跨擋風玻璃和側窗的全像投影

生活科學趣談

蘋果取得抬頭顯示器專利 在擋風玻璃和側窗上投射全息圖像 – 科技產業資訊室發布於2020年12月15日

應用於汽車上的抬頭顯示器(Head Up Display,HUD),傳統上得加裝一片玻璃,藉由投影機的透明顯示(Transparent Display),將影像精準的反射至駕駛眼中,就如同鏡頭前提稿機

還可加入車道導航、車道偏移警示(運用攝影機偵側車道標線)與前方碰撞預警功能(以雷達偵測前車距離)

但是訊息只能呈現在這一小塊反射玻璃上。由於前擋風玻璃的角度無法調整,若要呈現大視野的訊息,就得使用好幾片擺放角度正確的平面玻璃來拼接

不過,將訊息直接呈現在弧形的前擋風玻璃是可行的,解決方案是在擋風玻璃夾層中嵌入光柵,甚至是全像薄膜 HOE(Holographic Optical Element),就能呈現下則影片的效果

目前掌握這項全像薄膜HOE技術的是 Ceres Holographics 及蘋果先前所併購的 Akonia Holographics

至於賓士汽車即將在新的S-Class中亮相的AR-HUD,則是由德州儀器公司所提供,應該是採用 Digilens波導技術 → Introduction to automotive augmented reality head-up displays using TI DLP® technology

接著來看蘋果這項專利的示意圖

這篇技術文件提及「該反射角可以不同於入射角」不算是科學上嚴謹的用詞,畢竟反射角恆等於入射角的反射定律還是得遵循。而且平面鏡的反射成像是虛像,全像術的重建影像卻可以是具有視差的實像(註:使用參考光的共軛光 Conjugate reference wave)。因此文章應該是想表達出「從全像投影裝置所發出的光線照射到光柵或全像薄膜後,其產生的繞射光波並非是單一方向。亦即駕駛觀察與車窗法線呈現θR的方向時,縱使這個角度不等於投影裝置投射到該處的入射角θl,但駕駛還是能看到這個帶有立體場景的光點」。側窗裝設AR-HUD的優點是當車輛、障礙物或行人靠近時,能即時於側窗提供駕駛警示訊息。這套AR-HUD也能裝設在後側窗,提供乘客裸眼AR影視體驗。不過蘋果這項全像薄膜HOE的專利技術,短期內應該不會應用在汽車上,而是會先推出全像投影的AR手機才對,除非是急於想跟特斯拉 尬車^^。

延伸閱讀:

1. 全像投影強勢回歸 加速AR-HUD導航上路 – EET TAIWAN

2. Apple Wins a Patent for an advanced Head-up-Display that could project Holographic Imagery across the Windshield & Side Windows

3. Apple’s granted patent 10,866,414

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