新架构大幅面二维扩瞳体全息波导HUD实现全屏点亮
2022-06-16

抬头显示(Head Up DisplayHUD )是新一代智能驾仓中最为关键的显示系统,能够为驾驶员提供仪表盘信息、道路引导信息等,避免驾驶员行驶过程中低头观看仪表盘,降低驾驶风险,提升驾驶体验。

 

实现一种紧凑高效的HUD显示系统是车载显示领域追求的重要目标,其中基于体全息光栅的波导HUD具有实现大幅面显示的潜在优势,能够大幅度降低显示系统的体积,在汽车前装市场具有重要的应用潜力。但实现大幅面二维扩瞳体全息波导存在设计难度大,制作工艺复杂等巨大挑战,为此,珑璟光电提出了一种新架构的二维扩瞳体全息波导方案,该方案能够降低制造工艺难度,保证更高的良品率,且具有光效利用率高,光机体积小的优势。

 

近期,珑璟光电制作的幅面为60mm×140mm的二维扩瞳体全息波导实现了全屏点亮,获得了阶段性的研究进展。图1(a)和图1(b)分别为相机聚焦于波导表面和相机聚焦于无穷远时拍摄的结果。图2为相机拍摄的三张放大的显示效果。未来,珑璟光电将继续推进更大幅面及全彩色二维扩瞳体全息波导的研发,以推进体全息波导HUD早日落地应用。

 

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(a)                                             (b)

 

相机聚焦于波导表面及无穷远出拍摄的结果

 

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2. 相机拍摄的三张放大的显示效果

 

延伸阅读:

抬头显示简称HUD,又被叫做平视显示系统,是指以车辆驾驶员为中心、盲操作、多功能仪表盘。它的作用,就是把时速、导航等重要的行车信息,投影到驾驶员前面的风挡玻璃上,让驾驶员尽量做到不低头、不转头就能看到时速、导航等重要的驾驶信息。

 

最早的HUD应用于飞机上,通过离轴投影系统将图像投影至一个大幅面全息光学元件(全息透镜)上,通过其反向衍射为飞行员提供视觉信息。全息光学元件通过计算全息优化实现,与投影系统配合实现像差矫正。

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早期军用HUD结构图

 

随着技术的发展,HUD系统逐渐转入民用,开始逐渐装备在跑车和高档轿车中,且其技术开始朝着信息化、数字化的方向发展。逐渐形成了C-HUDW-HUDAR-HUD。其中W-HUDAR-HUD是目前的主流方案,由于AR-HUD可融合虚拟图像与现实环境,提供更好的驾驶体验和舒适性,是未来发展的重要方向。

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C-HUD                     W-HUD                     AR-HUD

 

目前AR-HUD实现的主流方案中使用图像生成单元PGU投影图像至扩散膜后经两级自由曲面反射镜反射至挡风玻璃后反射,图像光进入人眼。该HUD系统的体积大,一般在10L以上,大的光学系统体积影响了AR-HUD的广泛应用进程。

 

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AR-HUD结构图

 

光波导HUD凭借其平板光波导超薄的结构和二维扩瞳能力极大减小对光机体积的需求,是未来HUD发展的重要方向,具有巨大的市场价值和前景。

 

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光波导HUD结构图