超短焦光学AR-HUD体积缩小的关键技术课件

AR

HUD体积缩小的关键技术超短焦光学1/19AR HUD体积缩小的关键技术超短焦光学1/19目录一．

前言二．

简介三．

AR-HUD

体积的初步估算方式四．

波导技术的应用简介五．

AR-HUD的设计实例六．

结语2/19目录一．前言2/19一、前言AR-HUD被视为是未来汽车智慧座舱的一项必要设备AR-HUD要实现行车信息与路面融合，需要大的视场角（FOV），较远的虚像位置（VID>7.5m）,以及较大的Eyebox，因此需要大尺寸的反射镜，而造成的HUD体积庞大本演讲，旨在探讨利用超短焦光学技术，缩小AR-HUD体积的可能性3/19一、前言AR-HUD被视为是未来汽车智慧座舱的一项必要设备31、何谓AR

HUDVID>7m，VID

如果在10m~20m更为理想水平视角

HFOV>10度图像产生单元

PGU

的亮度>12500

nitsFieldof

ViewEyeboxsizeVirtualImage

Distance实现AR

功能具备的要素影响HUD体积的参数4/19三、AR-HUD

体积的初步估算方式1、何谓ARHUDVID>7m，VID如果在10m~202、HUD

反射镜尺寸:FirstOrder

EstimationVirtual

ImageHUD

MirrorEye

BoxCenter

FiledLeft

FiledRight

FiledLM-EBLVIDWMirrorWEyeboxHMirror三、AR-HUD

体积的初步估算方式5/192、HUD反射镜尺寸:FirstOrderEstima3、HUD反射镜的尺寸反射镜尺寸大，成型不易7.5m6/19三、AR-HUD

体积的初步估算方式3、HUD反射镜的尺寸反射镜尺寸大，成型不易7.5m6/194、HUD

体积：FirstOrder

Estimation一般VID>7.5m以上，FOV~14ﾟ，体积大约在~25L+Primary

MirrorHUD的体积定义三、AR-HUD

体积的初步估算方式7/194、HUD体积：FirstOrderEstimatio5、如何减少HUD

体积从以上的推导，要减小体积的最有效方法缩小PGU影像面与反射镜的距离缩小距离的限制：避免光线的遮挡：第二反射镜或是机构部件缩短距离表示主反射镜的焦距要缩短，像差与畸变会比较难抑制→超短焦光学的着力点8/19三、AR-HUD

体积的初步估算方式5、如何减少HUD体积8/19三、AR-HUD体积的初步⚫⚫⚫波导的全反射包持光线的传播角度不变，扩瞳作用

将影像放大FOV可以提高至10～15度VID

为10～20m1、AR

HUD的新技术—Waveguide9/19四、波导技术的应用简介⚫波导的全反射包持光线的传播角度不变，扩瞳作用将影像放大1DigiLens在2019年SPIE的研讨会上发表的论文HUD模块的体积可由22L降到大约3L三菱的塑料波导四、波导技术的应用简介1、AR

HUD的新技术—Waveguide10/19DigiLens在2019年SPIE的研讨会上发表的论文四、1、昇旸超短焦AR-HUD设计预演：确认了超短焦光学在ARHUD的发展价值ParametersSpec.ArchitectureWindshieldPanel

Resolution480x240Brightness(nits)30,000LightOutputTilt

Angle25∘Horizontal

LightDistribution±18∘Vertical

LightDistribution±10∘PGUSizeLxW

（mm）60.9x

111VirtualImageDistance(mm)7500LookDown

Angle2.35∘HFOV10∘VFOV4∘VirtualImage

SizeHxV(mm)1322x

525(56”)EyeBoxSize

HxV(mm)140x

60Mirror

2128*81mm对角线长154mmMirror

1251*133mm对角线长278mm约216mm约275mm7.5M五、AR-HUD设计实例11/191、昇旸超短焦AR-HUD设计预演：确认了超短焦光学在ARHMTF>0.5at5

lp/mm眼睛在正中央眼睛在上方角落Eye

box眼睛在下方角落MTF>0.2at5lp/mmMTF>0.2at5

lp/mm眼睛瞳孔直径8mm看到的分辨率2、昇旸超短焦AR-HUD设计预演：MTFEye

box Eye

box12/19五、AR-HUD设计实例MTF>0.5at5lp/mm眼睛在正中央眼睛在上方全新S级五、AR-HUD设计实例3、昇旸超短焦AR-HUD设计实例一：显示效果对比13/19全新S级五、AR-HUD设计实例13/19包络体积

<

10LVID=10mFOV:

10X5Eyebox:

140X60五、AR-HUD设计实例3、昇旸超短焦AR-HUD设计实例一UST

ARHUD14/19包络体积<10L五、AR-HUD设计实例USTARHU设计原理基于超短焦光学投影设计的成像光学技术。设计结果包络体积

<

5L五、AR-HUD设计实例4、昇旸超短焦AR-HUD设计实例三RelayOptics

ARHUD15/19五、AR-HUD设计实例RelayOpticsARHUDVID

(m)FOV(ﾟ)Eye

Box(mm)体积(L)BENS

全新S级10m10X

5？27L昇旸設計一7.5m10X

4140X

6030L昇旸設計二10m10X

5140X

6010L昇旸設計三10m+15X

5140X

60~5LWaveguide10m+15X

5？~3L16/19六、结语由下表的结果：超短焦光学，对于AR-HUD体积缩小有很大的帮助体积比较表VID(m)FOV(ﾟ)EyeBox(mm)体积(L)BAR

HUD体积缩小的关键技术超短焦光学17/19AR HUD体积缩小的关键技术超短焦光学1/19目录一．

前言二．

简介三．

AR-HUD

体积的初步估算方式四．

波导技术的应用简介五．

AR-HUD的设计实例六．

结语18/19目录一．前言2/19一、前言AR-HUD被视为是未来汽车智慧座舱的一项必要设备AR-HUD要实现行车信息与路面融合，需要大的视场角（FOV），较远的虚像位置（VID>7.5m）,以及较大的Eyebox，因此需要大尺寸的反射镜，而造成的HUD体积庞大本演讲，旨在探讨利用超短焦光学技术，缩小AR-HUD体积的可能性19/19一、前言AR-HUD被视为是未来汽车智慧座舱的一项必要设备31、何谓AR

HUDVID>7m，VID

如果在10m~20m更为理想水平视角

HFOV>10度图像产生单元

PGU

的亮度>12500

nitsFieldof

ViewEyeboxsizeVirtualImage

Distance实现AR

功能具备的要素影响HUD体积的参数20/19三、AR-HUD

体积的初步估算方式1、何谓ARHUDVID>7m，VID如果在10m~202、HUD

反射镜尺寸:FirstOrder

EstimationVirtual

ImageHUD

MirrorEye

BoxCenter

FiledLeft

FiledRight

FiledLM-EBLVIDWMirrorWEyeboxHMirror三、AR-HUD

体积的初步估算方式21/192、HUD反射镜尺寸:FirstOrderEstima3、HUD反射镜的尺寸反射镜尺寸大，成型不易7.5m22/19三、AR-HUD

体积的初步估算方式3、HUD反射镜的尺寸反射镜尺寸大，成型不易7.5m6/194、HUD

体积：FirstOrder

Estimation一般VID>7.5m以上，FOV~14ﾟ，体积大约在~25L+Primary

MirrorHUD的体积定义三、AR-HUD

体积的初步估算方式23/194、HUD体积：FirstOrderEstimatio5、如何减少HUD

体积从以上的推导，要减小体积的最有效方法缩小PGU影像面与反射镜的距离缩小距离的限制：避免光线的遮挡：第二反射镜或是机构部件缩短距离表示主反射镜的焦距要缩短，像差与畸变会比较难抑制→超短焦光学的着力点24/19三、AR-HUD

体积的初步估算方式5、如何减少HUD体积8/19三、AR-HUD体积的初步⚫⚫⚫波导的全反射包持光线的传播角度不变，扩瞳作用

将影像放大FOV可以提高至10～15度VID

为10～20m1、AR

HUD的新技术—Waveguide25/19四、波导技术的应用简介⚫波导的全反射包持光线的传播角度不变，扩瞳作用将影像放大1DigiLens在2019年SPIE的研讨会上发表的论文HUD模块的体积可由22L降到大约3L三菱的塑料波导四、波导技术的应用简介1、AR

HUD的新技术—Waveguide26/19DigiLens在2019年SPIE的研讨会上发表的论文四、1、昇旸超短焦AR-HUD设计预演：确认了超短焦光学在ARHUD的发展价值ParametersSpec.ArchitectureWindshieldPanel

Resolution480x240Brightness(nits)30,000LightOutputTilt

Angle25∘Horizontal

LightDistribution±18∘Vertical

LightDistribution±10∘PGUSizeLxW

（mm）60.9x

111VirtualImageDistance(mm)7500LookDown

Angle2.35∘HFOV10∘VFOV4∘VirtualImage

SizeHxV(mm)1322x

525(56”)EyeBoxSize

HxV(mm)140x

60Mirror

2128*81mm对角线长154mmMirror

1251*133mm对角线长278mm约216mm约275mm7.5M五、AR-HUD设计实例27/191、昇旸超短焦AR-HUD设计预演：确认了超短焦光学在ARHMTF>0.5at5

lp/mm眼睛在正中央眼睛在上方角落Eye

box眼睛在下方角落MTF>0.2at5lp/mmMTF>0.2at5

lp/mm眼睛瞳孔直径8mm看到的分辨率2、昇旸超短焦AR-HUD设计预演：MTFEye

box Eye

box28/19五、AR-HUD设计实例MTF>0.5at5lp/mm眼睛在正中央眼睛在上方全新S级五、AR-HUD设计实例3、昇旸超短焦AR-HUD设计实例一：显示效果对比