什么是平視顯示器
編輯平視顯示器也被稱為HUD(/?????d?/),是任何透明顯示的是,無需用戶從他們通常的觀點看遠呈現數據。這個名字的由來是因為飛行員能夠以頭部“朝上”并向前看的方式查看信息,而不是斜著頭看著下部的儀器。HUD還具有一個優點,即飛行員在注視著光學上較近的儀器后,無需重新聚焦即可查看外部。
盡管平視顯示器最初是為軍用航空而開發的,但現在已用于商用飛機,汽車和其他應用中。
概述
典型的HUD包含三個主要組件:投影儀單元,組合器和視頻生成計算機。
典型的HUD中的投影單元是光學準直儀設置:凸透鏡或凹鏡,其焦點位于陰極射線管,發光二極管顯示器或液晶顯示器上。這種設置(自1900年發明反射鏡以來一直存在的一種設計)會產生圖像,在該圖像中、光被準直,即焦點被感知為無窮遠。
合成器通常是直接位于查看器前面的成角度的平板玻璃(分束器),它可以重定向投影儀的投影圖像,以便同時查看視場和投影的無限遠圖像。 組合器可能有特殊的涂層,可反射從投影機單元投射到其上的單色光,同時允許所有其他波長的光通過。在某些光學布局中,組合器還可以具有曲面,以重新聚焦來自投影儀的圖像。
計算機提供平視顯示器(即投影單元)和要顯示的系統/數據之間的接口,并生成要由投影單元顯示的圖像和符號體系。
類型
編輯除了固定安裝的HUD,還有頭戴式顯示器(HMD)。包括頭盔安裝的顯示器(均縮寫為HMD),HUD形式,其特征是顯示元素隨用戶頭部的方向移動。
世代
編輯平視顯示器分為四代,反映了用于生成圖像的技術。
- xxx代-使用CRT在磷光屏上生成圖像,其缺點是磷光屏涂層會隨時間而降解。今天運行的大多數HUD都是這種類型的。
- 第二代-使用固態光源(例如LED),該光源由LCD屏幕調制以顯示圖像。這些系統不會衰減或不需要xxx代系統的高壓。這些系統在商用飛機上。
- 第三代-使用光波導直接在合成器中產生圖像,而不是使用投影系統。
- 第四代—使用掃描激光在透明的透明介質上顯示圖像甚至視頻圖像。
正在引入更新的微顯示成像技術,包括液晶顯示器(LCD)、硅基液晶(LCoS)、數字微鏡(DMD)和有機發光二極管(OLED)。
設計因素
編輯HUD設計中有幾個相互影響的因素:
- 視場?–也是“ FOV”,表示飛行員在眼睛上垂直和水平的角度,組合器顯示符號相對于外部視圖。狹窄的FOV意味著通過組合器的視圖(例如,跑道視圖)可能在跑道環境的xxx之外幾乎沒有其他信息;而寬視場將允許“更寬廣”的視野。對于航空應用而言,寬視場的主要好處是,即使飛機指向的位置遠離跑道入口,在側風中接近跑道的飛機仍可以通過合路器看到跑道。在HUD視線范圍之外,狹窄的FOV跑道將位于合路器的“邊緣”之外。因為人眼是分開的,所以每只眼睛都會收到不同的圖像。根據設計過程中的技術和預算限制,一只眼睛或兩只眼睛都可以看到HUD圖像。
- 準直?–投影圖像被準直,使光線平行。因為光線是平行的,所以人眼的透鏡聚焦在無限遠處以獲得清晰的圖像。HUD合成器上的準直圖像被認為存在于光學無限遠處或附近。這意味著飛行員的眼睛不需要重新聚焦即可查看外部世界和HUD顯示...圖像似乎在“外面”,覆蓋了外部世界。此功能對于有效的HUD至關重要:無需在HUD顯示的符號信息和覆蓋該信息的外界之間重新聚焦,這就是準直HUD的主要優勢之一。HUD在安全性和時間緊迫的演習中要特別考慮HUD,這時飛行員需要幾秒鐘的時間才能將注意力重新集中到駕駛艙內,然后再回到室外,這非常關鍵:例如,在著陸的最后階段。因此,準直是高性能HUD的主要區別特征,并將其與消費者品質的系統區分開來,例如。
- 眼盒?–?光學準直儀產生一個平行光圓柱體,因此只有當觀看者的眼睛在該圓柱體內的某個位置(稱為頭部運動盒或眼盒)的三維區域時,才能觀看顯示。現代HUD眼盒通常橫向約5乘縱向3乘縱向6英寸。這使觀看者可以自由地移動頭部,但是向左/向右上/下移動太遠會導致顯示器從準直儀的邊緣消失,而向后移動太遠會導致顯示器在邊緣(小插圖)附近掉落。只要一只眼睛在眼箱內,飛行員就可以查看整個顯示屏。
- 亮度/對比度?–顯示器對亮度和對比度進行了調整,以適應環境光線的變化,環境光線的變化范圍很大(例如,從明亮的云層的眩光到無月的夜晚到微弱的視野)。
- 視軸?–飛機HUD組件與飛機的三個軸非常精確地對準(稱為“?瞄準孔”的過程)?,因此顯示的數據通常符合實際,精度為±7.0??弧度(±24??分鐘弧度),并且可能在HUD的FOV范圍內變化。在這種情況下,“符合”一詞的意思是“當一個對象投射到組合器上并且實際對象可見時,它們將對齊”。這樣可以使顯示屏精確地向飛行員顯示人造地平線的位置,以及飛機的投影路徑的高精度。當視景增強例如,當使用“實際”燈光時,“跑道燈光”的顯示將與實際跑道燈光對齊。視線檢查是在飛機的制造過程中完成的,也可以在許多飛機的現場進行。
- 縮放?-?縮放顯示的圖像,以向飛行員呈現以精確的1:1關系覆蓋外部世界的圖片。例如,從駕駛艙觀看時,地平線以下3度的物體(例如跑道入口)必須出現在HUD顯示屏上的-3度索引處。
- 兼容性?– HUD組件旨在與其他航空電子設備,顯示器等兼容。
汽車平視顯示器
這些顯示器正越來越多地用于量產車,并且通常提供車速表,轉速表和導航系統顯示器。夜視信息也會通過HUD顯示在某些汽車上。與飛機上的大多數HUD相比,汽車平視顯示器并非沒有視差。
還存在附加的HUD系統,將顯示器投影到安裝在擋風玻璃上方或下方的玻璃組合器上,或將擋風玻璃本身用作組合器。
在2012年,先鋒公司推出了HUD導航系統,該系統取代了駕駛員側遮陽板,并在視覺上覆蓋了前方情況的動畫;增強現實(AR)的一種形式。由先鋒公司開發,AR-HUD成為xxx個使用直接眼激光束掃描方法的售后市場汽車平視顯示器,也稱為虛擬視網膜顯示器(VRD)。AR-HUD的核心技術涉及MicroVision,Inc?.?開發的微型激光束掃描顯示器。
摩托車頭盔平視顯示器也可以在市場上買到。
Uniti?電動城市汽車將用大型HUD?代替儀表板,以直接在擋風玻璃上顯示信息。目的是提高安全性,因為駕駛員不必將視線從道路上移開即可查看速度或GPS屏幕。
近年來,有人認為,傳統的HUD將全息代替AR技術,如開發的那些WayRay使用全息光學元件(HOE)。HOE可以提供更廣闊的視野,同時減小設備的尺寸并使該解決方案可針對任何車型定制。
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