CN220795580U - 抬头显示系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种抬头显示系统，涉及光学成像技术领域，包括：光源、偏振分光组件、偏振转换器件和光波导，偏振分光组件用于基于光源发出的非偏振态的图像光线得到第一光束和第二光束，第一光束具有第一偏振态，第二光束具有第二偏振态，偏振转换器件用于将第一光束转换到具有第二偏振态的第三光束，第二光束和第三光束的传播方向一致，均朝向波导层。因此，本申请通过设置偏振分光组件和偏振转换器件将图像光线转换为具有同一偏振态的第二光束和第三光束后，自第一耦入区域和第二耦入区域入射光波导，利用光波导上第一耦入区域、第二耦入区域和耦出区域具有的偏振敏感性，使图像光线能够被全部利用，提高了显示器的整体光线传递效率。

Description

抬头显示系统

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，更具体地，涉及一种抬头显示系统。

背景技术

平视显示系统(Head Up Display，HUD)是指以车辆驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘，用于把时速、导航等重要的行车信息，投影到驾驶员前面的风挡玻璃上，目前，增强现实抬头显示(Augmented Reality-Head Up Display，AR-HUD)由于能够具备更远的成像距离和更大的视场角被广泛应用。

AR-HUD系统主要包括图像生成单元(Picture Generation Unit，PGU)和光学成像两部分，PGU部分用于生成HUD所需的投影图像，光学成像部分用于将生成的投影图像投射到人眼。波导型AR-HUD中的光学成像部分为波导，从PGU入射的光线耦入波导后在波导内传播并耦出，从而完成图像光的显示面积扩展，但是，这种扩瞳方式虽然可以大大降低HUD模组的体积，但是整体传递效率较低。

实用新型内容

基于以上背景，本申请提出了一种抬头显示系统，包括：光源、偏振分光组件、偏振转换器件和光波导，所述光源用于发出非偏振态的图像光线；所述偏振分光组件设置于所述光源的出光光路上，用于将所述图像光线分光为第一光束和第二光束，其中，所述第一光束具有第一偏振态，所述第二光束具有第二偏振态；所述偏振转换器件设置于所述偏振分光组件发出第一光束的出光光路上，用于将所述第一光束转换到具有第二偏振态的第三光束；所述光波导包括第一耦入区域、第二耦入区域和第一耦出区域，所述第二光束与所述第三光束的传播方向均指向所述光波导，且所述第二光束自所述第一耦入区域耦入光波导传播后自所述第一耦出区域耦出，所述第三光束自所述第二耦入区域耦入光波导传播后自所述第一耦出区域耦出。

因此，本申请提供的一种抬头显示系统，包括：光源、偏振分光组件、偏振转换器件和光波导，使光源发出的非偏振态的图像光线，经过偏振分光组件和偏振转换器件转换为具有同一偏振态的第二光束和第三光束后，第二光束从第一耦入区域耦入光波导，第三光束从第二耦入区域耦入光波导，利用光波导上第一耦入区域、第二耦入区域和耦出区域具有的偏振敏感性，即第一耦入区域、第二耦入区域和耦出区域对特定偏振态的光线的衍射效率更高，使图像光线转换成的具有同种偏振态的第二光束和第三光束能够被全部利用，提高了抬头显示系统的整体光线传递效率。

本申请实施例其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请实施例的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种抬头显示系统的结构示意图。

图2示出了本申请实施例提供的一种偏振分光组件的结构示意图。

图3示出了本申请实施例提供的另一种偏振分光组件的结构示意图。

图4示出了本申请实施例提供的另一种抬头显示系统的结构示意图。

图5示出了本申请实施例提供的再一种抬头显示系统的结构示意图。

图6示出了一种耦入区域和耦出区域在波导层上的分布示意图。

图7示出了另一种耦入区域和耦出区域在波导层上的分布示意图。

图8示出了本申请实施例提供的又一种抬头显示系统的结构示意图。

图9示出了本申请实施例提供的又另一种抬头显示系统的结构示意图。

图10示出了本申请实施例提供的再另一种抬头显示系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

波导型AR-HUD中光波导的工作原理是利用波导上耦入区域的耦入光栅改变图像生成单元发出图像光线的角度，使其满足全反射条件在波导内传播，光线传输到耦出区域后，部分光线被耦出光栅改变角度向波导外出射，其余光线继续向前传播，并重复上述过程，直至经过全部耦出光栅，至此平面波导完成图像光的显示面积扩展。但是，由于光栅具有偏振选择性，对不同偏振态光线的衍射效率不同，同一种光栅不能同时满足对两种偏振光都有较高的衍射效率，导致波导的光线传递效率较低。

请参阅图1，图1示出了本申请实施例提供的一种抬头显示系统的结构示意图，包括：光源101、光波导102、偏振分光组件103和偏振转换器件104，其中，光源101用于发出非偏振态的图像光线，偏振分光组件103设置在图像光线由光源101射向光波导102的光路之间，用于将图像光线分光为具有第一偏振态的第一光束L1和具有第二偏振态的第二光束L2，偏振转换器件104设置在第一光束L1由偏振分光组件103射向光波导102的光路之间，用于将第一光束L1转换为具有第二偏振态的第三光束L3。

作为一种实施方式，光源101发出的图像光线波长为可见光，可以为全彩光，也可以为单色光。

具体地，第一偏振态与第二偏振态为不同的光线偏振态，进一步地，光线偏振态可以包括p态和s态，第一光束可以为p光也可以为s光，当第一光束为p光时，第二光束为s光，当第一光束为s光时，第二光束为p光，也就是说，第一光束和第二光束的偏振态无特别限制，仅需两者偏振态不同即可。为便于理解，以下实施例中均以第一光束为p光及第二光束为s光为例进行说明。

具体地，第一光束L1在继续传播至光波导102的路径上，经过设置在偏振分光组件103和光波导102之间的偏振转换器件104后转换偏振态，由第一偏振态转换为第二偏振态，得到具有第二偏振态的第三光束L3。

作为一种实施方式，请参阅图2，图2示出了一种偏振分光组件103的结构示意图，偏振分光组件103包括：偏振分光器件211和反射器件212，偏振分光器件211用于将图像光线进行偏振分光，得到具有第一偏振态的第一光束L1和具有第二偏振态的第二光束L2，并且，第一光束L1和第二光束L2的传播方向不同，反射器件212用于改变第二光束L2的传播方向，使偏振分光组件103最终出射的第一光束L1和第二光束L2的传播方向相同，均指向光波导102。

示例性地，偏振分光器件211可以为几何型偏振分光器件，优选地，可以为偏振分光棱镜、偏振分光片等。

示例性地，反射器件212可以为反射镜等具有反射能力的光学元件。

具体地，偏振分光器件211可以透射具有第一偏振态的光线并反射具有第二偏振态的光线，因此，当图像光线射向偏振分光器件211时，图像光线中具有第一偏振态的部分光线被偏振分光器件211透射，图像光线中具有第二偏振态的部分光线被偏振分光器件211反射，从而形成传播方向不变的第一光束L1和传播方向被改变的第二光束L2，示例性地，偏振分光器件211可以对p光透射及对s光反射，使得第一光束为p光，第二光束为s光。

进一步地，第一光束L1继续沿原传播方向传播至偏振转换器件104，并被转换偏振态得到具有第二偏振态的第三光束L3，第二光束L2沿新的传播方向传播至反射器件212，被反射后改变传播方向至与第一光束L1相同，从而第二光束L2和第三光束L3以同样的传播方向射向光波导，并耦入光波导进行全反射传播。因此，偏振分光组件103能够将非偏振态的图像光线分光得到偏振态不同但传播方向相同的第一光束L1和第二光束L2，第一光束L1后通过偏振转换器件104转换偏振态至与第二光束L2相同，从而得到偏振态相同且传播方向相同的第二光束L2和第三光束L3，进而图像光线能够全部耦入波导层发生全反射传播，提高了波导的光线传递效率。

进一步地，设偏振分光器件211对具有第一偏振态的第一光束的透射率为x，对具有第二偏振态的第二光束的反射率为y，有x的取值大于或等于60％，y的取值大于或等于60％。优选地，x与y的取值均大于或等于90％，以达到提升偏振分光组件的分光效果的目的。

作为一种实施方式，请参阅图3，图3示出了另一种偏振分光组件103的结构示意图，偏振分光组件103包括波导层310，波导层310包括第三耦入区域311和第二耦出区域312，其中，第三耦入区域311为光栅结构，具有偏振敏感性，能够透射具有第一偏振态的光束并衍射具有第二偏振态的光束。

具体地，图像光线在入射波导层310时，图像光线中具有第一偏振态的部分光线被第三耦入区域311透射，得到第一光束L1，图像光线中具有第二偏振态的部分光线被第三耦入区域311透射式衍射并耦入波导层310，得到第二光束L2，第二光束L2在波导层310中发生全反射传播至第二耦出区域312被耦出波导层310。也就是说，波导层310可以通过第三耦入区域311将图像光线分光得到第一光束L1和第二光束L2，示例性地，第三耦入区域311可以对p光透射及对s光衍射，使得第一光束为p光，第二光束为s光。

进一步地，第二耦出区域312也为光栅结构，且可以衍射具有第二偏振态的光束，当第二光束L2射入第二耦出区域312后，在第二耦出区域312的光栅结构上发生反射式衍射以从波导层310耦出，并且，第二光束L2耦出时的传播方向与第一光束L1透射过波导层310的传播方向相同，均指向光波导102。因此，波导层310能够将非偏振态的图像光线分光得到偏振态不同但传播方向相同的第一光束L1和第二光束L2，第一光束L1后通过偏振转换器件104转换偏振态至与第二光束L2相同，从而得到偏振态相同且传播方向相同的第二光束L2和第三光束L3，进而图像光线能够全部耦入波导层发生全反射传播，提高了波导的光线传递效率。

示例性地，第三耦入区域311可以为全息体光栅、表面浮雕光栅、超表面等光栅结构。

进一步地，设波导层310的第三耦入区域311对具有第一偏振态的第一光束的透射率为m，对具有第二偏振态的第二光束的衍射率为n，且，m的取值大于或等于60％，n的取值大于或等于60％。优选地，m与n的取值均大于或等于90％，以达到提升偏振分光效果的目的。

作为一种实施方式，偏振转换器件104能够改变入射光束的偏振态，例如，可以为半波片。

具体地，光波导102包括第一耦入区域105、第二耦入区域106和第一耦出区域107，第一耦入区域105和第二耦入区域106可以为光栅结构，且能够衍射具有第二偏振态的光线，使入射光栅的光线在第一耦入区域105和第二耦入区域106的表面衍射耦入光波导102中发生全反射传播；第一耦出区域107可以为光栅结构，能够衍射具有第二偏振态的光线，使入射光栅的光线透射过第一耦出区域107并发生衍射从而自光波导102中耦出。因此，从偏振分光组件103出射的第二光束L2自第一耦入区域105耦入光波导102并传播至第一耦出区域107而耦出，从偏振分光组件103及偏振转换器件104出射的第三光束L3自第二耦入区域106耦入光波导102并传播至第一耦出区域107而耦出。

作为一种实施方式，第一耦入区域105与第二耦入区域106属于一个连续光栅结构上的不同区域。进一步地，请参阅图4，图4示出了本申请实施例提供的另一种抬头显示系统的结构示意图，抬头显示系统还包括合光器件108，合光器件108设于第二光束L2和第三光束L3射向光波导102的传播光路上，用于将第二光束L2和第三光束L3合光为第四光束L4，从而，第四光束L4可以自第一耦入区域105和第二耦入区域106所述的连续光栅结构耦入光波导102。在本实施方式中，可以将光源101、偏振分光组件103、偏振转换器件104和合光器件108共同组成一个图像生成单元，也就是说，使图像生成单元直接出射单一偏振光的光束入射光波导，不仅可以提升光线利用效率，也有效减小了抬头显示系统的体积。

作为一种实施方式，请参阅图5，图5示出了本申请实施例提供的再一种抬头显示系统的结构示意图，第一耦入区域105与第二耦入区域106分别属于两个相互独立的光栅结构上的区域，由于图像光线经偏振分光组件103和偏振转换器件104后形成了两束光线，相当于存在两个光瞳出光，通过使用第一耦入区域105和第二耦入区域106分别耦入两束光线，提高了波导层的光线耦入率，进一步提升了光线传递效率。

作为一种实施方式，图6示出了一种第一耦入区域、第二耦入区域和第一耦出区域在光波导上的分布示意图，第一耦入区域602和第二耦入区域603位于第一耦出区域604内部，第一耦出区域604设于光波导601上，第二光束经第一耦入区域602耦入后，部分光线便可立即经第一耦出区域604耦出，其余光线继续在光波导601中传播，直至再次射向第一耦出区域604被耦出，重复上述过程直至全部光线被耦出波导层601，以实现第二光束的扩展，第三光束经第二耦入区域603耦入后的传播过程与第二光束类似，在此不再赘述。

优选地，第一耦入区域602和第二耦入区域603可以为一维光栅，也可以为二维光栅，第一耦出区域604为二维光栅，使第二光束和第三光束在衍射耦出时可以得到多方向的衍射视场，进一步提升显示器的显示效果。

作为一种实施方式，图7示出了另一种耦入区域和耦出区域在波导层上的分布示意图，第一耦入区域702、第二耦入区域703与第一耦出区域704分开设置在光波导701上，光波导701上还同时包括第一扩瞳区域705和第二扩瞳区域706。具体地，第二光束经第一耦入区域702耦入光波导701后经第一扩瞳区域705扩瞳，再经第一耦出区域704耦出，第三光束经第二耦入区域703耦入波导层701后经第二扩瞳区域706扩瞳，再经第一耦出区域704耦出。因此，使第二光束与第三光束分别由一组耦入光栅、扩瞳光栅，从两个方向进入耦出区域，改善了光线分布的均匀性。

优选地，第一耦入区域702和第二耦入区域703为一维光栅，第一扩瞳区域705和第二扩瞳区域706也为一维光栅，第一耦出区域704为二维光栅，使第二光束和第三光束在衍射耦出时可以得到多方向的衍射视场，进一步提升显示器的显示效果。

可以理解的是，图5示出的抬头显示系统上第一耦入区域、第二耦入区域和第一耦出区域的分布可以采用如图6所示的结构，也可以采用如图7所示的结构，亦可以采用其他分布结构，此处不作任何限定。

作为一种实施方式，请参阅图1或图5，第一耦入区域105和第二耦入区域106的尺寸可以根据第二光束L2和第三光束L3入射到光波导102的光斑大小设定，示例性地，耦入区域的尺寸大小可以在光束光斑大小的一半至两倍之间任意取值，优选地，耦入区域的尺寸与光束光斑的大小相等或相近，以提高耦入效率。

作为一种实施方式，请参阅图1或图5，第一耦出区域107的尺寸可以根据眼动范围(eye box)、出瞳距离(eye relief)和视场角(Field of view，FOV)三者共同决定，其中，视动范围指显示器系统到观察点间的锥形区域，也是显示内容最清晰的区域，出瞳距离指显示器系统中出光器件中心沿光轴到第一个光学元件之间的距离，视场角指显示器边缘与观察点之间连线的夹角。优选地，第一耦出区域107的对角线尺寸可以为350mm～550mm。

作为一种实施方式，光波导102可以为玻璃平板形态，其厚度尺寸示例性地可以为0.5mm～15mm，优选地，可以为2mm～5mm，以实现较易控制的显示效果和较低的安装要求。

因此，本申请提供的一种抬头显示系统，包括：光源、偏振分光组件、偏振转换器件和光波导，使光源发出的非偏振态的图像光线，经过偏振分光组件和偏振转换器件转换为具有同一偏振态的第二光束和第三光束后，第二光束从第一耦入区域耦入光波导，第三光束从第二耦入区域耦入光波导，利用光波导上第一耦入区域、第二耦入区域和耦出区域具有的偏振敏感性，即第一耦入区域、第二耦入区域和耦出区域对特定偏振态的光线的衍射效率更高，使图像光线转换成的具有同种偏振态的第二光束和第三光束能够被全部利用，提高了抬头显示系统的整体光线传递效率。

请参阅图8，图8示出了本申请实施例提供的又一种显示器的结构示意图，包括：第一光源811、第二光源821、第一偏振分光组件812、第二偏振分光组件822、第一偏振转换器件813、第二偏振转换器件823和光波导804。其中，第一光源811和第二光源821都能够发出非偏振态的图像光线，第一偏振分光组件812设于第一光源811的出光光路上，用于将第一光源811发出的图像光线分光为所述第一光束L1和第二光束L2，第二偏振分光组件822设于第二光源821的出光光路上，用于将第二光源821发出的图像光线分光为所述第一光束L1和第二光束L2；第一偏振转换器件813设于第一偏振分光组件812发出第一光束L1的出光光路上，用于将第一光束L1转换为第三光束L3，第二偏振转换器件823设于第二偏振分光组件822发出第一光束L1的出光光路上，用于将第一光束L1转换为第三光束L3。可以理解的是，在图8中，第一偏振分光组件812和第二偏振分光组件822均采用图2所示的偏振分光组件的结构，但第一偏振分光组件812和第二偏振分光组件822中可以均更换为图3所示的偏振分光组件的结构，也可以仅更换其中一个偏振分光组件的结构，在此不做限制。

光波导804包括第一耦入区域814、第二耦入区域824、第四耦入区域834、第五耦入区域844和第一耦出区域854，第一光源811对应的第二光束L2自第一耦入区域814耦入光波导804传播后，自第一耦出区域854耦出，第一光源811对应的第三光束L3自第二耦入区域824耦入光波导804传播后，自第一耦出区域854耦出；第二光源821对应的第二光束L2自第四耦入区域834耦入光波导804传播后，自第一耦出区域854耦出，第二光源821对应的第三光束L3自第五耦入区域844耦入光波导804传播后，自第一耦出区域854耦出。

也就是说，每个光源、偏振分光组件和偏振转换器件可以构成一组偏振出光组件，每组偏振出光组件都能够向光波导804输出一组偏振态一致的第二光束和第三光束，第二光束和第三光束分别通过相应的耦入区域耦入光波导发生全反射传播后，再经耦出区域耦出。通过增加入射光束的数量，提升了显示器的发光亮度和均匀性，可以理解的是，还可以进一步增加偏振出光组件的数量，以获得更好的效果。

请参阅图9，图9示出了本申请实施例提供的又另一种抬头显示系统的结构示意图，包括：光源901、第一波导层902、第二波导层903、偏振分光组件904和偏振转换器件905，其中，光源901用于发出非偏振态的图像光线，第一光波导902和第二波导层903沿第一光波导法线方向上层叠设置，偏振分光组件904设置在光源901发出的图像光线射向第一波导层902的光路之间，偏振转换器件905设在偏振分光组件904和第一波导层902之间，且，第一波导层902包括第一耦入区域911和第一耦出区域912，第二波导层903包括第二耦入区域921和第一耦出区域922。

进一步地，光源901发出的非偏振态的图像光线经偏振分光组件904和偏振转换器件905得到偏振态一致的第二光束L2和第三光束L3，进而，第二光束L2自第一耦入区域911耦入第一光波导902传播后自第一光波导的第一耦出区域912耦出，第三光束L3自第二耦入区域921耦入第二光波导903传播后自第二光波导的第一耦出区域922耦出。示例性地，第一耦入区域911和第二耦入区域921可以被设置在第一波导层902和第二波导层903的不同位置上，从而，针对不同的耦入区域优化每层的耦入参数，可以提高波导的光学传递效率。

可以理解的是，上述的光源、偏振分光组件、偏振转换器件和光波导的数量可以按上述方式进行任意的组合搭配，其中，一个光源和一个偏振分光组件及一个偏振转换器件构成一组偏振出光组件。例如，可以是两组偏振出光组件配合一个光波导，也可以是一组偏振出光组件配合两个光波导，还可以是两组偏振出光组件配合两个光波导，依次类推，具体的实施方式可以参考上述实施例，在此不再赘述。

因此，本申请提供的一种抬头显示系统，包括：一个或多个光源、一个或多个光波导、一个或多个偏振分光组件和一个或多个偏振转换器件，每一个光波导和一个偏振分光组件及一个偏振转换器件构成一组偏振出光组件，每组偏振出光组件可以发出两束偏振态一致的光束，进而通过一个或多个光波导扩展传播出射。从而，提升了显示系统的发光亮度和均匀性及光学传递效率。

可以理解的是，上述任一实施例中示出的偏振分光组件均采用了图2所示的偏振分光组件的结构，但也可以更换为图3中所示结构，示图仅为便于理解，未对偏振分光组件的具体结构作出限定。

请参阅图10，图10示出了本申请实施例提供的一种车载显示系统的结构示意图，包括：光源1001、光波导1002、偏振分光组件1003、偏振转换器件1004和显示玻璃1005，其中，光源1001用于发出非偏振态的图像光线，偏振分光组件1003设置在图像光线由光源1001射向光波导1002的光路之间，用于将图像光线分光为具有第一偏振态的第一光束L1和具有第二偏振态的第二光束L2，偏振转换器件1004设置在第一光束L1由偏振分光组件1003射向光波导1002的光路之间，用于将第一光束L1转换为具有第二偏振态的第三光束L3。

具体地，显示玻璃1005设于第二光束L2和第三光束L3从光波导1002出射的传播光路上，用于将第二光束L2和第三光束L3反射至目标观察点1006，并且，显示玻璃对具有第二偏振态的光线的反射率高于对具有第一偏振态的光线的反射率。也就是说，光源1001发出的非偏振图像光线经偏振分光组件1003和偏振转换器件1004偏振分光及转换后得到的具有第二偏振态的第二光束L2和第三光束L3，经光波导1002传输后出射至显示玻璃1005，并被高效率反射至目标观察点，从而大幅提高抬头显示系统的光学传递效率。

作为一种实施方式，目标观察点可以为人眼。

因此，本申请实施例提供的一种抬头显示系统，包括：光源、光波导、偏振分光组件、偏振转换器件和显示玻璃，显示玻璃设于第二光束和第三光束从光波导出射的传播光路上，用于将第二光束和第三光束反射至目标观察点，并且，由于显示玻璃对具有第二偏振态的光线的反射率高于对第一偏振态的光线的反射率，而第二光束和第三光束具有第二偏振态，从而从光波导出射的光线可以被高效率地反射至目标观察点，大幅提高抬头显示系统的光学传递效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种抬头显示系统，其特征在于，包括：

光源，用于发出非偏振态的图像光线；

偏振分光组件，所述偏振分光组件设置于所述光源的出光光路上，用于将所述图像光线分光为第一光束和第二光束，其中，所述第一光束具有第一偏振态，所述第二光束具有第二偏振态；

偏振转换器件，所述偏振转换器件设置于所述偏振分光组件发出第一光束的出光光路上，用于将所述第一光束转换到具有第二偏振态的第三光束；

光波导，包括第一耦入区域、第二耦入区域和第一耦出区域，所述第二光束与所述第三光束的传播方向均指向所述光波导，且所述第二光束自所述第一耦入区域耦入光波导传播后自所述第一耦出区域耦出，所述第三光束自所述第二耦入区域耦入光波导传播后自所述第一耦出区域耦出。

2.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述偏振分光组件包括偏振分光器件和反射器件，所述偏振分光器件用于透射具有第一偏振态的光束并反射具有第二偏振态的光束；

所述图像光线经所述偏振分光器件分光得到所述第一光束和所述第二光束，所述第一光束的传播方向朝向所述光波导，所述第二光束经所述反射器件反射后出射的传播方向与所述第一光束相同。

3.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述偏振分光组件包括波导层，所述波导层包括第三耦入区域和第二耦出区域，所述第三耦入区域用于透射具有第一偏振态的光束并衍射具有第二偏振态的光束；

所述图像光线自所述波导层分光得到所述第一光束和所述第二光束，其中，所述第一光束自所述第三耦入区域透射出波导层，所述第二光束自所述第三耦入区域衍射耦入波导层并传播至所述第二耦出区域耦出，所述第一光束的传播方向朝向所述光波导，所述第二光束经所述波导层传播后出射的传播方向与所述第一光束相同。

4.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述第一耦入区域和所述第二耦入区域属于一个连续光栅结构上的不同区域。

5.根据权利要求4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合光器件，所述合光器件设于所述第二光束和所述第三光束射向所述光波导的传播光路上，用于将所述第二光束和所述第三光束合光为第四光束；

所述第四光束经所述第一耦入区域和第二耦入区域所属的连续光栅结构耦入所述光波导。

6.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述第一耦入区域和所述第二耦入区域分别属于两个相互独立的光栅结构上的区域。

7.根据权利要求6所述的抬头显示系统，其特征在于，所述光波导还包括第一扩瞳区域和第二扩瞳区域，所述第二光束自所述第一耦入区域耦入光波导后传播至所述第一扩瞳区域被扩展，再经所述第一耦出区域耦出，所述第三光束自所述第二耦入区域耦入光波导后传播至所述第二扩瞳区域被扩展，再经所述第一耦出区域耦出。

8.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述光源包括第一光源和第二光源，所述偏振分光组件包括第一偏振分光组件和第二偏振分光组件，所述偏振转换器件包括第一偏振转换器件和第二偏振转换器件，所述光波导还包括第四耦入区域和第五耦入区域；

第一偏振分光组件设于所述第一光源的出光光路上，用于将所述第一光源发出的图像光线分光为所述第一光束和第二光束，所述第一偏振转换器件设于所述第一偏振分光组件发出第一光束的出光光路上，用于将所述第一光束转换为所述第三光束，其中，所述第一光源对应的第二光束自所述第一耦入区域耦入光波导传播后自所述第一耦出区域耦出，所述第一光源对应的第三光束自所述第二耦入区域耦入光波导传播后自所述第一耦出区域耦出；

第二偏振分光组件设于所述第二光源的出光光路上，用于将所述第二光源发出的图像光线分光为所述第一光束和第二光束，所述第二偏振转换器件设于所述第二偏振分光组件发出第一光束的出光光路上，用于将所述第一光束转换为所述第三光束，其中，所述第二光源对应的第二光束自所述第四耦入区域耦入光波导传播后自所述第一耦出区域耦出，所述第二光源对应的第三光束自所述第五耦入区域耦入光波导传播后自所述第一耦出区域耦出。

9.根据权利要求1所述的抬头显示系统，其特征在于，所述光波导包括第一光波导和第二光波导，所述第二光波导在所述第一光波导的法线方向上与所述第一光波导层叠设置，所述第一光波导包括所述第一耦入区域和第一耦出区域，所述第二光波导包括所述第二耦入区域和第一耦出区域；

其中，所述第二光束自所述第一耦入区域耦入第一光波导传播后自所述第一光波导的第一耦出区域耦出，所述第三光束自所述第二耦入区域耦入第二光波导传播后自所述第二光波导的第一耦出区域耦出。

10.根据权利要求1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显示玻璃，所述显示玻璃设于所述第二光束和所述第三光束从所述光波导出射的传播光路上，用于将所述第二光束和所述第三光束反射至目标观察点；

其中，所述显示玻璃对具有第二偏振态的光线的反射率高于对第一偏振态的光线的反射率。