平视显示器

平视显示器也被称为HUD（/ ħ ʌ d /），是任何透明显示的是，无需用户从他们通常的观点看远呈现数据。这个名字的由来是因为飞行员能够以头部“朝上”并向前看的方式查看信息，而不是斜着头看着下部的仪器。HUD还具有一个优点，即飞行员在注视着光学上较近的仪器后，无需重新聚焦即可查看外部。

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尽管平视显示器最初是为军用航空而开发的，但现在已用于商用飞机，汽车和其他应用中。

典型的HUD包含三个主要组件：投影仪单元，组合器和视频生成计算机。

典型的HUD中的投影单元是光学准直仪设置：凸透镜或凹镜，其焦点位于阴极射线管，发光二极管显示器或液晶显示器上。这种设置（自1900年发明反射镜以来一直存在的一种设计）会产生图像，在该图像中、光被准直，即焦点被感知为无穷远。

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），它可以重定向投影仪的投影图像，以便同时查看视场和投影的无限远图像。 组合器可能有特殊的涂层，可反射从投影机单元投射到其上的单色光，同时允许所有其他波长的光通过。在某些光学布局中，组合器还可以具有曲面，以重新聚焦来自投影仪的图像。

计算机提供平视显示器（即投影单元）和要显示的系统/数据之间的接口，并生成要由投影单元显示的图像和符号体系。

除了固定安装的HUD，还有头戴式显示器（HMD）。包括头盔安装的显示器（均缩写为HMD），HUD形式，其特征是显示元素随用户头部的方向移动。

平视显示器分为四代，反映了用于生成图像的技术。

• xxx代-使用CRT在磷光屏上生成图像，其缺点是磷光屏涂层会随时间而降解。今天运行的大多数HUD都是这种类型的。
• 第二代-使用固态光源（例如LED），该光源由LCD屏幕调制以显示图像。这些系统不会衰减或不需要xxx代系统的高压。这些系统在商用飞机上。
• 第三代-使用光波导直接在合成器中产生图像，而不是使用投影系统。
• 第四代—使用扫描激光在透明的透明介质上显示图像甚至视频图像。

正在引入更新的微显示成像技术，包括液晶显示器（LCD）、硅基液晶（LCoS）、数字微镜（DMD）和有机发光二极管（OLED）。

HUD设计中有几个相互影响的因素：

• 视场 –也是“ FOV”，表示飞行员在眼睛上垂直和水平的角度，组合器显示符号相对于外部视图。狭窄的FOV意味着通过组合器的视图（例如，跑道视图）可能在跑道环境的xxx之外几乎没有其他信息；而宽视场将允许“更宽广”的视野。对于航空应用而言，宽视场的主要好处是，即使飞机指向的位置远离跑道入口，在侧风中接近跑道的飞机仍可以通过合路器看到跑道。在HUD视线范围之外，狭窄的FOV跑道将位于合路器的“边缘”之外。因为人眼是分开的，所以每只眼睛都会收到不同的图像。根据设计过程中的技术和预算限制，一只眼睛或两只眼睛都可以看到HUD图像。
• 准直 –投影图像被准直，使光线平行。因为光线是平行的，所以人眼的透镜聚焦在无限远处以获得清晰的图像。HUD合成器上的准直图像被认为存在于光学无限远处或附近。这意味着飞行员的眼睛不需要重新聚焦即可查看外部世界和HUD显示...图像似乎在“外面”，覆盖了外部世界。此功能对于有效的HUD至关重要：无需在HUD显示的符号信息和覆盖该信息的外界之间重新聚焦，这就是准直HUD的主要优势之一。HUD在安全性和时间紧迫的演习中要特别考虑HUD，这时飞行员需要几秒钟的时间才能将注意力重新集中到驾驶舱内，然后再回到室外，这非常关键：例如，在着陆的最后阶段。因此，准直是高性能HUD的主要区别特征，并将其与消费者品质的系统区分开来，例如。
• 眼盒 – 光学准直仪产生一个平行光圆柱体，因此只有当观看者的眼睛在该圆柱体内的某个位置（称为头部运动盒或眼盒）的三维区域时，才能观看显示。现代HUD眼盒通常横向约5乘纵向3乘纵向6英寸。这使观看者可以自由地移动头部，但是向左/向右上/下移动太远会导致显示器从准直仪的边缘消失，而向后移动太远会导致显示器在边缘（小插图）附近掉落。只要一只眼睛在眼箱内，飞行员就可以查看整个显示屏。
• 亮度/对比度 –显示器对亮度和对比度进行了调整，以适应环境光线的变化，环境光线的变化范围很大（例如，从明亮的云层的眩光到无月的夜晚到微弱的视野）。
• 视轴 –飞机HUD组件与飞机的三个轴非常精确地对准（称为“ 瞄准孔”的过程） ，因此显示的数据通常符合实际，精度为±7.0  弧度（±24  分钟弧度），并且可能在HUD的FOV范围内变化。在这种情况下，“符合”一词的意思是“当一个对象投射到组合器上并且实际对象可见时，它们将对齐”。这样可以使显示屏精确地向飞行员显示人造地平线的位置，以及飞机的投影路径的高精度。当视景增强例如，当使用“实际”灯光时，“跑道灯光”的显示将与实际跑道灯光对齐。视线检查是在飞机的制造过程中完成的，也可以在许多飞机的现场进行。
• 缩放 - 缩放显示的图像，以向飞行员呈现以精确的1：1关系覆盖外部世界的图片。例如，从驾驶舱观看时，地平线以下3度的物体（例如跑道入口）必须出现在HUD显示屏上的-3度索引处。
• 兼容性 – HUD组件旨在与其他航空电子设备，显示器等兼容。

这些显示器正越来越多地用于量产车，并且通常提供车速表，转速表和导航系统显示器。夜视信息也会通过HUD显示在某些汽车上。与飞机上的大多数HUD相比，汽车平视显示器并非没有视差。

还存在附加的HUD系统，将显示器投影到安装在挡风玻璃上方或下方的玻璃组合器上，或将挡风玻璃本身用作组合器。

在2012年，先锋公司推出了HUD导航系统，该系统取代了驾驶员侧遮阳板，并在视觉上覆盖了前方情况的动画；增强现实（AR）的一种形式。由先锋公司开发，AR-HUD成为xxx个使用直接眼激光束扫描方法的售后市场汽车平视显示器，也称为虚拟视网膜显示器（VRD）。AR-HUD的核心技术涉及MicroVision，Inc . 开发的微型激光束扫描显示器。

摩托车头盔平视显示器也可以在市场上买到。

Uniti 电动城市汽车将用大型HUD 代替仪表板，以直接在挡风玻璃上显示信息。目的是提高安全性，因为驾驶员不必将视线从道路上移开即可查看速度或GPS屏幕。

近年来，有人认为，传统的HUD将全息代替AR技术，如开发的那些WayRay使用全息光学元件（HOE）。HOE可以提供更广阔的视野，同时减小设备的尺寸并使该解决方案可针对任何车型定制。