CN119247626A - 车窗玻璃、抬头显示装置、车辆及其曝光光路系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种车窗玻璃、抬头显示装置、车辆及其曝光光路系统，车窗玻璃包括玻璃基板、全息膜材和第一保护膜，所述玻璃基板包括外玻璃板、内玻璃板和中间层，所述外玻璃板与所述内玻璃板层叠，所述中间层连接于所述外玻璃板与所述内玻璃板之间。所述全息膜材位于所述外玻璃板与所述中间层之间，或者，所述全息膜材位于所述中间层与所述内玻璃板之间，所述全息膜材包括所述第一区域和所述第二区域，所述第一区域具有第一光栅，所述第二区域具有第二光栅，所述第一光栅和所述全息膜材的表面的夹角，与所述第二光栅和所述全息膜材的表面的夹角不同。本申请提供的技术方案能够将不同的车辆的投影信息显示在不同的焦面上，提升驾驶员驾驶的安全性。

Description

车窗玻璃、抬头显示装置、车辆及其曝光光路系统

技术领域

本申请涉及玻璃技术领域，尤其涉及一种车窗玻璃、抬头显示装置、车辆及曝光光路系统。

背景技术

目前，车辆的车载抬头显示系统会将车辆本身的仪表盘信息和导航方向信息等显示在同一焦面，这种情况会导致车辆在城市道路上行驶时，仪表盘信息与近景产生重叠，从而干扰驾驶者的视线。

发明内容

本申请的实施例提供一种车窗玻璃、抬头显示装置、车辆及曝光光路系统，能够将不同的车辆投影信息显示在不同的焦面上，提升驾驶员驾驶的安全性。

第一方面，本申请提供一种车窗玻璃，包括玻璃基板和全息膜材，所述玻璃基板包括外玻璃板、内玻璃板和中间层，所述外玻璃板与所述内玻璃板层叠，所述中间层连接于所述外玻璃板与所述内玻璃板之间；

所述全息膜材位于所述外玻璃板与所述中间层之间，或者，所述全息膜材位于所述中间层与所述内玻璃板之间，所述全息膜材包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有第一光栅，所述第二区域具有第二光栅，所述第一光栅和所述全息膜材的表面的夹角，与所述第二光栅和所述全息膜材的表面的夹角不同。

在本实施例中，驾驶员无需低头查看仪表盘或中控屏幕，视线可以始终保持在前方道路上，从而减少了因视线转移而可能导致的危险情况。特别是在高速行驶或夜间行驶时，这一功能尤为重要，因为它有助于驾驶员更快地做出反应，避免潜在事故。驾驶员无需频繁调整眼睛的焦距来分别查看投影信息和路况，从而减轻了眼睛的疲劳感。长期使用下来，这有助于保持驾驶员的注意力和警觉性，提高行车安全性。

一种可能的实施方式中，所述车窗玻璃还包括第一保护膜，所述第一保护膜位于所述中间层与所述全息膜材之间。

一种可能的实施方式中，所述车窗玻璃还包括第二保护膜，所述第二保护膜连接于所述全息膜材背离所述第一保护膜的表面。

一种可能的实施方式中，所述中间层的数量为两个，一个所述中间层连接于所述第一保护膜背离所述全息膜材的表面，另一个所述中间层连接于所述第二保护膜背离所述全息膜材的表面。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅和所述第二光栅均包括周期性条纹，所述第一光栅的周期性条纹与所述全息膜材的表面的夹角在0～35°、42～55°以及60～85°其中一个范围内，所述第二光栅的周期性条纹与所述全息膜材的表面的夹角在0～35°、42～55°以及60～85°其中另一个范围内。

一种可能的实施方式中，所述第一光栅的周期性条纹的条纹间隔在200nm～400nm范围内。

一种可能的实施方式中，所述全息膜材的厚度在15μm-120μm的范围内。

第二方面，本申请还提供一种抬头显示装置，包括图像发生单元和如上所述的车窗玻璃，所述图像发生单元用于向所述全息膜材的第一区域和第二区域投影光线，所述第一区域和所述第二区域反射所述投影光线，使得所述第一区域和所述第二区域对应的呈像聚焦到所述全息膜材的不同深度处。

第三方面，本申请还提供一种车辆，包括车体和如上所述的抬头显示装置，所述抬头显示装置连接于所述车体。

第四方面，本申请提供一种全息膜材的曝光光路系统，用于制备全息膜材。曝光光路系统包括第一激光器、第一分光单元、第一光强控制单元、第二光强控制单元、第一角度控制单元、第二角度控制单元和移动单元。

所述第一激光器用于发出第一激光。

所述第一分光单元用于接收所述第一激光，并将所述第一激光分为第一子光束和第二子光束。

所述第一光强控制单元用于接收所述第一子光束，并对所述第一子光束的光强进行调整以形成第一记录光。

所述第一角度控制单元用于接收所述第一记录光，并调整所述第一记录光的角度，以使所述第一记录光照射到基材的第一区域。

所述第二光强控制单元用于接收所述第二子光束，并对所述第二子光束的光强进行调整以形成第二记录光。

所述第二角度控制单元用于接收所述第二记录光，并调整所述第二记录光的角度，以使所述第二记录光照射到所述基材的第一区域。

所述第二记录光和所述第一记录光分别用于照射到所述基材的厚度方向的相背两侧，以使所述第一区域形成全息膜材的第一光栅。

所述移动单元用于与所述基材连接，并移动所述基材，使所述第一记录光和所述第二记录光照射到所述基材的第二区域，以使所述第二区域形成全息膜材的第二光栅。

在本实施例中，曝光光路系统避免使用较大的折射镜，而使用光强控制单元和角度控制单元来调整第一记录光和第二记录光的光强和角度，从而使第一记录光和第二记录光可以直接照射到基材的厚度方向的相背两侧。第一记录光和第二记录光在基材的内部相遇并发生干涉。在干涉加强的区域，光强增强，膜材受到的光照强度较大。在干涉减弱的区域，光强减弱，膜材受到的光照强度较小。由于基材对光的吸收、反射或折射等性质可能因光照强度不同而发生变换，因此干涉加强和减弱的区域会在基材上形成特定的图案或结构。这些图案或结构就是光栅的基本单元：狭缝或凹槽。

可以知道的是，目前一般使用凸透镜等透射镜来形成基材的相干光，从而在基材上形成光栅，但由于凸透镜的形状限定，因此，同一基材如需制备多种光栅，则基材在加工过程中需要使用多个透镜。导致其生产流程较长，增加了全息膜材出现生产缺陷的可能性，进而影响全息膜材的生产良率，增加了抬头显示装置的生产成本。

由于曝光光路系统具有光强控制单元、角度控制单元和移动单元，因此，曝光光路系统理论上可以将可调范围内的任何光强的光线以可调范围内的任何角度照射到基材上的可调范围内的任意区域。本申请曝光光路系统可以直接更改相干光线的角度、强度和入射位置，无需更换透镜。基材可以在同一制程工艺中形成第一光栅和第二光栅，从而简化了全息膜材的制备流程，减少了全息膜材出现生产缺陷的可能，从而提高了全息膜材的生产良率，节省了抬头显示装置及车辆的生产成本。

一种可能的实施方式中，所述曝光光路系统还包括第二激光器，所述第二激光器用于发出第二激光，所述第一激光与所述第二激光的颜色不同。

所述曝光光路系统还包括第二分光单元，所述第二分光单元用于接收第二激光，并将所述第二激光分为第三子光束和第四子光束；

所述第一光强控制单元用于接收所述第一子光束和所述第三子光束，并对所述第一子光束和所述第三子光束的光强进行调整以形成第三记录光，所述第二光强控制单元用于接收所述第二子光束和所述第四子光束，并对所述第二子光束和所述第四子光束的光强进行调整以形成第四记录光。

一种可能的实施方式中，所述曝光光路系统还包括第三激光器，所述第三激光器用于发出第三激光，所述第一激光、所述第二激光和所述第三激光的颜色不同。

所述曝光光路系统还包括第三分光单元，所述第三分光单元用于接收第三激光，并将所述第三激光分为第五子光束和第六子光束；

所述第一光强控制单元用于接收所述第一子光束、所述第三子光束和所述第五子光束，并对所述第一子光束、所述第三子光束和所述第五子光束的光强进行调整以形成第三记录光，所述第二光强控制单元用于接收所述第二子光束、所述第四子光束和所述第六子光束，并对所述第二子光束、所述第四子光束和所述第六子光束的光强进行调整以形成第四记录光。

在本实施例中，通过调节曝光系统中入射光束的光强配比以及角度参数，在全息材料内部形成具有不同周期和倾角的光栅条纹，得到不同焦面的全息膜材，可对多种波长的光线进行反射成像、可以离轴也可同一光轴反射成像的同时对其他波长的光束近乎全透射，有着几乎对选定波长光束全反射和非选定波长光束全透射的特性。从而使全息膜材可以对投影光线反射呈像，且对太阳光的其他光线直接透射而不影响呈像清晰度。

一种可能的实施方式中，所述第一激光为红光、所述第二激光为绿光，所述第三激光为蓝光，所述红光与所述绿光的光强配比范围在1-1.5之间，所述蓝光与所述绿光的光强配比范围在1.5-2之间。

在本实施例中，通过调整红光、绿光、蓝光的光强配比，从而使第三记录光和第四记录光干涉形成的光栅的光谱带宽增大，从而使第一光栅和第二光栅可以对可见光范围内的波长的光线进行反射，以使第一区域和第二区域的呈像的色彩更加丰富。

一种可能的实施方式中，所述曝光光路系统还包括第一反射件，所述第一反射件用于将所述第一光强控制单元发出的所述第一记录光向所述第一角度控制单元反射。

在本实施例中，第一反射件可以灵活调整从第一光强控制单元到第一角度控制单元之间的光路传播方向，以使第一光强控制单元和第一角度控制单元的相对位置可以灵活设置。

一种可能的实施方式中，所述曝光光路系统还包括第一反射件、第二反射件和第三反射件；

所述第三记录光包括红光、绿光和蓝光，所述第一反射件用于反射所述红光，所述第二反射件用于反射所述绿光，所述第三反射件用于反射所述蓝光，以使所述红光、所述绿光和所述蓝光混合形成白光，并反射至所述第一角度控制单元。

一种可能的实施方式中，所述第一角度控制单元和所述第二角度控制单元位于所述移动单元的相背两侧。

在本实施例中，移动单元可以控制基材在第一角度控制单元和第二角度控制单元之间移动，以使第一记录光和第二记录光可以在基材的任意位置发生干涉形成光栅。

一种可能的实施方式中，所述第二光强控制单元位于所述第一激光器的激光传播路径上。

在本实施例中，第一分光单元可以将部分第一激光反射到第一光强控制单元，另外部分第一激光可以直接照射达到第二光强控制单元。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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方式，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，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的车辆的结构示意图；

图2是图1所示的抬头显示装置的一种结构示意图；

图3是图2所示的车窗玻璃的一种截面示意图；

图4是图2所示的车窗玻璃的另一角度的结构示意图；

图5是图1所示的抬头显示装置的另一种结构示意图；

图6是图2所示的车窗玻璃的另一种截面示意图；

图7是图2所示的车窗玻璃的再一种截面示意图；

图8是图2所示的车窗玻璃的又一种截面示意图；

图9是曝光干涉形成全息膜材的原理示意图；

图10是本申请实施例提供的曝光光路系统的一种结构示意图；

图11是本申请实施例提供的另一种曝光光路系统的结构示意图。

附图标记：车辆100、车体10、抬头显示装置20、图像发生单元21、车窗玻璃22、玻璃基板221、全息膜材222、外玻璃板2211、内玻璃板2212、第一中间层2213、第二中间层2214、第一区域2221、第二区域2222、第一光栅2223、第二光栅2224、第三区域2225、第一保护膜223、第二保护膜224、第一记录光301、第二记录光302、第三记录光303、第四记录光304、曝光光路系统300、第一激光器310、第一分光单元320、第一光强控制单元330、第二光强控制单元340、第一角度控制单元350、第二角度控制单元360、移动单元370、第一激光311、第一子光束3111、第二子光束3112、基材2220、第一反射件380、第二反射件381、第三反射件382、第四反射件383、第五反射件384、第二激光器390、第三激光器400、第二分光单元410、第三分光单元420、第二激光391、第三激光401、第三子光束3911、第四子光束3912、第五子光束4011、第六子光束4012、第六反射件385、第七反射件386、第八反射件387、第九反射件388。

具体实施方式

为了方便理解，首先对本申请的实施例所涉及的术语进行解释。

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。

多个：是指两个或多于两个。

连接：应做广义理解，例如，A与B连接，可以是A与B直接相连，也可以是A与B通过中间媒介间接相连。

下面将结合附图，对本申请的具体实施方式进行清楚地描述。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的车辆100的结构示意图。车辆100包括车体10和抬头显示装置20。抬头显示装置20连接于车体10。

需说明的是，图1的目的仅在于示意性的描述车体10和抬头显示装置20的连接关系，并非是对各个设备的连接位置、具体构造及数量做具体限定。而本申请实施例示意的结构并不构成对车辆100的具体限定。在本申请另一些实施例中，车辆100包括比图1所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。

请参阅图2，图2是图1所示的抬头显示装置20的一种结构示意图。抬头显示装置20包括图像发生单元21(picture generation unit，PGU)和车窗玻璃22。图像发生单元21用于向车窗玻璃22投影光线。图像发生单元21根据投影光线呈像。其中，投影光线的波长可以在380nm至780nm范围内，与人眼可感知的可见光的光谱范围相近。投影光线的波长范围还覆盖了波长RGB：469nm(蓝色)、529nm(绿色)、629nm(红色)。因此，本申请所述的车窗玻璃22可以配合图像发生单元21实现抬头显示图像的全彩显示。

其中，图像发生单元21可以用于发射包括相关文字、图像信息例如速度、发动机转数、油耗、胎压、动态导航、夜视、实景地图等的投影光线到车窗玻璃22上，从而被车内的观察者观察到位于车窗玻璃22前方的抬头显示图像，使车辆100实现抬头显示(HUD)，甚至增强现实抬头显示(AR-HUD)。图像发生单元21为本领域技术人员已知的元件，包括但不限于激光、发光二极管(LED)、液晶显示屏(LCD)、数字光处理(DLP)、电致发光(EL)、阴极射线管(CRT)、真空荧光管(VFD)等。同时，图像发生单元21的位置和入射角度是可调的，以适合车内不同位置或高度的观察者。

请参阅图3，图3是图2所示的车窗玻璃22的一种截面示意图。车窗玻璃22包括玻璃基板221和全息膜材222。

玻璃基板221可以为夹层玻璃。玻璃基板221可以包括外玻璃板2211、内玻璃板2212和设于外玻璃板2211和内玻璃板2212之间的中间层(图未标)。外玻璃板2211和/或内玻璃板2212对波长为850nm～1650nm的近红外线的透过率可以大于或等于91％，且玻璃基板221的可见光透过率大于或等于70％，满足法规对车辆100的前挡风玻璃的要求。

需说明的是，用作前挡风玻璃的夹层玻璃通常为弯曲形状，但夹层玻璃的形状并不局限于前述描述的形状，其可以是满足车窗玻璃使用要求的任何形状，例如玻璃基板221也可以呈平直板状，本申请的实施例对于玻璃基板221的形状不做严格要求。

外玻璃板2211和内玻璃板2212可以为超透明玻璃(超白玻璃)。超透明玻璃中的氧化铁(FeO)含量较低。按重量百分比计算，外玻璃板2211和内玻璃板2212可以包含0～0.1％的氧化铁(Fe2O3)，例如外玻璃板2211和内玻璃板2212中氧化铁(Fe2O3)的含量小于或等于0.09％、小于或等于0.08％、小于或等于0.07％、小于或等于0.05％、小于或等于0.04％、小于或等于0.03％、小于或等于0.02％、小于或等于0.015％或小于或等于0.01％，甚至外玻璃板2211和内玻璃板2212可以基本不含有氧化铁(FeO)。示例性的，外玻璃板2211和内玻璃板2212可以为钠钙硅超透明玻璃、硼硅酸玻璃或高铝玻璃等。其中，外玻璃板2211可以为单片玻璃、双片夹层玻璃或者中空玻璃等。内玻璃板2212可以为单片玻璃、双片夹层玻璃或者中空玻璃等。内玻璃板2212的厚度可以是2.1mm，或2.0mm，或1.8mm等，或者，内玻璃板2212的厚度可以小于或等于1.6mm。

中间层用于连接外玻璃板2211与内玻璃板2212，使车窗玻璃整体呈现夹层结构，以提高车窗玻璃的安全性，使其满足车辆100用窗玻璃的安全标准和法规要求。中间层的材质可以是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)或离子型聚合物膜(SGP)等。示例性的，中间层可以为单层结构或多层结构，多层结构可以举例有双层结构、三层结构、四层结构、五层结构等。

为了便于描述，下文以中间层具有两层膜层进行示意性说明。两层中间层分别为第一中间层2213和第二中间层2214。外玻璃板2211、第一中间层2213、第二中间层2214和内玻璃板2212依次层叠设置。第一中间层2213和第二中间层2214的材料可以为PVB或EVA。第一中间层2213的厚度和第二中间层2214的厚度可以为0.76mm±0.02mm，或0.38mm±0.02mm，或200um～380um，或者100um～200um，或50um～100um，或50um。第一中间层2213和第二中间层2214的粘结力大于或等于10MPa。

请结合参阅图2和图4，图4是图2所示的车窗玻璃22的另一角度的结构示意图。全息膜材222具有第一区域2221和第二区域2222。第一区域2221和第二区域2222可以间隔设置，或者，第一区域2221和第二区域2222相邻设置。第一区域2221具有第一光栅2223。第一光栅2223位于全息膜材222内部。第二区域2222具有第二光栅2224。第一光栅2223和全息膜材222的表面的夹角α1与第二光栅2224和全息膜材222的表面的夹角α2不同。第一光栅2223和第二光栅2224由全息膜材222的部分结构经过曝光干涉形成。其中，第一光栅2223和第二光栅2224的呈像焦距不同。

在一些其他的实施方式中，请参阅图5，图5是图1所示的抬头显示装置20的另一种结构示意图。全息膜材222还可以设有第三区域2225。第三区域2225可以与第一区域2221及第二区域2222间隔设置。或者，第三区域2225可以位于第二区域2222背离第一区域2221的一侧。第三区域2225具有第三光栅(图未标)。第三光栅由全息膜材222的部分结构经过曝光干涉形成。其中，第三光栅与第一光栅2223和第二光栅2224的焦距不同。

在另一些其他的实施方式中，全息膜材222还可以包括四个以上的区域，每一区域均设有光栅结构。且每一区域的光栅的结构的呈像焦距均不同。本申请下文以全息膜材222具有两个区域进行举例说明。

第一种可能的实施例中，请参阅图6，图6是图2所示的车窗玻璃22的另一种截面示意图。全息膜材222连接于第一中间层2213与所述第二中间层2214之间。全息膜材222和第一中间层2213之间可以设有第一保护膜223。全息膜材222与第二中间层2214之间可以设有第二保护膜224。示例性的，第一保护膜223和第二保护膜224可以为透明膜层，且第一保护膜223和第二保护膜224的材料可以是PET，PC，TAC，PMMA等，第一保护膜223和第二保护膜224的透光率可以大于或等于90％。进一步的第一保护膜223和第二保护膜224的透光率可以大于或等于95％。第一保护膜223和第二保护膜224的雾度可以小于或等于1％。进一步的，第一保护膜223和第二保护膜224的雾度可以小于或等于0.5％。

在本实施例中，第一保护膜223和第二保护膜224可以避免全息膜材222被第一中间层2213和/或第二中间层2214污染，从而避免全息膜材222上的光栅结构因为成分被影响而发生变形。

在第二种可能的实施例中，请参阅图7，图7是图2所示的车窗玻璃22的再一种截面示意图。玻璃基板221可以具有一个中间层(第一中间层2213)。全息膜材222可以设于第一中间层2213与内玻璃板2212之间，或者，全息膜材222可以设于第一中间层2213与外玻璃板2211之间。全息膜材222与第一中间层2213之间可以设有第一保护膜223。示例性的，请参阅图8，图8是图2所示的车窗玻璃22的又一种截面示意图。全息膜材222与内玻璃板2212之间可以设有第二保护膜224。

在本实施例中，可以将全息膜材222设置在玻璃板(内玻璃板2212或外玻璃板2211)上，然后将其与第一保护膜223、第一中间层2213和另外一个玻璃板(外玻璃板2211或内玻璃板2212)进行叠加形成车窗玻璃22。

在第三种可能的实施例中，全息膜材222可以贴附在内玻璃板2212背离中间层的一侧。

在本实施例中，玻璃基板221可以在原有的制程工艺中形成，全息膜材222可以增设在玻璃基板221朝向车内的一侧。

请再参阅图2，图像发生单元21用于向全息膜材222的第一区域2221和第二区域2222投影光线，第一区域2221和第二区域2222反射投影光线，使得第一区域2221和第二区域2222对应的呈像聚焦到全息膜材222的不同深度处。

可以理解的是，目前，一些抬头显示系统一般使用几何光学曲面反射成像系统，并且为了保证成像画幅的面积，该系统要求体积较大的自由曲面反射镜等光学器件以一定的方式进行组合，最终的抬头显示系统体积比较庞大。这就需要对车辆的中控台进行很大的改造，成本问题和安全性问题比较突出，极大阻碍了车载抬头显示系统的市场普及。

抬头显示系统的实现主要通过投影来成像，最常用的方式就是直接使用前风挡玻璃的反射。对于抬头显示系统的图像而言前挡玻璃的反射率越高越好，但是出于安全考虑，反射率又不能高，为了达到理想的成像效果，需要高功率的像源来提高成像的亮度。

并且，当前的车载的抬头显示系统基本都是单焦面的系统，车辆本身的仪表盘信息(如时速、挡位)和导航方向信息同时显示在同一焦面上，这种情况会导致在城市道路上行驶时仪表盘信息与近景产生重叠，从而干扰驾驶者视线。

请参阅图9。图9是曝光干涉形成全息膜材222的原理示意图。本申请实施例可以通过曝光干涉形成全息膜材222，通过双光束干涉使全息膜材222形成周期性的光栅结构。

其中，定义照射到全息膜材222两侧表面的相干光为第一记录光301和第二记录光302。第一记录光301与全息膜材222的表面的法线的夹角为θ₁，第二记录光302与全息膜材222的表面的法线的夹角为θ₂。第一记录光301与第二记录光302之间的夹角为2θ。其中，全息膜材222的光栅的周期为Λ，第一记录光301和第二记录光302的光波长为λ。全息膜材222的折射率为n。上述参数满足以下关系式：Λ＝λ/(2n·sinθ)。

本申请中通过调节曝光光路系统中第一记录光301和第二记录光302的参数来改变体全息膜材222的光栅周期以及光栅与全息膜材222表面倾角，从而制作具有不同焦平面的具有体全息光栅的全息膜材222。其中，焦平面并不是实际存在的平面，焦平面是指驾驶人员看到的信息的投影位置。焦平面可以是驾驶人员看到的投影图像的虚像所在的位置。

一种可能的实施例中，请参阅图10，图10是本申请实施例提供的曝光光路系统300的一种结构示意图。曝光光路系统300包括第一激光器310、第一分光单元320、第一光强控制单元330、第二光强控制单元340、第一角度控制单元350、第二角度控制单元360和移动单元370。

第一激光器310用于发出第一激光311。其中，第一激光器310可以选用相干长度大于或等于50m的激光光源。其中，第一激光器310可以为氦镉激光器、单纵模激光器以及氩离子激光器等。第一激光311的颜色可以为白光或者单一颜色光等。第一激光311的颜色可以根据全息膜材222的制备要求进行调整。本申请不对第一激光311的激光颜色及类型进行限制。

第一分光单元320用于接收第一激光311，并将第一激光311分为第一子光束3111和第二子光束3112。

第一光强控制单元330用于接收第一子光束3111，并对第一子光束3111的光强进行调整以形成第一记录光301。其中，通过调节第一记录光301的不同波长的光强配比使体全息膜材222的光栅的光谱带宽增大。示例性的，第一光强控制单元330通常是由波片搭配偏振片以及可调节衰减器来达到光强配比的目的。

第一角度控制单元350用于接收第一记录光301，并调整第一记录光301的角度，以使第一记录光301照射到基材2220的第一区域2221。示例性的，第一角度控制单元350可以包括旋转运动平台(图未示)、镀膜反射镜(图未示)和驱动控制器件(图未示)。其中，旋转运动平台可以与镀膜反射镜进行连接。驱动控制器件可以驱动旋转运动平台运动，从而控制镀膜反射镜的角度，以调整第一记录光301的角度。

第二光强控制单元340用于接收第二子光束3112，并对第二子光束3112的光强进行调整以形成第二记录光302。其中，第二光强控制单元340的具体结构可以参见上文对第一光强控制单元330的描述，本申请对第二光强控制单元340的具体结构不进行赘述。

第二光强控制单元340可以位于第一激光器310的激光传播路径上。

在本实施例中，第一分光单元320可以将部分第一激光311反射到第一光强控制单元330，另外部分第一激光311可以直接照射至第二光强控制单元340。

第二角度控制单元360用于接收第二记录光302，并调整第二记录光302的角度，以使第二记录光302照射到基材2220的第一区域2221。其中，第二角度控制单元360的具体结构可以参见上文对第一角度控制单元350的描述，本申请对第二角度控制单元360的具体结构不进行赘述。

第二记录光302和第一记录光301分别用于照射到基材2220的厚度方向的相背两侧，以使第一区域2221形成全息膜材222的第一光栅2223。其中，全息膜材222也即为基材2220完成光栅制备后形成的结构。

移动单元370用于与基材2220连接，并移动基材2220，使第一记录光301和第二记录光302照射到基材2220的第二区域2222，以使第二区域2222形成全息膜材222的第二光栅2224。示例性的，移动单元370可以包括固定夹(图未示)和位移平台(图未示)。位移平台可以通过固定夹与全息膜材222固定连接。位移平台可以带动全息膜材222进行移动。第一角度控制单元350和第二角度控制单元360位于移动单元370的相背两侧。

在本实施例中，移动单元370可以控制基材2220在第一角度控制单元350和第二角度控制单元360之间移动，以使第一记录光301和第二记录光302可以在基材2220的任意位置发生干涉形成光栅。

示例性的，曝光光路系统300还可以包括激光器快门单元(图未示)、第一反射件380、第二反射件381、第三反射件382、第四反射件383和第五反射件384。激光器快门单元可以位于第一激光器310与第一分光单元320之间。激光器快门单元可控制第一激光器310的打开和关闭。从而控制曝光光路系统300的曝光时间。

第一反射件380用于将第一光强控制单元330发出的第一记录光301向第二反射件381反射，第二反射件381将第一记录光301向第一角度控制单元350反射。

第三反射件382用于将第二光强控制单元340发出的第二记录光302向第四反射件383反射，第四反射件383将第二记录光302向第五反射件384反射。第五反射件384将第二记录光302向第二角度控制单元360反射。

在本实施例中，第一反射件380和第二反射件381可以灵活调整从第一光强控制单元330到第一角度控制单元350之间的光路传播方向，以使第一光强控制单元330和第一角度控制单元350的相对位置可以灵活设置。第三反射件382、第四反射件383和第五反射件384可以灵活调整从第二光强控制单元340到第二角度控制单元360之间的光路传播方向，以使第二光强控制单元340和第二角度控制单元360的相对位置可以灵活设置。

在本实施例中，曝光光路系统300避免使用较大的光学透镜，而使用光强控制单元和角度控制单元来调整第一记录光301和第二记录光302的光强和角度，从而使第一记录光301和第二记录光302可以直接照射到基材2220的厚度方向的相背两侧。第一记录光301和第二记录光302在基材2220的内部相遇并发生干涉。在干涉加强的区域，光强增强，膜材受到的光照强度较大。在干涉减弱的区域，光强减弱，膜材受到的光照强度较小。由于基材2220对光的吸收、反射或折射等性质可能因光照强度不同而发生变换，因此干涉加强和减弱的区域会在基材2220上形成特定的图案或结构。这些图案或结构就是光栅的基本单元：狭缝或凹槽。

可以知道的是，目前一般使用凸透镜等透射镜来形成基材的相干光，从而在基材上形成光栅，但由于凸透镜的形状限定，因此，同一基材如需制备多种光栅，则基材在加工过程中需要使用多个透镜。导致其生产流程较长，增加了全息膜材出现生产缺陷的可能性，进而影响全息膜材的生产良率，增加了抬头显示装置的生产成本。

由于曝光光路系统300具有光强控制单元、角度控制单元和移动单元370，因此，曝光光路系统300理论上可以将可调范围内的任何光强的光线以可调范围内的任何角度照射到基材2220上的可调范围内的任意区域。本申请曝光光路系统300可以直接更改相干光线的角度、强度和入射位置，无需更换透镜。基材2220可以在同一制程工艺中形成第一光栅2223和第二光栅2224，从而简化了全息膜材222的制备流程，减少了全息膜材222出现生产缺陷的可能，从而提高了全息膜材222的生产良率，节省了抬头显示装置20及车辆100的生产成本。

本申请实施例中，体全息式的抬头显示装置20与目前主流传统液晶透镜的抬头显示系统相比，体全息式的抬头显示装置20光能损失小，并且由于使用的是功率光源，其输出的图像亮度可达10000nit。且可以通过调制曝光光路系统300的光束参数来设计多焦面系统，来实现在驾驶员前方不同距离楚成像的目的。且抬头显示装置20的视场大，可以达到35°以上。

另一种可能的实施方式中，请参阅图11，图11是本申请实施例提供的另一种曝光光路系统300的结构示意图。曝光光路系统300还包括第二激光器390、第三激光器400、第二分光单元410和第三分光单元420。第二激光器390用于发出第二激光391、第三激光器400用于发出第三激光401，第一激光311、第二激光391和第三激光401的颜色不同。示例性的，第一激光311为红光、第二激光391为绿光，第三激光401为蓝光，红光与绿光的光强配比范围在1-1.5之间，蓝光与绿光的光强配比范围在1.5-2之间。

第二分光单元410用于接收第二激光391，并将第二激光391分为第三子光束3911和第四子光束3912，第三分光单元420用于接收第三激光401，并将第三激光401分为第五子光束4011和第六子光束4012。

第一光强控制单元330用于接收第一子光束3111、第三子光束3911和第五子光束4011，并对第一子光束3111、第三子光束3911和第五子光束4011的光强进行调整以形成第三记录光303，第二光强控制单元340用于接收第二子光束3112、第四子光束3912和第六子光束4012，并对第二子光束3112、第四子光束3912和第六子光束4012的光强进行调整以形成第四记录光304。

在本实施例中，通过调节曝光光路系统300中记录光的光强配比以及角度参数，在基材材2220内部形成具有不同周期和倾角的光栅条纹，得到不同焦面的全息膜材222，可对多种波长的光线进行反射成像、可以离轴也可同一光轴反射成像的同时对其他波长的光束近乎全透射，有着几乎对选定波长光束全反射和非选定波长光束全透射的特性。从而使全息膜材222可以对投影光线反射呈像，且对太阳光的其他光线直接透射而不影响呈像清晰度。

在其他可能的实施例中，与包括了具有一个激光器(第一激光器310)的曝光光路系统、及包括了三个激光器(第一激光器310、第二激光器390、第三激光器400)的曝光光路系统不同的是，曝光光路系统还可以仅包括两个激光器。两个激光器可以为上述的第一激光器310和第二激光器390。本实施例中，关于第一激光器310的设置方式可以参见上文对第一激光器310的具体描述。本实施例中，关于第二激光器390的设置方式可以参见上文对第二激光器390的具体描述。本实施例于此不对第一激光器310和第二激光器390进行赘述。本实施例中，第一激光器310和第二激光器390可以发出单色光或者混色光。

本申请实施例提供的曝光光路系统300制备的全息膜材222内部形成周期性的光栅。其中，第一光栅2223和/或第二光栅2224与全息膜材222的表面的夹角β的范围在0-35°、42-55°以及60-85°之间(均包括范围的端点值)。第一光栅2223和第二光栅2224的条纹间隔距离可以在200nm-400nm之间(包括端点值200nm和400nm)。

一般地，第一光栅2223和第二光栅2224的条纹间隔约为记录光波长的一半，故而全息膜材222的感光范围可以在400nm-650nm之间(包括端点值400nm-650nm)。全息膜材222的厚度范围可以在15μm-120μm的范围内，在某些具体的实施例中，全息膜材222的厚度范围可以在15μm-55μm、60μm-80μm以及90-120μm范围之间(均包括范围端点值)。全息膜材222的材料可以包括光致聚合物材料、卤化银材料、聚合物液晶和重铬酸明胶等一者或多者的组合。全息膜材222具有扩束功能。当图像发生单元21的光线照射到全息膜材222，全息膜材222可以将成像的面积变大，从而取代传统抬头显示系统的自由曲面镜的功能。从而缩小整个抬头显示装置20的体积。

当图像发生单元21的投影光线照射到车窗玻璃22的全息膜材222时，第一区域2221和第二区域2222可以反射投影光线，在驾驶者的眼盒位置成虚像，于此同时，玻璃基板221外侧的景象为全透射，此时作为全息膜材222的成像平面到眼盒的距离取决于曝光光路的最大角度。第一区域2221的反射图像可以显示速度等仪表盘信息。第一区域2221的投影虚像到人眼之间的距离范围可以在0.2m-0.5m，或0.5m-1.5m，或1.5m～3m之间(均包括范围端点值)。第二区域2222的反射图像可以显示导航、道路辅助等信息。第二区域2222的投影虚像到人眼之间的距离范围可以为3m-4.5m，或4.5m-7.5m，或7.5m-9.5m，或9.5m～11m，或大于11m(均包括范围端点值)。

在本实施例中，通过调整红光、绿光、蓝光的光强配比，从而使第三记录光303和第四记录光304干涉形成的光栅的光谱带宽增大，从而使第一光栅2223和第二光栅2224可以对可见光范围内的波长的光线进行反射，以使第一区域2221和第二区域2222的呈像的色彩更加丰富。

曝光光路系统300还可以包括第一反射件380、第二反射件381、第三反射件382、第四反射件383、第五反射件384、第六反射件385、第七反射件386、第八反射件387和第九反射件388。

第三记录光303包括红光、绿光和蓝光，第一反射件380用于反射红光，第二反射件381用于反射绿光，第三反射件382用于反射蓝光，以使红光、绿光和蓝光混合形成白光，并反射至第四反射件383，第四反射件383将白光反射至第一角度控制单元350。

第四记录光304包括红光、绿光和蓝光，第五反射件384用于反射红光，第六反射件385用于反射绿光，第七反射件386用于反射蓝光，以使红光、绿光和蓝光混合形成白光，并反射至第八反射件387，第八反射件387将白光反射至第九反射件388，第九反射件388将白光反射至第一角度控制单元350。

本申请还对第一激光311、第二激光391和第三激光401的三种波长的强度比例进行调整，从而提升全息膜材222的衍射效率。请参阅表1。

表1.不同RGB光强配比的衍射效率的测试结果表

从表1可知，通过调整红色、绿色和蓝色的光强的配比，可以提升全息膜材222的衍射效率，从而使全息膜材222的第一区域2221和第二区域2222的呈像更加清晰。进一步推动了体全息膜材222在抬头显示方向中的应用。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (17)

1.一种车窗玻璃，其特征在于，包括玻璃基板和全息膜材，所述玻璃基板包括外玻璃板、内玻璃板和中间层，所述外玻璃板与所述内玻璃板层叠，所述中间层连接于所述外玻璃板与所述内玻璃板之间；

所述全息膜材位于所述外玻璃板与所述中间层之间，或者，所述全息膜材位于所述中间层与所述内玻璃板之间，所述全息膜材包括第一区域和第二区域，所述第一区域具有第一光栅，所述第二区域具有第二光栅，所述第一光栅和所述全息膜材的表面的夹角，与所述第二光栅和所述全息膜材的表面的夹角不同。

2.根据权利要求1所述的车窗玻璃，其特征在于，所述车窗玻璃还包括第一保护膜，所述第一保护膜位于所述中间层与所述全息膜材之间。

3.根据权利要求2所述的车窗玻璃，其特征在于，所述车窗玻璃还包括第二保护膜，所述第二保护膜连接于所述全息膜材背离所述第一保护膜的表面。

4.根据权利要求3所述的车窗玻璃，其特征在于，所述中间层的数量为两个，一个所述中间层连接于所述第一保护膜背离所述全息膜材的表面，另一个所述中间层连接于所述第二保护膜背离所述全息膜材的表面。

5.根据权利要求1-4任一项所述的车窗玻璃，其特征在于，所述第一光栅和所述第二光栅均包括周期性条纹，所述第一光栅的周期性条纹与所述全息膜材的表面的夹角在0～35°、42～55°以及60～85°其中一个范围内，所述第二光栅的周期性条纹与所述全息膜材的表面的夹角在0～35°、42～55°以及60～85°其中另一个范围内。

6.根据权利要求5所述的车窗玻璃，其特征在于，所述第一光栅的周期性条纹的条纹间隔在200nm～400nm范围内。

7.根据权利要求1-4任一项所述的车窗玻璃，其特征在于，所述全息膜材的厚度在15μm-120μm的范围内。

8.一种抬头显示装置，其特征在于，包括图像发生单元和如权利要求1-6任一项所述的车窗玻璃，所述图像发生单元用于向所述全息膜材的第一区域和第二区域投影光线，所述第一区域和所述第二区域反射所述投影光线，使得所述第一区域和所述第二区域对应的呈像聚焦到所述全息膜材的不同深度处。

9.一种车辆，其特征在于，包括车体和如权利要求8所述的抬头显示装置，所述抬头显示装置连接于所述车体。

10.一种全息膜材的曝光光路系统，其特征在于，用于制备全息膜材，所述曝光光路系统包括第一激光器、第一分光单元、第一光强控制单元、第二光强控制单元、第一角度控制单元、第二角度控制单元和移动单元；

所述第一激光器用于发出第一激光；

所述第一分光单元用于接收所述第一激光，并将所述第一激光分为第一子光束和第二子光束；

所述第一光强控制单元用于接收所述第一子光束，并对所述第一子光束的光强进行调整以形成第一记录光；

所述第一角度控制单元用于接收所述第一记录光，并调整所述第一记录光的角度，以使所述第一记录光照射到基材的第一区域；

所述第二光强控制单元用于接收所述第二子光束，并对所述第二子光束的光强进行调整以形成第二记录光；

所述第二角度控制单元用于接收所述第二记录光，并调整所述第二记录光的角度，以使所述第二记录光照射到所述基材的第一区域；

所述第二记录光和所述第一记录光分别用于照射到所述基材的厚度方向的相背两侧，以使所述第一区域形成全息膜材的第一光栅；

所述移动单元用于与所述基材连接，并移动所述基材，使所述第一记录光和所述第二记录光照射到所述基材的第二区域，以使所述第二区域形成全息膜材的第二光栅。

11.根据权利要求10所述的曝光光路系统，其特征在于，所述曝光光路系统还包括第二激光器，所述第二激光器用于发出第二激光，所述第一激光与所述第二激光的颜色不同；

所述曝光光路系统还包括第二分光单元，所述第二分光单元用于接收第二激光，并将所述第二激光分为第三子光束和第四子光束；

所述第一光强控制单元用于接收所述第一子光束和所述第三子光束，并对所述第一子光束和所述第三子光束的光强进行调整以形成第三记录光，所述第二光强控制单元用于接收所述第二子光束和所述第四子光束，并对所述第二子光束和所述第四子光束的光强进行调整以形成第四记录光。

12.根据权利要求11所述的曝光光路系统，其特征在于，所述曝光光路系统还包括第三激光器，所述第三激光器用于发出第三激光，所述第一激光、所述第二激光和所述第三激光的颜色不同；

所述曝光光路系统还包括第三分光单元，所述第三分光单元用于接收第三激光，并将所述第三激光分为第五子光束和第六子光束；

所述第一光强控制单元用于接收所述第一子光束、所述第三子光束和所述第五子光束，并对所述第一子光束、所述第三子光束和所述第五子光束的光强进行调整以形成第三记录光，所述第二光强控制单元用于接收所述第二子光束、所述第四子光束和所述第六子光束，并对所述第二子光束、所述第四子光束和所述第六子光束的光强进行调整以形成第四记录光。

13.根据权利要求12所述的曝光光路系统，其特征在于，所述第一激光为红光、所述第二激光为绿光，所述第三激光为蓝光，所述红光与所述绿光的光强配比范围在1-1.5之间，所述蓝光与所述绿光的光强配比范围在1.5-2之间。

14.根据权利要求10所述的曝光光路系统，其特征在于，所述曝光光路系统还包括第一反射件，所述第一反射件用于将所述第一光强控制单元发出的所述第一记录光向所述第一角度控制单元反射。

15.根据权利要求13所述的曝光光路系统，其特征在于，所述曝光光路系统还包括第一反射件、第二反射件和第三反射件；

所述第三记录光包括红光、绿光和蓝光，所述第一反射件用于反射所述红光，所述第二反射件用于反射所述绿光，所述第三反射件用于反射所述蓝光，以使所述红光、所述绿光和所述蓝光混合形成白光，并反射至所述第一角度控制单元。

16.根据权利要求10所述的曝光光路系统，其特征在于，所述第一角度控制单元和所述第二角度控制单元位于所述移动单元的相背两侧。

17.根据权利要求10-16任一项所述的曝光光路系统，其特征在于，所述第二光强控制单元位于所述第一激光器的激光传播路径上。