CN117555137A - 一种抬头显示设备及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抬头显示设备及车辆，其属于抬头显示技术领域，抬头显示设备包括壳体、图像生成单元和波导片。所述壳体内设置有第一安装腔；图像生成单元安装于所述壳体；波导片安装于所述第一安装腔内且位于所述图像生成单元的输出端，所述图像生成单元发出的光束能够通过所述波导片传输至车辆的风挡玻璃。车辆包括上述的抬头显示设备。本发明由波导片进行扩瞳，无需驾驶员操作反射镜，产品结构简单，具有远虚像距、大FOV、小体积、操作方便和体验良好的优势。

Description

一种抬头显示设备及车辆

技术领域

本发明涉及抬头显示技术领域，尤其涉及一种抬头显示设备及车辆。

背景技术

AR HUD(Augmented Reality head up display，增强现实型抬头显示器)，相比于普通的抬头显示器，其能够将计算机生成的文字、图像、视频等虚拟信息通过图像显示单元调制后输出投射至真实环境中，与真实环境叠加融合呈现至人眼前，从而增强了驾驶员对于实际驾驶环境的感知，提升用户体验。

现有常规的AR HUD技术，将计算机生成的图像或视频输入至图像显示单元，图像显示单元将图像调制放大后经离轴三反系统后输出，虚像成像至人眼前，此时可以观看到虚像叠加于驾驶员前方的真实环境中。目前市面上的AR HUD采用的图像显示单元多为数字光处理技术(DLP)或硅基液晶技术(LCOS)的光学系统，图像经光学系统放大后输出至第一个反射镜反射至第二个反射镜，再由第二个反射镜反射至风挡，最后经风挡反射至人眼。

为实现不同身高驾驶员都能观察到完整的画面，离轴三反系统中必须设置反射镜旋转调节系统，确保有一个反射镜可以旋转调节，如此，导致抬头显示器体积增大，结构复杂，占用车内布置空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抬头显示设备及车辆，以解决现有技术中存在的ARHUD因离轴三反系统中反射镜的设置导致抬头显示器体积增大，结构复杂，占用车内布置空间的技术问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种抬头显示设备，包括：

壳体，所述壳体内设置有第一安装腔；

图像生成单元，安装于所述壳体；

波导片，安装于所述第一安装腔内且位于所述图像生成单元的输出端，所述图像生成单元发出的光束通过所述波导片传输至车辆的风挡玻璃。

可选地，所述壳体包括底板以及绕所述底板的周向围设的侧板，所述底板和所述侧板围设形成所述第一安装腔，所述波导片与所述底板之间存在防粘胶间隙。

可选地，所述底板上设置有第一支撑结构，所述波导片与所述第一支撑结构的自由端抵接；和/或

所述波导片上设置有第二支撑结构，所述第二支撑结构的自由端与所述底板抵接。

可选地，所述侧板和所述波导片二者中的一个上设置有导向定位凸起，另一个上设置有与所述导向定位凸起配合的导向定位槽。

可选地，所述侧板的内表面设置有打胶槽。

可选地，所述壳体还包括图像生成单元安装部，所述图像生成单元安装部设置于所述底板背离所述第一安装腔的一侧，所述图像生成单元安装部内部设置有两端具有开口的第二安装腔，所述第二安装腔与所述第一安装腔连通，所述图像生成单元部分位于所述第二安装腔内并与所述图像生成单元安装部连接。

可选地，所述波导片包括耦入光栅，所述耦入光栅与所述第二安装腔正对设置。

可选地，所述抬头显示设备还包括防尘罩，所述防尘罩设置于所述壳体上且位于所述波导片的远离所述图像生成单元的一侧。

可选地，所述抬头显示设备还包括控制器，所述控制器安装于所述壳体上。

一种车辆，包括车身及设置在车身上的风挡玻璃，所述车辆还包括上述的抬头显示设备，所述抬头显示设备的壳体安装于所述车身上，图像生成单元发出的光束通过所述波导片传输至所述风挡玻璃。

本发明的有益效果：

本发明提出的抬头显示设备，引入了波导片，从而无需设置可旋转调节的反射镜，减小了产品的占用空间，避免抬头显示设备因过多占用车内空间而干涉车内其它的部件。由波导片进行扩瞳，无需驾驶员操作反射镜，产品结构简单，具有远虚像距、大FOV(视场角)、小体积、操作方便和体验良好的优势。

本发明提出的车辆，包括上述的抬头显示设备，该抬头显示设备操作方便，占用车内空间较小，提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的抬头显示设备应用于车辆时的图像输出路径示意图；

图2是本发明实施例提供的抬头显示设备的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的抬头显示设备的分解结构示意图；

图4是本发明实施例提供的壳体的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的抬头显示设备的剖面结构示意图；

图6是本发明实施例提供的波导片的结构示意图一；

图7是本发明实施例提供的壳体与图像生成单元的安装示意图一；

图8是本发明实施例提供的壳体与图像生成单元的安装示意图二；

图9是本发明实施例提供的壳体与图像生成单元的安装示意图三；

图10是本发明实施例提供的壳体与图像生成单元的安装示意图四；

图11是本发明实施例提供的波导片的结构示意图二；

图12是图11中的波导片与图像生成单元的安装示意图一；

图13是图11中的波导片与图像生成单元的安装示意图二；

图14是图11中的波导片与图像生成单元的安装示意图三；

图15是图11中的波导片与图像生成单元的安装示意图四；

图16是本发明实施例提供的波导片的结构示意图三；

图17是图16中的波导片与图像生成单元的安装示意图一；

图18是图16中的波导片与图像生成单元的安装示意图二；

图19是图16中的波导片与图像生成单元的安装示意图三；

图20是图16中的波导片与图像生成单元的安装示意图四；

图21是图6中的波导片与风挡玻璃的相对位置示意图一；

图22是图6中的波导片与风挡玻璃的相对位置示意图二；

图23是图6中的波导片与风挡玻璃的相对位置示意图三；

图24是图6中的波导片与风挡玻璃的相对位置示意图四；

图25是图11中的波导片与风挡玻璃的相对位置示意图一；

图26是图11中的波导片与风挡玻璃的相对位置示意图二；

图27是图16中的波导片与风挡玻璃的相对位置示意图一；

图28是图16中的波导片与风挡玻璃的相对位置示意图二。

图中：

10、风挡玻璃；

1、壳体；11、第一安装腔；12、底板；121、第一支撑结构；13、侧板；131、导向定位槽；132、打胶槽；14、图像生成单元安装部；141、第二安装腔；142、安装板；

2、图像生成单元；21、散热鳍片；

3、波导片；31、导向定位凸起；32、耦入光栅；33、折叠光栅；331、第一折叠光栅；332、第二折叠光栅；34、耦出光栅；

4、防尘罩；41、防尘罩外壳；42、连接胶带；43、防尘板；

5、控制器；51、控制板；52、电源板；53、信号板；

6、风扇。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种车辆，其包括车身，车身上设置有抬头显示设备，抬头显示设备能够将计算机生成的文字、图像、视频等虚拟信息通过图像显示单元调制后输出投射至真实环境中，与真实环境叠加融合呈现至人眼前，从而增强了驾驶员对于实际驾驶环境的感知，提升用户体验。

进一步地，参见图1-图3，车辆的车身上设置有风挡玻璃10，抬头显示设备的壳体1安装于车身上，抬头显示设备包括图像生成单元2和波导片3，图像生成单元2发出的光束能够通过波导片3传输至风挡玻璃10，风挡玻璃10上的图像反射进入驾驶员的眼睛。

具体地，本实施例中，抬头显示设备为AR HUD；AR HUD是在HUD光学投影系统中融入AR技术，在用户看到的真实世界中覆盖上数字图像，使得HUD投射出来的信息与真实的驾驶环境融为一体，从而提高用户体验。

由于现有技术中的AR HUD使用离轴三反系统，导致AR HUD的体积较大，占用车内空间过多。且现有技术中的AR HUD在使用时，驾驶员需要根据自身眼点的高低来调节ARHUD的大反射镜，以保证驾驶员能够看全画面，这就导致用户体验感下降。

为解决上述问题，本实施例中，抬头显示设备中引入了波导片3，由波导片3进行扩瞳，具有远虚像距、大FOV(视场角)和小体积的效果，无需现有技术中的反射镜，简化了产品结构，提升产品精度和用户使用体验。

具体地，参见图2-图4，本实施例中，抬头显示设备包括壳体1、图像生成单元2和波导片3。

壳体1内设置有第一安装腔11。可选地，壳体1的材质为金属或者塑料。

图像生成单元2安装于壳体1。PGU(Picture Generation Unit，图像生成单元)是HUD的核心部件，能够生成HUD输出图像。在HUD的内部，PGU产生的光线经过平面镜反射至第一反射镜、再经由第一反射镜反射至第二反射镜，第二反射镜将放大后的图像反射至风挡玻璃10，图像最终经风挡玻璃10反射至人眼。

波导片3安装于第一安装腔11内且位于图像生成单元2的输出端，图像生成单元2发出的光束能够通过波导片3传输至车辆的风挡玻璃10。

本实施例提供的抬头显示设备，引入了波导片3，从而无需设置可旋转调节的反射镜，减小了产品的占用空间，避免抬头显示设备因过多占用车内空间而干涉车内其它的部件。

由波导片3进行扩瞳，无需驾驶员操作反射镜，产品结构简单，具有远虚像距、大FOV(视场角)、小体积、操作方便和体验良好的优势。

相比于现有技术中的设置反射镜的AR HUD，本实施例提供的抬头显示设备的体积缩小一半左右；也即，本实施例提供的抬头显示设备的体积约为现有技术中的设置反射镜的AR HUD的50％。

具体地，参见图4，本实施例中，壳体1包括底板12以及绕底板12的周向围设的侧板13，底板12和侧板13围设形成第一安装腔11，波导片3与底板12之间存在防粘胶间隙。

具体地，本实施例中，波导片3在第一安装腔11内安装到位后，需要在波导片3的侧面和侧板13之间进行打胶，以保证车辆行驶过程中波导片3与壳体1的相对位置固定，避免波导片3与壳体1发生碰撞后失效，从而保证抬头显示设备成像稳定。进一步地，侧板13的内表面设置有打胶槽132，方便进行打胶。在打胶结束后，若有多余的胶沿着侧板13的内表面流动至底板12，由于波导片3与底板12之间存在防粘胶间隙，波导片3上也不会粘胶，保证波导片3的正常工作。

为了保证波导片3与底板12之间的防粘胶间隙的存在，底板12上设置有第一支撑结构121，波导片3能够与第一支撑结构121的自由端抵接；和/或

波导片3上设置有第二支撑结构，第二支撑结构的自由端能够与底板12抵接。

也即，可以为底板12上设置有第一支撑结构121，波导片3能够与第一支撑结构121的自由端抵接，波导片3上设置有第二支撑结构，第二支撑结构的自由端能够与底板12抵接。也可以为，仅底板12上设置有第一支撑结构121，波导片3能够与第一支撑结构121的自由端抵接。或者为：仅波导片3上设置有第二支撑结构，第二支撑结构的自由端能够与底板12抵接。

优选地，由于波导片3的材质为玻璃，玻璃材质的表面制作成型第二支撑结构不易操作，而在底板12上设置第一支撑结构121则较为容易，为了保证波导片3与底板12之间的防粘胶间隙的存在并降低生产成本，底板12上设置有第一支撑结构121，波导片3能够与第一支撑结构121的自由端抵接。

当然，在其他实施例中，波导片3的材质也可以为其他材质，如透明塑料，在此不做过多限制。

同时，本实施例中，第一支撑结构121的设置还能够避免波导片3因与底板12直接大面积接触时部分表面接触不到位的情况。若不设置第一支撑结构121，因制造误差，底板12的内侧表面并非理想平面，波导片3因与底板12部分不接触，导致波导片3安装不稳。行车过程中的振动有可能导致波导片3发生振动。

具体地，本实施例中，第一支撑结构121为小凸台结构，第一支撑结构121优选设置为多个。

进一步地，参见图3和图4，为了保证波导片3在第一安装腔11内的安装精度，本实施例中，侧板13和波导片3二者中的一个上设置有导向定位凸起31，另一个上设置有与导向定位凸起31配合的导向定位槽131。

优选地，为了避免在波导片3上开槽而影响波导片3的光学性能，本实施例中，波导片3上设置有导向定位凸起31，侧板13的内侧壁设置有导向定位槽131。

优选地，波导片3的长边侧面和短边侧面均设置有一个导向定位凸起31，侧板13的内表面的导向定位槽131与导向定位凸起31一一对应设置。如此设置，保证波导片3的长边侧面和短边侧面均能够安装到位。

在安装波导片3时，将波导片3装入第一安装腔11，并使得波导片3上的导向定位凸起31插入导向定位槽131内，当波导片3的底面与第一支撑结构121的自由端抵接时，则说明波导片3安装到位，随后向打胶槽132内进行打胶，完成波导片3在第一安装腔11内的固定。

进一步地，为了保证图像生成单元2的稳定安装和光路的稳定传输，本实施例中，壳体1还包括图像生成单元安装部14。

具体地，图像生成单元安装部14设置于底板12背离第一安装腔11的一侧，图像生成单元安装部14内部设置有两端具有开口的第二安装腔141，第二安装腔141与第一安装腔11连通，图像生成单元2部分位于第二安装腔141内并与图像生成单元安装部14连接。

具体地，图像生成单元2的输出端位于第二安装腔141内，从而使得图像生成单元2输出的图像能够直接传入波导片3内。

具体地，图像生成单元安装部14的远离波导片3的一端开口处设置有安装板142，安装板142上预留有图像生成单元安装孔，图像生成单元2通过螺钉锁附于安装板142上。

优选地，为了避免图像生成单元2长时间工作后温度过高，本实施例中，图像生成单元2上还设置有风扇6。具体地，本实施例中，图像生成单元2的背离波导片3的一端设置有两个风扇6。

进一步地，为了保证产品稳定性，参见图2和图3，本实施例中，抬头显示设备还包括防尘罩4，防尘罩4设置于壳体1上且位于波导片3的远离图像生成单元2的一侧。也即防尘罩4将波导片3罩设于第一安装腔11内，避免外界灰尘或者杂质污染波导片3后导致抬头显示设备的成像功能受损。

具体地，本实施例中，防尘罩4包括防尘罩外壳41、连接胶带42和防尘板43。

防尘罩外壳41为两端具有开口的壳状结构，其一端与壳体1通过螺栓或者螺钉固定连接，防尘板43盖设于防尘罩外壳41的另一端开口，连接胶带42沿防尘罩外壳41的另一端开口的周向设置，将防尘罩外壳41和防尘板43粘接固定，保证防尘罩4的密封防尘性能。

优选地，本实施例中，防尘板43为曲面板，在具体设计时，设计人员根据产品尺寸调整防尘板43的曲面造型(如对曲面弧度和大小进行调整)，从而防止外界光照射在防尘板43后反射至风挡玻璃后再反射至人眼，从而起到消除杂散光的作用。

优选地，防尘罩外壳41靠近波导片3的一端设置有抵接凸缘，抵接凸缘与波导片3抵接，进一步保证波导片3安装的稳定性。

具体地，防尘板43为透明材质，如透明玻璃或者透明塑料。可选地，连接胶带42可以为3M胶带、AB胶或者硅胶等，只要能够将防尘罩外壳41和防尘板43粘接固定即可，在此不做过多限制。

进一步地，本实施例中，抬头显示设备还包括控制器5，控制器5安装于壳体1上。

具体地，本实施例中，壳体1的底板12上预留有控制器安装孔位，控制器5通过螺钉锁附在壳体1的底板12上。控制器5能够接收并处理外部的信号，同时为抬头显示设备提供电源。

具体地，参见图5，本实施例中，控制器5包括控制器外壳、控制板51、电源板52和信号板53。控制板51、电源板52和信号板53均通过螺钉固定在控制器外壳上。控制板51用于外部输入信号处理。电源板52用于给图像生成单元2、风扇6和控制板51供电。信号板53用于外部信号接收并将接收到的外部信号输出至控制板51。

具体地，参见图6，本实施例中，波导片3包括耦入光栅32，耦入光栅32与第二安装腔141正对设置，从而保证图像生成单元2输出的图像能够按照设定路线进入到波导片3的耦入光栅32。

进一步地，波导片3还包括折叠光栅33和耦出光栅34。

优选地，波导片3为体全息光波导。本实施例中，耦入光栅32、折叠光栅33和耦出光栅34均为体全息光栅。体全息光栅使用激光曝光而成，不依赖于半导体工艺，可达到实车ARHUD需求的平视显示器视场角。

图像生成单元2的激光光源或者LED光源发出光束，通过照明系统后入射DLP(也可为LCOS)，经反射进入投影系统进行放大后输入至波导片3的耦入光栅32。

具体地，本实施例中，波导片3的布置形式如图6所示。耦入光栅32和折叠光栅33同列布置，折叠光栅33和耦出光栅34同行布置。耦出光栅34的尺寸相比耦入光栅32和折叠光栅33较大，耦入光栅32和折叠光栅33可以是布置在耦出光栅34的左侧，也可以是布置在耦出光栅34的右侧。

图像生成单元2输出的图像为初始图像。扩瞳过程为：耦入光栅32将初始图像耦入；折叠光栅33和耦出光栅34对初始图像进行扩瞳得到目标图像；耦出光栅34将目标图像耦出。图像生成单元2输出的图像经耦入光栅32传输至折叠光栅33中时沿两个方向传输：一个方向是从折叠光栅33的近耦入光栅端向远离耦入光栅端传播，另一个方向是从折叠光栅33向耦出光栅34传播，从而实现横向及纵向的扩瞳。

具体地，参见图7-图10，图像生成单元2可多方向与壳体1进行固定。

为便于描述图像生成单元2的安装方位，以图像生成单元2的散热鳍片21做参考来描述图像生成单元2的安装方位。图像生成单元2上设置有散热鳍片21，以对图像生成单元2进行散热，避免图像生成单元2温度过高而影响自身正常工作。

具体地，图7中，散热鳍片21沿壳体1的长度方向延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，散热鳍片21相对壳体1外漏。

具体地，图8中，散热鳍片21沿壳体1的宽度方向延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，壳体1的投影能够部分挡住散热鳍片21的投影。

具体地，图9中，散热鳍片21沿壳体1的宽度方向延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，散热鳍片21相对壳体1外漏。

具体地，图10中，散热鳍片21沿壳体1的长度方向延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，壳体1的投影能够部分挡住散热鳍片21的投影。

当然，图像生成单元2相对壳体1的安装方向不限于图7-图10所展示的四种。

进一步地，参见图11，在其它的实施例中，波导片3的布置形式还可以采用图11所示的形式。具体地，壳体1的结构与波导片3的布置形式相适配，保证图像生成单元安装部14与耦入光栅32正对即可。

具体地，图11中，波导片3为体全息光波导，体全息光波导呈矩形，折叠光栅33包括第一折叠光栅331和第二折叠光栅332，耦入光栅32、第一折叠光栅331和第二折叠光栅332同行布置在矩形的长边，第一折叠光栅331布置在耦入光栅32的一侧，第二折叠光栅332布置在耦入光栅32的另一侧，耦出光栅34与耦入光栅32、第一折叠光栅331、第二折叠光栅332同列布置。

扩瞳过程为：通过耦入光栅32将初始图像耦入；通过第一折叠光栅331将初始图像往耦出光栅34的第一区域传播，通过第二折叠光栅332将初始图像往耦出光栅34的第二区域传播，从而得到目标图像；通过耦出光栅34将目标图像耦出。

具体地，耦入光栅32的光线传入第一折叠光栅331中时沿两个方向传输：一个方向是从第一折叠光栅331的近耦入光栅端向远离耦入光栅端传播，另一个方向是从第一折叠光栅331向耦出光栅34传播，从而实现横向及纵向的扩瞳；同样地，耦入光栅32的光线传入第二折叠光栅332中时沿两个方向传输：一个方向是从第二折叠光栅332的近耦入光栅端向远离耦入光栅端传播，另一个方向是从第二折叠光栅332向耦出光栅34传播，从而实现横向及纵向的扩瞳。

其中，第一区域在耦出光栅34的左端、第二区域在耦出光栅34的右端；或者第一区域在耦出光栅34的右端、第二区域在耦出光栅34的左端。

进一步地，参见图12-图15，在其它实施例中，波导片3的布置形式采用图11所示的形式时，图像生成单元2与波导片3的相对位置可以选择图12-图15中的任一个即可。

具体地，图12中，散热鳍片21沿波导片3的长度方向向右延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，波导片3的投影能够部分遮住散热鳍片21的投影。

具体地，图13中，散热鳍片21沿波导片3的宽度方向向下延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，波导片3的投影完全盖住散热鳍片21的投影。

具体地，图14中，散热鳍片21沿波导片3的宽度方向向上延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，散热鳍片21相对波导片3外露。

具体地，图15中，散热鳍片21沿波导片3的长度方向向左延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，波导片3的投影能够部分遮住散热鳍片21的投影。

当然，图像生成单元2与波导片3的相对位置不限于图12-图15中所展出的四种。

可选地，参见图16，在其它的实施例中，波导片3的布置形式还可以采用图16所示的形式。

具体地，图16中，波导片3为体全息光波导，体全息光波导呈矩形，折叠光栅33包括第一折叠光栅331和第二折叠光栅332，耦入光栅32、第一折叠光栅331和第二折叠光栅332同列布置在矩形的短边，第一折叠光栅331布置在耦入光栅32的一侧，第二折叠光栅332布置在耦入光栅32的另一侧，耦出光栅34与耦入光栅32、第一折叠光栅331、第二折叠光栅332同行布置。

扩瞳过程为：通过耦入光栅32将初始图像耦入；通过第一折叠光栅331将初始图像往耦出光栅34的第一区域传播，通过第二折叠光栅332将初始图像往耦出光栅34的第二区域传播，从而得到目标图像；通过耦出光栅34将目标图像耦出。

具体地，耦入光栅32的光线传入第一折叠光栅331中时沿两个方向传输：一个方向是从第一折叠光栅331的近耦入光栅端向远离耦入光栅端传播，另一个方向是从第一折叠光栅331向耦出光栅34传播，从而实现横向及纵向的扩瞳；同样地，耦入光栅32的光线传入第二折叠光栅332中时沿两个方向传输：一个方向是从第二折叠光栅332的近耦入光栅端向远离耦入光栅端传播，另一个方向是从第二折叠光栅332向耦出光栅34传播，从而实现横向及纵向的扩瞳。

其中，第一区域在耦出光栅34的上端、第二区域在耦出光栅34的下端；或者第一区域在耦出光栅34的上端、第二区域在耦出光栅34的下端。

可以理解的是，当波导片3的结构形式发生变化时，壳体1上的图像生成单元安装部14的位置需要保证与波导片3的耦入光栅32正对。

进一步地，参见图17-图20，在其它实施例中，波导片3的布置形式采用图16所示的形式时，图像生成单元2与波导片3的相对位置可以选择图17-图20中的任一个即可。

具体地，图17中，散热鳍片21沿波导片3的长度方向向右延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，波导片3的投影能够遮住散热鳍片21的投影。

具体地，图18中，散热鳍片21沿波导片3的宽度方向向下延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，波导片3的投影能够部分遮住散热鳍片21的投影。

具体地，图19中，散热鳍片21沿波导片3的宽度方向向上延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，波导片3的投影能够部分遮住散热鳍片21的投影。

具体地，图20中，散热鳍片21沿波导片3的长度方向向左延伸，沿图像生成单元2的镜头轴线方向投影，散热鳍片21相对波导片3外露。

当然，图像生成单元2与波导片3的相对位置不限于图17-图20中所展示出的四种。

进一步地，参见图21-图24，本实施例中，波导片3的布置形式采用图6所示的形式，波导片3包括耦入光栅32、折叠光栅33和耦出光栅34，耦入光栅32和折叠光栅33同列布置，折叠光栅33和耦出光栅34同行布置。波导片3与风挡玻璃10的相对位置可以选择图21-图24中所展示出的任一种即可。

具体地，图21中，波导片3的耦入光栅32靠近风挡玻璃10设置，同时波导片3的耦入光栅32相对靠左设置。

具体地，图22中，波导片3的耦入光栅32远离风挡玻璃10设置，同时波导片3的耦入光栅32相对靠左设置。

具体地，图23中，波导片3的耦入光栅32远离风挡玻璃10设置，同时波导片3的耦入光栅32相对靠右设置。

具体地，图24中，波导片3的耦入光栅32靠近风挡玻璃10设置，同时波导片3的耦入光栅32相对靠右设置。

当然，波导片3与风挡玻璃10的相对位置不限于图21-图24中所展示出的四种。

进一步地，参见图25和图26，在其它实施例中，波导片3的布置形式采用图11所示的形式时，波导片3包括耦入光栅32、第一折叠光栅331、第二折叠光栅332和耦出光栅34。耦入光栅32、第一折叠光栅331和第二折叠光栅332同行布置在矩形的长边，第一折叠光栅331布置在耦入光栅32的一侧，第二折叠光栅332布置在耦入光栅32的另一侧，耦出光栅34与耦入光栅32、第一折叠光栅331、第二折叠光栅332同列布置。

波导片3与风挡玻璃10的相对位置可以选择图25和图26中所展示出的任一种即可。

具体地，图25中，波导片3的耦入光栅32远离风挡玻璃10设置，且波导片3的长边平行于风挡玻璃10。

具体地，图26中，波导片3的耦入光栅32靠近风挡玻璃10设置，且波导片3的长边平行于风挡玻璃10。

当然，波导片3与风挡玻璃10的相对位置不限于图25和图26所展示出的两种。

进一步地，参见图27和图28，在其它实施例中，波导片3的布置形式采用图16所示的形式时，波导片3包括耦入光栅32、第一折叠光栅331、第二折叠光栅332和耦出光栅34。耦入光栅32、第一折叠光栅331和第二折叠光栅332同列布置在矩形的短边，第一折叠光栅331布置在耦入光栅32的一侧，第二折叠光栅332布置在耦入光栅32的另一侧，耦出光栅34与耦入光栅32、第一折叠光栅331、第二折叠光栅332同行布置。波导片3与风挡玻璃10的相对位置可以选择图27和图28中所展示出的任一种即可。

具体地，图27中，波导片3的短边平行于风挡玻璃10设置，波导片3的耦入光栅32相对靠左设置。

具体地，图28中，波导片3的短边平行于风挡玻璃10设置，波导片3的耦入光栅32相对靠右设置。

当然，波导片3与风挡玻璃10的相对位置不限于图27和图28所展示出的两种。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种抬头显示设备，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)内设置有第一安装腔(11)；

图像生成单元(2)，安装于所述壳体(1)；

波导片(3)，安装于所述第一安装腔(11)内且位于所述图像生成单元(2)的输出端，所述图像生成单元(2)发出的光束通过所述波导片(3)传输至车辆的风挡玻璃(10)。

2.根据权利要求1所述的抬头显示设备，其特征在于，所述壳体(1)包括底板(12)以及绕所述底板(12)的周向围设的侧板(13)，所述底板(12)和所述侧板(13)围设形成所述第一安装腔(11)，所述波导片(3)与所述底板(12)之间存在防粘胶间隙。

3.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其特征在于，所述底板(12)上设置有第一支撑结构(121)，所述波导片(3)与所述第一支撑结构(121)的自由端抵接；和/或

所述波导片(3)上设置有第二支撑结构，所述第二支撑结构的自由端与所述底板(12)抵接。

4.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其特征在于，所述侧板(13)和所述波导片(3)二者中的一个上设置有导向定位凸起(31)，另一个上设置有与所述导向定位凸起(31)配合的导向定位槽(131)。

5.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其特征在于，所述侧板(13)的内表面设置有打胶槽(132)。

6.根据权利要求2所述的抬头显示设备，其特征在于，所述壳体(1)还包括图像生成单元安装部(14)，所述图像生成单元安装部(14)设置于所述底板(12)背离所述第一安装腔(11)的一侧，所述图像生成单元安装部(14)内部设置有两端具有开口的第二安装腔(141)，所述第二安装腔(141)与所述第一安装腔(11)连通，所述图像生成单元(2)部分位于所述第二安装腔(141)内并与所述图像生成单元安装部(14)连接。

7.根据权利要求6所述的抬头显示设备，其特征在于，所述波导片(3)包括耦入光栅(32)，所述耦入光栅(32)与所述第二安装腔(141)正对设置。

8.根据权利要求1-7任一项所述的抬头显示设备，其特征在于，所述抬头显示设备还包括防尘罩(4)，所述防尘罩(4)设置于所述壳体(1)上且位于所述波导片(3)的远离所述图像生成单元(2)的一侧。

9.根据权利要求1-7任一项所述的抬头显示设备，其特征在于，所述抬头显示设备还包括控制器(5)，所述控制器(5)安装于所述壳体(1)上。

10.一种车辆，包括车身及设置在车身上的风挡玻璃(10)，其特征在于，所述车辆还包括如权利要求1-9任一项所述的抬头显示设备，所述抬头显示设备的壳体(1)安装于所述车身上，图像生成单元(2)发出的光束通过所述波导片(3)传输至所述风挡玻璃(10)。