一种大eyebox的AR-HUD

技术领域

本发明属于车载抬头显示技术领域，特别涉及一种大eyebox的AR-HUD。

背景技术

目前，驾驶员开车的过程中，需要经常性的观察车速、导航等重要信息来辅佐开车，获取这种信息一般都需要驾驶员低头去查看汽车自带的仪表盘。而如果通过抬头显示器(HUD，Head Up Display)形成的虚拟像落在驾驶员的视线前方，驾驶员即可方便查看车辆信息，这将大大提高驾驶的安全性。

现有的基于光波导技术的HUD通过半透半反镜成像，一方面透过反射镜观看路面状况，一方面投影图像源经反射镜反射，进入人眼区域，反射镜所反射的图像源一般为LCOS、Micro-LED等显示屏或DLP投影的一次像面。

传统的风挡式HUD在一定的角度下太阳光照射HUD，并经内部反射镜反射形成汇聚光斑。由于汇聚光斑会携带能量，会将显示屏及周边零件加热甚至损坏，从而影响HUD使用的寿命。

中国实用新型专利CN207216154U中提出了一种基于光波导的抬头显示系统，其存在的缺点为光波导的系统光效率低，亮度均匀性差，架构受到光栅设计的限制，波导成像清晰度不高，光引擎部分受到太阳光的照射导致寿命短。

中国实用新型专利CN207374131U中提出了一种风挡式HUD，其存在的缺点为反射式的光波导系统光效率低，亮度均匀性差，eyebox范围比较局限，光波导部分不能随意旋转角度，不方便调控位置占据空间。

中国发明专利申请CN109491089A中公开了一种基于DLP的车载AR-HUD，其存在的问题是系统效率不高，eyebox范围比较局限，太阳光会对光引擎部分产生损害降低使用寿命，光波导部分不能随意旋转角度，不方便调控位置占据空间。

综上所述，现有的车载HUD存在以下问题：

1、图像源(显示屏)长时间受到太阳光的照射，容易损坏；

2、传统的HUD成像距离近，驾驶员观看导航等显示画面时，眼镜不断变焦，交互性差的同时还容易产生视觉疲劳；

3、传统的HUD的eyebox小，视场小，显示内容有限。

发明内容

本发明提出一种大eyebox的AR-HUD，能够解决现有技术中图像源(显示屏)长时间受到太阳光的照射，容易损坏，驾驶员容易产生视觉疲劳，eyebox小，视场小，显示内容有限的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种大eyebox的AR-HUD，包括：

光引擎部分，产生图像信息并将其进行输出；

光波导片，与光引擎部分固定连接，用于耦合进光引擎部分输出的图像信息并将图像信息传输到eyebox区域；

角度选择膜，固定设置在光波导片上，反射掉照射光波导片的太阳光线；

角度选择膜和光引擎部分设置于光波导片的同一侧，角度选择膜位于光波导片与挡风玻璃相对的一侧。

该发明包括有衍射光波导波导片，角度反射膜等。光引擎部分将图像源通过一光波导输入耦合端耦合入光波导片中，经过光波导片内部传输后，进入驾驶员眼镜附近的eyebox区域内。在eyebox区域内，驾驶员通过光波导屏观看到所投影的抬头显示画面。相比以往的AR-HUD设计，本发明中的HUD所运用的是衍射光波导的形式，搭配角度选择膜，可以实现角度的旋转，角度选择膜可以很好的反射掉太阳光线，有效的保护HUD中的部件。光波导屏无光焦度，驾驶员能够通过光波导屏观看无变形、无缩放的路面场景。

作为一种优选的技术方案，光波导片包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，光引擎部分产生的图像信息被耦合进衍射光波导片中(WG)，由于光波导片内玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播，当光线到达扩瞳&出瞳区域后，进行扩瞳和出瞳。经过扩瞳区域和出瞳的光线通过角度反射膜(ANGF)后成像。

作为一种优选的技术方案，入瞳区域为表面光栅或者棱镜耦合重的任一种，扩瞳区域为渐变的表面光栅或者体光栅中的任一种，出瞳区域为渐变的体光栅。

作为一种优选的技术方案，入瞳以及扩瞳区域为表面浮雕光栅，出瞳区域为体全息光栅，以上，本发明在入瞳区域才有效率最高的slanted光栅或者直接采用棱镜耦合，将入射区域的效率提高至最高。扩瞳区域采用渐变的表面光栅或者体光栅，控制扩瞳的均匀性。出瞳区域采用渐变的体光栅，利用体光栅响应波长窄的特点，在保证图像色彩亮度均匀性的同时消除环境光的彩色条纹影响。

作为一种优选的技术方案，光引擎部分包括微显示屏幕和投影镜头模组，微显示屏幕为DLP屏幕、Lcos屏幕、Micro-LED屏幕或Micro-OLED屏幕中的任一种，微显示屏幕的尺寸在0.2～0.4英寸之间，微显示屏幕的分辨率为1080p。

作为一种优选的技术方案，角度选择膜的厚度为2mm，角度选择膜可以实现对特定角度的光线进行反射，一般将小于75度(光线与膜的夹角)左右的光线全部反射回去而不进入到光波导片中，大于75度的光线将会透射过波导片，也不会进入到波导片，降低太阳光线对系统的损伤。波导片的特性即为小角度入射的光线会进入波导片，而大角度的光线会从波导片穿过。重新设计衍射光波导的整体架构，通过不同功能区域的实现方式及工艺区别，实现最大的入瞳耦合效率，最佳的扩瞳方式，以及合理的出射区域，在解决普通光波导效率问题的同时，改善波导出瞳区域在环境光照射下的彩色衍射条纹影响，从而整体改善AR显示里衍射光波导带来的用户体验。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

在不影响车载显示的前提下，极大的提升了系统的使用寿命，有效的保护系统不受太阳光的影响。通过衍射光波导的形式极大增大了eyebox区域，实现更多信息的显示。由于整体的可旋转性，更有效的利用了车辆的空间，利用角度选择膜配合波导，不怕太阳光的照射使得系统受到损害，延长整个系统的使用寿命。成像的虚像距离远，并与水平夹角可以更小，驾驶员观看信息眼睛不再需要不断变焦，降低驾驶疲劳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明另一实施例的系统示意图；

图3为衍射光波导片与角度选择膜配合的结构示意图；

图4为波导片的俯视图；

图5为衍射光波导系统结构示意图；

图6为入瞳区域以及扩瞳区域的工作过程示意图；

图7为入瞳区域的具体光栅形貌结构示意图；

图8为出瞳区域光栅形貌结构示意图；

图9为出瞳区域采用体全息光栅的结构示意图；

图10为交叠光栅周期的方向示意图。

图中，1-光引擎部分；2-光波导片；3-角度选择膜；4-挡风玻璃；21-入瞳区域；22-出瞳区域；23-扩瞳区域；。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

根据图1～图10所示，实施例一：一种大eyebox的AR-HUD，包括：

光引擎部分1，产生图像信息并将其进行输出；

光波导片2，与光引擎部分1固定连接，用于耦合进光引擎部分1输出的图像信息并将图像信息传输到eyebox区域；

角度选择膜3，固定设置在光波导片2上，反射掉照射光波导片2的太阳光线；

角度选择膜3和光引擎部分1设置于光波导片2的同一侧，角度选择膜3位于光波导片2与挡风玻璃4相对的一侧。

该发明包括有衍射光波导波导片，角度反射膜等。光引擎部分1将图像源通过一光波导输入耦合端耦合入光波导片2中，经过光波导片2内部传输后，进入驾驶员眼镜附近的eyebox区域内。在eyebox区域内，驾驶员通过光波导屏观看到所投影的抬头显示画面。相比以往的AR-HUD设计，本发明中的HUD所运用的是衍射光波导的形式，搭配角度选择膜3，可以实现角度的旋转，角度选择膜3可以很好的反射掉太阳光线，有效的保护HUD中的部件。光波导屏无光焦度，驾驶员能够通过光波导屏观看无变形、无缩放的路面场景。

光波导片2包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，光引擎部分1产生的图像信息被耦合进衍射光波导片2中(WG)，由于光波导片2内玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播，当光线到达扩瞳&出瞳区域后，进行扩瞳和出瞳。经过扩瞳区域和出瞳的光线通过角度反射膜(ANGF)后成像。

入瞳区域为表面光栅或者棱镜耦合重的任一种，扩瞳区域为渐变的表面光栅或者体光栅中的任一种，出瞳区域为渐变的体光栅，入瞳以及扩瞳区域为表面浮雕光栅，出瞳区域为体全息光栅，光引擎部分1包括微显示屏幕和投影镜头模组，微显示屏幕为DLP屏幕、Lcos屏幕、Micro-LED屏幕或Micro-OLED屏幕中的任一种，微显示屏幕的尺寸在0.2～0.4英寸之间，微显示屏幕的分辨率为1080p以上，本发明在入瞳区域才有效率最高的slanted光栅或者直接采用棱镜耦合，将入射区域的效率提高至最高。扩瞳区域采用渐变的表面光栅或者体光栅，控制扩瞳的均匀性。出瞳区域采用渐变的体光栅，利用体光栅响应波长窄的特点，在保证图像色彩亮度均匀性的同时消除环境光的彩色条纹影响。

角度选择膜3的厚度为2mm，角度选择膜3可以实现对特定角度的光线进行反射，一般将小于75度(光线与膜的夹角)左右的光线全部反射回去而不进入到光波导片2中，大于75度的光线将会透射过波导片，也不会进入到波导片，降低太阳光线对系统的损伤。波导片的特性即为小角度入射的光线会进入波导片，而大角度的光线会从波导片穿过。重新设计衍射光波导的整体架构，通过不同功能区域的实现方式及工艺区别，实现最大的入瞳耦合效率，最佳的扩瞳方式，以及合理的出射区域，在解决普通光波导效率问题的同时，改善波导出瞳区域在环境光照射下的彩色衍射条纹影响，从而整体改善AR显示里衍射光波导带来的用户体验。

本发明提供一种基于衍射光波导的大eyebox的AR-HUD，不但具有传统HUD将导航、车况等信息显示在驾驶员前方平视范围内的功能，而且还可以实现大eyebox。HUD可以实现角度旋转，配合上角度选择膜3层，对大角度的太阳光有一定的反射小角度的太阳光有透射作用，从而可以有效降低太阳光进入系统，降低对光引擎的损害。并且可以实现虚像距离远，与水平方向的夹角小等优点。

本发明属于车载显示HUD中的利用衍射光波导的AR-HUD的方式，该系统主要发明包括有衍射光波导波导片，角度反射膜等。光引擎部分1将图像源通过一光波导输入耦合端耦合入光波导中，经过光波导内部传输后，进入驾驶员眼镜附近的eyebox区域内。在eyebox区域内，驾驶员通过光波导屏观看到所投影的抬头显示画面。相比以往的AR-HUD设计，本实例中的HUD所运用的是衍射光波导的形式，搭配角度选择膜3，可以实现角度的旋转，角度选择膜3可以很好的反射掉太阳光线，有效的保护HUD中的部件。光波导屏无光焦度，驾驶员能够通过光波导屏观看无变形、无缩放的路面场景。

本发明的利用衍射光波导的HUD工作示意图如图1所示。LT是感测环境光的元件，一般作为显示亮度调节的参考。光引擎LE部分由Panel+lens组成。Panel指的是微显示屏幕，一般使用的为DLP、Lcos、Micro-LED、Micro-OLED等屏幕，尺寸控制在0.3英寸左右，分辨率一般为1080p或者更高。Lens是+指的投影镜头模组，入瞳直径控制在几个毫米左右，镜片数目一般为5～8片。光引擎部分1产生的图像信息被耦合进衍射光波导片2中(WG)，由于光波导片2内玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播，当光线到达扩瞳区域后，进行扩瞳，一部分继续向右传播，另一部分朝着出瞳方向传播。光线扩瞳后通过出瞳区域耦合出来，出瞳区域将光线耦合进入人眼的同时具备扩瞳的功能。角度选择膜3(ANGF)是一种能够反射特定入射角度光线的膜，膜层厚度一般为2mm，角度选择膜3贴置在波导片上。经过扩瞳和出瞳的光线通过角度反射膜(ANGF)以及车挡风玻璃4(WIN)的反射成像后进入人眼。人眼睛会认为此虚拟像落在与人眼正视线夹角(θ)不大的位置处，此θ一般为5度以内。

人眼也可以直接通过波导片直接观察到视野正前方的车辆信息的像，不需要通过车挡风玻璃4的反射进入人眼，进一步提高系统的效率，如图2所示。光引擎部分1产生的图像信息被耦合进波导片中(WG)，由于玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播，当光线到达扩瞳&出瞳区域后，进行扩瞳和出瞳，经过扩瞳和出瞳的光线直接进入人眼。

本发明利用特殊光栅的衍射光波导片2来将入射区域的效率提高至最高，提升整体效率的同时提升了亮度均匀性，增大了eyebox，eyebox是指人眼能观看到的区域。角度反射膜则是能防止太阳光线照射波导片而进入到光引擎部分1。并且光波导部分和角度选择膜3可以实现角度的旋转，这种可调的结构，也进一步实现人眼eyebox的调节，整体的角度可旋转性也有效的利用车辆的空间。

本发明是一种衍射光波导片2搭配角度选择膜3的结构，如图3所示。光引擎部分1产生的图像信息被耦合进衍射光波导片2中(WG)，由于光波导片2内玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播，当光线到达扩瞳&出瞳区域后，进行扩瞳和出瞳。经过扩瞳和出瞳的光线通过角度反射膜(ANGF)后成像。角度选择膜3可以实现对特定角度的光线进行反射，一般将小于75度(光线与膜的夹角)左右的光线全部反射回去而不进入到光波导片2中，大于75度的光线将会透射过波导片，也不会进入到波导片，降低太阳光线对系统的损伤。波导片的特性即为小角度入射的光线会进入波导片，而大角度的光线会从波导片穿过。重新设计衍射光波导的整体架构，通过不同功能区域的实现方式及工艺区别，实现最大的入瞳耦合效率，最佳的扩瞳方式，以及合理的出射区域，在解决普通光波导效率问题的同时，改善波导出瞳区域在环境光照射下的彩色衍射条纹影响，从而整体改善AR显示里衍射光波导带来的用户体验。

波导片的俯视图结构示意如图4所示，波导片有入瞳区域、扩瞳区域、出瞳区域三个区域。这三个区域利用特殊的设计并改变其加工方式，提升光波导的整体效率，消除出瞳区域在环境光下的彩色衍射条纹。

本发明的衍射光波导系统结构如图5所示，将平板玻璃作为波导的传输主体，光学引擎部分由panel以及lens构成，光引擎部分1产生的图像信息从入瞳区域导入到波导内部，由于玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播(如图5)，当光线到达扩瞳区域后，进行扩瞳，一部分继续向右传播，另一部分朝着出瞳方向传播。光线扩瞳后通过出瞳区域耦合出来，出瞳区域将光线耦合进入人眼的同时具备扩瞳的功能。其中，入瞳区域采用特殊设计的表面光栅或者棱镜耦合，扩瞳区域采用特殊设计的表面光栅或者体光栅，出瞳区域采用特殊设计的体光栅。

由于常规AR显示的衍射光波导效率很低，本发明在入瞳区域才有效率最高的slanted光栅或者直接采用棱镜耦合，将入射区域的效率提高至最高。扩瞳区域采用渐变的表面光栅或者体光栅，控制扩瞳的均匀性。出瞳区域采用渐变的体光栅，利用体光栅响应波长窄的特点，在保证图像色彩亮度均匀性的同时消除环境光的彩色条纹影响。

本实施例是一种浮雕体复合全息的光波导，光栅的不同功能区域见图4，其中入瞳以及扩瞳区域为表面浮雕光栅，出瞳区域为体全息光栅。此光栅分区设计，可以实现AR衍射光波导的功能。对于图4左中的光栅入射光线入射到入瞳区域，入瞳区域的具体光栅形貌如下图，为周期固定的倾斜光栅。出瞳区域为周期固定，但占空比和高度等参数随位置调制的倾斜光栅或二元光栅。

出瞳区域为体全息光栅，光栅的周期固定，光栅的调制深度随位置渐变，由于体全息光栅的波长选择性，会使环境杂光的影响消除。体全息光栅示意图如下，光栅通过曝光工艺写入记录材料中，在材料内部形成周期固定的折射率起伏。

扩瞳以及出瞳区域是具备两维结构的体光栅波导，在体光栅的基础上通过多次曝光，形成两个光栅的交叠2D光栅，交叠光栅周期的方向如图。

在不影响车载显示的前提下，极大的提升了系统的使用寿命，有效的保护系统不受太阳光的影响。通过衍射光波导的形式极大增大了eyebox区域，实现更多信息的显示。由于整体的可旋转性，更有效的利用了车辆的空间，利用角度选择膜3配合波导，不怕太阳光的照射使得系统受到损害，延长整个系统的使用寿命。成像的虚像距离远，并与水平夹角可以更小，驾驶员观看信息眼睛不再需要不断变焦，降低驾驶疲劳。

本实施例是一种利用衍射光波导技术搭配角度选择膜3的AR-HUD，能够实现大eyebox，系统长寿命，有着更佳的虚像位置的方案。

实施例二：一种大eyebox的AR-HUD，包括：

光引擎部分1，产生图像信息并将其进行输出；

光波导片2，与光引擎部分1固定连接，用于耦合进光引擎部分1输出的图像信息并将图像信息传输到eyebox区域；

角度选择膜3，固定设置在光波导片2上，反射掉照射光波导片2的太阳光线；

角度选择膜3和光引擎部分1设置于光波导片2的同一侧，角度选择膜3位于光波导片2与挡风玻璃4相对的一侧。

该发明包括有衍射光波导波导片，角度反射膜等。光引擎部分1将图像源通过一光波导输入耦合端耦合入光波导片2中，经过光波导片2内部传输后，进入驾驶员眼镜附近的eyebox区域内。在eyebox区域内，驾驶员通过光波导屏观看到所投影的抬头显示画面。相比以往的AR-HUD设计，本发明中的HUD所运用的是衍射光波导的形式，搭配角度选择膜3，可以实现角度的旋转，角度选择膜3可以很好的反射掉太阳光线，有效的保护HUD中的部件。光波导屏无光焦度，驾驶员能够通过光波导屏观看无变形、无缩放的路面场景。

光波导片2包括入瞳区域、扩瞳区域和出瞳区域，光引擎部分1产生的图像信息被耦合进衍射光波导片2中(WG)，由于光波导片2内玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播，当光线到达扩瞳&出瞳区域后，进行扩瞳和出瞳。经过扩瞳区域和出瞳的光线通过角度反射膜(ANGF)后成像。

入瞳区域为表面光栅或者棱镜耦合重的任一种，扩瞳区域为渐变的表面光栅或者体光栅中的任一种，出瞳区域为渐变的体光栅，入瞳以及扩瞳区域为表面浮雕光栅，出瞳区域为体全息光栅，光引擎部分1包括微显示屏幕和投影镜头模组，微显示屏幕为DLP屏幕、Lcos屏幕、Micro-LED屏幕或Micro-OLED屏幕中的任一种，微显示屏幕的尺寸在0.2～0.4英寸之间，微显示屏幕的分辨率为1080p以上，本发明在入瞳区域才有效率最高的slanted光栅或者直接采用棱镜耦合，将入射区域的效率提高至最高。扩瞳区域采用渐变的表面光栅或者体光栅，控制扩瞳的均匀性。出瞳区域采用渐变的体光栅，利用体光栅响应波长窄的特点，在保证图像色彩亮度均匀性的同时消除环境光的彩色条纹影响。

角度选择膜3的厚度为2mm，角度选择膜3可以实现对特定角度的光线进行反射，一般将小于75度(光线与膜的夹角)左右的光线全部反射回去而不进入到光波导片2中，大于75度的光线将会透射过波导片，也不会进入到波导片，降低太阳光线对系统的损伤。波导片的特性即为小角度入射的光线会进入波导片，而大角度的光线会从波导片穿过。重新设计衍射光波导的整体架构，通过不同功能区域的实现方式及工艺区别，实现最大的入瞳耦合效率，最佳的扩瞳方式，以及合理的出射区域，在解决普通光波导效率问题的同时，改善波导出瞳区域在环境光照射下的彩色衍射条纹影响，从而整体改善AR显示里衍射光波导带来的用户体验。

本发明提供一种基于衍射光波导的大eyebox的AR-HUD，不但具有传统HUD将导航、车况等信息显示在驾驶员前方平视范围内的功能，而且还可以实现大eyebox。HUD可以实现角度旋转，配合上角度选择膜3层，对大角度的太阳光有一定的反射小角度的太阳光有透射作用，从而可以有效降低太阳光进入系统，降低对光引擎的损害。并且可以实现虚像距离远，与水平方向的夹角小等优点。

本发明属于车载显示HUD中的利用衍射光波导的AR-HUD的方式，该系统主要发明包括有衍射光波导波导片，角度反射膜等。光引擎部分1将图像源通过一光波导输入耦合端耦合入光波导中，经过光波导内部传输后，进入驾驶员眼镜附近的eyebox区域内。在eyebox区域内，驾驶员通过光波导屏观看到所投影的抬头显示画面。相比以往的AR-HUD设计，本实例中的HUD所运用的是衍射光波导的形式，搭配角度选择膜3，可以实现角度的旋转，角度选择膜3可以很好的反射掉太阳光线，有效的保护HUD中的部件。光波导屏无光焦度，驾驶员能够通过光波导屏观看无变形、无缩放的路面场景。

如图7所示为此结构衍生出的另一种AR-HUD系统，LT是感测环境光的元件，一般作为显示亮度调节的参考。光引擎部分1LE由Panel+lens组成。Panel指的是微显示屏幕，一般使用的为DLP、Lcos、Micro-LED、Micro-OLED等屏幕，尺寸控制在0.3英寸左右，分辨率一般为1080p或者更高。Lens是指的投影镜头模组，入瞳直径控制在几个毫米左右，镜片数目一般为5～8片。光引擎部分1产生的图像信息被耦合进衍射光波导片2中(WG)，由于光波导片2内玻璃的全反射，光线被束缚在玻璃中传播，当光线到达扩瞳区域后，进行扩瞳，一部分继续向右传播，另一部分朝着出瞳方向传播。光线扩瞳后通过出瞳区域耦合出来，出瞳区域将光线耦合进入人眼的同时具备扩瞳的功能。角度选择膜3(ANGF)是一种能够很好反射特定入射角度光线的膜，膜层厚度一般为2mm，角度选择膜3贴置在波导片上。波导片直接将图像信息耦合进人眼，避免了车挡风玻璃4的反射，人眼直接通过波导片可以观看到虚拟像，没有角度的偏差，提高驾驶员的轻松感，没有经过挡风玻璃4的反射再成像则进一步的提升了整个系统的效率。

光波导片2的整体技术方案参考实施例1

本实施例图像信息直接通过光波导片2成像落于人眼，进一步提高了系统的效率，增大了eyebox，可见区域加大。人眼直接通过波导片观看到虚拟像，没有角度的偏差，提高驾驶员的轻松感。

本发明实施例二区别于实施例一的改进

图像色彩亮度均匀性更好，系统效率得到进一步的加强，保证图像色彩亮度均匀性的同时消除环境光的彩色条纹影响。

衍射光波导片2搭配角度选择膜3来增加系统效率增大eyebox的同时保护光引擎衍射光波导片2提升系统的效率，增大eyebox。

本发明中，利用衍射光波导的形式来增加整个系统的效率，重新设计了光波导片2中的入瞳、扩瞳、出瞳区域，入瞳区域采用特殊设计的表面光栅或者棱镜耦合，扩瞳区域采用特殊设计的表面光栅或者体光栅，出瞳区域采用特殊设计的体光栅。入瞳区域的具体光栅为周期固定的倾斜光栅。出瞳区域为周期固定，但占空比和高度等参数随位置调制的倾斜光栅或二元光栅，出瞳区域为体全息光栅，光栅的周期固定，光栅的调制深度随位置渐变，由于体全息光栅的波长选择性，会使环境杂光的影响消除。体全息光栅示意图如下，光栅通过曝光工艺写入记录材料中，在材料内部形成周期固定的折射率起伏。详尽见实施例一。

角度选择膜3(ANGF)是一种能够反射特定入射角度光线的膜，膜层厚度一般为2mm，角度选择膜3贴置在波导片上。角度选择膜3可以实现对特定角度的光线进行反射，一般将小于75度(光线与膜的夹角)左右的光线全部反射回去，大于75度的光线将会透射过膜层。这样有选择性的筛选掉入射光线，减少甚至杜绝太阳光线对系统的影响。

角度选择膜3贴附在光波导片2上并且可以整体旋转。光波导部分和角度选择膜3可以实现角度的旋转，这种可调节的结构，也进一步实现人眼eyebox的调节，整体的角度可旋转性也能有效的利用车辆的空间。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。