全像擴增實境於車用抬頭顯示之應用研究

Holographic Augmented Reality Head Up Display for Vehicle Application

林威廷(Wei-Ting Lin)

指導教授 ： 陳政寰

國立交通大學/電機學院/光電工程系所/碩士(2019年)

摘要

有別於傳統使用TFT-LCD作為影像來源的車用抬頭顯示器（Head Up Display）， 僅能在固定視距內顯示行車訊息，本實驗使用矽基液晶（Liquid Crystal on Silicon）的 空間光調製器（Spatial Light Modulator），達成全像投影（Holographic Display）的效果，如此一來，我們便能在無任何機械切換（Mechanical Movement）的前提下達成控制影像的成像位置，進而達到擴充實境（Augmented Reality）的效果，而正是這樣的特點， 使得矽基液晶的空間光調製器非常適合用在車用抬頭顯示器上。
在此實驗中，我們寫入一二元影像作為目標影像，利用全像演算法Iterative Fourier Transform Algorithm（IFTA）計算出電腦全像片，再加上市面上已有的簡單抬頭顯示器透鏡組，讓光路經由擋風玻璃，直接反射進入人眼，如此一來，駕駛便能看到距離擋風玻璃外三公尺到三十公尺之間不同成像位置的重建影像。

關鍵字

繞射元件 ； 矽基液晶 ； 全像投影 ； 擴增實境 ； 抬頭顯示器 ； 電腦全像

並列摘要

In this project, we proposed a innovative head up display (HUD). Unlike the traditional device using TFT-LCD as our display that can only be applied within certain sight distance. We use Spatial Light Modulator (SLM) of Liquid Crystal on Silicon (LCoS) as holographic display. This allows us to control the location of the image without any mechanical movement, and achieves the effect of augmented reality (AR). This feature makes LCoS a proper gadget for HUD.
In this experiment, we make a binary image as a target image. Using Iterative Fourier Transform Algorithm (IFTA) to calculate the holographic image with the lens of HUD that can be easily purchased in the market. While the light path go through the windshield, it will directly reflect to the driver’s eyes. Therefore, the driver can see the reconstructive image located at three to thirty meters away from the windshield.

並列關鍵字

diffractive optical element ； liquid crystal on silicon ； holographic display ； augmented reality ； head up display ； computer generated holography

參考文獻

[1]　Q. H. Wang, Y. H. Tao, W. X. Zhao, and D. H. Li, “An Autostereoscopic 3D Projector

Based on Two Parallax Barriers,” SID Symposium Digest, Vol. 40, No. 1, pp. 619-621,

2009

[2]　Masiyano, D., Collings, N., & Christmas, J. (2013). Lasers for phase only Holographic projection and head up display applications. 2013 High Power Diode Lasers and Systems Conference (HPD), 20-21.

[3]　Changwon Jang, Chang-Kun Lee, Jinsoo Jeong, Gang Li, Seungjae Lee, Jiwoon Yeom,