AR擴增實境抬頭顯示器設計解決方案

抬頭顯示器的光學應用有不同的種類，如TFT (Thin Film Transistor)、DLP (Digital Light Processing)、LBS (Laser Beam Scanning)。這些技術的特性如下：

•  TFT：亮度為800~12000nits，影像放大時投影變得模糊。光利用率低，容易產生廢熱，需要更多散熱設計與空間。
•  DLP：亮度150lm@12W、200lm@16W，投影尺寸大。光利用率低，容易產生廢熱，需要更多散熱設計與空間。
•  LBS：鐳射光束掃描儀，亮度25~50lm @3.7~6W，投影尺寸大。散熱問題較容易解決。

這些光學投影技術已經應用到汽車抬頭顯示器中，如目前市場上的HUD、W-HUD與未來的AR HUD。HUD (2013~2018)使用TFT-LED面板轉換投射資訊影像到車輛擋風玻璃上。圖像為2D平面，顯示車速、時間、來電通知及路線導航，但顯示訊息無距離感，在開車時顯示的圖像會遮住前方視線。W-HUD Display (2017~2019)使用TFT-LED面板或DLP投影技術，直接投放圖像在擋風玻璃上，然而較不足的亮度及對比度可能導致圖像模糊，亦無法與前視圖融合，缺乏與駕駛環境相關的AR視覺效果。FIC LASER AR HUD (2019~NOW)採用LBS投影，高亮度的特性投射出的影像在自然光下清晰可見，並提供遠距離感知(VID 2~20公尺)，能夠在不受前視圖的阻擋下直接看到虛擬圖像。

HUD依靠投影裝置、光學科技與光源將清晰正確的訊息投射到汽車擋風玻璃上。而FIC LASER AR HUD以鐳射為光源、結合光學玻璃設計，產生豐富的虛擬圖像。

光學成像元件決定了AR HUD圖像的形狀、距離和大小。讓圖像似乎在道路上自由飄浮，擋風玻璃作為偏轉投放光源的作用。AR HUD由以下元件所組成：保護玻璃、曲面鏡、平面鏡、擴散器(投影顯示器)、LBS、光學校正軟體、PCB/PCB組件、軟體流程圖以及外殼/盒體建構。

FIC開發AR HUD經過層層設計開發、驗證、分析流程，並與汽車製造商、擋風玻璃供應商、光學系統供應商合作。為了提供更佳的產品使用經驗，設計團隊透過與汽車供應商合作定義顯示器在投放時的成像位置、大小、顯示資訊與圖像，後續設計造型、定義其空間及電路系統，最後偵測系統和測試軟體。

對於AR HUD圖像融合部份，IP結構設計的大小和投影角度影響投射圖像的大小與距離。投影的角度分為5度、10度及20度。當FOV角度越大、投放出的影像能在距離越遠的地方形成影像。例如，在FOV角度為5度時，虛像顯示小且距離近，需要設計的IP結構設計為最小尺寸。在FOV角度為20度時，遠視圖像顯示需要大尺寸的IP結構設計，最遠可以在距離駕駛者視線14公尺的前方顯示虛擬圖像。

FIC大眾電腦集團擁有40年的設計與製造經驗，提供設計工程能力如POC訂製設計、系統構建和系統集成。我們還提供NRE、NPI、MP、產品開發、供應鏈管理、一站式解決方案和電子製造服務解決方案。

By First International Computer Inc.

2020/04/21