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AR-HUD的全息技术路线分析
全息有静态和动态两种。Waveguide(光波导)和HOE(Holographic Optical Element)属于静态全息,CGH(Computer Generated Holography)属于动态全息,而CGH才是真正可实现软件定义的全息路线。

静态全息与动态全息的概念

什么叫全息技术?

我们来看看维基百科的定义。

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记录影像

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重现影像

以上实际上是静态全息的解释。静态全息技术的难点就在那个记录介质上。

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Ceres曾经对HOE理论进行过介绍

再翻开维基百科,看看动态全息,即CGH的定义(没有中文的,不过英文的也很好理解)。

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可以很明显看到CGH是通过计算来生成全息影像的,是完全可编程、软件定义的。

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CGH的技术优势

封装尺寸

如上所述,静态全息其实仍需要中继光学,虽然要好于传统光学中的非球面镜,但对于减小封装尺寸方面还是很有限的。

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Waveguide技术的AR-HUD

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HOE技术的AR-HUD

CGH因为是软件定义,不需要传统光学结构的参与,因此在封装尺寸上就有了极大的优势,但难点就在于这套用于计算的光学系统上。

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CGH技术的AR-HUD


多焦面

未来全息AR-HUD的显示画面不会仅限于现在我们所常见的近焦与远焦两个焦面(想象力限制了我们),如果有足够的FoV,各样的ADAS导航信息可以多焦面(2个以上)、全覆盖式的显示到前风挡上。

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近焦?远焦?几个焦面?FoV覆盖几个车道?

但你看到,静态全息因为还涉及到物理的中继光学器件,所以要达到两焦面以上就非常受限了。反观CGH因为是软件定义,理论上可以实现多个焦面根本不受限,只是计算量大小的问题。

分辨率

AR-HUD要达到一个良好的显示效果,分辨率也是一个关键指标。按照目前的技术水平,TFT(LCD)、DLP、LCoS面板的分辨率水平都是已知的。而在这一点上CGH又具有一个得天独厚的优势。静态全息技术一般还是采用DLP显示设备,而CGH是LCoS(Liquid Crystal on Silicon)。

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分辨率是与FoV相关的,我们在AR-HUD中说的FoV一般都是水平方向的FoV-H。或许业内的朋友们经常会听到只有FoV超过15°的才能真正叫作AR-HUD,虽然听着有点烦,但确实也是没错的。这里面涉及到一个简单的公式:FoV-H = 设备最大分辨率(H)÷ 最小像素/1°(PPD)

目前论各显示设备的最大水平分辨率,LCD(TFT)为800P,DLP的话我们就按照高配的0.5’’DMD算是1152P,LCoS则是1280P。

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TI官网发布的0.5’’和0.3’’DMD的参数对比,0.5’’DMD的水平分辨率为1152


而PPD目前水平为60PPD,2025年可能会发展到80PPD。所以你看到,到全息技术有可能量产的2025年,按照目前的分辨率水平,LCD只能满足FoV 10°,而DLP能到14°,LCoS是16°。

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只找到了0.3’’DMD的PPD曲线,理解一下FoV和分辨率之间的关系就够了

因此综合以上所有因素,未来可以满足客户需求的更加集成的封装尺寸、多焦面、宽FoV、高分辨率的AR-HUD只能是CGH技术才可以满足。目前CGH核心技术都是一些初创公司在开发,车厂和Tier1分别投了一些。大众投了SeeReal,松下和摩比斯投了Envisics,电装投了CY Vision。或许以后有时间再聊聊车厂和Tier1们的技术部署。

下次我们开始聊聊软件部分,AR引擎。光学部分做的再好,如果没有成熟的软件系统做支撑效果仍然会非常糟糕。Stay tuned。

文章来源:Astroys


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