Geekly articles weekly

一般汽车HUD，特别是WayRay Navion

从80年代后期开始，HUD（平视显示器）开始出现在较昂贵的汽车中-驾驶员在透过挡风玻璃向前看时会观察到的透明显示器。甚至更早（第二次世界大战爆发前不久），在飞机上显示无视差的瞄准标记，这是对现代HUD的进一步发展。

HUD技术始终处于发展的最前沿：从金属丝或玻璃制成的简单固定掩模版到CRT显示器，再到LCD以及最后的DLP和全息激光照明。在这里，所有必要的组件和技术都可以在市场上买到-WayRay随其Navion产品一起出现-大约7年前，根本不可能做到所有这些：没有材料，没有合适的激光器，没有空间调制器以及电子设备会贵一个数量级。

引言 为什么我们需要HUD？


实际上，飞机和汽车的目标是相同的：在控制移动机械时，每毫秒的驾驶员分心值得用金子来增加，并增加发生事故的机会。

当驾驶员注视仪表板时，驾驶员不仅需要物理转动眼睛，还需要“重新聚焦”在附近的物体上，以适应明显不同的亮度。
HUD的吸引力在于能够在汽车前方显示图像，从而大大减少了驾驶员分心的时间。而节省的每一毫秒就是驾驶员和乘客的生命。

HUD的经典实现及其局限性


HUD的两个主要部分是准直器和合成器。准直仪形成的图像看起来位于一定距离处。准直仪实际上是一种大目镜。

作为第一近似，合成器是将真实世界的图像和由准直仪形成的虚拟图像相结合的半透明镜。

在最原始的系统中，准直仪只能是一个透镜或一个球面镜-但是这类系统的图像质量已经很差，以至于夜间驾驶时眼睛无法察觉。为什么首先在晚上？瞳孔在晚上扩大，并且更多的光学像差变得可见。作为视觉演示，您可以在最简单的准直器瞄准镜（也是一种基本的HUD）中显示瞄准标记的图像：

左侧-F11（“小瞳孔”），右侧-F2.8（“大瞳孔”）：



下一个明显的限制是，图像的角度大小仍然很小（对于合理大小的汽车系统而言，约为4x2°），并且到虚拟图像的距离通常也为1.5-2.5 m左右，这仍然迫使重新对焦。距离还必须受到尺寸的限制-不完全的准直会使您使系统明显变小。

图像的角度较小，意味着只能正常显示非常少量的信息-速度，下一次操纵的类型以及与图像的距离-可能就是这些。具有大型准直器，反射镜和合成器的经典HUD实施方案占用了大量资源，因此只能在工厂安装。所有这些都为下一步改进HUD留下了空间。

现有技术概述


平面组合器：
经典的“飞机”图案-带有大直径透镜的准直仪形成“遥远”的图像。该图像由平坦的半透明合成器反射-与周围的现实结合并由飞行员观察到。主要缺点是飞行员前面的玻璃块很大，光学元件尺寸很大，这一切都是非常困难且昂贵的。


来源：维基百科-PZL TS-11 Iskra Iskra挡风玻璃

表面作为合成器：
根据此方案，在工厂中，大多数配备有这种系统的汽车都制造HUD。在此，准直仪具有镜面元件，而不是合束器，它在挡风玻璃上具有特殊涂层，因此反射仅来自其表面之一（否则，图像将加倍）。

在这种方案的缺点中，该方案应补偿挡风玻璃的实际曲率，足够大的尺寸以及所生成图像的足够适度的角度尺寸（约4x2°）。


资料来源：Denso。

这种系统特别是在某些BMW车型上。，以及从新闻工作者的档案中获得的信息-他们现在希望将我们与她进行比较。主要区别在于：图像的角度尺寸（此经典系统的尺寸明显较小），到虚拟图像的距离（2.5m与我们的10m或更大距离），图像远低于道路，并且不允许绘制增强现实元素，即老式导航，操纵箭头和到它的距离-逐行导航（当然，如果有人更熟悉的话，我们也有这种模式）。

附加的球形合路器：
试图摆脱挡风玻璃形状的不确定性，同时赢得一些尺寸-首先想到的是使合成器成为准直器的一部分，即在远处执行成像的光学工作，而不仅仅是反射光。在最简单的情况下，将准直器做成球形即可（或者，如果更难做到，那就是抛物面的离轴部分）。

因此，（也许会）在工厂生产售后产品Navdy，Pioneer和新一代的Bosch嵌入式系统。

这里的主要问题是，驾驶员现在需要看2副眼镜+越来越小的焦距（具有相同的尺寸）不允许具有大的角场。


资料来源：ee-times.com，博世，

没有准直仪（图片“关闭”）：
最原始的系统：实际上，这是在挡风玻璃反射中观察到的屏幕。如果您没有在玻璃上粘贴反光膜，则图像会加倍（因为反射来自挡风玻璃的正面和背面）。

该系统的缺点多于全部：图像的角度尺寸很小，图像的亮度不足以进行一日游（因为玻璃的反射率从5％到25％左右，而胶片的透明度却成比例下降）。图像保持“关闭”状态-观看时眼睛仍必须重新聚焦。

但是，有一个很大的优势-这样的系统更便宜，更容易。 Garmin产品是最著名的例子，只是倒置的手机：


资料来源：techradar.com

最后，WayRay Navion方法是全息组合器：
在Navion中，光学系统的一部分直接放置在汽车的挡风玻璃上，并实现为全息光学元件。这使您可以最大限度地利用汽车的整体限制来压缩一切，并提供最大的图像角度大小，这仅在具有相同指定尺寸的投影系统中才可能。就面积而言，所形成的图像是经典HUD的4到10倍。同样，由于系统不受大小限制的困扰，我们可以在更大的距离上显示图像（在经典HUD中，光线通常无法完全准直-到图像的距离约​​为2.5米）。

图像角度大小的急剧增加-允许您将图像与现实世界结合起来显示：对象的注释，最重要的是-直接在道路上绘制路线以使导航尽可能自然。

自从2015年夏季以来，这已不再是科幻小说，并且已经在俄罗斯和欧洲的街头进行了强大的测试。但是，从可以工作的原型到批量生产的产品，工作范围非常大，因此Navion尚不可用。

除了其他功能外，Navion还可以控制到形成图像的距离。我们也在研究在旅途中利用这一机会的选择。

2016年的原型是在夏天制造的，其中包含1300多个细节：



在办公室调试时-看起来像这样：


在旅途中：


2017年版本将面向大众-它将尺寸更小，生产技术更先进。

一些常见问题：


首先简要介绍一下公司。WayRay目前拥有80多名员工。大多数工作在莫斯科的主要发展办公室进行。在美国，瑞士和中国也设有办事处。在其历史上，该公司已吸引了超过1000万美元的投资。我们拥有完整的开发方向：从机械，光学，电子和驱动器到适用于Android，设计（以及像这样的视频，有人需要做的）的顶级软件。有我们自己的试生产，在

3年前，即2013年，我们在CNC机床上生产物理原型的速度比中国快-仅有一个主意，尚不清楚如何实施（以及是否有可能）。
2014年，他们获得了第一批全息光学元件，并在固定支架上测试了该创意的性能。当很明显这可行时，工作速度和人数开始成倍增长。
在2015年，他们开发并组装了2个迭代的带轮原型，开设了自己的全息实验室和试生产车间。
在2016年，他们极大地减小了尺寸，并且该系统大大接近了我们在商业运营中看到它的方式。此外，积极的工作直接与汽车制造商开始的。我们从模块切换到完全可以启动我们的Android组件的电子设备。

但是，您的箭头会意外关闭周围的世界并干扰驾驶员吗？
从原理上讲，任何投影系统都不能按​​照定义关闭任何东西-它们不能使玻璃后面的世界更暗。即在任何情况下，任何界面元素都保持透明。这一原理立即“揭示”了具有黑魔幻投影仪的各种创新投影钟的照片欺骗。

而且我不喜欢去年原型中箭头的移动方式，去年也一样
。软件中的迭代比硬件中的迭代要快得多，并且我们不断尝试使用不同的选项来实现该接口。当然有经典模式，其中包含有关操纵的信息。

斯科尔科沃居民？看到了吗
WayRay成立已有3年多的时间没有收到政府的资助，因此没有什么可削减的。尽管如此，我们还是获得了Skolkovo的免税优惠（例如，不必担心支付白色工资），最近我们终于设法利用了海关免税的优势-进口了傅立叶光谱仪，并补偿了很大一部分海关费用（尽管这已经不是很多钱） 。我们还与Skolkovo知识产权中心合作-专利研究和专利申请。

Navion何时可用？
根据计划-在2017年。

我希望这篇文章对您很有趣，并且有理由继续。提出问题-如果我们因披露商业秘密而没有被钉在十字架上，我们将尝试回答:-)

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN397277/

More articles:


All Articles