之前说过不同类型的HUDAR-HUD(AR-HUD的应用展望,正如前面关于AR-HUD的内容部分所述,实现AR-HUD输出的最大挑战之一是系统的物理尺寸问题。为了达到7.5m或更大的VIDVirtual Image Distance),需要建立一定物理长度的光路。当使用传统的HUD光学器件(例如,反射一系列非球面镜的光源)时,可能导致HUD组件尺寸上升到9L,而今天大多数传统的HUDVID2.5m)大部分尺寸都在都在2-4L

这就是HOEHolographic Optical Elements)或波导(Waveguide)等技术被采用的地方。通过使用新材料或玻璃加工,波导可以反射和放大光源,在虚拟图像设计中实现更大的灵活性,同时比起传统的镜面设计可以显著缩小光学封装。

波导的应用情况及难点

HOE或光波导能以多种方式制造。但首先,它们能够引导光谱中电磁波的物理结构,最常见的就包括光纤。在车载HUD中,矩形或平面平板波导在提供所需的光学设计方面最有效。

如下图所示,光波导接收来自指定光源的光(即背光LCD、激光、DLP投影等),然后通过表面或嵌入波导材料内的不同程度光栅反射、弯曲和放大不同的单束光线。在某些情况下,可以使用多个波导来创建全色图像。在其它情况下,则可以通过单波导板实现。

AR-HUD中波导技术的应用情况

此外,制造波导的工艺与材料也可以不同。一些波导是在基底上涂层的复杂组合,一些则是蚀刻产品,精确蚀刻平板以产生波导光学器件,有些是使用独特的光聚合物印刷的。

DigiLensAR-HUD为例,通过使用波导和带有全息光聚合物层的玻璃基板,DigiLens声称已将AR-HUD的尺寸减小到了2.4L。这就比较符合车载的尺寸了,并且可以安装在仪表板上,无需进行太多的调整。

AR-HUD中波导技术的应用情况

WayRay将他们的True AR SDK解决方案融入了在CES上展出的捷恩斯G80上。True AR SDK的独特之处在于它允许第三方开发与导航、信息娱乐、安全、社交互动、自动驾驶和共享出行相关的应用。这就可以让WayRay专注于开发AR-HUD的硬件方面,例如他们的Navion系统。这在前装与后装市场都有可能拿来销售,并提供30英尺的VID

AR-HUD中波导技术的应用情况

更先进的波导与LCD类似,其中电流可以改变波导并以不同方式实时弯曲光。这基本上使软件能够通过可切换的液晶材料定义全息图。这就是DigiLensWayRay这两个初创企业中的所运用的大致的方式。

将这种光波导技术应用到车辆中的最大挑战也是时间和成本问题。虽然第一代Envisics产品已经在捷豹路虎产品中用到了,但下一代波导技术将无法在2020年或之后上市,完全取决于开发新HUD所需的时间。就目前原型开发的进展来说,不太可能很早上市。

AR-HUD中波导技术的应用情况

另一个关键部分就是成本。其实这种技术本身并不贵,事实上许多专家认为这会降低HUD的总体成本,因为这些波导的生产成本通常比目前大多数HUD使用的非球面镜低。然而,这些光波导中涉及的供应链最近才开始研究车规级波导的制造问题,而且在汽车领域的投入也不小。

HUD波导技术的主要玩家

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AR-HUD中波导技术的应用情况

原文始发于微信公众号(Astroys):AR-HUD中波导技术的应用情况

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