– I vår värld hänger bilden i luften mellan sex och sju meter bort. I en bil är det någon meter, medan det i ett stridsflygplan är betydligt längre bort, kanske 80 meter, säger Esteban Arboix på Optea.

Moderna jordbrukstraktorer och skogsskördare är fyllda med bildskärmar som presenterar allehanda information. Det kan handla om status på fordonet men också information om vad som ska göras. Det är därför inte konstigt att förarna drabbas av huvudvärk och migrän när de hela tiden måste hålla koll på både skärmar och omgivningen. Särskilt inom jordbruket är dessutom många förare lite äldre, och behöver läsglasögon, vilket spär på problemet.

Det är här som Opteas Head Up Display ska ge en bättre arbetsmiljö. Till hösten ska den andra generationen vara klar. Den utvecklas i samarbete med forskningsinstituten Rise och Fraunhofer IPT plus det tyska ­företaget Innolite inom ett svensk-tyskt projekt kallat Arho.

Målet är att krympa storleken, vikten och priset rejält plus att ta fram tillämpningar inom jordbruket som kan motivera traktortillverkare att ta in den som ett tillval för att öka effektiviteten.

Den senare delen av jobbet ligger på det som tidigare hette Jordbrukstekniska institutet i Uppsala, men som idag är Rise.

– Vårt fokus är på plast­optiken. Den är en ­möjliggörare för att bygga system som är ­mindre, lättare och billigare, säger ­Esteban Arboix.

Med plastoptik i form av formsprutade Fresnellinser kan storleken krympas till en tredjedel jämfört med det första systemet som har glaslinser plus att vikten minskar från 20 kilo till cirka 5 kilo.

Plastoptik är långt ifrån ny teknik men det är stor skillnad att använda den för avbildande optik än att exempelvis bilstrålkastare med den.

– Polymererna inte är särskilt förlåtande när det gäller ströljus och aberrationer.

Det tyska forskningsinstitutet Fraunhofer IPT har gedigen kunskap om själva tillverkningsprocessen för plastoptik medan Innolite, som är en avknoppning från Fraunhofer, är experter på hur man tar fram formarna som används vid formsprutningen.

– Vi specificerar och designar linserna, säger Esteban Arboix.

Systemet innehåller också en ljuskälla, de mikromekaniska speglarna från Texas Instruments och en combiner, eller stråldelare som tillsammans skapar bilden på ett virtuellt plan i luften en bit framför betraktaren.

– I vår värld, när vi säger HUD, menar vi att man upplever bilden på sex till sju meters avstånd. Det är jättestor skillnad mot när fokus ligger en halvmeter bort.

Förutom att man inte behöver flytta blicken ger det också större bildvinkel. Opteas första system har ungefär sex grader i horisontell led medan det nya får det dubbla eller lite till.

Själva bilden genereras av de mikromekaniska speglarna, DLP:erna som TI tillverkar i Dallas. Tekniken har använts kommersiellt sedan slutet av 90-talet. DLP-kretsarna finns med olika upplösning och dessutom olika bildförhållanden, det vanligaste är 4:3 men det finns även andra som 16:9.

För HUD:ar behövs inte allt för hög upplösning, det räcker med motsvarande SVGA, det vill säga 640×480 pixlar.

DLP-tekniken har inga principiella begränsningar vad gäller färger, det handlar bara om vilken ljuskälla man väljer och hur optiken utformas.

Vanliga projektorlampor i form av RGB-dioder är billiga och ger det synliga ljusspektrum. Däremot är optiken knivigare eftersom den konstrueras för en specifik våglängd och därmed ger upphov till ett problem kallat kromatisk aberration och som handlar om att olika våglängder bryts på olika sätt.

För att lösa det kan man applicera olika beläggningar på linserna – coatings.

– Ska det bli riktigt bra måste man jobba en hel del med olika beläggningar. Vi har kört flerfärg i det nya systemet och det ser ganska bra ut.

Idag har TI förutom DLP-kretsarna också en serie kort som utgående från videoströmmen över en HDMI-buss kan styra speglarna.

När Optea startade fanns inte dessa så företaget fick lägga en hel del energi på att ta fram ett styrkort.

Slutligen behövs en combiner för att skapa bilden. Enkelt förklarat är combinern en yta som speglar den projekterade bilden så att betraktaren upplever att den hänger fritt i rymden en bit bort.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

I de försök som genomförts med skogsmaskiner består combinern av en tunn film som är uppsträckt mellan framrutans stolpar. Filmen är inte mer än en tiondels millimeter tjock och lösningen är mönsterskyddad. I höstens demonstration med jordbrukstraktorer kommer man dock att använda en annan lösning med ett speciellt glas.

– Vi ser mer och mer intresse från tillverkare att göra pakete­ringsprojekt där combinern integreras med vindrutan.

Potentiella kunder kan då addera den patenterade HUD:en som ett tillval när de beställer en ny maskin.