CN116909018A - 抬头显示装置、系统、车辆及图像显示方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种抬头显示装置、系统、车辆及图像显示方法，涉及图像显示技术领域。抬头显示装置包括光源，光源包括用于发射第一光线的第一子光源和用于发射第二光线的第二子光源；第一光学元件，位于光源和反射器件之间，用于对第一光线和第二光线进行准直；第二光学元件，位于光源与反射器件之间，用于对第一光线和第二光线进行汇聚，第二光学元件的汇聚方向包括第一方向；显示屏，第一光线的至少部分透过显示屏，并经反射器件反射，在第一位置形成与图像对应的虚像；第二光线的至少部分透过显示屏，并经反射器件反射，在第二位置形成与图像对应的虚像，本申请能够减少抬头显示装置的体积。

Description

抬头显示装置、系统、车辆及图像显示方法

本申请要求在2022年02月28日提交中国专利局、申请号为202210187080.0、发明名称为“抬头显示装置、系统、车辆及图像显示方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及图像显示技术领域，尤其涉及一种抬头显示装置、系统、车辆及图像显示方法。

背景技术

抬头显示(Head Up Display，HUD)技术可以把仪表信息通过汽车风挡或者其他透明光学面投射到驾驶员眼睛，驾驶员在观察外界路面的同时能够看到仪表信息，从而不再需要低头看仪表盘；除了仪表信息之外，HUD也可用于呈现辅助导航，危险预警等，从而提升驾驶安全性和准确性。此外，HUD也可以用于桌面显示应用，桌面裸眼3D等。

如图1所示，相关技术中，通常通过几何反射光路将扩散屏表面的实像反射后成虚像，扩散屏通常设置有多个。例如图1，其中设置有两个扩散屏，分别为第一扩散屏11和第二扩散屏12，第一扩散屏11对应的焦点为A，第二扩散屏12对应的焦点为B。

由于相关技术中，需要设置多个扩散屏，而设置多个扩散屏将导致抬头显示装置的体积较大。抬头显示装置通常安装在汽车仪表盘的后方，其安装空间有限。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供一种抬头显示装置、系统、车辆及图像显示方法，能够在减少抬头显示装置的体积。

本申请提供一种抬头显示装置，包括包括：光源，光源包括第一子光源和第二子光源，第一子光源用于发射第一光线，第二子光源用于发射第二光线；第一光学元件，第一光学元件位于光源和反射器件之间，第一光学元件用于对第一光线和第二光线进行准直；第二光学元件，第二光学元件位于光源与反射器件之间，第二光学元件用于对第一光线和第二光线进行汇聚，第二光学元件的汇聚方向包括第一方向；显示屏，显示屏用于显示图像，第一光线的至少部分透过显示屏，并经反射器件反射，在第一位置形成与图像对应的虚像；第二光线的至少部分透过显示屏，并经反射器件反射，在第二位置形成与图像对应的虚像。

当显示屏在相邻的两个时刻显示不同的图像，即，第一图像和第二图像，且第一图像和第二图像交替显示，第一子光源和第二子光源交替亮时，第一子光源亮时，显示屏显示第一图像，则第一光线的至少部分透过显示屏后，可在第一位置形成与第一图像对应的第一虚像；当第二子光源亮时，显示屏显示图像，则第二光线的至少部分透过显示屏后，可在第二位置形成与第二图对应的第二虚像。当显示屏在同一时刻仅显示一个图像。这样，位于第一位置处的左眼可观察到第一虚像，位于第二位置处的右眼可观察到第二虚像，第一虚像和第二虚像中的图像信息相同，且图像信息在两个虚像中的位置不同，因此，通过分时显示第一虚像和第二虚像能够实现双目视差立体效果。而当显示屏持续显示相同的图像，且第一子光源和第二子光源一直处于点亮的状态，则抬头显示装置能够呈现平面显示效果。由于本申请中，并不需要多个扩散屏，因此，本申请的抬头显示装置的整体体积较小。

在一些可能实现的方式中，显示屏具体用于显示第一图像或第二图像，在第一位置处所形成的虚像与第一图像相对应，在第二位置处所形成的虚像与第二图像相对应，在第一位置处所形成的虚像与在第二位置处所形成的虚像中的图像信息的位置不同。这样，位于第一位置处的左眼可观察到与第一图像对应的第一虚像，位于第二位置处的右眼可观察到与第二图像对应的第二虚像，第一虚像和第二虚像中的图像信息相同，且图像信息在两个虚像中的位置不同，因此，通过分时显示第一虚像和第二虚像能够实现双目视差立体效果。此外，由于本申请中，并不需要多个扩散屏实现多个不同的焦面，因此，本申请的抬头显示装置的整体体积较小。也就是说，本申请能够实现在减小体积的同时，实现立体显示效果。

在一些可能实现的方式中，第一光学元件包括第一准直透镜阵列，或菲涅尔透镜阵列。第一准直透镜阵列和菲涅尔透镜阵列均可实现对光线进行准直的功能，且第一准直透镜和菲尼尔透镜取材方便。

在一些可能实现的方式中，第一光学元件包括反射镜阵列，反射镜阵列的反射面为凹面。由于反射镜阵列兼具准直和反射的功能，因此，能够简化了抬头显示装置的结构，且节省了成本。

在一些可能实现的方式中，抬头显示装置还包括第一反射元件，第一反射元件用于将第一光线和第二光线反射至显示屏。这样，从光源发射的第一光线和第二光线可以照射第一反射元件，并经第一反射元件反射至显示屏。这样，整个抬头显示装置的尺寸接近显示屏和第一反射元件之间的距离，由此，可以减小抬头显示装置的体积。

在一些可能实现的方式中，抬头显示装置还包括第二反射元件，第一光线经第二反射元件反射至第一反射元件。从光源发射的第一光线和第二光线，可以照射至第二反射元件，并经第二反射元件反射至第一反射元件，经第一反射元件反射至显示屏。这样，整个抬头显示装置的尺寸接近显示屏和第一反射元件之间的距离，由此，可以减小抬头显示装置的体积。

在一些可能实现的方式中，显示屏包括依次设置的反射偏光片、基板和第一偏光片，反射偏光片与第一偏光片的透光方向正交；抬头显示装置还包括1/4玻片，1/4玻片位于第一反射元件的反射面。这样，照射至1/4玻片和第一反射元件上的第一光线和第二光线被反射至显示屏，一部分光线透过显示屏成为照明光线，另一部分光线会被反射偏光片反射至1/4玻片和第一反射元件上，并再次被反射成为背光照射至显示屏。这样，第一光线和第二光线能够被多次反射及利用，因此，可提高抬头显示装置的光线的利用率。

在一些可能实现的方式中，第二光学元件包括汇聚透镜。这样，汇聚透镜可以设置于显示屏的入射侧或出射侧，能够对入射至显示屏的第一光线和第二光线进行汇聚，或者对透过显示屏并射出的第一光线和第二光线进行汇聚。

在一些可能实现的方式中，第二光学元件包括曲面反射镜。曲面反射镜能够同时起到对第一光线和第二光线进行汇聚和反射的作用，能够使第一光线和第二光线的传播方向进行偏转，从而减小抬头显示装置的长度。

在一些可能实现的方式中，抬头显示装置还包括变焦透镜，变焦透镜位于光源与反射器件之间。由此，能够调整抬头显示装置成像的焦面。

在一些可能实现的方式中，抬头显示装置还包括第二准直透镜阵列，第二准直透镜阵列位于第一准直透镜阵列和显示屏之间。由于准直透镜阵列可以将与其轴心呈一定角度的入射光线调整为接近准直，超过该角度时，则出射光线仍然具有较大的散射角度，在该种情况下，要想实现准直透镜阵列的出射光线为接近准直，则需要增加光源与准直透镜阵列之间的距离，这将导致抬头显示装置的长度较长，从而导致抬头显示装置的占用体积较大，因此，当采用两个准直透镜阵列时，可以减少第二准直透镜阵列与光源之间的距离，从而减小抬头显示装置的体积。

在一些可能实现的方式中，第一反射元件包括平面反射镜。由于平面反射镜的制备工艺较为简单，光路设计也较为简单，因此，有利于简化抬头显示装置的成像光路的设计以及抬头显示装置的成本。

在一些可能实现的方式中，显示屏还包括第二偏光片，第二偏光片位于反射偏光片与基板之间，第二偏光片与反射偏光片的透光方向相同。由于液晶显示屏中通常包含下偏光片，因此，采用上述的结构，可直接在现有的液晶显示屏的基础上增加反射偏光片，即，可以在现有液晶显示屏的基础上进行改进。

在一些可能实现的方式中，光学组件还包括光阱，光阱位于反射偏光片与1/4玻片之间，用于吸收经第一反射元件反射出且未照射显示屏的第一光线和第二光线。这样，可减少经第一反射元件反射出且未照射显示屏的第一光线和第二光线对光路的影响。

在一些可能实现的方式中，光学组件还包括散射元件，散射元件位于光源与反射器件之间，散射元件的散射方向为第二方向，第二方向与第一方向正交。这样，散射元件在第二方向(即Z向)进行散射，在第一方向(即，X向)不进行散射，则，第一光线和第二光线经过柱透镜阵列后，竖向被散射为具有更大角度的光线，这样，不会影响每只眼睛沿X向的观看位置，而且在Z向形成更大的观看区域，增大了有效眼盒尺寸，即，能够增加每只眼睛沿Z向的观察范围。也就是说，当双眼横向位置不变时，沿竖直方向适当地移动时，仍然能够观察到第一虚像和第二虚像。

在一些可能实现的方式中，散射元件包括散射片，或柱透镜阵列。可选用具有单向散射功能的散射片，而具有单向散射功能的散射片和柱透镜阵列取材较为方便。

在一些可能实现的方式中，第一准直透镜阵列包括多个准直透镜，每两个相邻的准直透镜之间形成拼缝，拼缝与第二方向之间具有夹角。这样，在第二方向(即Z向)，部分区域存在拼缝，大部分区域不存在拼缝，而拼缝会造成该处的光线的缺失。Z向上不存在拼缝的位置处的光线，被柱透镜阵列在Z向上进行散射，散射产生的光线能够覆盖至拼缝所在的区域，因此，能够减少拼缝造成的光线缺失的情况。

在一些可能实现的方式中，显示屏包括液晶显示屏，液晶显示屏中还包括多个液晶单元，多个液晶单元均按照阵列排布，液晶单元的排列方向与第一方向之间具有夹角。这样，第一光线和第二光线在显示屏上的衍射方向与薄膜晶体管和液晶单元的衍射方向相同，则第一光线和第二光线在显示屏上的衍射方向为与X向具有夹角，在X向上不易因衍射造成串扰。

在一些可能实现的方式中，液晶显示屏还包括滤光片，滤光片具有长边和短边，长边沿第一方向延伸。这样，能够减少由于衍射造成的第一虚像和第二虚像之间的串扰。

在一些可能实现的方式中，光源包括多个按照阵列排布的子光源组，各子光源组均包括第一子光源和第二子光源。这样，每个子光源组中的第一子光源发射的第一光线能够照射至显示屏的一部分区域，所有子光源组中的第一子光源发射的第一光线可以照射至显示屏的所有区域，由此，可在观察平面呈现显示屏中显示的第一图像对应的第一虚像；同理，也可以在观察平面呈现显示屏中显示的第二图像对应的第二虚像。

在一些可能实现的方式中，光源包括多个沿直线排列的子光源组，各子光源组均包括第一子光源和第二子光源。由于当光源发射的第一光线和第二光线可以在第一反射元件和显示屏之间多次往返，因此，采用多个沿直线排列的子光源组，发射的第一光线和第二光线能够照射至显示屏的全部表面，由此，可在不影响第一虚像和第二虚像的呈现的基础上减少灯组的数量，从而节省成本。

在一些可能实现的方式中，每行子光源之间错开排列。也就是说，各行子光源在列向均不完全重合。这样，各行子光源均对应观察平面上不同的位置，由此能够更好地适应驾驶员的眼睛的移动。

在一些可能实现的方式中，光源和第一反射元件的数量均为多个，且光源和第一反射元件的数量相同，多个光源和多个第一反射元件，沿第一反射元件的延伸方向间隔设置。当第一光线和第二光线在第一反射元件和显示屏之间往返传播时，光线强度会有所减弱，因此，当光源和第一反射元件的数量均为多个时，能够增加光路后半部分的光线强度，能够使得显示屏的背光照明的亮度更高且更加均匀。

在一些可能实现的方式中，光学组件还包括棱镜，棱镜位于显示屏的出射侧，棱镜用于改变从显示屏射出的第一光线和第二光线的传播方向。这样，可以改变从显示屏射出的第一光线和第二光线的方向，以实现抬头显示装置的不同位置摆放要求。

在一些可能实现的方式中，光源还包括：位于相邻的两个子光源组之间的隔挡。这样，可减少相邻的两个子光源组发出的光线之间的串扰。

本申请还提供一种抬头显示系统，包括上述任一项的抬头显示装置。抬头显示系统能够实现抬头显示装置的所有效果。

在一些可能实现的方式中，抬头显示系统还包括：抬头显示模块和控制器，其中：抬头显示模块，用于基于获取到的位置信息以及图像信息，生成第一图像和第二图像，第一图像和第二图像中均包含图像信息，图像信息在第一图像中的第三位置，与图像信息在第二图像中的第四位置不同；抬头显示模块，还用于将第一图像和第二图像发送至抬头显示装置；控制器，用于根据预设图像显示规则，控制抬头显示装置中的显示屏显示第一图像时，第一子光源亮；或控制显示屏显示第二图像时，第二子光源亮。抬头显示系统能够实现抬头显示装置的所有效果。

在一些可能实现的方式中，抬头显示模块，具体用于：根据位置信息以及图像信息，生成第一初始图像和第二初始图像，第一初始图像和第二初始图像中均包含图像信息，且第一初始图像中的图像信息的第三位置，与第二初始图像中的第四位置不同，且第一初始图像和第二初始图像中，除图像信息外的区域的亮度均为零；对第一初始图像中，位于第四位置处且与图像信息所占区域相同的第一区域，以及环绕图像信息和第一区域的第二区域进行亮度补偿，获得第一图像；对第二初始图像中，位于第三位置且与图像信息相同的第三区域，以及环绕位于图像信息周边和第三区域的第四区域以及进行亮度补偿，获得第二图像。由于光线串扰的原因，通常在第一虚像中既显示第一虚像中本该显示的图像信息，还显示本该在第二虚像上显示的图像信息，不该在第一虚像中显示的图像信息为鬼像。而上述方案能够减少第一虚像中，鬼像与其周边的区域的亮度之差，由此鬼像能够得到较大幅度的改善。

本申请还提供一种车辆，包括反射器件以及上述任一项的抬头显示系统，反射器件包括风挡。车辆能够实现上述抬头显示系统的所有效果。

本申请还提供一种图像显示方法，应用于上述任一项的抬头显示系统，图像显示方法包括：抬头显示模块基于获取到的位置信息以及图像信息，生成第一图像和第二图像，第一图像和第二图像中均包含图像信息，图像信息在第一图像中的第三位置，与图像信息在第二图像中的第四位置不同；抬头显示模块将第一图像和第二图像发送至抬头显示装置；控制器根据预设图像显示规则，控制抬头显示装置中的显示屏显示第一图像时，第一子光源亮；或控制显示屏显示第二图像时，第二子光源亮。图像显示方法能够实现抬头显示装置的所有效果。

在一些可能实现的方式中，抬头显示模块基于获取到的位置信息以及图像信息，生成第一图像和第二图像的步骤，包括：根据位置信息以及图像信息，生成第一初始图像和第二初始图像，第一初始图像和第二初始图像中均包含图像信息，且第一初始图像中的图像信息的第三位置，与第二初始图像中的第四位置不同，且第一初始图像和第二初始图像中，除图像信息外的区域的亮度均为零；对第一初始图像中，位于第四位置处且与图像信息所占区域相同的第一区域，以及环绕图像信息和第一区域的第二区域进行亮度补偿，获得第一图像；对第二初始图像中，位于第三位置且与图像信息相同的第三区域，以及环绕位于图像信息周边和第三区域的第四区域以及进行亮度补偿，获得第二图像。由于光线串扰的原因，通常在第一虚像中既显示第一虚像中本该显示的图像信息，还显示本该在第二虚像上显示的图像信息，不该在第一虚像中显示的图像信息为鬼像。而上述方案能够减少第一虚像中，鬼像与其周边的区域的亮度之差，由此鬼像能够得到较大幅度的改善。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中HUD装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中车辆的一种结构示意图；

图3为双眼观看事物的原理示意图；

图4为图2所示实施例中，抬头显示系统的一种结构示意图；

图5为图4所示实施例中，抬头显示装置的一种结构示意图；

图6为图5所示实施例在另一视角下的结构示意图；

图7为基于抬头显示系统的图像显示方法的流程示意图；

图8为左眼图像和右眼图像的示意图；

图9为图7中步骤S72的具体流程；

图10a为针对左眼的灯发出的光线和针对右眼的灯发出的光线之间无串扰时，合成虚像的过程图；

图10b为针对左眼的灯发出的光线和针对右眼的灯发出的光线之间有串扰时，合成虚像的过程图；

图10c为应用本申请实施例的图像显示方法，合成图像的过程图；

图11为图5所示实施例中，光源的一种结构示意图；

图12为图5所示实施例中，光源的另一种结构示意图；

图13为图11或图12中C处的放大示意图；

图14为图6中D处的放大示意图。

图15为图5所述实施例中的光源的灯珠照射至LCD上的部分区域的示意图；

图16a为图5所示实施例中的准直透镜阵列的一种结构示意图；

图16b为图5所示实施例中的准直透镜阵列的另一种结构示意图；

图16c为图5所示实施例中的准直透镜阵列的又一种结构示意图；

图17a为图5所示实施例中光线的柱透镜阵列后的在竖直平面上的传播方向示意图；

图17b为图5所示实施例中光线的柱透镜阵列后的在水平平面上的传播方向示意图；

图18a为图5所示实施例中LCD的液晶单元的一种排列方式的结构示意图；

图18b为图18a所示液晶单元的排列方式下，光线衍射和串扰示意图；

图18c为图5所示实施例中LCD的液晶单元的一种排列方式的结构示意图；

图18d为图18c所示液晶单元的排列方式下，光线衍射和串扰示意图；

图19a为图5所示实施例中LCD的RGB滤光片的一种排列方式的结构示意图；

图19b为图5所示实施例中LCD的RGB滤光片的另一种排列方式的结构示意图；

图20为本申请实施例中，抬头显示装置的另一结构示意图

图21a为图20所示的实施例中，棱镜的一种结构示意图；

图21b为图20所示的实施例中，棱镜的另一种结构示意图；

图22为本申请另一实施例中，抬头显示装置、风挡和观察平面的结构示意图；

图23a为图22所示的实施例中，抬头显示装置的结构示意图；

图23b为本申请另一实施例中，抬头显示装置的结构示意图；

图24为图22所示的实施例中，光源的结构示意图；

图25a为图22所示的实施例中，一种准直透镜阵列的结构示意图；

图25b为图22所示的实施例中，另一种准直透镜阵列的结构示意图；

图25c为图22所示的实施例中，再一种准直透镜阵列的结构示意图；

图26为图22所示的实施例中，光线在LCD和第一反射镜之间的传播示意图；

图27为本申请另一实施例中，抬头显示装置的结构示意图；

图28为本申请另一实施例中，抬头显示装置、风挡和观察平面的结构示意图；

图29为图28所示的实施例中，抬头显示装置的结构示意图；

图30为本申请另一实施例中，抬头显示装置的结构示意图；

图31为本申请另一实施例中，抬头显示装置的结构示意图。

图标：11-第一扩散屏；12-第二扩散屏；20-眼球位置跟踪系统；30-驾驶检测系统；40-中控导航模块；50-抬头显示系统；51-抬头显示装置；52-抬头显示模块；53-PWM；54-驱动模块；55-控制器；511-光源；512-准直透镜阵列；513-柱透镜阵列；514-汇聚透镜；515-LCD；516-棱镜；517-第二反射镜；518-第一反射镜；519-1/4玻片；520-光阱；521-第三反射镜；522-第四反射镜；523-隔挡；524-盒体；5111-针对左眼的灯；5112-针对右眼的灯；5113-灯组；5121-准直透镜；5122-拼缝；5123-第一准直透镜阵列；5124-第二准直透镜阵列；5151-下偏光片；5152-玻璃基板；5153-TFT；5154-液晶层；5155-RGB滤光片；5156-上偏光片；157-液晶单元；5158-反射偏光片；5159-光学胶；61-左眼；62-右眼；63-观察平面；64-风挡；81-非偏振光；82-P偏振光；83-S偏振光；101-第一区域；102-第二区域；103-第三区域；104-第四区域。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象，而不是用于描述目标对象的特定顺序。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。

为方便描述，在本申请实施例中，可以定义三个方向，第一方向为车辆的右方(X向)；第二方向为车辆的上方(Z向)；第三方向为车辆的前方(Y向)。其中，“右”、“前”和“上”均为以坐在座椅的驾驶员作为参照而确定的方向。

本申请实施例提供一种抬头显示系统，抬头显示系统可以应用于车辆，车辆上的驾驶员可以基于抬头显示系统获知仪表信息、导航信息等，从而提升驾驶安全性和准确性。抬头显示系统还可以应用于飞行器(如战斗机)等，战斗机上的驾驶员可以基于抬头显示系统进行物体追踪和瞄准，从而有助于提高作战成功率和灵活性。

如图2所示，车辆包括：眼球位置跟踪系统20、驾驶检测系统30、中控导航模块40和抬头显示系统50。

其中，眼球位置跟踪系统20能够获取驾驶员的双眼图像，并将双眼图像发送至驾驶检测系统30。眼球位置跟踪系统20中包含摄像头，摄像头可以获取驾驶员的双眼图像。

驾驶检测系统30在收到双眼图像后，对双眼图像进行处理，获得双眼的位置信息，并将双眼的位置信息发送至抬头显示系统50。其中，双眼的位置信息包括左眼的坐标位置和右眼的坐标位置，其中坐标位置包括横坐标值和纵坐标值，横坐标值表示以坐标系的原点为参照点，X向的尺寸；纵坐标值表示以原点为参照点，Z向的尺寸。坐标系的原点可以为方向盘的中心，或座椅靠背与坐垫的连接处的中心。

中控导航模块40能够将驾驶信息发送至抬头显示系统50。其中，驾驶信息包括导航信息、提示信息或仪表信息中的至少一种。导航信息具体可以包括直走、左转或右转等信息；提示信息可以包括障碍物、摄像头、限速等，仪表信息可以包括时速等。

需要说明的是，在本申请的其他实施例中，车辆还可以包括高级驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistance System，ADAS)。ADAS可以代替中控导航模块40获得车辆的驾驶信息并发送至抬头显示系统50。

在本申请的其他实施例中，车辆可以仅包含眼球位置跟踪系统20、中控导航模块40和抬头显示系统50。在该种方案下，在眼球位置跟踪系统20获取驾驶员的双眼图像后，可将双眼图像发送至抬头显示系统50，由抬头显示系统50对双眼图像进行处理，并获取双眼的位置信息。

如图3所示，针对同一景象，左眼21所观察到的图像(左侧虚线框)与右眼22所观察到的图像(右侧虚线框)是不同的。从图3中可以看出，左眼21所观察到的图像和右眼22所观察到的图像均包含矩形框和圆形框，区别在于，矩形框和圆形框在两个图像中的位置不同，正是由于双眼观察的图像不同，才能为双眼呈现立体效果。因此，抬头显示系统50在收到双眼的位置信息和驾驶信息之后，可在双眼的观察平面63(如图5所示)上呈现针对左眼61或右眼62不同的虚像，即，呈现左眼虚像或右眼虚像。左眼虚像和右眼虚像单独且交替呈现，也就是说，同一个时刻，仅呈现一种虚像，呈现左眼虚像的下一个周期呈现右眼虚像，呈现右眼虚像的下一个周期呈现左眼虚像。左眼虚像和右眼虚像中所呈现的内容相同，内容在左眼虚像和右眼虚像中的位置不同。示例性的，左眼虚像和右眼虚像均包含驾驶信息，左眼虚像中的驾驶信息在其中的位置，与右眼虚像中的驾驶信息在其中的位置不同，从而能够呈现双目视差立体效果。

如图4所示，抬头显示系统50包括：抬头显示装置51、抬头显示模块52、脉冲宽度调制模块(PWM 53)和驱动模块54。其中，PWM53和驱动模块54可包含于车辆的控制器中。

如图5所示，抬头显示装置51包括光源511、准直透镜阵列512、柱透镜阵列513、汇聚透镜514和LCD515。其中，如图6所示，光源511至少包括针对左眼的灯5111和针对右眼的灯5112。抬头显示模块52可以生成左眼图像和右眼图像，并发送至LCD515。当针对左眼的灯5111亮时，LCD515显示左眼图像，这样，如图5所示，针对左眼的灯5111发射出的光线可照射至LCD515并透过LCD515，而后经过风挡64的反射后照射至左眼61，在左眼61处呈现左眼虚像；针对右眼的灯5112发射出的光线可照射至LCD515并透过LCD515，而后经过风挡64的反射后照射至右眼62，在右眼62处呈现右眼虚像。

本申请实施例中，还提供一种图像显示方法，该图像显示方法可应用于上述抬头显示系统50。如图7所示，图像显示方法包括如下步骤：

S71，抬头显示模块52获取双眼的位置信息和驾驶信息。

抬头显示模块52能够从驾驶检测系统30中获取双眼的位置信息；以及从中控导航模块40中获取驾驶信息。

S72，抬头显示模块52基于双眼的位置信息和驾驶信息，分别生成左眼图像和右眼图像。

其中，左眼图像和右眼图像均包含驾驶信息，驾驶信息在左眼图像和右眼图像的X向位置不同，驾驶信息在左眼图像和右眼图像中的Z向位置相同，即，位于同一高度。示例性的，如图8所示，在本实施例中，以空心箭头表示驾驶信息，图8中，左侧的图像为左眼图像，右侧的图像有右眼图像。

具体地，如图9所示，抬头显示模块52具体根据如下的步骤，生成左眼图像和右眼图像：

S721，根据双眼的位置信息，计算瞳距。

通常驾驶员在驾驶室操作车辆时，双眼位于同一高度，即，左眼的位置信息和右眼的位置信息中的纵坐标值相同，左眼的横坐标值与右眼的横坐标值之间的差值的绝对值即为瞳距。

由于驾驶员可能会因为各种原因使头部歪斜，此时双眼并未位于同一高度，该种情况下，瞳距可以直接利用左眼的纵坐标值和横坐标值以及右眼的纵坐标值和横坐标值计算瞳距。

S722，生成左眼初始图像。

抬头显示模块52可以根据瞳距，确定驾驶信息在待生成左眼初始图像中的第一位置，以及驾驶信息在待生成右眼初始图像中的第二位置。其中第一位置与第二位置之间的距离可以基于瞳距进行计算。第一位置和第二位置之间的中心位于左眼初始图像或右眼初始图像的中心。

抬头显示模块52根据第一位置和驾驶信息生成左眼初始图像，其中，驾驶信息位于左眼初始图像的第一位置处；抬头显示模块52根据第二位置和驾驶信息生成右眼初始图像，其中，驾驶信息位于右眼初始图像的第二位置处。

S723，生成右眼初始图像。

抬头显示模块52，可以参照左眼初始图像的生成过程生成右眼初始图像，本实施例此处不再赘述。

S724，对左眼初始图像进行亮度补偿，获得左眼图像。

在图10a、图10b和图10c中，第一行的两个图像分别为左眼图像和右眼图像，第二行的两个图像分别为左眼虚像和右眼虚像，第三行的图像为左眼虚像和右眼虚像合成后的虚像(可称为合成虚像)。

如图10a所示，理想状态下，当分时显示左眼图像和右眼图像时，针对左眼的灯5111和针对右眼的灯5112发射的光线之间无串扰时，左眼只看到针对左眼的灯5111亮时呈现的左眼虚像，右眼只看到针对右眼的灯5112亮时呈现的右眼虚像；人眼球转动对焦会将左眼虚像中的箭头和右眼虚像中的箭头合成为一个箭头，整个合成后的虚像的亮度为左眼虚像和右眼虚像的亮度之和，此时不会观察到除实体箭头之外的其他图像。

然而针对右眼的灯5112和针对右眼的灯5112发射的光线之间通常会存在串扰，针对左眼的灯5111发射的光线，与针对右眼的灯5112发射的光线之间的串扰会带来鬼像。如图10b所示，假设针对左眼的灯5111发射的光线与针对右眼的灯5112发射的光线之间互相有1％串扰，分时显示左眼虚像和右眼虚像的时候，单眼接收到的虚像包括该眼虚像和另一眼的虚像，其中该眼虚像的亮度为100％，另一眼的虚像的亮度为1％。因此，左眼和右眼接收到虚像中同时包含左边箭头和右边箭头，其中，左眼虚像中，左边箭头的亮度为100％，右边箭头的亮度为1％；右眼虚像中，右边箭头的亮度为100％，左边箭头的亮度为1％。人脑处理后的合成虚像包含一个亮度为200％的箭头和位于该箭头左右两侧的两个箭头鬼像，两个箭头鬼像的亮度均为1％。通常左眼虚像和右眼虚像中，除驾驶信息之外的区域的亮度均为0，因此，箭头鬼像与其周边区域的亮度之差为1％。

基于此，如图10c所示，在左眼初始图像的驾驶信息(对应图10c中左侧实线箭头)的右侧选取第一区域101以及在驾驶信息的周边选取第二区域102。

其中，第一区域101与驾驶信息的区域相同，第一区域101在左眼初始图像中的位置，与右眼初始图像中的驾驶信息所在的位置相同，第一区域101的亮度设置为0。示例性的，当驾驶信息用箭头表示时，第一区域101也为箭头。

第二区域102位于驾驶信息的区域和第一区域101的周边，并将驾驶信息的区域和第一区域101包围。第二区域102的亮度设置为驾驶信息的亮度的1％。示例性的，针对左眼的灯5111亮时对应的左眼虚像中箭头的亮度为100％，第二区域102的亮度为1％，第一区域101的亮度为0。

S725，对右眼初始图像进行亮度补偿，获得右眼图像。

在右眼初始图像的驾驶信息的左侧选取第三区域103以及在驾驶信息的周边选取第四区域104。

其中，第三区域103与驾驶信息的区域相同，第三区域103在右眼初始图像中的位置，与左眼初始图像中的驾驶信息所在的位置相同，第三区域103的亮度设置为0。示例性的，驾驶信息以箭头表示，则，第三区域103也为箭头。

第四区域104位于驾驶信息的区域和第三区域103的周边，并将驾驶信息的区域和第三区域103包围。第四区域104的亮度设置为驾驶信息的亮度的1％。示例性的，针对右眼的灯5112点亮时对应的右眼图像中箭头的亮度为100％，第四区域104的亮度为1％，第三区域103的亮度为0。

当左眼虚像和右眼虚像分时显示的时候，左眼虚像中包含亮度为100％的左眼图像和亮度为1％的右眼图像，左侧箭头的亮度为100％，第二区域102的亮度为1％+1％×1％＝1.01％，第一区域101(右侧箭头)的亮度为1％。右眼虚像中包含亮度为100％的左眼图像和亮度为1％的右眼图像，右侧箭头的亮度为100％，第二区域102的亮度为1％+1％×1％＝1.01％，第一区域101(左侧箭头)的亮度为1％。当人脑处理后形成的合成虚线中的鬼像相对于周边区域的相对亮度差仅为：1％×1％-1％＝0.01％。双眼观看效果为：目标箭头亮度200％，左眼的第二区域102和右眼的第四区域104之间的重叠区域为双目重叠区域(图10c中的中部虚线框内的区域)，其亮度为2％；第二区域102和第四区域104未重叠的区域亮度为1％+1％×1％，而鬼像(虚线箭头)的亮度均为1％。鬼像与其周边的区域(未重叠的区域)的亮度之差为0.01％。所以鬼像能够得到较大幅度的改善。

抬头显示模块52在生成左眼图像和右眼图像之后，可以将左眼图像和右眼图像均发送至LCD515。

S73，抬头显示模块52将左眼图像和右眼图像发送至LCD515。

在抬头显示模块52生成左眼图像和右眼图像之后，可以将左眼图像和右眼图像均发送至LCD515。

S74，抬头显示模块52确定亮灯信息。

其中，亮灯信息包含待亮的灯。光源511中至少包括多个针对左眼的灯5111和多个针对右眼的灯5112。抬头显示模块52中预先存储有双眼的位置信息和灯之间的对应关系，其中，一个位置信息对应两个灯，两个灯分别包括针对左眼的灯5111和针对右眼的灯5112。这样，抬头显示模块52能够根据双眼的位置信息，以及对应关系，确定待亮的灯。

S75，抬头显示模块52将亮灯信息发送至PWM53。

当抬头显示模块52确定了需要亮灯的灯珠后，和PWM53协同工作，按照固定的频率控制针对左眼的灯51115111亮，或针对右眼的灯5112亮。

S76，PWM53控制光源511亮。

为了实现双目视差立体图像，左眼图像和右眼图像单独呈现，也就是说，同一个时刻，仅呈现一种图像，且左眼图像和右眼图像交替呈现。单眼的刷新频率为60Hz，双眼的刷新频率即为120Hz，即，每一秒针对左眼的灯5111点亮60次，针对右眼的灯5112点亮60次；LCD515的总刷新频率为120Hz。

PWM53控制针对左眼的灯5111点亮，或者针对右眼的灯5112点亮。

S77，驱动模块54控制LCD515显示左眼图像或右眼图像。

驱动模块54控制LCD515上所显示的图像，且LCD515上显示的图像与点亮的灯相对应。即，针对左眼的灯5111点亮时，LCD515上显示左眼图像；针对右眼的灯5112点亮时，LCD515上显示右眼图像。

下面，对抬头显示装置51中各部件的具体结构做详细的说明。

如图5所示，抬头显示装置51还包括盒体524，光源511、准直透镜阵列512、柱透镜阵列513、汇聚透镜514和LCD515均位于盒体524的内部，且盒体524固定于车辆的仪表盘的后方。盒体524朝向风挡64的一侧面具有开口，或设有透明材料，这样盒体524内部的光束可以从开口或透明材料出透出。

如图11和图12所示，光源511可以为阵列光源。阵列光源可以包括呈阵列排列的多个灯组，为减少相邻的两个灯组之间的光线串扰，可以在每相邻的两个灯组之间设置隔挡523。示例性的，如图11所示，阵列光源中的多个灯组可以为按照矩形阵列排列，其中每行的灯组位置均对应；如图12所示，阵列光源包含多行灯组，每行灯组的数量均相同，各奇数行的灯组的位置均对应，各偶数行的灯组的位置均对应，奇数行的灯组和偶数行的灯组的位置错开。

在本申请的一种实施例中，如图13所示，不同灯组的灯珠排布方式均可相同。每个灯组均可以包含多行灯珠，每行灯珠均包含多个灯珠，每行中灯珠的数量可以为奇数，也可以为偶数。示例性的，如图13所示，灯组共包含四行灯珠，每行灯珠包含四个灯珠。其中，灯珠可以为LED灯珠。在其他实施例中，每个灯组中所包含灯珠的行数可以为三行、五行或更多行，每行中所包含的灯珠的数量可以为两个、六个或更多个。需要说明的是，灯组的行向为X向，灯组的列向位于Z向和Y向所形成的平面，且分别与Z向和Y向具有夹角。

如图6所示，灯珠发射出光线后，在准直透镜阵列512、柱透镜阵列513和汇聚透镜514的作用下照射至LCD515上，每个灯珠能够点亮LCD515的一部分区域。所有灯组中相同位置的灯珠即可照射至LCD515的全部区域，这样，可将LCD515上的图像通过风挡(图6中未示出)反射至观察平面63。需要说明的是，为便于表示光源511中的各灯珠发射的光线的传播路径，图5所示的光源511中灯珠分布较为分散，而在实际应用中，灯珠的分布较为密集，以保证光源511发射的光线能够点亮LCD515的全部区域。

由于每个灯珠发射的光线，均经过准直透镜阵列512、柱透镜阵列513、汇聚透镜514照射至LCD515上，并穿透LCD515经风挡64反射至观察平面63，因此，每个灯组中，不同位置的灯珠对应观察平面63上不同的位置。只有位于观察平面63上相应的位置，才能看到LCD515上被点亮的像素；若未位于观察平面63上相应的位置，则无法看到LCD515上被点亮的像素。示例性的，如图15所示，观察平面63上示出了灯珠A1和灯珠A2所对应的观察区域，也就是说，只有当双眼位于观察平面63的观察区域内，才能够观察到虚像。此外，从图15中可以看出，光源511中每个灯组中相同位置处的灯珠在观察平面63上所形成的虚像，沿Z向具有一定的高度，因此，该种情况能够适应双眼的位置信息中沿X向的位置不变，沿Z向(即高低)的变化，也就是说，能够适应双眼的高低位置的变化。因此，如图2所示，眼球位置跟踪系统20可以实时获取双眼的位置信息，并经由驾驶检测系统30发送至抬头显示系统50，便于抬头显示模块52根据双眼的位置信息及时调整需要待亮的灯珠。

此外，每个灯组中的各灯珠，在同一时刻，只需要一个灯珠亮灯，因此，各灯珠之间均单独且分别连接至PWM53，这样，便于PWM53对其进行亮灯控制。在同一时刻，不同灯组中相同位置处的灯珠均需亮灯，因此，不同灯组中相同位置处的灯珠之间可以串联或并联。

如图13所示，每行灯珠中，奇数个灯珠与其右侧相邻的灯珠为一组，分别对应观察平面63上的一个双眼位置。示例性的，如图13所示，每行中，第一个灯珠A1和第二个灯珠A2分别对应一个双眼位置处的左眼和右眼；第三个灯珠A3和第四个灯珠A4分别对应另一双眼位置处的左眼和右眼。灯珠A1、A2和A15、A16对应了观察平面63中最边缘的观察位置，其他灯珠对应的观察位置均位于A1、A2和A15、A15的观察位置之间。图12中所示出的光源511，可以对应八个不同的双眼位置。由于驾驶员在座椅上经常不可避免地会出现晃动或挪动位置，因此，为了适应驾驶员的眼睛的位置的移动，各行灯珠之间均错开排列，即，各行灯珠在列向均不重合。这样，各行灯珠均对应观察平面63上不同的位置，由此能够更好地适应驾驶员的眼睛的移动。

在本申请的其他实施例中，对应观察平面63上双眼位置的两个灯珠不一定相邻，也可以相隔一个或多个，或者位于不同行。每一个观察位置对应的灯珠的数量不一定是两个，也可以是两对，或者三对，例如，灯珠A1和A5对应某观察位置的左眼位置，灯珠A3和A7对应某观察位置的右眼位置。在驾驶员的头部向右侧移动的过程中，对应左眼的灯珠A1的亮度下降，灯珠A5的亮度不变，驾驶员头部继续向右移动时，灯珠A9逐渐点亮；这样能够实现在驾驶员头部移动的过程中，双眼看到的光线总亮度不发生明显变化。同理对应右眼的灯珠A3，A7，A11有类似衔接动作。

在本申请的其他实施例中，灯组可以包括多个沿行向排列的灯柱，各灯柱沿列向延伸，且灯柱的数量可以为奇数，也可以为偶数。

如图6和图14所示，在本实施例中，准直透镜阵列512的数量可以为两个，且两个准直透镜阵列512沿光轴线排列。为方便描述，将靠近光源511的准直透镜阵列512命名为第一准直透镜阵列5123，将另一个准直透镜阵列命名为第二准直透镜阵列5124。每个灯组中的灯珠发射的光线，依次经过两个准直透镜阵列512的作用，由发散型被调整为接近准直(接近平行)，但未达到完全准直，仍保留有一定的发散角。在其他实施例中，准直透镜阵列512的数量可以为一个、三个或者更多个。由于准直透镜阵列512可以将与其轴心呈一定角度的入射光线调整为接近准直，超过该角度时，则出射光线仍然具有较大的散射角度，在该种情况下，要想实现准直透镜阵列512的出射光线为接近准直，则需要增加光源511与准直透镜阵列512之间的距离，这将导致抬头显示装置51的长度较长，从而导致抬头显示装置51的占用体积较大，因此，当采用两个准直透镜阵列512时，可以减少第二准直透镜阵列5124与光源511之间的距离，从而减小抬头显示装置51的体积。

如图16a所示，准直透镜阵列512可以为四边形准直透镜组成的阵列。或者如图16b和图16c所示，也可以为六边形准直透镜5121组成的阵列。准直透镜阵列512中朝向光源511的表面为平面，背离光源511的表面为球面，因此，当准直透镜阵列512选择六边形准直透镜5121组成的阵列时，由于每个准直透镜5121与边缘之间的距离较小，未设置透镜的区域面积较小，因此能够减少相邻的两个准直透镜5121之间的拼缝5122造成的边缘光线缺失的问题。图16c所示的六边形准直透镜阵列中个准直透镜5121之间的拼缝与Z轴具有夹角。

准直透镜阵列512中准直透镜5121的数量，与光源511中灯组的数量相同，准直透镜阵列512中准直透镜5121的排布方式和光源511中灯组的排布方式相同，准直透镜阵列512中各准直透镜5121的位置和光源511中各灯组的位置也一一对应。示例性的，当光源511采用如图12所示的阵列排列方式，则准直透镜阵列512采用图16b所示的阵列排列方式。这样，每个灯组中的灯珠发射出的光线均可以经过准直透镜5121调整为接近准直。

在本申请的其他实施例中，可以采用菲涅尔透镜阵列代替准直透镜阵列512。由于菲涅尔透镜具有汇聚光束的作用，因此，菲涅尔透镜阵列可将每个灯组中的灯珠所发出的散射光，汇聚为平行光束。具体地，可以采用两个菲涅尔透镜阵列代替两个准直透镜阵列512中的一个准直透镜阵列512，即，在该种情况下，抬头显示装置51包括光源511、两个菲涅尔透镜阵列、柱透镜阵列513、汇聚透镜514和LCD515。还可以采用一个菲涅尔透镜阵列代替两个准直透镜阵列512中的一个准直透镜阵列512，即，在该种情况下，抬头显示装置51包括光源511、菲涅尔透镜阵列、准直透镜阵列512、柱透镜阵列513、汇聚透镜514和LCD515。例如，靠近光源511的第一透镜阵列为准直透镜阵列512，远离光源511的第一透镜阵列为菲涅尔透镜阵列；或者，靠近光源511的第一透镜阵列为菲涅尔透镜阵列，远离光源511的第一透镜阵列为准直透镜阵列512。

此外，准直透镜阵列512可以包含多种不同的透镜，例如，准直透镜阵列512包含准直透镜5121和菲涅尔透镜，即，准直透镜阵列512中的一部分透镜为准直透镜5121，另一部分透镜透镜为菲涅尔透镜。

如图14所示，由于从准直透镜阵列512出射的光线存在一定的发散角，因此，这些光线在照射至LCD515上时，已经在空间上互相交叉，从而补偿了准直透镜阵列512的拼缝5122造成的边缘照明缺少的问题，从而为LCD515提供比较均匀的照明。

在本实施例中，如图6所示，柱透镜阵列513位于第二准直透镜阵列5124的出射侧。

柱透镜阵列513包括高分子膜片以及在高分子膜片上形成的多个柱透镜，柱透镜可以为槽状结构、棱状结构或者圆柱状结构。各柱透镜沿X向排列，沿与X向垂直的方向延伸。柱透镜的宽度为10um-200um，柱透镜之间的间距为5um-500um。

柱透镜阵列513用于对第一透镜阵列射出的光线进行散射，如图17a和图17b所示，柱透镜阵列513的散射方向包括Z向。也就是说，柱透镜阵列513在Z向对光线进行散射，在X向不进行散射，则，从第一透镜阵列射出的准直光线经过柱透镜阵列513后，竖向被散射为具有更大角度的光线，这样，不会影响每只眼睛沿X向的观看位置，而且在Z向形成更大的观看区域，增大了有效眼盒尺寸，即，能够增加每只眼睛沿Z向的观察范围。也就是说，当双眼横向位置不变时，沿竖直方向适当地移动时，仍然能够观察到左眼虚像和右眼虚像。需要说明的是，眼盒通常指驾驶员的眼睛能够看到全部显示图像的范围。为了适应驾驶员的身高的差异，一般眼盒尺寸大小是130mm×50mm，即驾驶员的眼睛在纵向上有约±50mm的移动范围，在横向上有约±130mm的移动范围。若驾驶员的眼睛处于眼盒范围内，可以看到完整且清晰的图像。若驾驶员的眼睛超出眼盒范围，可能会看到图像扭曲、显色错误等，甚至无法看到图像。

此外，当准直透镜阵列512中的各准直透镜5121之间的拼缝5122与Z向具有夹角时，这样，在Z向，部分区域存在拼缝5122，大部分区域不存在拼缝5122，而拼缝5122会造成该处的光线的缺失。Z向上不存在拼缝5122的位置处的光线，被柱透镜阵列513在Z向上进行散射，散射产生的光线能够覆盖至拼缝5122所在的区域，因此，能够减少拼缝5122造成的光线缺失的情况。

在其他实施例中，可以采用其他具有单向散射功能的光学元件代替柱透镜阵列513，例如，散射片，散射片具体可以为单向纹理或者全息结构。

汇聚透镜514的汇聚方向可以仅包含X向，也可以同时包含X向和Z向。汇聚透镜514的作用在于将不同灯组的灯珠所发射的光线汇聚至观看平面的眼球观测位置，从而能够使得在眼球观测位置处呈现出与LCD515上的实像相同的虚像，也就是说，使得驾驶员能够观察到LCD515上的实像。

在本申请实施例中，汇聚透镜514朝向柱透镜阵列513的面为凸面，朝向LCD515的面为平面。可以为球面透镜、非球面透镜、自由曲面透镜或者菲涅尔透镜，其中当采用菲涅尔透镜时，能够减小厚度及降低成本。当采用自由曲面透镜时，可以参照风挡64的形状进行设置，尽可能使得自由曲面透镜中的各点至风挡64相应位置之间的距离相同，这样，能够使得指向性背光聚焦更为精准。

在一种可能的实现方式中，汇聚透镜514还可以采用变焦汇聚透镜，从而能够改变观察平面63与风挡64的相对位置。

在另一种可能的实现方式中，抬头显示装置51还可以包括变焦透镜，变焦透镜具体可以为液晶透镜、机械变焦透镜或电致变焦透镜，变焦透镜位于光源511与风挡63之间。

如图14所示，LCD515可以包括依次层叠设置的下偏光片5151、玻璃基板5152、薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT5153)、液晶层5154、RGB滤光片5155、保护玻璃(图14中未示出)和上偏光片5156。其中，如图18a所示，液晶层5154中包括多个液晶单元5157，每个RGB滤光片5155中的R通道、G通道和B通道各覆盖一个液晶单元5157，RGB滤光片5155、TFT5153和液晶单元5157均按照矩形阵列排布。

下偏光片5151与上偏光片5156的透光方向正交，其中，下偏光片5151为P光通过，上偏光片5156为S光通过。

如图18a和图19a所示，在一种实现方式中，RGB滤光片5155、TFT5153和液晶单元5157的行向可以与X向平行，或者与X向垂直。衍射方向在Z向和X向方向，容易造成左右眼之间照明光线的串扰。如图18b所示，其中右侧的圆圈表示右眼图像，左侧的圆圈为鬼影，通常鬼影的亮度为1％。

如图19a所示，RGB滤光片5155的短边沿X向延伸，长边沿Y向延伸。如图19b所示，RGB滤光片5155的短边沿Y向延伸，长边沿X向延伸。滤光片的短边方向光线开口小，衍射强度大，开口宽的方向开口大，衍射强度小，因此，长边沿X向延伸时，能够减少由于衍射造成的左眼虚像和右眼虚像之间的串扰。

在另一种实现方式中，RGB滤光片5155的短边与X向之间具有夹角，对应地，如图18c所示，TFT5153和液晶单元5157的行向可以与X向之间具有夹角。当TFT5153和液晶单元5157的行向与X向之间具有夹角时，光线在LCD515上的衍射方向与TFT5153和液晶单元5157的衍射方向相同，则光线在LCD515上的衍射方向为与X向具有夹角，在X向上不易由于衍射形成串扰。由于左眼虚像和右眼虚像不同，由于针对左眼的光线与针对右眼的光线的串扰会造成鬼像，因此，通过减少串扰，能够减少鬼像。示例性的，如图18d所示，其中右侧的圆形图为右眼的图像，左侧的圆形图为鬼像，鬼像的亮度为0。

如图6所示，在本实施例中，汇聚透镜514位于柱透镜阵列513和LCD515之间。在其他实施例中，柱透镜阵列513、LCD515和汇聚透镜514之间的位置关系可以为：柱透镜阵列513位于第二准直透镜阵列5124的出射侧，LCD515位于柱透镜阵列513与汇聚透镜514之间；或者，汇聚透镜514位于第二准直透镜阵列5124的出射侧，柱透镜阵列513位于汇聚透镜514与LCD515之间，或LCD515位于汇聚透镜514与柱透镜阵列513之间；或者，LCD515位于第二准直透镜阵列5124的出射侧，柱透镜阵列513位于LCD515与汇聚透镜514之间，或汇聚透镜514位于LCD515与柱透镜阵列513之间。

如图6所示，在本实施例中，柱透镜阵列513位于第二准直透镜阵列5124的出射侧。在其他实施例中，柱透镜位于光源511和第一准直透镜阵列5123之间，或者，柱透镜阵列513位于第一准直透镜阵列5123和第二准直透镜阵列5124之间。

作为本申请一种可选的实施方式，如图20所示，抬头显示装置51还可以包括棱镜516，棱镜516位于汇聚透镜514的出射侧。该棱镜516可以为如图21a所示的普通棱镜，还可以为如图21b所示的菲涅尔棱镜。这样，可以改变从LCD515射出的光线的方向，以实现抬头显示装置51的不同位置摆放要求。

在本申请的另一实施例中，如图22所示，与图6所示实施例的区别在于光源511的结构、LCD515的结构以及本实施例中在图6所示实施例的基础上增加了第二反射镜517、第一反射镜518和1/4玻片519。

具体地，在本实施例中，抬头显示装置51包括光源511、第一准直透镜阵列5123、第二反射镜517、第二准直透镜阵列5124、柱透镜阵列513、第一反射镜518、1/4玻片519、LCD515和汇聚透镜514。其中，第二反射镜517和第一反射镜均518可以为平面反射镜，由于平面反射镜的制备工艺较为简单，光路设计也较为简单，因此，有利于简化抬头显示装置51的成像光路的设计以及抬头显示装置51的成本。

第一准直透镜阵列5123位于光源511的出射侧，第二反射镜517位于第一准直透镜阵列5123的出射侧，且第二反射镜517的反射面与第一光轴线之间的夹角范围为30-80°。第二准直透镜用于接收自第二反射镜517反射的光束，柱透镜阵列513位于第二准直透镜阵列5124的出射侧，第一反射镜518位于柱透镜阵列513的出射侧，且第一反射镜518的反射面与第二反射镜517的反射面可以平行。LCD515与第一反射镜518的反射面之间相互平行，或者具有较小的夹角，例如，LCD515与第一反射镜518的反射面之间的角度小于10°。LCD515用于接收第一反射镜518反射的光线，汇聚透镜514位于LCD515的出射侧。

如图24所示，光源511包括多个灯组，多个灯组沿直线排列。其中各灯组的排列方式与图13所示相同。在其他实施例中，光源511也可以采用图11或图12所示实施例的光源511结构。由此，可减少光源511的灯组的数量，从而节省成本。

如图25a、图25b和图25c所示，准直透镜阵列512中包含的多个准直透镜5121也可以沿直线排列。其中，图25b和图25c中，准直透镜阵列512中的各准直透镜5121之间的拼缝5122与Z向具有夹角时，这样，在Z向，部分区域存在拼缝5122，大部分区域不存在拼缝5122，而拼缝5122会造成该处的光线的缺失。Z向上不存在拼缝5122的位置处的光线，被柱透镜阵列513在Z向上进行散射，散射产生的光线能够覆盖至拼缝5122所在的区域，因此，能够减少拼缝5122造成的光线缺失的情况。

在本实施例中，LCD515在图14所示实施例的基础上，还包括位于下偏光片5151远离玻璃基板5152一侧的反射偏光片5158。也就是说，如图26所示，LCD515包括依次层叠设置的反射偏光片5158、下偏光片5151、玻璃基板5152、TFT5153、液晶层5154、RGB滤光片5155和上偏光片5156。其中，反射偏光片5158和下偏光片5151的透光方向相同，即，反射偏光片5158也能够使得光线中的P光通过。反射偏光片5158的材料包括多层取向高分子薄膜或金属线栅薄膜。反射偏光片5158可以通过光学胶5159粘贴于下偏光片5151上。由于液晶显示屏中通常包含下偏光片5151，因此，采用上述的结构，可直接在现有的液晶显示屏的基础上增加反射偏光片5158，即，可以在现有液晶显示屏的基础上进行改进。

在其他实施中，LCD515中可不设置下偏光片5151。即，LCD515可以包括依次层叠设置的反射偏光片5158、玻璃基板5152、TFT5153、液晶层5154、RGB滤光片5155、保护玻璃和上偏光片5156。反射偏光片5158通过光学胶5159粘贴于玻璃基板5152上。

如图26所示，1/4玻片519位于第一反射镜518的反射面。该1/4玻片519可以为45°入射。1/4玻片519的材质可以为单向拉伸高分子薄膜或液晶薄膜。1/4玻片519可以通过光学胶5159粘贴于第一反射镜518的反射面，也可以放置于第一反射镜518的反射面上。

如图26所示，光源511发出的光线为非偏振光81，非偏振光81经过第一准直透镜阵列5123的调整，发散的光线被调整为接近准直的光线。经过第一准直透镜阵列5123调整后接近准直的光线照射至第二反射镜517上，并被反射至第二准直透镜阵列5124，再次经过准直调整，获得再次准直调整后的光束；再次准直调整后的光束照射经过柱透镜阵列513将光束照射至1/4玻片519和第一反射镜518上。再次准直调整后的光束仍然是非偏振光81，经过1/4玻片519和第一反射镜518，被第一反射镜518所反射，再次经过1/4玻片519后仍然为非偏振光81，该非偏振光81照射至LCD515的反射偏光片5158上，P偏振光82通过反射偏光片5158、下偏光片5151到达玻璃基板5152、TFT5153和液晶层5154，S偏振光83被反射至1/4玻片519和第一反射镜518上。由于LCD515透过率较低和反射率较高等特点，因此，一部分P偏振光82依次透过玻璃基板5152、TFT5153、液晶层5154和上偏振片成为照明光线，照亮LCD515；另一部分P偏振光82被LCD515中的金属走线或其它层反射，并照射至1/4玻片519和第一反射镜518被反射，再次经过1/4玻片519后P偏振光82转化为S偏振光83；S偏振光83照射至反射偏振片被反射至1/4玻片519和第一反射镜518，经过1/4玻片519被第一反射镜518反射并再次经过1/4玻片519，S偏振光83转化为P偏振光82，照射至LCD515上，一部分透过LCD515成为照明光线，另一部分被反射至1/4和第二反光镜上，以此类推。这样，能够减少由于LCD515反射导致的杂光。

从第一反射镜518反射并经过1/4玻片519的非偏振光81照射至反射偏光片5158所反射的S偏振光83照射至1/4玻片519和第一反射镜518，在第一反射镜518的反射下再次经过1/4玻片519转换为P偏振光82，照射至LCD515上，一部分透过LCD515成为照明光线，另一部分被反射至1/4和第二反光镜上，以此类推。

透过LCD515的光线经过汇聚透镜514后被汇聚，并经过风挡64的反射达到观看平面。

在本实施例中，如图26所示，自柱透镜阵列513调整后的光线在第一反射镜518和LCD515之间多次往返前进，反复碰到第一反射镜518的反射面和LCD515的反射偏振片。光线每次照射至LCD515时，会有部分光线透过LCD515成为照明光线，另一部分会被反射会第一反射镜518的反射面，再次成为背光在LCD515上反射以及第一反射镜518反射后，部分光线可以透过LCD515成为照明光线。当光线在LCD515和第一反射镜518的反射面之间传播时，能够形成分布均匀的照明背光以较小的发散角度进入LCD515。由于本实施例中，能够充分利用不能透过LCD515的S偏振光83，并将S偏振光83转化为P偏振光82，透过LCD515成为照明光线，因此，在光线沿第一反射镜518的反射面和LCD515之间扩展前进的方向不再需要增加照明灯组，一行灯组即可实现对LCD515全部区域的均匀照明，因此，本实施例能够提高对光源511发出的光线的利用率以及减少光源511，从而降低成本。此外，抬头显示装置51的整个厚度接近第一反射镜518与LCD515之间的距离，因此，抬头显示装置51的体积较小。示例性的，本实施例中，抬头显示装置51的整体体积约为2L，厚度约为4cm。

由于第一反射镜518和LCD515均有一定的尺寸，因此，从第一反射镜518反射出的光线无法照射至LCD515上，以及从LCD515上反射的光线无法照射至第一反射镜518上的情况，因此，为了对该部分光线进行吸收，在本实施例中，如图26所示，抬头显示装置51还可以包括光阱520，光阱520位于第一反射镜518和LCD515之间，且位于第一反射镜518的一端。光阱520可以为高光吸收率的涂黑材料。这样，可减少经第一反射元件反射出且未照射LCD515的第一光线和第二光线对光路的影响。

在本申请的其他实施例中，如图23b所示，与图23a所示的实施例的区别在于汇聚透镜514的位置不同。具体地，在图23a所示的实施例中，汇聚透镜514位于LCD515的出射侧，在图23b所示的实施例中，汇聚透镜514位于柱透镜阵列513和第一反射镜518之间。由此，光源511发射出的光线可在依次经过第一准直透镜阵列5123、第二反射镜517的反射、第二准直透镜阵列5124以及柱透镜阵列513后，照射至汇聚透镜514，并对光线进行汇聚后照射至1/4玻片519和第一反射镜518上，并在第一反射镜518和LCD515之间多次往返前进。

在本申请的另一实施例中，如图27所示，与图23a所示实施例的区别是用第三反射镜521代替第一准直透镜阵列5123、第二反射镜517、第二准直透镜阵列5124。即，在本实施例中，抬头显示装置51包括：光源511、第三反射镜521、柱透镜阵列513、第一反射镜518、1/4玻片519、LCD515、汇聚透镜514和光阱520。

其中，第三反射镜521可以为球面反射镜阵列或自由曲面反射镜阵列，光源511发射的光线经过第三反射镜521后反射为准直光线，并具有一定的发散角度，该准直光线经过柱透镜阵列513后照射至1/4玻片519和第一反射镜518上，被第一反射镜518所反射，再次经过1/4玻片519后仍然为非偏振光81，该非偏振光81照射至LCD515的反射偏光片5158上，P偏振光82通过反射偏光片5158、下偏光片5151到达玻璃基板5152、TFT5153和液晶层5154，S偏振光83被反射至1/4玻片519和第一反射镜518上。由于LCD515透过率较低和反射率较高等特点，因此，一部分P偏振光82依次透过玻璃基板5152、TFT5153、液晶层5154和上偏振片成为照明光线，照亮LCD515；另一部分P偏振光82被LCD515中的金属走线或其它层反射，并照射至1/4玻片519和第一反射镜518被反射，再次经过1/4玻片519后P偏振光82转化为S偏振光83；S偏振光83照射至反射偏振片被反射至1/4玻片519和第一反射镜518，经过1/4玻片519被第一反射镜518反射并再次经过1/4玻片519，S偏振光83转化为P偏振光82，照射至LCD515上，一部分透过LCD515成为照明光线，另一部分被反射至1/4和第二反光镜上，以此类推。这样，能够减少由于LCD515反射导致的杂光。

从第一反射镜518反射并经过1/4玻片519的非偏振光81照射至反射偏光片5158所反射的S偏振光83照射至1/4玻片519和第一反射镜518，在第一反射镜518的反射下再次经过1/4玻片519转换为P偏振光82，照射至LCD515上，一部分透过LCD515成为照明光线，另一部分被反射至1/4和第二反光镜上，以此类推。

透过LCD515的光线经过汇聚透镜514后被汇聚，并经过风挡64的反射达到观看平面。

由于在本实施例中，进一步简化了抬头显示装置51的结构，因此，能够进一步降低成本，减小厚度尺寸。

在本申请的其他实施例中，如图28和图29所示，与图22所示实施例的区别在于，本实施中利用第四反射镜522代替图22所示实施例的汇聚透镜514，以及抬头显示装置51中的各部件的摆放位置。也就是说，本实施例中，抬头显示装置51包括：光源511、第一准直透镜阵列5123、第二反射镜517、第二准直透镜、柱透镜阵列513、第一反射镜518、1/4玻片519、LCD515、第四反射镜522和光阱520。其中，第四反射镜522的反射面为自由反射面，具体该反射面可以由自由表达式表达，该第四反射镜522兼具反射和汇聚的功能。

由于驾驶员的人眼位置在同一时刻是固定不变的，从抬头显示装置51发出的光线与风挡64之间的角度也是固定的，因此，本实施例中从第四反射镜522射出的光线，应该与图22所示实施例中的汇聚透镜514射出的光线的方向相同。图22所示实施例的汇聚透镜514仅仅是将光线进行汇聚，并未改变其方向，而本实施中，第四反射镜522兼具反射和汇聚的功能，要保证镜第四反射镜522反射后的光线，与图22所示实施例的汇聚透镜514发射的光线方向相同，因此，本实施例中的各光学元件的摆放位置与图22所示实施例的不同。

在本实施例中，光源511发出的光线为非偏振光81，非偏振光81经过第一准直透镜阵列5123的调整，发散的光线被调整为接近准直的光线。经过第一准直透镜阵列5123调整后接近准直的光线照射至第一反射镜上，并被反射至第二准直透镜阵列5124，再次经过准直调整，获得再次准直调整后的光束；再次准直调整后的光束照射经过柱透镜阵列513将光束照射至1/4玻片519和第一反射镜518上。再次准直调整后的光束仍然是非偏振光81，经过1/4玻片519和第一反射镜518，被第一反射镜518所反射，再次经过1/4玻片519后仍然为非偏振光81，该非偏振光81照射至LCD515的反射偏光片5158上，P偏振光82通过反射偏光片5158、下偏光片5151到达玻璃基板5152、TFT5153和液晶层5154，S偏振光83被反射至1/4玻片519和第一反射镜518上。由于LCD515透过率较低和反射率较高等特点，因此，一部分P偏振光82依次透过玻璃基板5152、TFT5153、液晶层5154和上偏振片成为照明光线，照亮LCD515；另一部分P偏振光82被LCD515中的金属走线或其它层反射，并照射至1/4玻片519和第一反射镜518被反射，再次经过1/4玻片519后P偏振光82转化为S偏振光83；S偏振光83照射至反射偏振片被反射至1/4玻片519和第一反射镜518，经过1/4玻片519被第一反射镜518反射并再次经过1/4玻片519，S偏振光83转化为P偏振光82，照射至LCD515上，一部分透过LCD515成为照明光线，另一部分被反射至1/4玻片519和第二反光镜上，以此类推。这样，能够减少由于LCD515反射导致的杂光。

从第一反射镜518反射并经过1/4玻片519的非偏振光81照射至反射偏光片5158所反射的S偏振光83照射至1/4玻片519和第一反射镜518，在第一反射镜518的反射下再次经过1/4玻片519转换为P偏振光82，照射至LCD515上，一部分透过LCD515成为照明光线，另一部分被反射至1/4和第二反光镜上，以此类推。

透过LCD515的光线照射至第四反射镜522后被反射，并经过风挡64的反射达到观看平面。

由于反射镜具有杂光较少以及设计和加工自由度更高的特点，因此，本实施例更容易实现。

在本申请的其他实施例中，如图30所示，与图29所示的实施例的区别在于，去掉了其中的第二准直透镜阵列5124和第一反射镜518。具体地，在本实施例中，抬头显示装置51包括光源511、第一准直透镜阵列5123、柱透镜阵列513、第一反射镜518、1/4玻片519、LCD515和第四反射镜522。其中，柱透镜阵列513位于第一准直透镜阵列5123的出射侧。从光源511发出的光线，依次经过第一准直透镜阵列5123和柱透镜阵列513照射至LCD515上，接着，光线在1/4玻片519和LCD515之间多次往返前进，反复碰到第一反射镜518的反射面和LCD515的反射偏振片。光线每次照射至LCD515时，会有部分光线透过LCD515成为照明光线，另一部分会被反射至第一反射镜518的反射面，再次成为背光照射至LCD515上，部分光线可以透过LCD515成为照明光线。

由于在本实施例中，抬头显示装置51仅包含一个准直透镜阵列512，因此使得抬头显示装置51在竖直方向上的尺寸更小。

在本申请的其他实施例中，如图31所示，与图30所示的实施例的区别在于，光源511、准直透镜阵列512、柱透镜阵列513、第一反射镜518和光阱520的数量不同。

在图30所示的实施例中，光源511、柱透镜阵列513、第一反射镜518和光阱520的数量均为一个。在本实施例中，光源511、柱透镜阵列513、第二反射元镜和光阱520的数量均相同，且为多个，多个光源511和多个反射元件，沿第二反射元镜的延伸方向间隔设置。示例性的，如图30所示，光源511、柱透镜阵列513、第一反射镜518和光阱520的数量均为两个。在图30所示的实施例中，准直透镜阵列512的数量为两个。在本实施例中，准直透镜阵列512的数量为四个。

如图31所示，当位于下方的光源511发射的光线依次经过第一准直透镜阵列5123、柱状透镜后，在LCD515和第一反射镜518之间多次往返前进，当往返次数较多时，光线的强度会有所减弱。因此，当采用多个光源511时，可将其中一个光源511设置于另一个光源511的上方，且位于上方的光源511发射的光线能够照射至LCD515的后半部分。这样，位于上方的光源511能够使得光路的后半部分的光线强度得到提升，本实施例能够使得LCD515的背光照明的亮度更高且更加均匀。

在本申请的其他实施例中，提供一种抬头显示系统，其结构与图4所示抬头显示系统的结构相同，抬头显示系统中的抬头显示装置51也与图5所示实施例的抬头显示装置51的光学结构相同，此处不再赘述。本实施例的抬头显示系统与图5所示实施例的抬头显示系统的区别在于，在图5所示实施例中，抬头显示模块生成的左眼图像和右眼图像不同，且LCD515中左眼图像和右眼图像交替显示；光源511中针对左眼的灯5111和针对右眼的灯5112也交替亮。针对左眼的灯5111亮时，LCD515中显示左眼图像，可在观察平面63中呈现左眼虚像；针对右眼的灯5112亮时，LCD515中显示右眼图像，可在观察平面63中呈现右眼虚像。在本实施例中，抬头显示模块只需要生成一个图像，LCD515也持续显示该图像，针对左眼的灯5111和针对右眼的灯5112同时亮，这样，针对左眼的灯5111和针对右眼的灯5112可以在观察平面63中分别呈现两个相同的虚像，两个相同的虚像合成后获得一个平面显示效果的虚像。这样，在道路颠簸时，可减少因双眼分时呈现不同虚像给驾驶员造成的眩晕感。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (31)

1.一种抬头显示装置，其特征在于，包括：

光源，所述光源包括第一子光源和第二子光源，所述第一子光源用于发射第一光线，所述第二子光源用于发射第二光线；

第一光学元件，所述第一光学元件位于所述光源与反射器件之间，所述第一光学元件用于对所述第一光线和所述第二光线进行准直；

第二光学元件，所述第二光学元件位于所述光源与所述反射器件之间，所述第二光学元件用于对第一光线和第二光线进行汇聚，所述第二光学元件的汇聚方向包括第一方向；

显示屏，所述显示屏用于显示图像，所述第一光线的至少部分透过所述显示屏，并经所述反射器件反射，在第一位置形成与所述图像对应的虚像；所述第二光线的至少部分透过所述显示屏，并经所述反射器件反射，在第二位置形成与所述图像对应的虚像。

2.根据权利要求1所述的抬头显示装置，其特征在于，所述显示屏具体用于显示第一图像或第二图像，在所述第一位置处所形成的虚像与所述第一图像相对应，在所述第二位置处所形成的虚像与所述第二图像相对应，在所述第一位置处所形成的虚像与在所述第二位置处所形成的虚像中的图像信息的位置不同。

3.根据权利要求1或2所述的抬头显示装置，其特征在于，所述第一光学元件包括第一准直透镜阵列，或菲涅尔透镜阵列。

4.根据权利要求1或2所述的抬头显示装置，其特征在于，所述第一光学元件包括反射镜阵列，所述反射镜阵列的反射面为凹面。

5.根据权利要求1-4任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述抬头显示装置还包括第一反射元件，所述第一反射元件用于将所述第一光线和所述第二光线反射至所述显示屏。

6.根据权利要求5所述的抬头显示装置，其特征在于，所述抬头显示装置还包括第二反射元件，所述第一光线经所述第二反射元件反射至所述第一反射元件。

7.根据权利要求5或6所述的抬头显示装置，其特征在于，所述显示屏包括依次设置的反射偏光片、基板和第一偏光片，所述反射偏光片与所述第一偏光片的透光方向正交；

所述抬头显示装置还包括1/4玻片，所述1/4玻片位于所述第一反射元件的反射面。

8.根据权利要求1-7任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述第二光学元件包括汇聚透镜。

9.根据权利要求1-7任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述第二光学元件包括曲面反射镜。

10.根据权利要求5所述的抬头显示装置，其特征在于，所述抬头显示装置还包括变焦透镜，所述变焦透镜位于所述光源与所述反射器件之间。

11.根据权利要求3所述的抬头显示装置，其特征在于，所述抬头显示装置还包括第二准直透镜阵列，所述第二准直透镜阵列位于所述第一准直透镜阵列和所述显示屏之间。

12.根据权利要求5-7任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述第一反射元件包括平面反射镜。

13.根据权利要求7所述的抬头显示装置，其特征在于，所述显示屏还包括第二偏光片，所述第二偏光片位于所述反射偏光片与所述基板之间，所述第二偏光片与所述反射偏光片的透光方向相同。

14.根据权利要求7或13所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光学组件还包括光阱，所述光阱位于所述反射偏光片与所述1/4玻片之间，用于吸收经所述第一反射元件反射出且未照射所述显示屏的所述第一光线和所述第二光线。

15.根据权利要求1-14任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光学组件还包括散射元件，所述散射元件位于所述光源与所述反射器件之间，所述散射元件的散射方向为第二方向，所述第二方向与所述第一方向正交。

16.根据权利要求15所述的抬头显示装置，其特征在于，所述散射元件包括散射片，或柱透镜阵列。

17.根据权利要求3或11所述的抬头显示装置，其特征在于，所述第一准直透镜阵列包括多个准直透镜，每两个相邻的所述准直透镜之间形成拼缝，所述拼缝与第二方向之间具有夹角，所述第二方向与所述第一方向正交。

18.根据权利要求1-17任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述显示屏包括液晶显示屏，所述液晶显示屏中还包括多个液晶单元，多个所述液晶单元按照阵列排布，且所述液晶单元的排列方向与所述第一方向之间具有夹角。

19.根据权利要求18所述的抬头显示装置，所述液晶显示屏还包括滤光片，所述滤光片具有长边和短边，所述长边沿所述第一方向延伸。

20.根据权利要求1-17任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光源包括多个按照阵列排布的子光源组，各所述子光源组均包括所述第一子光源和所述第二子光源。

21.根据权利要求5-17任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光源包括多个沿直线排列的子光源组，各所述子光源组均包括所述第一子光源和所述第二子光源。

22.根据权利要求21所述的抬头显示装置，其特征在于，每行子光源之间错开排列。

23.根据权利要求5-7、12或14任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光源和所述第一反射元件的数量均为多个，且所述光源和所述第一反射元件的数量相同，多个所述光源和多个所述第一反射元件，沿所述第一反射元件的延伸方向间隔设置。

24.根据权利要求1-23任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光学组件还包括棱镜，所述棱镜位于所述显示屏的出射侧，所述棱镜用于改变从所述显示屏射出的所述第一光线和所述第二光线的传播方向。

25.根据权利要求20-22任一项所述的抬头显示装置，其特征在于，所述光源还包括：位于相邻的两个所述子光源组之间的隔挡。

26.一种抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示系统包括如权利要求1-25任一项所述的抬头显示装置。

27.根据权利要求26所述的抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示系统还包括：抬头显示模块和控制器，其中：

所述抬头显示模块，用于基于获取到的位置信息以及图像信息，生成第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像中均包含所述图像信息，所述图像信息在所述第一图像中的第三位置，与所述图像信息在所述第二图像中的第四位置不同；

所述抬头显示模块，还用于将所述第一图像和所述第二图像发送至所述抬头显示装置；

所述控制器，用于根据预设图像显示规则，控制所述抬头显示装置中的显示屏显示所述第一图像时，所述第一子光源亮；或控制所述显示屏显示所述第二图像时，所述第二子光源亮。

28.根据权利要求27所述的抬头显示系统，其特征在于，所述抬头显示模块，具体用于：

根据所述位置信息以及所述图像信息，生成第一初始图像和第二初始图像，所述第一初始图像和所述第二初始图像中均包含所述图像信息，且所述第一初始图像中的图像信息的第三位置，与所述第二初始图像中的第四位置不同，且所述第一初始图像和所述第二初始图像中，除所述图像信息外的区域的亮度均为零；

对所述第一初始图像中，位于所述第四位置处且与所述图像信息所占区域相同的第一区域，以及环绕所述图像信息和所述第一区域的第二区域进行亮度补偿，获得所述第一图像；

对所述第二初始图像中，位于所述第三位置且与所述图像信息相同的第三区域，以及环绕位于所述图像信息周边和所述第三区域的第四区域以及进行亮度补偿，获得所述第二图像。

29.一种车辆，其特征在于，包括反射器件以及如权利要求26-28任一项所述的抬头显示系统，所述反射器件包括风挡。

30.一种图像显示方法，其特征在于，应用于权利要求27或28所述的抬头显示系统，所述方法包括：

所述抬头显示模块基于获取到的位置信息以及图像信息，生成第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像中均包含所述图像信息，所述图像信息在所述第一图像中的第三位置，与所述图像信息在所述第二图像中的第四位置不同；

所述抬头显示模块将所述第一图像和所述第二图像发送至所述抬头显示装置；

所述控制器根据预设图像显示规则，控制所述抬头显示装置中的显示屏显示所述第一图像时，所述第一子光源亮；或控制所述显示屏显示所述第二图像时，所述第二子光源亮。

31.根据权利要求30所述的图像显示方法，其特征在于，所述所述抬头显示模块基于获取到的位置信息以及图像信息，生成第一图像和第二图像的步骤，包括：

根据所述位置信息以及所述图像信息，生成第一初始图像和第二初始图像，所述第一初始图像和所述第二初始图像中均包含所述图像信息，且所述第一初始图像中的图像信息的第三位置，与所述第二初始图像中的第四位置不同，且所述第一初始图像和所述第二初始图像中，除所述图像信息外的区域的亮度均为零；

对所述第一初始图像中，位于所述第四位置处且与所述图像信息所占区域相同的第一区域，以及环绕所述图像信息和所述第一区域的第二区域进行亮度补偿，获得所述第一图像；

对所述第二初始图像中，位于所述第三位置且与所述图像信息相同的第三区域，以及环绕位于所述图像信息周边和所述第三区域的第四区域以及进行亮度补偿，获得所述第二图像。