CN117930513A - 像源、抬头显示设备和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种抬头显示设备中的像源，包括：背光源；准直元件，准直元件设置在背光源的出光侧，用于将背光源的光线调整为平行光；显示面板，设置在准直元件远离背光源的一侧，用于将接收到的光线转换为图像光后输出至预设区域；显示面板包括多个像素；方向控制元件，设置在准直元件与显示面板之间，用于调节准直元件的出射光线的方向，以使至少部分像素出射光线的主光轴汇聚至预设区域中的目标区域，目标区域小于预设区域；匀化弥散元件，设置在方向控制元件与显示面板之间，用于对接收到的光线进行匀化。本公开还提供一种抬头显示设备和车辆。本公开能够提高光线利用率，使得背光源在较低功率下也能保证成像亮度，进而可以降低设备功耗。

Description

像源、抬头显示设备和车辆

技术领域

本公开涉及显示技术领域，具体涉及一种像源、抬头显示设备和车辆。

背景技术

抬头显示(HUD，head up display)技术是指通过光学反射的原理，将像源发出的光线最终投射到成像窗(成像板、挡风玻璃等)上，经由成像窗反射到眼盒内，以形成虚像。在虚像中可以显示想要显示的信息，如显示车速等驾驶相关信息，以避免驾驶员在驾驶过程中低头看仪表盘所导致的分心，从而可以提高驾驶安全系数，同时也能带来更好的驾驶体验。

现有技术中的抬头显示设备的成像亮度较低，一般通过提高像源的亮度来提高成像亮度，但这样会导致像源功耗较高。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种像源、抬头显示设备和车辆。

第一方面，本公开提供一种抬头显示设备中的像源，包括：背光源；准直元件，准直元件设置在背光源的出光侧，用于将背光源的光线调整为平行光；显示面板，显示面板设置在准直元件远离背光源的一侧，用于将接收到的光线转换为图像光后输出至预设区域；显示面板包括多个像素；方向控制元件，方向控制元件设置在准直元件与显示面板之间，用于调节准直元件的出射光线的方向，以使至少部分像素出射光线的主光轴汇聚至预设区域中的目标区域，目标区域小于预设区域；匀化弥散元件，匀化弥散元件设置在方向控制元件与显示面板之间，用于对接收到的光线进行匀化。

在一些实施例中，像源还包括至少一个辅助弥散元件，辅助弥散元件设置在准直元件与匀化弥散元件之间，且包括多个大于1微米的光学微结构；多个光学微结构包括：至少一个用于对接收到的光线进行汇聚的聚光结构，和/或，至少一个用于对接收到的光线进行发散的发散结构。

在一些实施例中，光学微结构为柱面透镜结构，且多个光学微结构在第一方向上并排设置，匀化弥散元件与辅助弥散元件的距离大于或等于0.1cm，且小于或等于5cm。

在一些实施例中，当多个光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时，聚光结构和发散结构在第一方向上交替排列。

在一些实施例中，背光源包括多个背光灯，背光灯的发光面为沿第一方向延伸的条形面，和/或，多个背光灯中的至少部分的亮度可以独立调节。

在一些实施例中，光学微结构为球面透镜结构，且多个光学微结构排成阵列。

在一些实施例中，当多个光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时，聚光结构和发散结构在行方向上和列方向上均交替排列。

在一些实施例中，辅助弥散元件的数量为多个；相邻两个辅助弥散元件中的光学微结构为柱面透镜结构，且其中一个辅助弥散元件中的多个光学微结构在第一方向上并排设置；另一个辅助弥散元件中的多个光学微结构在第二方向上并排设置；其中，第一方向和第二方向交叉。

在一些实施例中，当辅助弥散元件中的多个光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时，同一个辅助弥散元件中，聚光结构和发散结构交替排列。

在一些实施例中，每个辅助弥散元件设置在方向控制元件与匀化弥散元件之间；或者，每个辅助弥散元件设置在方向控制元件与准直元件之间；或者，辅助弥散元件的数量为多个，方向控制元件与匀化弥散元件、方向控制元件与准直元件之间均设置有辅助弥散元件。

在一些实施例中，方向控制元件包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，方向控制元件包括：基底，基底包括第一面和第二面，第一面和第二面中的一者为基底朝向背光源的表面，另一者为基底远离背光源的表面；菲涅尔透镜，菲涅尔透镜设置在第一面上，且与基底为一体成型结构。

在一些实施例中，第一面为曲面，第一面包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一；菲涅尔透镜的面型包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一。

在一些实施例中，当像源还包括至少一个辅助弥散元件时，其中一个辅助弥散元件的光学微结构设置在基底远离菲涅尔透镜的一侧，且与基底为一体成型结构。

在一些实施例中，方向控制元件为曲面透镜；辅助弥散元件的数量为多个，其中两个辅助弥散元件的光学微结构分别位于方向控制元件靠近背光源的一侧和远离背光源的一侧，并与方向控制元件为一体成型结构。

在一些实施例中，匀化弥散元件包括：用于对接收到的光线进行散射和/或衍射的多个匀化弥散结构，匀化弥散结构的尺寸小于1微米。

在一些实施例中，像源还包括至少设置在准直元件入光面上的增透膜。

在一些实施例中，显示面板包括：液晶层；第一偏振片，第一偏振片设置在液晶层靠近背光源的一侧，用于透过第一线偏振光线；第二偏振片，第二偏振片设置在液晶层远离背光源的一侧，用于透过与第一线偏振光线的偏振方向垂直的第二线偏振光线；其中，像源还包括偏振控制元件，偏振控制元件设置在第一偏振片靠近背光源的一侧，用于反射或吸收第二线偏振光线。

第二方面，本公开实施例还提供一种抬头显示设备，包括：上述的像源；光输出部，光输出部用于接收图像光并将图像光输出至预设区域。

第三方面，本公开实施例还提供一种车辆，包括：上述的抬头显示设备；挡风玻璃，挡风玻璃用于将抬头显示设备出射的图像光反射至预设区域。

本公开实施例提供的上述方案中，方向控制元件和匀化弥散元件分别对光线进行了聚集和匀化弥散，从而能够有效地将背光源发出的光线限制在预设区域内；且通过聚集、匀化弥散的方式，能够将背光源的大部分甚至全部光线汇聚在预设区域内，从而可以提高光线利用率，使得背光源在较低功率下也能保证成像亮度，从而可以降低抬头显示设备的功耗，并降低发热量。同时，基于准直元件对背光源发出的光线进行准直，方便方向控制元件和匀化弥散元件更有效地对光线进行聚集和匀化弥散，方便对光线进行控制。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为一些示例中提供的抬头显示设备的应用示意图。

图2为本公开实施例中提供的抬头显示设备中的像源的第一种结构示意图。

图3为本公开实施例中提供的方向控制元件的第一种结构的立体图。

图4为本公开实施例提供的方向控制元件的第二种结构的剖视图。

图5为本公开实施例提供的方向控制元件的第二种结构的立体图。

图6为本公开实施例提供的方向控制元件的第二种结构沿一个方向剖切后的立体图。

图7为本公开实施例提供的方向控制元件的第二种结构沿另一个方向剖切后的立体图。

图8为本公开实施例中提供的方向控制元件的第二种结构的剖视图。

图9为本公开实施例中提供的显示面板的出光示意图。

图10为本公开实施例提供的像源的第二种结构示意图。

图11为本公开实施例提供的像源的第三种结构示意图。

图12为本公开实施例提供的像源的第四种结构示意图。

图13为本公开实施例提供的像源的第五种结构示意图。

图14为本公开实施例中提供的辅助弥散元件的三种结构的截面图。

图15为本公开实施例中提供的辅助弥散元件的第一种结构立体图。

图16为本公开实施例提供的两个辅助弥散元件的俯视图。

图17为本公开实施例中提供的辅助弥散元件的第二种结构立体图。

图18为图17所示的辅助弥散元件中的多个光学微结构的排布示意图。

图19为本公开实施例提供的像源的第六种结构示意图。

图20为本公开实施例中提供的方向控制元件和辅助弥散元件形成的第一种整体结构分别在两个方向上剖切后的立体图。

图21为本公开实施例中提供的方向控制元件和辅助弥散元件形成的第二种整体结构分别在两个方向上剖切后的立体图。

图22为本公开实施例提供的像源的第七种结构示意图。

图23为本公开实施例提供的像源的第八种结构示意图。

图24为本公开实施例中提供的抬头显示设备的结构示意图。

图25为本公开一些实施例中提供的抬头显示设备和挡风玻璃的示意图。

图26为本公开实施例中提供的背光光谱以及显示面板中的不同颜色滤光部的透过光谱。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

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，本公开实施例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。

如本文所使用的那样，“平行”、“垂直”包括所阐述的情况以及与所阐述的情况相近似的情况，该相近似的情况的范围处于可接受偏差范围内，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。例如，“平行”包括绝对平行和近似平行，其中近似平行的可接受偏差范围例如可以是5°以内偏差；“垂直”包括绝对垂直和近似垂直，其中近似垂直的可接受偏差范围例如也可以是5°以内偏差。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，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公开的限制。

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

图1为一些示例中提供的抬头显示设备的应用示意图，抬头显示设备可以安装在车辆等交通工具上。如图1所示，抬头显示设备包括用于输出图像光的像源100，像源100包括背光源10和设置在背光源10出光侧的显示面板20，例如，该显示面板20为液晶显示面板，显示面板20包括多个像素单元，每个像素单元包括多个像素，例如，每个像素单元包括红色像素、绿色像素和蓝色像素；又例如，每个像素单元包括红色像素、绿色像素、蓝色像素和白色像素。显示面板20用于将背光源10的光线转换为图像光。车辆的挡风玻璃200用于将图像光反射至预设区域300，使得观察者双眼处于预设区域300内时，可以看到显示面板20所成的像，此时观察者看到的像是挡风玻璃200以反射成像的方式所成的虚像400。其中，观察者可以为驾驶员或乘客，观察者可以在视线前方的虚像400中获取所需的信息，例如行驶速度、油耗等、或者电子后视镜的图像、或者其他娱乐信息等。

其中，上述预设区域300即为抬头显示设备的眼盒区域(eyebox)，具体是指，观察者双眼所在的，可以看到抬头显示设备输出的完整图像的区域。预设区域300具有一定的尺寸，即使观察者双眼相对于预设区域300的中心偏离一定的距离，如在上下、左右方向上偏离一定的距离，只要仍处于预设区域300内，便可以看到抬头显示设备输出的图像。

在图1的抬头显示设备中，若需要观察者在预设区域300的各位置都能看到完整的虚像400，则需要显示面板20中输出图像光线的每个像素出射的光均能够覆盖整个预设区域300。现有的抬头显示设备中从不同像素出射的光线入射到预设区域300内的位置不同，在一些极端情况下，有些像素的光线的主光轴可能入射到预设区域300外，这种情况下，若需要这些像素的光斑能够覆盖预设区域300，就需要将光斑弥散的较大，这样必然会造成光斑的亮度降低，也即虚像400的亮度降低。而如果通过提高像源的亮度来提高成像亮度，则会导致像源功耗较高，且会产生较多的热量，增加对抬头显示设备的散热要求。

为了解决前述的虚像400亮度降低的问题，本公开提供一种抬头显示设备的像源100，如图2所示，像源100包括：背光源10、准直元件50、显示面板20、方向控制元件30和匀化弥散元件40。

其中，背光源10用于为显示面板20提供背光，准直元件50设置在背光源10的出光侧，用于将背光源10出射的光线的出射方向调整至预设范围内，从而实现对背光源10出射光线的准直。例如，准直元件50用于将背光源10的出射光线调整为平行光。显示面板20设置在准直元件50远离背光源10的一侧，用于将接收到的光线转换为图像光后输出至预设区域300。其中，显示面板20包括多个像素单元，每个像素单元可以包括多个像素，例如，每个像素单元包括红色像素、绿色像素和蓝色像素。

应当理解的是，显示面板20所射出的图像光并不是直接输出至预设区域300的，例如，抬头显示设备用于车辆中时，显示面板20所射出的光线被挡风玻璃200反射至预设区域300。

方向控制元件30设置在背光源10与显示面板20之间，方向控制元件30用于调节准直元件50的出射光线进行调节(如调整主光轴方向和/或发散角)，以使得至少部分像素出射光线的主光轴汇聚至预设区域300中的目标区域301，目标区域301小于预设区域300。方向控制元件30可以是膜、板等结构，对此不作限制。优选地，目标区域301包括预设区域300的中心。

其中，目标区域301可以为靠近甚至覆盖预设区域300中心的一个小区域。例如，目标区域301的中心与预设区域300的中心重合。目标区域301与预设区域300的形状可以相同，也可以不同。

匀化弥散元件40设置在方向控制元件30与显示面板20之间，用于对接收到的光线进行匀化。当像源100包括准直元件50和方向控制元件30时，则匀化弥散元件40接收到的光线为背光源10间接发出的光线，即，经过准直元件50和方向控制元件30调整后的光线。匀化弥散元件40对光线进行匀化的过程中也可能会有一些弥散作用。

在本公开实施例提供的像源100中，方向控制元件30和匀化弥散元件40分别对光线进行了聚集和匀化弥散，从而能够有效地将背光源10发出的光线限制在预设区域300内；且通过聚集、匀化弥散的方式，能够将背光源10的大部分甚至全部光线汇聚在预设区域300内，从而可以提高光线利用率，使得背光源10在较低功率下也能保证成像亮度，进而可以降低抬头显示设备的功耗，并降低发热量。同时，基于准直元件50对背光源10发出的光线进行准直，方便方向控制元件30和匀化弥散元件40更有效地对光线进行聚集和匀化弥散，方便对光线进行控制。

优选地，方向控制元件30用于使成像使用到的像素出射光线的主光轴汇聚至预设区域300中的目标区域301，这样像素弥散出的光斑可以与预设区域300大小相当，就可以对其进行覆盖，从而可以减少光线浪费，以提升虚像400的亮度。

在一些实施例中，方向控制元件30可以采用曲面透镜，例如凸透镜，或者凹透镜等。

如图3至图7所示，方向控制元件30可以包括基底31和菲涅尔透镜32，其中，基底31包括在其厚度方向上对置的第一面31a和第二面31b，第一面31a和第二面31b中的一者为基底31朝向背光源10的表面，另一者为远离背光源10的表面。菲涅尔透镜32设置在第一面上，且与基底31为一体成型结构。

在方向控制元件30的一种结构中，如图3所示，第一面31a可以为平面，则方向控制元件30整体相当于平面菲涅尔透镜。

为了在不影响光效的情况下，使方向控制元件30具有较小的厚度，如图4至图7所示，在方向控制元件30的另一种结构中，第一面31a为曲面，这种情况下，基底31可以对光线方向进行调节，同时，第一面31a上设置的菲涅尔透镜32也可以对光线方向起到调节作用，相当于在曲面透镜上叠加了菲涅尔透镜32，利用两个透镜同时对光线方向起到调节作用。对于相同的焦距，图4中的方向控制元件30相较于采用凸透镜或凹透镜的方向控制元件30而言，具有更小的厚度，从而便于将方向控制元件30安装至像源100中；而相较于平面菲涅尔透镜而言，图4所示的方向控制元件30中菲涅尔齿的最大深度较小，一方面使得加工更加容易、成本更低，另一方面提高了光效。

在一些实施例中，方向控制元件30的形状可以与显示面板20的形状相同，例如，方向控制元件30和显示面板20均为矩形。需要说明的是，方向控制元件30形状是指，方向控制元件30在显示面板20所在平面上的正投影形状。

在一些实施例中，方向控制元件30可以用于在一个方向或者两个方向对光线进行调节，从而使像素出射的光线的主光轴可以入射到目标区域301内。例如，前述的两个方向为显示面板20的长度方向和宽度方向。其中，第一面31a和菲涅尔透镜32的面型可以根据实际需要灵活设计，其中，第一面31a可以包括凸面(即，朝向远离第二面31b的方向弯曲的面)、凹面(即，朝向靠近第二面31b的方向弯曲的面)和自由曲面中至少之一。菲涅尔透镜32的面型包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一。即，第一面31a可以为凸面，也可以为凹面，还可以为不同面型组合(例如，凸面与凹面的组合等)；菲涅尔透镜32的面型可以为凸面，也可以为凹面，还可以为不同面型组合(例如，凸面与凹面的组合等)，只要其等效的焦距满足设计需求即可。

图4至图7中仅以第一面31a为凹面为例，对方向控制元件30进行示意，如图6所示，沿基底31的长度方向对基底31进行纵向剖切得到第一纵截面，第一纵截面与第一面31a的交界线朝向第二面31b弯曲；如图7所示，沿基底31的宽度方向对基底31进行纵向剖切得到第二纵截面，第二纵截面与第一面31a的交界线朝向第二面31b弯曲；其中，第一纵截面与第一面31a的交界线的曲率、第二纵截面与第一面31a的交界线的曲率可以相同，也可以不同。

在一些实施例中，菲涅尔透镜32包括多个位于第一面31a上的菲涅尔齿，菲涅尔齿的宽度为微米级，例如，菲涅尔齿的宽度小于300微米，以防止抬头显示设备所成的像出现明显的明暗条纹，提高成像的细腻程度，从而改善观看者的视觉体验。进一步的，菲涅尔齿的宽度小于150微米，从而进一步提高成像的细腻程度。

其中，菲涅尔透镜32的菲涅尔齿为环状结构，多个菲涅尔齿依次嵌套设置，菲涅尔齿的宽度即为环状结构的环宽。在其他示例中，第一面31a上的菲涅尔齿可以是其他非环状的，倾斜度不同的菲涅尔的自由曲面等。

图8为本公开实施例中提供的方向控制元件30的第二种结构的剖视图，如图8所示，在另一些实施例中，方向控制元件30除了包括基底31以及设置在基底31的第一面31a上的菲涅尔透镜32之外，还可以包括设置在基底31的第二面31b上的菲涅尔透镜32。其中，基底31的第二面31b为曲面，第二面31b上的菲涅尔透镜32与基底31为一体成型结构。

在图8中，基底31的第一面31a和第二面31b均为曲面，从而可以增强基底31对光线方向的调节作用，同时，第一面31a以及第二面31b上的菲涅尔透镜32也可以对光线方向起到调节作用，相当于在曲面透镜上叠加了两个菲涅尔透镜，利用三个透镜同时对光线方向起到调节作用。对于相同的焦距，图8中方向控制元件30相较于采用凸透镜或凹透镜的方向控制元件30而言，可以进一步减小厚度；而相较于平面菲涅尔透镜而言，图8的方向控制元件30中菲涅尔齿的最大深度进一步减小，从而进一步提高光效。

图8中仅示例性地表示出第二面31b为凹面的情况，在实际应用中，第二面31b和第二面31b上的菲涅尔透镜32的面型可以根据实际需要灵活设计，其中，第二面31b可以包括凸面(即，朝向远离第一面31a的方向弯曲的面)、凹面(即，朝向靠近第一面31a的方向弯曲的面)和自由曲面中至少之一，第二面31b上的菲涅尔透镜32的面型包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一。即，第二面31b可以为凸面，也可以为凹面，还可以为不同面型组合(例如，凸面与凹面的组合等)；第二面31b上的菲涅尔透镜32的面型可以为凸面，也可以为凹面，还可以为不同面型组合(例如，凸面与凹面的组合等)。

在一些实施例中，第二面31b上的菲涅尔透镜32包括多个菲涅尔齿，菲涅尔齿的宽度为微米级，例如，菲涅尔齿的宽度小于300微米，以防止抬头显示设备所成的像出现明显的明暗条纹，提高成像的细腻程度，从而改善观看者的视觉体验。进一步的，菲涅尔齿的宽度小于150微米，从而进一步提高成像的细腻程度。

其中，第二面31b上的菲涅尔透镜32的菲涅尔齿为环状结构，多个菲涅尔齿依次嵌套设置，菲涅尔齿的宽度即为环状结构的环宽。在其他示例中，第二面31b上的菲涅尔齿可以是其他非环状的，倾斜度不同的菲涅尔的自由曲面等。

当抬头显示设备用于车辆中时，显示面板20出射的图像光最终被挡风玻璃200反射至预设区域300，而挡风玻璃200往往不是平面，因此，显示面板20的出射光线具有非对称性。具体地，请参见图9，其中，A位置和B位置的两个像素关于显示面板20的中心轴线L0对称，而A位置的像素出射光线的主光轴L1与B位置的像素出射光线的主光轴L2并不对称。相应地，方向控制元件30的基底31与基底31上的菲涅尔透镜32形成的等效透镜的横截面的外轮廓为非圆形。其中，等效透镜的横截面是指垂直于光轴的截面。

在一些实施例中，背光源10可以包括一个或多个背光灯11。当背光源10包括多个背光灯11时，多个背光灯11可以排成多行多列，也可以排成一行多列或多行一列。背光灯11具体可以为电致发光元件，如发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、有机发光二极管(Organic Light-EmittingDiode，OLED)、迷你发光二极管(MiniLED)、微发光二极管(MicroLED)、冷阴极荧光灯管(ColdCathode Fluorescent Lamp，CCFL)、电致发光显示器(Electroluminescent Display，ELD)、LED冷光源(ColdLEDLight，CLL)、电激发光(ElectroLuminescent，EL)、电子发射(Field Emission Display，FED)、卤钨灯或金属卤化物灯等，本公共实施例对此不做限制。

显示面板20可以包括相对设置的阵列基板、彩膜基板以及位于二者之间的液晶层。彩膜基板可以包括多个彩色滤光部，每个彩色滤光部对应一个像素。例如，多个彩色滤光部包括对应于红色像素的红色滤光部、对应于绿色像素的绿色滤光部和对应于蓝色像素的蓝色滤光部。在一些实施例中，背光的光谱与彩膜基板的透过光谱匹配，从而使背光中更多的光线能够透过显示面板20转为图像光，提高了背光的透过率，以减少显示面板20将背光转化为热能的比例，减少显示面板20的温升，进而延长显示面板20的使用寿命。

需要说明的是，如图26所示，背光的光谱与彩膜基板的透过光谱匹配是指，背光的发光光谱中的波峰与彩膜基板的透过率光谱中的波峰是一一对应的，且相对应的两个波峰所处的波段相同或基本相同。例如，红色滤光部用于透过波长在625～740nm范围内的光，绿色滤光部用于透过波长在492nm～577nm范围内的光，蓝色滤光部用于透过波长在440～475nm范围内的光，即，彩膜基板的透过率光谱有三个第一波峰，三个第一波峰分别处于625～740nm、492nm～577nm和440～475nm波段，这种情况下，则背光的发光光谱同样包括三个第二波峰，三个第二波峰所处的波段与上述三个波段相同，或者至少有70％的重合，或者三个第二波峰所对应的波段分别位于上述三个第一波峰所对应的波段范围内。

在一些实施例中，准直元件50可以包括准直透镜，每个背光灯11可以对应一个准直元件50。其中，背光灯11可以设置在准直元件50的焦点处，以使背光灯11发出的不同方向的光线经过相应的准直透镜后可以平行射出。其中，由于生产工艺的限制，准直元件50出射的光线并不是完全准直的，而是会有轻微的弥散，例如，准直元件50对光线的弥散角为2°*3°。在其他实施例中，准直元件50也可以灯筒等结构。

在一些示例中，准直元件50的外形为圆形，且多个准直元件50紧密排列，从而高效地利用背光源10所发出的光线，提高光线利用率。其中，准直元件50的外形是指，准直元件50垂直于其光轴方向的横截面的外轮廓形状。在另一些示例中，准直元件50的外形为矩形或者正六边形，这种情况下，多个准直元件50可以完全紧密排列，即，相邻准直元件50之间没有空隙，从而可以提高光线利用率和空间利用率。

在一些实施例中，如图10所示，像源100还可以包括增透膜51，其中，至少在准直元件50的入光面(即朝向背光源10的表面)设置有增透膜51，以使更多的光线经过被准直元件50准直，提高光利用率。需要说明的是，在其他实施例中，准直元件50远离背光源10的表面也可以设置有增透膜51，从而进一步提高光利用率。

在上述实施例所提供的像源100中，匀化弥散元件40可以包括多个匀化结构，多个匀化结构用于对光线进行散射和/或衍射，从而实现对光线的弥散。其中，匀化结构的尺寸小于1微米，从而使显示面板20的成像亮度更均匀。其中，匀化弥散元件40具体可以为散射光学元件，例如匀光片、扩散片等；匀化结构则为散射光学元件中的散射粒子。或者，匀化弥散元件40可以为对扩散效果控制较好的衍射光学元件(Diffractive Optical Elements，DOE)，其中，光线透过匀光片等散射光学元件时会发生散射，光线会透射至许多不同的角度，还会发生少量的衍射，但光线的散射起主要作用。而衍射光学元件通过在表面设计特定的微结构，主要通过衍射起到光扩束作用，形成光斑的大小和形状可控。

但是，在实际应用中，匀化弥散元件40的弥散程度有限，即使结合准直元件50对光线的轻微弥散，也可能达不到抬头显示设备的弥散要求。为此，本公开的另一些实施例中在像源100中设置了辅助弥散元件60，具体请参见图11至图13，像源100还可以包括至少一个辅助弥散元件60，辅助弥散元件60用于对接收到的光线进行弥散。如图14所示，辅助弥散元件60可以包括多个光学微结构61，光学微结构61用于调整光线的发散角。可选地，光学微结构61大于1微米。例如，光学微结构61的宽度大于1微米。

其中，多个光学微结构61可以包括至少一个聚光结构611和/或至少一个发散结构612，聚光结构611包括用于对接收到的光线进行汇聚的聚光面611a，发散结构612包括用于对接收到的光线进行发散的发散面612a。例如，如图14中的(a)图所示，每个光学微结构61均为聚光结构611；或者，如图14中的(b)图所示，每个光学微结构61均为发散结构612；或者，如图14中的(c)图所示，多个光学微结构61中的一部分为聚光结构611，另一部分为发散结构612。

如图14所示，光线入射至聚光结构611的聚光面后发生汇聚，而在聚光结构的焦平面S2远离聚光结构的一侧，光线会逐渐发散；光线入射至发散结构612的发散面612a后进行发散，在焦平面S2远离方向控制元件30的一侧的第一平面S1(该第一平面S1与焦平面S2之间的距离大于或等于预设距离d0)上，光线可以达到较好的弥散效果。

在图11至图13所示的实施例中，辅助弥散元件60能够对光线起到弥散作用，从而对匀化弥散元件40的弥散效果进行补足，使得从像素出射的光线形成的光斑尽可能地弥散至整个预设区域300，从而使得观察者双眼处于预设区域300的任意位置均可以观看到完整的虚像400。

如图15所示，在一些实施例中，光学微结构61为柱面透镜结构，多个光学微结构61在第一方向上并排设置，每个光学微结构61沿第二方向延伸。例如，第一方向与第二方向垂直。这种情况下，光学微结构61在第一方向上对光线起到弥散作用。例如，光学微结构61在第一方向上对光线的弥散角度(也即前述的发散角)为20°。

需要说明的是，从图14中可以看出，对于一束平行入射至第二面31b的光线而言，该束光线会被光学微透镜61至少在一个方向上进行发散，例如，当单个光学微透镜61为柱面透镜结构，且柱面透镜结构沿第二方向延伸时，光学微透镜61对入射光线在第一方向上进行发散，出射光线与入射光线的主轴线在第一方向上的最大偏移角度即为光学微透镜61在第一方向上对光线的弥散角度。

还需要说明的是，在图15中，是以多个光学微结构61在辅助弥散元件60的长度方向上并排设置(即，第一方向为辅助弥散元件60的长度方向)为例进行说明的，在其他示例中，光学微结构61采用柱面透镜结构时，多个光学微结构61也可以在辅助弥散元件60的宽度方向上并排设置；当然，多个光学微结构61的排布方向也可以与辅助弥散元件60的长度方向和宽度方向均交叉。

其中，当光学微结构61采用柱面透镜结构时，每个光学微结构61可以为聚光结构611；或者，每个光学微结构61为发散结构612；或者，多个光学微透镜61中的一部分光学微结构61为聚光结构611，另一部分光学微透镜61为发散结构612。其中，当多个光学微透镜61同时包括多个聚光结构611和多个发散结构612时，聚光结构611和发散结构612在第一方向上交替排列，以使方向控制元件30在第一方向上的不同位置对光线的弥散效果更加均匀。另外，聚光结构611和发散结构612可以紧密排列，从而使辅助弥散元件60的表面形成光滑的波浪形表面，这样可以使辅助弥散元件60的各位置均能够对光线起到弥散作用，两个柱面透镜结构之间的过渡位置更加平滑，从而确保过渡位置也可以对光线进行可靠的调整和弥散。

在一些示例中，多个光学微透镜61可以关于第一对称轴和/或第二对称轴呈轴对称设置，第一对称轴为经过辅助弥散元件60的几何中心且沿第一方向延伸的轴线，第二对称轴为经过辅助弥散元件60的几何中心且沿第二方向延伸的轴线。这种设置方式可以使辅助弥散元件60上不同位置对光线的弥散更均匀，从而提高抬头显示设备的成像均匀性。

在一些实施例中，匀化弥散元件40与辅助弥散元件60之间存在预设间距，该预设间距可以大于或等于0.1cm，且小于或等于5cm，从而保证匀化弥散元件40和辅助弥散元件60均可以起到相应的作用。

在一些实施例中，当辅助弥散元件60中的光学微结构61为柱面透镜结构时，背光灯11的发光面可以为沿第一方向延伸的条形面，该条形面的长度方向与柱面透镜结构的延伸方向垂直，和/或，至少部分背光灯11的发光亮度可以独立调节，这种情况下，相当于背光灯11发出的光线在条形面的宽度方向上进行了弥散，再通过柱面透镜结构在自身宽度方向上的弥散，从而可以实现光线在两个方向上的弥散。

需要说明的是，发光面为沿第一方向延伸的条形面是指，发光面在第一方向上的尺寸大于发光面沿其他方向的尺寸，例如，发光面可以为直角矩形或圆角矩形，直角矩形或圆角矩形的长度方向为第一方向，或者，发光面为椭圆形，椭圆形的长轴方向为第一方向。

在上述实施例中，辅助弥散元件60中的光学微结构61为柱面透镜结构时，可以实现光线在柱面透镜结构宽度方向上的弥散，或者，光学微结构61与背光灯11搭配，实现光线在两个方向上的弥散。在其他实施例中，当辅助弥散元件60中的光学微结构61为柱面透镜结构时，可以通过至少两个辅助弥散元件60对光线的共同作用，实现光线在两个方向上的弥散。具体请参见图16，在一个示例中，像源100包括多个辅助弥散元件60，且相邻两个辅助弥散元件60中的光学微结构61为柱面透镜结构，其中一个辅助弥散元件60中的多个光学微结构61在第一方向上并排设置，且每个光学微结构61沿第二方向延伸；另一个辅助弥散元件60中的多个光学微结构61在第二方向上并排设置，且每个光学微结构61沿第一方向延伸。其中，第一方向与第二方向交叉，例如，第一方向与第二方向垂直。这种设置方式可以实现对光线在两个方向上的弥散。

如图17至图18所示，在另一些实施例中，光学微结构61为球面透镜结构，且多个光学微结构61呈阵列排布。这种情况下，光学微结构61在行方向和列方向均可以对光线起到弥散作用。例如，可以通过对球面透镜结构进行参数设计，使光学微结构61对光线的弥散角度为20°*5°，即，光学微结构61在行方向上对光线的弥散角度为20°，在列方向上对光线的弥散角度为5°。

示例性的，行方向可以为辅助弥散元件60的长度方向，列方向可以为辅助弥散元件60的宽度方向；或者，行方向为辅助弥散元件60的宽度方向，列方向为辅助弥散元件60的长度方向；又或者，行方向和列方向均与辅助弥散元件60的长度方向交叉。这样可以实现在两个方向均能对光线的发散角进行调节。

其中，当光学微结构61采用球面透镜结构时，每个光学微结构61可以为聚光结构611；或者，每个光学微结构61为发散结构612；或者，多个光学微透镜61中的一部分光学微结构61为聚光结构611，另一部分光学微透镜61为发散结构612。其中，当多个光学微透镜61同时包括多个聚光结构611和多个发散结构612时，如图18所示，聚光结构611和发散结构612在行方向和列方向上均交替排列，以使辅助弥散元件60的不同位置对光线的弥散效果更加均匀。另外，聚光结构611和发散结构612可以紧密排列，这样可以使辅助弥散元件60的各位置均能够对光线起到弥散作用，两个球面透镜结构之间的过渡位置更加平滑，从而确保过渡位置也可以对光线进行可靠地调整和弥散。

需要说明的是，图18中的方块并不表示聚光结构611和发散结构612的形状。

在一些实施例中，图17所示的辅助弥散元件60中，多个光学微结构61可以呈中心对称，从而使辅助弥散元件60不同位置对光线的弥散更均匀，从而提高抬头显示设备的成像均匀性。

在一些实施例中，如图11所示，当辅助弥散元件60的数量为一个或多个时，每个辅助弥散元件60均可以设置在方向控制元件30与匀化弥散元件40之间，从而对准直元件50射出的光线先聚集、后弥散。或者，如图12所示，每个辅助弥散元件60可以设置在方向控制元件30与准直元件50之间，从而对准直元件50射出的光线先弥散、后聚集。又或者，如图13所示，辅助弥散元件60的数量为多个时，方向控制元件30与匀化弥散元件40之间、方向控制元件30与准直元件50均可以设置有辅助弥散元件60。其中，为了更方便的控制光线，可以采用先聚集后弥散的方式，即，将辅助弥散元件60设置在方向控制元件30与匀化弥散元件40之间。

在一些实施例中，如图19所示，方向控制元件30可以包括基底31以及设置在基底31的第一面上的菲涅尔透镜32，并且，其中一个辅助弥散元件60的光学微结构61设置在基底31远离菲涅尔透镜32的一侧，且与基底31为一体成型结构。这种情况下，方向控制元件30和辅助弥散元件60形成的整体结构既可以对光线起到聚集作用，也可以对光线起到弥散作用，从而可以简化像源100的整体结构和体积。

其中，在图19中，可以将多个光学微透镜61设置在基底31远离背光源10的一侧，将菲涅尔透镜32设置在基底31靠近背光源10的一侧，从而先对光线进行聚集，再弥散；也可以将多个光学微透镜61设置在基底31朝向背光源10的一侧，将菲涅尔透镜32设置在基底31远离背光源10的一侧，从而先对光线进行弥散，再聚集。为了方便对光线的控制，本公开实施例中可以采用先聚集后弥散的方式。

在一些实施例中，如图20所示，辅助弥散元件60中的光学微结构61可以为柱状透镜结构，多个柱状透镜结构沿第一方向排列，每个柱状透镜结构沿第二方向延伸，第一方向可以与方向控制元件30的长度方向相同，第二方向可以与方向控制元件30的宽度方向相同；或者，如图21所示，光学微结构61为球状透镜结构。

在一些实施例中，如图22所示，方向控制元件30可以为曲面透镜，即，方向控制元件30并不包括菲涅尔透镜，例如，方向控制元件30为凸透镜，或者凹透镜，或者凸透镜和凹透镜的组合。这种情况下，辅助弥散元件60的数量为多个时，其中两个辅助弥散元件60的光学微结构61分别位于方向控制元件30靠近背光源10的一侧和远离背光源10的一侧，并与方向控制元件30为一体成型结构。这种情况下，方向控制元件30和辅助弥散元件60形成的整体结构同样可以对光线起到聚集作用，也可以对光线起到弥散作用，从而可以简化像源100的整体结构和体积。

在一些实施例中，如图23所示，像源100可以还包括偏振控制元件24。显示面板20包括第一偏振片21、液晶层23和第二偏振片22。

其中，第一偏振片21和第二偏振片22分别设置在液晶层23的两侧，且第一偏振片21位于液晶层23与背光源10之间，第一偏振片21用于透过第一线偏振光线，第二偏振片22用于透过第二线偏振光线，第二线偏振光线的偏振方向与第一线偏振光线的偏振方向垂直。偏振控制元件24设置在背光源10与第一偏振片21之间，偏振控制元件24用于透过第一线偏振光线，并反射或吸收第二线偏振光线。

其中，显示面板20还可以包括第一衬底和第二衬底(图中未示出)，液晶层23位于第一衬底与第二衬底之间，其中，第一偏振片21可以位于第一衬底远离液晶层23的一侧，第二偏振片22可以位于第二衬底远离液晶层23的一侧。

其中，显示面板20的液晶层23的相对两侧分别设有偏振状态垂直的偏振片，即第一偏振片21和第二偏振片22；第一线偏振光线能够透过第一偏振片21，第二线偏振光线能够透过第二偏振片22，且第一线偏振光线的偏振方向与第二线偏振光线的偏振方向垂直。由于背光源10发出的光线一般为非偏振光，也即约50％的光能被第一偏振片21所吸收，这部分光能会导致显示面板20发热，从而影响显示面板20的使用寿命。而本公开实施例中，在背光源10与第一偏振片21之间设置偏振控制元件24，该偏振控制元件24能够透过第一线偏振光线，并反射或吸收第二线偏振光线，使得到达第一偏振片21的光线只有第一线偏振光线，从而避免第一偏振片21吸收第二线偏振光线，避免显示面板20吸热，从而可以延长显示面板20的使用寿命。其中，若第二线偏振光线可以被偏振控制元件24吸收，则只需要保证偏振控制元件24与显示面板20间隔一段距离即可；此外，若偏振控制元件24能够反射第二线偏振光线，该被反射的第二线偏振光线可以再经过其他部件的反射作用再次被反射至偏振控制元件24，且其中的部分光线能够转换为第一线偏振光线，从而使得有更多的光线可以用于显示面板20成像，进而提高光线利用率。

可选的，偏振控制元件24为反射式偏振反射膜，具体可为DBEF(双层增亮薄膜，Dual Brightness Enhancement Film)、BEF、具有偏振与入射角度选择透过性的光子晶体等，且在偏振控制元件24能够反射第二线偏振光线时，该偏振控制元件24可以贴附于显示面板20朝向背光源10的表面。

在一些实施例中，偏振控制元件24与匀化弥散元件40为两个不同的元件；在另一些实施例中，匀化弥散元件40本身具有反射或吸收第二线偏振光线的功能，此时，匀化弥散元件40可以用作偏振控制元件24，也就无需再额外设置偏振控制元件24。

本公开实施例还提供一种抬头显示设备，如图24所示，抬头显示设备包括上述实施例中的像源100以及反射成像元件500。反射成像元件500用于接收像源100所输出的图像光并将图像光输出至预设区域300。

在一些实施例中，如图24所示，抬头显示设备还可以包括壳体600，上述像源100和反射成像元件500均位于壳体600内，从而对像源100和反射成像元件500进行保护。壳体600具有开口601，以使图像光可以从开口601射出。

在一些实施例中，反射成像元件500可以包括放大元件501，放大元件501可以使抬头显示设备具有更远的成像距离和更大的成像尺寸。例如，可以通过改变放大元件501的放大倍率来实现成像距离和成像尺寸的改变。放大倍率可以通过调整放大元件501的曲率等参数来改变。

在一些实施例中，放大元件501可以为曲面反射镜，可选地，曲面反射镜为凹面反射镜，也就是说反射面为凹曲面的反射镜。在曲面反射镜为凹面反射镜的情况下，若像源100与凹面反射镜之间的光学距离小于凹面反射镜的焦距，则凹面反射镜基于像源100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，在像源100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，像源100位于凹面反射镜的一倍焦距以内)，凹面反射镜的像距随像源100与凹面反射镜之间的光学距离的增大而增大，也即，像源100与凹面反射镜之间的光学距离越大，则观察者与其观看到的虚像400之间的距离越大。

可选地，曲面反射镜为自由曲面反射镜，也就是说，反射面为自由曲面的反射镜，或者说反射面不具有旋转对称性，以提升抬头显示设备的成像质量。

在另一些可选实施例中，放大元件501可以为光波导或者全息光学元件。

如图24所示，反射成像元件500不限于仅包括放大元件501，还可以包括平面反射镜502，通过该平面反射镜502调整图像光线传播的光路，从而减小抬头显示设备的体积。

本公开实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述实施例中的抬头显示设备和挡风玻璃200。如图25所示，挡风玻璃200用于将抬头显示设备出射的图像光反射至预设区域300。其中，挡风玻璃200具有半透半反的特性，使得抬头显示设备发出的图像光能够被挡风玻璃200反射至预设区域300，同时，车辆外部的光线也可以透过挡风玻璃200到达预设区域300，使得观察者的双眼位于预设区域300时，可以同时看到抬头显示设备所成的像以及车辆外部的景象。其中，本公开实施例中的“半透半反”指的是挡风玻璃200可以透过光线，也可以反射光线，并不只限定透过50％的光线、反射50％的光线。例如，对可见光的透过率大于或等于70％。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (20)

1.一种抬头显示设备中的像源，其特征在于，包括：

背光源；

准直元件，所述准直元件设置在所述背光源的出光侧，用于将所述背光源的光线调整为平行光；

显示面板，所述显示面板设置在所述准直元件远离所述背光源的一侧，用于将接收到的光线转换为图像光后输出至预设区域；所述显示面板包括多个像素；

方向控制元件，所述方向控制元件设置在所述准直元件与所述显示面板之间，用于调节所述准直元件的出射光线的方向，以使至少部分所述像素出射光线的主光轴汇聚至所述预设区域中的目标区域，所述目标区域小于所述预设区域；

匀化弥散元件，所述匀化弥散元件设置在所述方向控制元件与所述显示面板之间，用于对接收到的光线进行匀化。

2.根据权利要求1所述的像源，其特征在于，所述像源还包括至少一个辅助弥散元件，所述辅助弥散元件设置在所述准直元件与所述匀化弥散元件之间，且包括多个大于1微米的光学微结构；

多个所述光学微结构包括：至少一个用于对接收到的光线进行汇聚的聚光结构，和/或，至少一个用于对接收到的光线进行发散的发散结构。

3.根据权利要求2所述的像源，其特征在于，所述光学微结构为柱面透镜结构，且多个所述光学微结构在第一方向上并排设置，所述匀化弥散元件与所述辅助弥散元件的距离大于或等于0.1cm，且小于或等于5cm。

4.根据权利要求3所述的像源，其特征在于，当多个所述光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时，所述聚光结构和所述发散结构在所述第一方向上交替排列。

5.根据权利要求3所述的像源，其特征在于，所述背光源包括多个背光灯，所述背光灯的发光面为沿所述第一方向延伸的条形面，和/或，多个所述背光灯中的至少部分的亮度可以独立调节。

6.根据权利要求2所述的像源，其特征在于，所述光学微结构为球面透镜结构，且多个所述光学微结构排成阵列。

7.根据权利要求6所述的像源，其特征在于，当多个所述光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时，所述聚光结构和所述发散结构在行方向上和列方向上均交替排列。

8.根据权利要求2所述的像源，其特征在于，所述辅助弥散元件的数量为多个；

相邻两个所述辅助弥散元件中的所述光学微结构为柱面透镜结构，且其中一个所述辅助弥散元件中的多个所述光学微结构在第一方向上并排设置；另一个所述辅助弥散元件中的多个所述光学微结构在第二方向上并排设置；

其中，所述第一方向和所述第二方向交叉。

9.根据权利要求8所述的像源，其特征在于，当所述辅助弥散元件中的所述多个光学微结构包括多个聚光结构和多个发散结构时，同一个所述辅助弥散元件中，所述聚光结构和所述发散结构交替排列。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的像源，其特征在于，

每个所述辅助弥散元件设置在所述方向控制元件与所述匀化弥散元件之间；

或者，每个所述辅助弥散元件设置在所述方向控制元件与所述准直元件之间；

或者，所述辅助弥散元件的数量为多个，所述方向控制元件与所述匀化弥散元件、所述方向控制元件与所述准直元件之间均设置有所述辅助弥散元件。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的像源，其特征在于，所述方向控制元件包括凸透镜、凹透镜、菲涅尔透镜中的一种或多种的组合。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的像源，其特征在于，所述方向控制元件包括：

基底，所述基底包括第一面和第二面，所述第一面和所述第二面中的一者为所述基底朝向所述背光源的表面，另一者为所述基底远离所述背光源的表面；

菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜设置在所述第一面上，且与所述基底为一体成型结构。

13.根据权利要求12所述的像源，其特征在于，所述第一面为曲面，所述第一面包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一；

所述菲涅尔透镜的面型包括凸面、凹面和自由曲面中至少之一。

14.根据权利要求12所述的像源，其特征在于，当所述像源还包括至少一个辅助弥散元件时，其中一个所述辅助弥散元件的光学微结构设置在所述基底远离所述菲涅尔透镜的一侧，且与所述基底为一体成型结构。

15.根据权利要求2至9中任一项所述的像源，其特征在于，所述方向控制元件为曲面透镜；所述辅助弥散元件的数量为多个，其中两个所述辅助弥散元件的光学微结构分别位于所述方向控制元件靠近所述背光源的一侧和远离所述背光源的一侧，并与所述方向控制元件为一体成型结构。

16.根据权利要求1至9中任一项所述的像源，其特征在于，所述匀化弥散元件包括：用于对接收到的光线进行散射和/或衍射的多个匀化弥散结构，所述匀化弥散结构的尺寸小于1微米。

17.根据权利要求1至9中任一项所述的像源，其特征在于，所述像源还包括至少设置在所述准直元件入光面上的增透膜。

18.根据权利要求1至9中任一项所述的像源，其特征在于，所述显示面板包括：

液晶层；

第一偏振片，所述第一偏振片设置在所述液晶层靠近所述背光源的一侧，用于透过第一线偏振光线；

第二偏振片，所述第二偏振片设置在所述液晶层远离所述背光源的一侧，用于透过与所述第一线偏振光线的偏振方向垂直的第二线偏振光线；

其中，所述像源还包括偏振控制元件，所述偏振控制元件设置在所述第一偏振片靠近所述背光源的一侧，用于反射或吸收所述第二线偏振光线。

19.一种抬头显示设备，其特征在于，包括：

权利要求1至18中任一项所述的像源；

光输出部，所述光输出部用于接收所述图像光并将所述图像光输出至所述预设区域。

20.一种车辆，其特征在于，包括：

权利要求19所述的抬头显示设备；

挡风玻璃，所述挡风玻璃用于将所述抬头显示设备出射的图像光反射至所述预设区域。