Holografi tilgang forbedrer heads up displays til fly og biler

Heads-up displays er gennemsigtige enheder, der bruges i fly og biler til at give oplysninger såsom vigtige flyvedata eller kørselsretninger på forruden. En innovativ holografibaseret tilgang kunne snart gøre disse heads-up-skærme meget lettere at se med en stor øjenkasse.

Nuværende heads-up displays har en lille øjenkasse, hvilket betyder, at de viste oplysninger helt eller delvist forsvinder, hvis brugerne skifter blik for meget. "Et head-up display med vores nye teknologi installeret i en bil ville give en chauffør mulighed for at se de viste oplysninger, selvom han eller hun bevægede sig rundt eller var kortere eller højere end gennemsnittet, "sagde forskerteamleder Pierre-Alexandre Blanche fra University of Arizona, USA.

I tidsskriftet The Optical Society Anvendt optik , forskerne demonstrerer en funktionel prototype heads-up display, der bruger holografiske optiske elementer til at opnå en øjenkasse, der er væsentligt større end hvad der er tilgængeligt uden det holografiske element. Forskerne siger, at deres tilgang kunne blive til et kommercielt produkt på så få som et par år og måske også bruges til at øge størrelsen på det viste område.

"Forøgelse af størrelsen på enten øjenboksen eller det viste billede i en traditionel heads-up-skærm kræver øget størrelse på projektionsoptikken, relælinser og al den tilhørende optik, som fylder for meget i instrumentbrættet, "sagde første forfatter Colton Bigler, en doktorand i Blanches laboratorium. "I stedet for at stole på konventionel optik, Vi bruger holografi til at skabe et tyndt optisk element, der i sidste ende kan påføres direkte på en forrude. "

Brug af hologrammer til at lave optik

De samme laserlysinteraktioner, der bruges til at skabe hologrammerne, der beskytter kreditkort mod forfalskning, kan også bruges til at fremstille optiske elementer som linser og filtre i lysfølsomme materialer. Disse holografiske elementer er ikke kun mindre end traditionelle optiske komponenter, men kan masseproduceres, fordi de let er fremstillet.

For det nye head-up display, holografiske optiske elementer omdirigerer lys fra et lille billede til et stykke glas, hvor det er begrænset, indtil det når et andet holografisk optisk element, der udtrækker lyset. Ekstraktionshologrammet præsenterer et synligt billede med en større øjenkassestørrelse end det originale billede.

"Vi arbejder sammen med Honeywell for at udvikle disse displays til fly, men de kunne lige så let bruges i biler, "Blanche sagde." Vores tilgang kræver ikke dyrt udstyr og ingen nye materialer skal udvikles. Desuden, displayet kan integreres fuldstændigt i en standard bilrude. "

Efter at have udført optiske simuleringer, forskerne lavede en laboratorieversion af deres head-up display, der skabte en øjenkasse syv gange større end det originale billede. De lavede derefter en fungerende prototype, der viste flyveinformation på et stykke glas, der kan være en del af det gennemsigtige kabinet, der dækker cockpits. Ved hjælp af prototypen, de var i stand til næsten at fordoble øjenkassen for det originale billede og viste, at billedet ikke forsvinder, før brugeren ser ud over kanten af ​​hologrammet. De demonstrerede også, at det præsenterede billede vises i det fjerne felt, hvilket betyder, at observatører ikke behøver at ændre deres fokus for at se de viste oplysninger.

"Det er muligt at oprette en meget større øjenkasse ved at øge størrelsen af ​​injektions- og ekstraktionsholografiske elementer, den eneste begrænsning er størrelsen på glasset, der viser billedet, "Blanche fortsatte." Vores arbejde er et godt eksempel på, hvordan holografi kan bruges til at løse mange typer optiske problemer til forskellige applikationer. En lignende tilgang kan også være nyttig for augmented reality -headsets, som også fletter computergenererede billeder med udsigt til omverdenen, men med et display, der er tæt på øjet. "

Selvom forskerne demonstrerede deres tilgang ved hjælp af en farve, de siger, at det kunne udvides til at skabe heads-up-skærme i fuld farve. De arbejder også på at bruge den samme tilgang til at skabe et meget større billede, der ekstraheres af det holografiske element for at øge størrelsen, eller synsfelt, af displayet.