1、AR HUD体积缩小的关键技术体积缩小的关键技术超短焦光学超短焦光学1/19目录目录一一 前言前言二二 简介简介三三 AR-HUD 体积的初步估算方式体积的初步估算方式 四四 波导技术的应用简介波导技术的应用简介五五 AR-HUD的设计实例的设计实例 六六 结结语语2/19一、前言一、前言AR-HUD被视为是未来汽车智慧座舱的一项必要设备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要实现行车信息与路面面融合融合，需要需要大大的视的视场场角角（FOV），），较远的虚像位置（较远的虚像位置（VID>7.5m）,以及以及较较大的大的Eyebox，因此需要大尺寸的反因此需
2、要大尺寸的反射射镜，镜，而而造成造成的的HUD体体积庞大积庞大本演讲，旨在探讨利用超短焦光学技术，缩本演讲，旨在探讨利用超短焦光学技术，缩小小AR-HUD体积的可能性体积的可能性3/191、何谓、何谓AR HUDVID7m，VID 如果在如果在10m20m更更为理想为理想水平视角水平视角 HFOV10度度图像产生单图像产生单元元 PGU 的的亮度亮度12500 nitsField of ViewEyebox sizeVirtual Image Distance实现实现AR 功能具备的要素功能具备的要素影响影响HUD体积的参数体积的参数4/19三、三、AR-HUD 体积的初步估算方式体积的初步估
3、算方式2、HUD 反射镜尺寸反射镜尺寸:First Order EstimationVirtual ImageHUD MirrorEye BoxCenter FiledLeft FiledRight FiledLM-EBLVIDWMirrorWEyeboxHMirror三、三、AR-HUD 体积的初步估算方式体积的初步估算方式5/193、HUD反射镜的尺寸反射镜的尺寸反射镜尺寸大，成型不易反射镜尺寸大，成型不易7.5m6/19三、三、AR-HUD 体积的初步估算方式体积的初步估算方式4、HUD 体积体积：First Order Estimation一般一般VID7.5m以上，以上，FOV14
4、，体积大，体积大约约 在在25L+Primary MirrorHUD的体积定义三、三、AR-HUD 体积的初步估算方式体积的初步估算方式7/195、如何减少、如何减少HUD 体积体积 从以上的推导，要减小体积的最有效方法 缩小缩小PGU影像面与反射镜的距离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制超超短短 焦光学的着力点焦光学的着力点8/19三、三、AR-HUD 体积的初步估算方式体积的初步估算方式波导的全反射包持光线波导的全反射包持光线的的传播传
5、播角角度不度不变变，扩，扩瞳瞳作用作用 将影像放将影像放大大FOV可以提高至可以提高至1015度度VID 为为1020m1、AR HUD的新技术的新技术Waveguide9/19四、波导技术的应用简四、波导技术的应用简介介DigiLens在在2019年年SPIE的研讨会上发表的论文的研讨会上发表的论文HUD模块的体积可由模块的体积可由22L降到大约降到大约3L三菱的塑料波导三菱的塑料波导四、波导技术的应用简四、波导技术的应用简介介1、AR HUD的新技术的新技术Waveguide10/191、昇旸超短、昇旸超短焦焦AR-HUD设计预演：确认了超短设计预演：确认了超短焦焦光光学学在在ARHUD的
6、发展价值的发展价值ParametersSpec.ArchitectureWindshieldPanel Resolution480 x240Brightness(nits)30,000Light Output Tilt Angle25Horizontal Light Distribution18Vertical LightDistribution10PGU Size LxW（mm）60.9 x 111Virtual ImageDistance(mm)7500Look Down Angle2.35HFOV10VFOV4Virtual Image Size HxV(mm)1322 x 525(56
7、”)Eye Box Size HxV(mm)140 x 60Mirror 2128*81mm对角线长154mmMirror 1251*133mm对角线长278mm约216mm约275mm7.5M五、五、AR-HUD设计实例设计实例11/19MTF 0.5 at 5 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 0.2 at 5 lp/mmMTF 0.2 at 5 lp/mm眼睛瞳孔直径眼睛瞳孔直径8mm看到的分辨率看到的分辨率2、昇旸超短、昇旸超短焦焦AR-HUD设设计预计预演演：MTFEye boxEye box12/19五、五、AR-HUD设计实例设计实例全新S级
8、五、五、AR-HUD设计实例设计实例3、昇旸超短、昇旸超短焦焦AR-HUD设设计实计实例例一：一：显显示效示效果果对对比比13/19包络体积包络体积 10LVID=10mFOV:10X5Eyebox:140X60五、五、AR-HUD设计实例设计实例3、昇旸超短、昇旸超短焦焦AR-HUD设设计实计实例例一一UST ARHUD14/19设计原理设计原理基于超短焦光学投影设基于超短焦光学投影设计计的成的成像像光学光学技技术。术。设计结果设计结果包络体包络体积积 5L五、五、AR-HUD设计实例设计实例4、昇旸超短、昇旸超短焦焦AR-HUD设设计实计实例例三三Relay Optics ARHUD15/19VID(m)FOV()Eye Box(mm)体积体积(L)BENS 全新S级10m10 X 5？27L昇旸設計一昇旸設計一7.5m10 X 4140 X 6030L昇旸設計二昇旸設計二10m10 X 5140 X 6010L昇旸設計三昇旸設計三10m+15 X 5140 X 605LWaveguide10m+15 X 5？3L16/19六、结语六、结语由下表的结果：由下表的结果：超短焦光学，对超短焦光学，对于于AR-HUD体积缩小有很大的帮体积缩小有很大的帮助助体积比较表体积比较表
