摘要:近期,蔡司对外展示了其基于全息技术打造的透明显示解决方案,只需要在汽车玻璃中集成一张全息透明薄膜,即可将显示与感知等诸多功能融入到汽车挡风玻璃、车窗等既有结构中,彻底打破传统物理显示屏幕的边界限制。
智能座舱交互变革,迎来了关键技术突破。
近期,蔡司对外展示了其基于全息技术打造的透明显示解决方案,只需要在汽车玻璃中集成一张全息透明薄膜,即可将显示与感知等诸多功能融入到汽车挡风玻璃、车窗等既有结构中,彻底打破传统物理显示屏幕的边界限制。
蔡司微光学商务拓展及市场营销高级副总裁Stephan Hoefer先生介绍,蔡司的全息显示技术利用激光干涉原理,在光敏聚合物材料中雕刻纳米级微结构,即可精准控制光的传播方向,从而实现高达95%的透光率,打破HUD等现有显示技术瓶颈。比如将全息技术集成到挡风玻璃中,在保持透明视野的同时,还可提供兼顾乘客隐私保护等多种功能需求的透明显示系统。
很显然,蔡司基于全息技术的透明显示解决方案不仅解决了传统交互方案的成本与体验痛点,还将引领智能座舱进入新一轮的交互变革时代。
长期以来,“屏幕堆砌”成为智能座舱的主流升级路径,不仅成本高企,屏幕的固定位置与现实逻辑,也使智能座舱很难做到真正意义上的“主动交互”。在AI智能座舱的大趋势下,“屏幕堆砌”的升级模式已经触及成本与体验的双重天花板。
蔡司基于全息技术的透明显示解决方案将前挡风玻璃、侧窗等直接转化为全息显示屏,不仅很好解决了当前智能座舱的体验痛点,更引领了智能座舱进入“全息交互”的新阶段。
01
全息技术重构智能座舱交互
不可否认,全息技术将重构智能座舱的交互变革。在蔡司看来,全息技术不仅能够呈现图像,还能在融合多种功能的情况下,依然保持玻璃的透明性。这一特性的实现,源于蔡司对“光波精准控制”的底层光学原理革新,也彻底摆脱了传统HUD的技术桎梏。
“我们在全息薄膜里面设计了一系列微结构,可以精准控制特定角度、特定光波的反射方向,使得环境光几乎无损地通过全息薄膜,同时只有指定角度与波长的光波会被衍射到目标区域。”Stephan Hoefer先生向《高工智能汽车》表示,全息透明显示不仅大幅提升了光的利用效率,实现了高达95%的透明度,还大幅减少了光机的体积。
据了解,蔡司的全息技术由于基于衍射原理,对光源的利用率更高,所以无需很大的PGU就可以实现目标亮度,而且即便是在阳光直射、阴影变化等各种环境下,显示内容依然清晰可见。
众所周知,HUD(抬头显示系统)主要通过高精度投影单元生成图像后,再利用半反射镜或特殊镀膜玻璃将图像放大并投射到挡风玻璃上。它通常使用液晶或者DLP显示屏作为投射光源产生所需的图像光线,这些光线通过反射镜的反射之后会被分散,导致最终达到人眼的有效亮度降低。
因此,传统HUD的透明度普遍低于70%,显示内容仅能覆盖前方10-15米视野,且容易受强光干扰,出现阳光倒灌等问题。同时,传统HUD如果要实现更大视场角与显示距离的显示画面,往往需要增加透镜组的数量,导致HUD模组体积庞大,无法适配小型车或简约座舱设计。
“HUD依赖的是光的镜面反射定律,而我们采用的是光的衍射定律,可以精准引导光线的传播方向,所以光的利用率更高。”Stephan Hoefer表示,蔡司的全息技术可以将光机中的光投射到集成在挡风玻璃的HOE(全息光学元器件)上。正是如此,蔡司透明全息显示所需的光机仅有1.2L,而目前需要将影像在内部进行二次反射的HUD整机体积大多高达15-20L。
另外,值得注意的是,Stephan Hoefer介绍,蔡司的全息透明薄膜无需单独设计屏幕模组,仅需在汽车玻璃生产过程中集成光敏聚合物薄膜以及搭配与设计要求匹配的PGU即可,可以适配不同车型的玻璃尺寸与材料。
这就意味着,蔡司全系透明显示技术可以应用到挡风玻璃、侧窗乃至所有的玻璃区域,不仅可以完美解决HUD“体积与显示效果不可兼得”的行业痛点,还可以彻底颠覆智能座舱的交互逻辑。一方面,由于蔡司全息显示透明度很高,所以在法律法规允许之下,蔡司的全息透明显示可以实现显示画面覆盖整个挡风玻璃。
“蔡司的全息显示技术可以通过眼盒大小和位置的灵活设计,让副驾驶侧的挡风玻璃显示仅对副驾驶可见,驾驶员是完全看不到的、不受干扰。”Stephan Hoefer表示,如果要投射GPS导航等共用信息,则要设计两个眼盒,确保驾驶员和副驾驶员都能看到。
另一方面,蔡司通过在全息薄膜中嵌入微型光学传感器,还可实现“显示+感知”一体化。因此,蔡司的全息技术除了应用到HUD领域,还可以应用在侧窗显示、隐形摄像头等多个应用场景。其中,隐形摄像头技术支持DMS、OMS等功能的无感集成,侧窗显示则可为后排乘客提供独立的娱乐界面。
一直以来,智能座舱的交互主要依赖物理显示屏,屏幕尺寸和数量不断刷新记录,不仅成本高企,也难以做到真正意义上的“主动交互”。蔡司将全息透明显示技术融入玻璃,无疑将推动智能座舱告别“屏幕竞争”时代,重新定义了智能座舱的空间价值。
02
蔡司为何可以引领新技术变革?
当前,智能座舱已经从“功能堆栈”进入了体验升级的新时代,智能座舱的交互重心开始从单一屏幕转向“HUD+视觉+听觉+触觉”等的多模态融合体系,从而实现“所见即所得、所想即所得”的无感体验。
在这样的背景之下,各大主机厂和零部件厂商都在积极探索“下一代创新技术”在智能座舱的应用。根据《高工智能汽车》了解,三星、华为等科技巨头,以及宝马等主机厂已经开始部署3D全息数字人交互技术、全息投影解决方案等全新技术,以推动智能座舱进入“无界交互”时代。
业内人士一致认为,未来,伴随着AI大模型、5G-V2X与全息技术的深度融合,智能座舱将演变成透明、自然、主动交互的“第三生活空间”。
很显然,蔡司率先突破的全息透明技术,将成为引领未来智能座舱交互变革的重要推手。
资料显示,全息技术的核心在于激光束的精准操控与分割。当激光射向物体,通过一系列精密的光学元件,将物体的精确信息传递给光敏聚合物。光敏聚合物接收激光分束并与参考光束结合,从而在物体不在原位时,依然能够通过提供参考光来再现物体的全息影像。蔡司的微光学研发团队,不仅掌握了这一技术,还依托卷对卷工艺、特定硬件等创新,实现了全息图母版的标准化复制,从而具备了规模化量产能力,成功破除了全息母版规模化复制的难题与痛点。
蔡司是德国有近180年历史的知名光学与光电技术巨头,在光学领域已经拥有了深厚的专业知识和卓越的技术实力积累,这种技术优势为蔡司推动全息技术在汽车上面的应用提供了有效助力。
截至目前,蔡司在全息光学领域已经斩获了80多项核心专利,覆盖从母版设计到复制工艺(全息薄膜的批量复制技术)的各个环节,形成了严密的技术壁垒。比如蔡司自主研发的“全息光刻复制技术”,可将纳米级微结构的误差控制在±5纳米以内,确保了每一片全息薄膜的光学性能一致性。
“全息技术的落地离不开生态的支撑。”Stephan Hoefer介绍,蔡司已经完成了重要的生态系统构建:一是母版的批量复制技术合作伙伴;二与全球主流汽车玻璃厂商合作,将全息薄膜融入到玻璃生产流程;三是跟PGU、HMI供应商的集成,比如蔡司已经与粘合解决方案厂商德莎、现代摩比斯、LG化学等达成了合作,共同推动全息技术在汽车领域的应用。
这种“全产业链协同”的生态模式,不仅加速了全息技术的量产进程,更确保了技术落地后的兼容性与稳定性。Stephan Hoefer表示,“目前,我们的全息透明技术已经基本上接近量产状态,预计在不久将实现量产上车。”
毋庸置疑,在未来,全息交互技术有望成为智能座舱的主流配置,推动汽车真正从“交通工具”进化为“移动智能空间”。而蔡司的全息透明技术突破,无疑为这场变革按下了“加速键”。
来源:高工智能汽车V
