212，第一反射膜212位于部分反射部分透射元件201的靠近抬头显示装置100的表面上；抬头显示装置100的图像生成元件120输出的图像光IML的偏振方向为第二方向；部分反射部分透射元件201对偏振方向为第一方向的光线的反射率为第一反射率；部分反射部分透射元件201对偏振方向为第二方向的光线的反射率为第二反射率；第一反射膜212对偏振方向为第二方向的光线的反射率为第三反射率；第一方向垂直于第二方向；第一反射率和第三反射率均大于第二反射率。
例如，偏振方向为第一方向的光线为S偏振光，偏振方向为第二方向的光线为P偏振光；部分反射部分透射元件201对S偏振光的反射率大于部分反射部分透射元件201对P偏振光的反射率；第一反射膜212(例如，P偏振光反射膜)对P偏振光的反射率大于部分反射部分透射元件201对P偏振光的反射率。
例如，通过使得抬头显示装置100的图像生成元件120输出的图像光IML为P偏振光，并设置第一反射膜212(例如，P偏振光反射膜)增加对P偏振光的反射率，可以提升抬头显示系统200的能量利用效率。此外，由于玻璃对P偏振光的透射率较高，因此透过第一反射膜212的P偏振光也会透射出部分反射部分透射元件201，这是因为部分反射部分透射元件201的第二层201b(参见图22)的内表面对P偏振光的反射率很低；此种情况下，部分反射部分透射元件201的第二层201b反射的图像的亮度很低(例如，可以忽略不计)。例如，此种情况下，用户可以仅观察到第一反射膜212反射的图像。
图24是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统200的示意图。相比于图19-图21所示的抬头显示系统200，图24所示的抬头显示系统200还包括第一相位延迟元件213，第一相位延迟元件213位于部分反射部分透射元件201的靠近抬头显示装置100的表面上；抬头显示装置100的图像生成元件120输出的图像光IML的偏振方向为第一方向。例如，偏振方向为第一方向的光线为S偏振光，偏振方向为第二方向的光线为P偏振光，部分反射部分透射元件201对S偏振光的反射率大于部分反射部分透射元件201对P偏振光的反射率。
在一个示例中，第一相位延迟元件213为1/2波片；此种情况下，透过第一相位延迟元件213光线被1/2波片转为P偏振光，由于部分反射部分透射元件201的第二层201b(参见图22)的内表面对P偏振光的反射率很低，透过1/2波片的反射光也会透射出部分反射部分透射元件201，部分反射部分透射元件201的第二层201b反射的图像的亮度很低(例如，可以忽略不计)，由此使得抬头显示系统200具有重影抑制(例如，消重影)功能。例如，抬头显示系统200还可以包括位于第一相位延迟元件213靠近抬头显示装置100一侧的第三反射膜，以使得第三反射膜将抬头显示系统200输出的更多光线反射至眼盒区域。
在另一个示例中，第一相位延迟元件213还可以为1/4波片；此种情况下，透过第一相位延迟元件213光线被1/4波片转为圆偏振光，部分反射部分透射元件201的第二层201b(参见图22)的内表面对圆偏振光的反射率也比较低，部分反射部分透射元件201的第二层201b反射的图像的亮度很低(例如，可以忽略不计)，由此使得抬头显示系统200具有重影抑制(例如，消重影)功能。
需要说明的是，为方面说明，第一相位延迟元件213和部分反射部分透射元件201之间具有间隙，但在实际应用中，第一相位延迟元件213的表面紧贴部分反射部分透射元件201的表面；图24中也放大了挡风玻璃。例如，放大了挡风玻璃的厚度。
图25是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统200的示意图。相比于图19-图21所示的抬头显示系统200，图25所示的抬头显示系统200还包括第二反射膜214，第二反射膜214位于部分反射部分透射元件201的靠近抬头显示装置100的表面上；图像生成元件120输出的图像光IML包括第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的任一个或任意组合；例如，第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的颜色彼此不同。例如，第一波段、第二波段和第三波段中的任意两个波段彼此间隔。
例如，第二反射膜214对入射其上的且位于预定波段的光线的反射率为第四反射率；第二反射膜214对入射其上的且位于预定波段之外的可见光的反射率为第五反射率；第四反射率大于第五反射率；预定波段包括第一波段、第二波段和第三波段的组合。
例如，第五反射率为低反射率(例如，小于30％、20％、10％、5％、1％、0.5％或其它适用的数值)，对应地，第二反射膜214对位于预定波段之外的可见光具有高透射率，此种情况下，可以将第四反射率设置为高反射率(例如，使得第四反射率大于80％、90％、95％、99.5％或其它适用的数值)，进而图像生成元件120输出的图像光IML基本被第二反射膜214反射而不会入射到部分反射部分透射元件201的第二层201b(参见图22)。部分反射部分透射元件201的第二层201b反射的图像的亮度可以忽略不计，由此使得抬头显示系统200具有重影抑制(例如，消重影)功能。此外，由于第二反射膜214对位于预定波段之外的可见光具有高透射率，由此使得入射至成像装置和第二反射膜214上的位于预定波段之外的可见光可以透过成像装置和第二反射膜214，并被抬头显示系统200的用户观察到，由此第二反射膜214对抬头显示系统200的用户透过成像装置观察外部环境的不利影响较小。
例如，部分反射部分透射元件201为挡风玻璃时，可在挡风玻璃内表面增设选择性反射膜，选择性反射膜只反射图像生成元件120发出的图像光IML线，如图像光IML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(例如，可见光波段的位于图像成元件发出的图像光IML线所在波段之外的其它波段)，图像光IML线就不会在挡风玻璃外侧内表面发生二次反射，进而消除重影。
本公开的发明人在研究中还注意到，在用户佩戴偏光眼镜221(偏光墨镜)时，可能无法看到一些抬头显示系统200输出的图像。这是因为上述抬头显示系统200的图像源输出的显示图像的光线为S偏振光，而偏光眼镜221被配置为滤除S偏振光而仅使得P偏振光透过。
下面结合图26和图27对本公开的至少一个实施例提供的使得用户在佩戴偏光眼镜221时观察显示图像的抬头显示系统200。
图26是本公开的至少一个实施例提供的再一种抬头显示系统200的示意图。相比于图19-图21所示的抬头显示系统200，图26所示的抬头显示系统200还包括第二相位延迟元件215，第二相位延迟元件215位于抬头显示装置100的封装壳体142的第二开口143处，或者位于第二开口143至部分反射部分透射元件201的光路上。例如，相位延迟元件为1/4波片或1/2波片。
例如，在相位延迟元件为1/4波片时，可以，将S偏振光转为圆偏振光，由于圆偏振光C具有P偏振光分量，因此，抬头显示系统200的用户在佩戴偏光眼镜221时可以观察到抬头显示系统200显示的图像。
图27是图23所示的抬头显示系统200的另一种示意图。
例如，图23和图27所示，抬头显示装置100的图像生成元件120输出的图像光IML为P偏振光，第一反射膜212(例如，P偏振光反射膜)可以反射实现为P偏振光的图像光IML，因此，抬头显示系统200的用户在佩戴偏光眼镜221时可以观察到穿过偏光眼镜221的图像光IML，由此图23和图27所示的抬头显示系统200使得用户在佩戴偏光眼镜221时观察显示图像的抬头显示系统200。
本公开的至少一个实施例提供了一种交通设备。图28是本公开的至少一个实施例提供的交通设备的示例性框图。如图28所示，该交通设备包括本公开的至少一个实施例提供的抬头显示系统200。在一些示例中，交通设备的前窗(例如，前挡风玻璃)被复用为抬头显示系统200的部分反射部分透射元件201。
例如，该交通设备可以是各种适当的交通设备，例如可以包括各种类型的汽车等陆上交通设备，或可以是船等水上交通设备，只要其驾驶位置设置前窗且通过车载显示系统将图像透射到前窗上即可。
需要说的是，为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。
虽然上文中已经用一般性说明及具体实施方式，对本公开作了详尽的描述，但在本公开实施例基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本公开精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本公开要求保护的范围。
以上所述仅是本公开的示范性实施方式，而非用于限制本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (34)

1.一种抬头显示装置，包括光源部、图像生成元件、反射元件以及至少一个传感器，
其中，所述光源部包括至少一个光源，所述至少一个光源被配置为发射光；
所述图像生成元件被配置为将所述至少一个光源发射的光转换为图像光后输出；
所述反射元件被配置为接收所述图像光，并对所述图像光进行反射和会聚；
所述至少一个传感器位于所述图像生成元件的靠近所述光源部的一侧；以及
所述图像生成元件和所述至少一个传感器共同被配置为使得源于所述抬头显示装置外部并穿过所述图像生成元件的至少部分区域的光线的至少部分入射至所述至少一个传感器上。
2.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其中，所述图像生成元件包括第一面以及与所述第一面对置的第二面；
所述至少一个光源发射的光从所述第一面入射至所述图像生成元件中，所述图像光从所述第二面离开所述图像生成元件；以及
所述至少一个传感器在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述图像生成元件至少部分重叠。
3.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其中，所述光源部还包括发光驱动基板；
所述至少一个光源位于所述发光驱动基板的靠近所述图像生成元件的一侧；
所述发光驱动基板与所述至少一个光源电连接，且被配置为驱动所述至少一个光源发光；以及
所述至少一个传感器在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述至少一个光源在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影不重叠。
4.根据权利要求3所述的抬头显示装置，其中，所述至少一个光源包括多个光源；
所述至少一个传感器包括多个传感器；以及
所述多个传感器的至少部分的每个在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影位于所述多个光源的相邻的光源在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影的间隙中。
5.根据权利要求4述的抬头显示装置，其中，所述至少一个传感器固定在所述发光驱动基板上。
6.根据权利要求3所述的抬头显示装置，其中，所述发光驱动基板具有第一开口；
所述至少一个传感器位于所述发光驱动基板的远离所述图像生成元件的一侧，且所述至少一个传感器的集光面朝向所述发光驱动基板；
所述至少一个传感器在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述第一开口在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影至少部分重叠。
7.根据权利要求1-6任一项所述的抬头显示装置，还包括具有第二开口的封装壳体，
其中，所述光源部、所述图像生成元件、所述反射元件以及所述至少一个传感器均位于所述封装壳体中；以及
所述图像光被配置为经由所述第二开口离开所述抬头显示装置。
8.根据权利要求7所述的抬头显示装置，还包括扩散元件，
其中，所述扩散元件位于所述图像生成元件和所述至少一个传感器之间，且被配置为扩散源于所述封装壳体外部、从所述第二开口进入所述封装壳体、并穿过所述图像生成元件的光线。
9.根据权利要求8所述的抬头显示装置，还包括反射导光元件，
其中，所述反射导光元件被配置为通过反射将源于所述封装壳体外部、从所述第二开口进入所述封装壳体、并穿过所述图像生成元件的至少部分光线朝向所述反射导光元件的中心线聚拢。
10.根据权利要求9所述的抬头显示装置，其中，所述反射导光元件在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影和所述图像生成元件至少部分交叠，且所述反射导光元件位于所述图像生成元件的靠近所述光源部的一侧。
11.根据权利要求9所述的抬头显示装置，其中，所述反射导光元件为中空壳体；
所述中空壳体具有彼此对置的第三开口和第四开口；
所述源于所述封装壳体外部、从所述第二开口进入所述封装壳体、并穿过所述图像生成元件的光线从所述第四开口进入所述中空壳体，可被所述中空壳体的内表面上的反射层反射至所述至少一个传感器上；
所述第一面包括第一区域；
所述第三开口的边界在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述第一区域的边界的重合；以及
所述至少一个传感器在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影位于所述第一区域中。
12.根据权利要求11所述的抬头显示装置，其中，所述至少一个光源在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影位于所述第一区域；
所述第一面包括第二区域；
所述第四开口的边界在所述图像生成元件的第一面所在平面上的正投影与所述第一面的第二区域的边界重合；以及
所述第二区域和所述第一区域至少部分重叠。
13.根据权利要求9所述的抬头显示装置，还包括方向控制元件，
其中，所述至少一个光源发射的光顺次穿过所述反射导光元件、所述方向控制元件和所述扩散元件；
所述方向控制元件被配置为会聚穿过所述反射导光元件并入射至所述方向控制元件上的光线；以及
所述扩散元件还被配置为扩散被所述方向控制元件会聚的且入射至所述扩散元件上的光线。
14.根据权利要求7所述的抬头显示装置，还包括滤光元件，其中，所述滤光元件设置在所述第二开口至所述图像生成元件的光路上，且被配置为降低源于所述封装壳体外部并穿过所述图像生成元件的光线的强度。
15.根据权利要求14所述的抬头显示装置，其中，所述滤光元件还被配置为使得所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线中位于预定波段的光线的至少部分入射至所述图像生成元件上，并滤除所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线中位于所述预定波段外的光线。
16.根据权利要求15所述的抬头显示装置，其中，所述图像生成元件输出的图像光包括第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的任一个或任意组合；
所述第一波段的光、所述第二波段的光和所述第三波段的光的颜色彼此不同；
所述第一波段、所述第二波段和所述第三波段中的任意两个波段彼此间隔；以及
所述预定波段包括所述第一波段、所述第二波段和所述第三波段的组合。
17.根据权利要求16所述的抬头显示装置，其中，所述滤光元件还被配置为滤除所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线中位于预定偏振态之外的光线。
18.根据权利要求17所述的抬头显示装置，其中，所述预定偏振态与所述图像生成元件输出的图像光的偏振态相同。
19.根据权利要求14所述的抬头显示装置，其中，所述滤光元件被配置为使得所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线中第一比例的光线入射至所述图像生成元件上；以及
所述源于所述封装壳体外部并入射至所述滤光元件上的光线的光谱分布与所述入射至所述图像生成元件上的第一比例的光线的光谱分布实质上相同。
20.根据权利要求14所述的抬头显示装置，其中，所述滤光元件为反射式滤光元件，且位于所述反射元件的光反射面上。
21.根据权利要求14所述的抬头显示装置，其中，所述滤光元件为透射式滤光元件，且位于所述图像生成元件至所述第二开口的光路上。
22.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其中，所述至少一个传感器被配置为与控制器通信；以及
所述控制器被配置为响应于源于所述封装壳体外部、穿过所述图像生成元件并入射至所述至少一个传感器的光线的强度大于等于预定的光强阈值而发出警报指令。
23.根据权利要求22所述的抬头显示装置，还包括遮光元件，
其中，所述控制器还被配置为响应于源于所述封装壳体外部、穿过所述图像生成元件并入射至所述至少一个传感器的光线的强度大于等于所述预定的光强阈值而驱动所述遮光元件从第一状态转换为第二状态；
所述遮光元件被配置为在所述第一状态下使得源于所述封装壳体外部的光线入射至所述图像生成元件上；以及
所述遮光元件被配置为在所述第二状态下使得源于所述封装壳体外部的光线无法入射至所述图像生成元件上。
24.根据权利要求23所述的抬头显示装置，还包括反馈器，
其中，所述控制器还被配置响应于所述反馈器输出的恢复指令使得所述遮光元件从所述第二状态转换为所述第一状态。
25.根据权利要求24所述的抬头显示装置，其中，所述反馈器被配置为响应于所述封装壳体的第二开口的朝向与太阳的当前位置不匹配而输出恢复指令。
26.根据权利要求25所述的抬头显示装置，还包括定位器和角运动检测器，
其中，所述定位器被配置为获取所述抬头显示装置的当前地理位置的经纬度；
所述角运动检测器被配置为采集所述抬头显示装置的当前的角运动参数；以及
所述反馈器还被配置为基于所述抬头显示装置的当前地理位置的经纬度和太阳的当前位置判定所述封装壳体的第二开口的朝向与太阳的位置是否匹配。
27.一种抬头显示系统，包括部分反射部分透射元件以及如权利要求1-26任一项所述的抬头显示装置，
其中，所述部分反射部分透射元件被配置为对所述抬头显示装置输出的第一虚像进行成像，以形成第二虚像。
28.根据权利要求27所述的抬头显示系统，其中，所述抬头显示装置输出的第一虚像位于所述部分反射部分透射元件的焦平面处。
29.根据权利要求27所述的抬头显示系统，还包括第一反射膜，
其中，所述第一反射膜位于所述部分反射部分透射元件的靠近所述抬头显示装置的表面上；
所述部分反射部分透射元件对偏振方向为第一方向的光线的反射率为第一反射率；
所述部分反射部分透射元件对偏振方向为第二方向的光线的反射率为第二反射率；
所述第一反射膜对偏振方向为所述第二方向的光线的反射率为第三反射率；
所述第一方向垂直于所述第二方向；以及
所述第一反射率和所述第三反射率均大于所述第二反射率。
30.根据权利要求29所述的抬头显示系统，其中，所述抬头显示装置的图像生成元件输出的图像光的偏振方向为所述第二方向。
31.根据权利要求27-29任一项所述的抬头显示系统，还包括相位延迟元件，
其中，所述相位延迟元件位于所述抬头显示装置的封装壳体的第二开口处，或者位于所述第二开口至所述部分反射部分透射元件的光路上。
32.根据权利要求27所述的抬头显示系统，还包括第二反射膜，其中，所述第二反射膜位于所述部分反射部分透射元件的靠近所述抬头显示装置的表面上；
所述第二反射膜对入射到所述第二反射膜上的且位于预定波段的光线的反射率为第四反射率；
所述第二反射膜对入射到所述第二反射膜上的且位于所述预定波段之外的可见光的反射率为第五反射率；
所述第四反射率大于所述第五反射率；
所述图像生成元件输出的图像光包括第一波段的光、第二波段的光和第三波段的光的任一个或任意组合；
所述第一波段的光、所述第二波段的光和所述第三波段的光的颜色彼此不同；
所述第一波段、所述第二波段和所述第三波段中的任意两个波段彼此间隔；以及
所述预定波段包括所述第一波段、所述第二波段和所述第三波段的组合。
33.根据权利要求27所述的抬头显示系统，还包括楔形膜，其中，所述楔形膜位于所述部分反射部分透射元件的夹层中。
34.一种交通设备，包括如权利要求27-33任一项所述的抬头显示系统。
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