诺基亚贝尔衍射光波导用于汽车AR HUD

想象一下，您在一条漆黑的道路上驾驶前行，但是通过挡风玻璃，你眼前看到的一切都非常清晰，就像戴着夜视摄像机一样，无缝实时。当您接近弯道时，外侧的转弯车道被大灯短暂点亮。远处停滞的行人和车辆像幽灵一样出现在你的视野中，直到他们清晰地出现。当你接到视频电话时，你给出汽车指令：让它在你接电话的时候接管驾驶。你可以在视线前方看到通话方的投影，距离与你前面的车距一样，令你保持警惕，并准备在需要时随时接管驾驶。

这种驾驶体验并没有你想象得那么遥远。今天的增强现实技术（AR），结合平视显示技术（head-up display, HUD）的创新方法，可以很快让这样的体验得以实现。

我们在HUD中还没有看到AR的原因是HUD系统需要在驾驶员的视野上创建一个非常大的覆盖层，并在汽车移动时实时与环境保持同步。虽然HUD在越来越多的车辆中出现，但如今传统的HUD技术还不能满足真正AR的任务需求。这些HUD只能在方向盘上方产生很小的图像，太小而无法提供任何正真意义上的AR体验。此外，常规HUD产生的图像，必须让我们的视线聚焦在短距离内，通常是2-3米的焦距，这使得驾驶员无法同时关注前方道路和AR内容。这些设计缺陷源于传统光学的根本性局限：扩大视野（图像大小）或虚拟图像距离将要求HUD设备的物理体积以指数级增加，使其安装到仪表盘中变得不切实际，且非常昂贵。

诺基亚贝尔实验室的两位研究人员Marja Salmimaa和Toni Järvenpää力图避开这些根本性限制，通过使用最新的高折射率材料开发纳米级的大型波导，以取代未来AR HUD中的传统光学器件。诺基亚贝尔实验室研究衍射光学已有20年，在AR衍射光学领域拥有一些最核心的专利技术，这为Salmimaa和Järvenpää两位的工作奠定了基础。通过将这些发明和设计应用到汽车甚至飞机驾驶舱中，可以大大增加虚拟图像的尺寸，并可将其投影到"无限远"，而不必大幅增加HUD的设备体积。使用衍射光学还可以解决传统HUD的其它问题，如太阳镜偏振不兼容、太阳能的聚集以及对特殊楔形挡风玻璃的需要。

诺基亚的衍射光学显示器发明已经用于商用的头戴AR显示器中。我们现在正在寻找新的特许合作伙伴，让卓越的汽车HUD解决方案得以商业化。诺基亚科技风险项目将受专利保护的研究项目与第三方商业化和工业化合作伙伴联系在一起。在这一过程中，诺基亚贝尔实验室的研究人员可以集中精力解决技术挑战，对我们的商业化合作伙伴产生巨大影响。

预计未来十年中，汽车工业结合AR将催生许多颠覆性技术。车联网（V2X）持续的连接性，以及车载传感器和摄像头的快速增长将为AR提供大量实时的信息流。车载计算硬件与云计算的集成和虚拟化将极大地提高汽车的计算能力。新的UI模式，如语音乃至眼神控制将使与AR的信息交互变得更加容易，尽管大部分时间，我们在HUD中看到的情况都会根据AI的引导而自动改变。

随着这些技术的融合，它们有可能将汽车转变为个人驾驶助理，跨越了自主驾驶和人工驾驶之间的界限。这种增强型驾驶将非常类似于自动驾驶，而你可以毫不费力地进行掌控。增强型驾驶员和自动驾驶汽车，两者结合将创造一个珠联璧合的驾驶组合。

我们觉得AR HUD注定会成为汽车或任何移动车辆中最重要的显示器，向我们展示在任何情况下最重要的信息。虽然AR HUD不会完全消除对其它显示器的需求，但只有AR HUD能够将优先级信息直接放在我们的视野中，从而尽可能缩短我们对周围情况的反应时间。

衍射光学解决方案是实现成熟的AR HUD技术的答案，我们有兴趣与汽车行业、投资者和技术公司合作开发兼容的解决方案。携手合适的合作伙伴，我们可以共同改变驾驶的未来。

本文译自诺基亚贝尔实验室官网

来源：https://www.ngpcap.cn/news/nokia-bell-labs-ar-hud

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