平视显示器

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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。 (adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({}); 尽管平视显示器最初...

什么是平视显示器

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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。



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。

概述

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。

平视显示器

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

类型

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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。

世代

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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)。

设计因素

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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”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。

汽车平视显示器

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。

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词条目录
  1. 什么是平视显示器
  2. 概述
  3. 类型
  4. 世代
  5. 设计因素
  6. 汽车平视显示器

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