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大尺寸HUD自由曲面反射鏡的應(yīng)用與挑戰(zhàn)

瀏覽數(shù)量: 0     作者: 本站編輯     發(fā)布時(shí)間: 2024-10-18      來源: 本站

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抬頭顯示器(Head-Up Display,簡(jiǎn)稱HUD)最早應(yīng)用于飛機(jī)上,幫助飛行員無(wú)需低頭即可獲取關(guān)鍵飛行信息。隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的快速發(fā)展,HUD(抬頭顯示器)技術(shù)也被引入汽車行業(yè),已成為提升駕駛安全性和便捷性的重要手段。據(jù)報(bào)告顯示,2024年上半年,HUD在乘用車市場(chǎng)的滲透率已顯著提升,尤其是在新能源汽車和高端車型中。預(yù)計(jì)未來幾年內(nèi),HUD的滲透率將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。


HUD原理


HUD將投影設(shè)備發(fā)出的光線以特定角度反射到擋風(fēng)玻璃上,形成清晰的虛擬圖像,極大地提高了駕駛過程中的信息獲取效率。而HUD自由曲面反射鏡,作為HUD系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一,其性能直接決定了HUD的顯示效果和用戶體驗(yàn)。


HUD自由曲面反射鏡的核心作用在于解決前擋風(fēng)玻璃自由曲面造成的成像畫面畸變問題。具體來說,HUD系統(tǒng)將車輛信息(如車速、導(dǎo)航路線等)通過投影單元(如LCOS、TFT-LCD、DLP或激光掃描投影等)生成與投射交通環(huán)境高度融合的虛擬圖像,例如行駛過程中的車道線貼合、前方障礙物/危險(xiǎn)物貼合、車道偏離預(yù)警與車道線貼合等,這些圖像光線經(jīng)過自由曲面反射鏡的反射,最終投射到擋風(fēng)玻璃上。這個(gè)過程中,自由曲面反射鏡的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵,它需要與擋風(fēng)玻璃的曲率相匹配,消除由于擋風(fēng)玻璃曲面造成的圖像扭曲和重影,以確保圖像能夠準(zhǔn)確、清晰地呈現(xiàn)在駕駛員的視線中。


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大尺寸HUD自由曲面反射鏡更是實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大顯示區(qū)域,使得信息展示更加全面和直觀,為駕駛者提供了更加寬廣清晰的視野。然而,這也意味著加工難度的顯著增加。


技術(shù)難點(diǎn)


· 高精度微納加工


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HUD反射鏡的成像精度直接影響HUD圖像的清晰度和畸變程度,對(duì)于加工精度要求極高,需達(dá)到微米甚至納米級(jí)別。由于反射鏡的曲率半徑大且造型復(fù)雜,傳統(tǒng)的加工方法難以滿足要求。因此,必須采用先進(jìn)的精密加工技術(shù)和精密的儀器設(shè)備,嚴(yán)格控制材料選擇、光學(xué)指標(biāo)控制、表面鍍膜等環(huán)節(jié),以確保鏡面的形狀和表面質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。例如,某些高品質(zhì)HUD反射鏡需選用特種高分子材料,更能夠滿足高面型精度、高反射率以及良好的耐候性能。對(duì)于大尺寸自由曲面反射鏡而言,曲面精度的控制更為困難。在加工過程中,微小的誤差都可能導(dǎo)致整個(gè)曲面的扭曲或變形,進(jìn)而影響圖像質(zhì)量,需要采用高精度的測(cè)量和檢測(cè)技術(shù),如干涉儀、輪廓儀等,對(duì)反射鏡的曲面進(jìn)行精確測(cè)量和校準(zhǔn)。此外,自由曲面的設(shè)計(jì)是HUD技術(shù)的核心之一。大尺寸HUD反射鏡自由曲面設(shè)計(jì)和優(yōu)化也是一個(gè)持續(xù)的過程,需要進(jìn)行大量的計(jì)算和模擬,不斷迭代和改進(jìn),以滿足日益提高的駕駛需求。需要技術(shù)人員具備高度專業(yè)的技術(shù)水平和豐富的經(jīng)驗(yàn)。


·先進(jìn)表面處理


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反射鏡的表面處理工藝也是影響HUD性能的關(guān)鍵因素之一。為了獲得高反射率和良好的性能滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求,反射鏡表面需要覆上特殊膜系,大尺寸HUD反射鏡的表面處理工藝則更加復(fù)雜和困難。在表面處理過程中,需要嚴(yán)格控制鍍膜環(huán)境的溫度、濕度和潔凈度等參數(shù),控制膜層的牢固性、熱應(yīng)力、化學(xué)穩(wěn)定性,以確保膜層的均勻性和一致性。此外,還需要對(duì)膜層進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和評(píng)估,如高溫、低溫、冷熱沖擊、熱濕度循環(huán)、凝露測(cè)試、太陽(yáng)光照射等以確保其滿足各種場(chǎng)景。



應(yīng)用


盡管大尺寸HUD自由曲面反射鏡的加工難點(diǎn)重重,但其廣闊的應(yīng)用前景仍吸引了眾多關(guān)注和投入。高工智能汽車研究院監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,今年上半年中國(guó)市場(chǎng)乘用車前裝標(biāo)配搭載W/AR HUD交付135.56萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)45.82%,全年搭載率將超過300萬(wàn)輛。其中,AR-HUD上半年實(shí)現(xiàn)標(biāo)配交付34.81萬(wàn)輛,同比增長(zhǎng)超五倍,保持超高增速勢(shì)頭;整體市場(chǎng)交付占比突破25%,遠(yuǎn)高于上年同期的6.31%。


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當(dāng)前,AR-HUD系統(tǒng)在向更高性能、更智能化方向快速發(fā)展,滲透率逐漸提升,大尺寸HUD自由曲面反射鏡廣泛應(yīng)用于多種車型并逐漸成為提升汽車駕駛體驗(yàn)和安全性的重要裝備。它不僅能夠?yàn)轳{駛者提供更加寬廣和清晰的視野,還將集成更多智能功能,進(jìn)一步提升駕駛的便捷性和安全性,


未來,隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的不斷發(fā)展,大尺寸HUD自由曲面鏡或?qū)⒊蔀槲磥砥嚨闹匾厔?shì)之一。


富蘭光學(xué)


富蘭光學(xué)作為國(guó)內(nèi)較早布局HUD反射鏡的光學(xué)零部件制造企業(yè),擁有自由曲面微納加工技術(shù)、先進(jìn)表面處理工藝及豐富量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),研發(fā)生產(chǎn)注塑HUD反射鏡及玻璃HUD反射鏡,產(chǎn)品加工口徑達(dá)1000mm,在業(yè)內(nèi)以高精度和高指標(biāo)著稱。富蘭光學(xué)可確保每一片反射鏡都能達(dá)到微納米級(jí)表面精度和優(yōu)異的反射率,可以有效減少光損失,確保投影圖像的清晰度和準(zhǔn)確性,助力實(shí)現(xiàn)實(shí)景環(huán)境與虛擬信息融合。


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同時(shí),富蘭光學(xué)注重產(chǎn)品的耐候性能,獲得IATF16949等多項(xiàng)認(rèn)證,采用優(yōu)質(zhì)材料和先進(jìn)鍍膜技術(shù)反射鏡能夠在高溫、低溫、潮濕等惡劣環(huán)境下能保持穩(wěn)定的性能。


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富蘭光學(xué)根據(jù)不同車的擋風(fēng)玻璃的厚度和曲率做定制化開發(fā)和驗(yàn)證,為國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)提供適配方案,已開發(fā)超600款HUD項(xiàng)目。自2021年起,富蘭光學(xué)AR-HUD自由曲面鏡陸續(xù)導(dǎo)入大量產(chǎn),裝配于多款熱門車型。


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