Transcript 抬頭顯示器技術概論
抬頭顯示器技術概論 高瞻計畫— 車用視訊應用科技 編著教師：黃志峰 大綱 • 抬頭顯示器歷史 • 汽車抬頭顯示器技術 • 汽車抬頭顯示器應用技術 抬頭顯示器歷史 •抬頭顯示器英文名Head Up Display，簡稱 HUD，最早出現在軍用飛機上，抬頭Head Up的意思是指飛行員不需要低頭，只要抬 頭專心駕駛就能夠看到他需要的重要資訊。 •HUD的前身是使用在戰鬥機上的光學瞄準器， 利用光學反射原理將環狀的瞄準圈光網投 射在裝置在座艙前端的一片特殊玻璃上或 者是座艙罩上面。 飛機上HUD投射的重要資訊 •一般飛機之HUD投射的資料主要與飛行安全 有重要關係，譬如飛行高度，飛行速度， 航向，垂直速率變化，飛機傾斜角度等等。 •戰鬥機之HUD投射的資料還會加上目標資料， 武器，目視瞄準器與發射的相關資料，預 估命中點等等。這些顯示的資料能夠根據 不同狀況而變換。 F/A-18C的抬頭顯示器 本圖像是美國聯邦政府的著作物 汽車抬頭顯示器技術簡介 • 車禍的發生有很大的比率是因駕駛不專心， 有時不專心是因看車速是否超過速限，有 時是擔心沒有油了，而這些行車資訊在汽 車儀表板，必須低頭才能看到，所以開車 要看這些必要資訊就很容易成為低頭族， 而使開車不專心。 • 抬頭顯示器顧名思義是要讓駕駛抬頭開車 就能看到這些必須的行車資訊如車速、油 量和水溫等，讓駕駛專心開車避免車禍發 生。 汽車抬頭顯示器技術 • 抬頭顯示器有兩項關鍵技術，包括顯示裝 置和光學路徑的設計。 • 早期的影像顯示器使用CRT為顯示裝置， 將行車資訊如車速、油量和水溫等，製作 成影像用CRT顯示。 • 近年來顯示裝置CRT逐漸由LCD取代，所 以抬頭顯示器的顯示裝置會隨著影像顯示 技術創新而改變。 光學路徑的設計 •光學路徑的設計決定行車資訊的顯示位置， 同時也決定產品的成本。 •抬頭顯示器顯示行車資訊在駕駛正前方且 不需要在擋風玻璃貼反光膜為一項成本較 高的產品，通常安裝在高級車上如BMW。 •因為光學路徑需用鏡片組來聚光和增加投 射影像位置的距離，使用這些鏡片組需要 增加成本且因鏡片組會減弱光的強度，所 以須使用亮度較高的光源增加成本。 需用鏡片組的抬頭顯示器產品 需用鏡片組的抬頭顯示器的範例 REF:Continental Automotive GmbH · 11/2008 用鏡片組的光學路徑示意圖 用鏡片組的光學路徑 •由上圖可知抬頭顯示器的光學路徑，首先抬 頭顯示器的顯示裝置發射出光影像，投射在 反光鏡使光反射到曲面反光鏡。 •曲面反光鏡將影像投射在擋風玻璃後，經由 擋風玻璃反射入人眼，人眼就會在擋風玻璃 外看到外面影像和行車資訊結合的影像。 •行車資訊顯示在駕駛正前方擋風玻璃外大約 1公尺左右，可專心抬頭駕駛來看到行車資 訊。 無須鏡片組的抬頭顯示器 •由發光二極體(Light-Emitting Diodes)在此 簡稱為LED所形成的LED矩陣，將行車資訊 由LED矩陣直接射出影像到擋風玻璃上的反 射膜，將行車資訊確實的成像在駕駛前方 的擋風玻璃上。 •利用此技術的抬頭顯示器無須鏡片組，也 只須用便宜的LED矩陣就顯示，成本很低而 且容易開發是其優點。 無須鏡片組的抬頭顯示器範例 REF: speed/visio™HUD user guide 無須鏡片組的抬頭顯示器範例 反射膜 抬頭顯示器 REF: waeco MagicSpeed HUD 無須鏡片組的抬頭顯示器 • 由上圖可知無須鏡片組的抬頭顯示器將行 車資訊如數字或圖案由微處理器先控制影 像相反，才能使擋風玻璃上反射膜的影像 正像顯示。 •反射膜貼的位置與抬頭顯示器的位置要調 整好才不會使行車資訊影像模糊。 •因為沒有鏡片組放大，所以行車資訊影像 較小，也無法顯示複雜資訊，用於便宜可 用的抬頭顯示器。 汽車抬頭顯示器應用技術 •抬頭顯示器簡單的資訊以車速和馬達轉速 為主。 •近年來美國通過汽車要加裝無線胎壓的量 測和警示功能，也藉由抬頭顯示器來顯示 胎壓和LED警示。 •衛星定位系統(GPS)導航也是目前汽車熱門 的產品，但要顯示複雜的導航行車資訊須 使用有鏡片組的抬頭顯示器。 抬頭顯示器來顯示胎壓範例 REF: SAAB 93 抬頭顯示器來顯示胎壓 •由上圖可知三個8的七段顯示器顯示胎壓值， 而汽車的四個輪子為紅色圖案代表，當胎 壓不足時會警示。 •無線胎壓量測技術將量測胎壓的感測器裝 在輪胎的氣嘴上或直接取代氣嘴來量測輪 胎的壓力，並使用無線技術將胎壓資料傳 到車上主機並用七段顯示器顯示，也可用 抬頭顯示器來顯示胎壓。 無線胎壓監控系統 美國公路交通安全局（NTHTSA）建立FMVSS138(聯邦汽車 安全標準138)，要求到2007年，所有在美國銷售的汽車都必 須安裝輪胎壓力監視系統 資料來源：輝創電子公司 日本推出的 HUD 車用導航系統範例 資料來源：Pioneer AVIC-VH99HUD 廣告 HUD 車用導航系統 •車用導航用GPS來做駕駛在地球的定位資訊， 地球的定位資訊用經緯度表示，配合地圖 來知道目前車子的位置，由駕駛輸入目的 地，幫忙駕駛來導航。 •導航所要顯示的資訊包括目前道路，是否 要轉彎到其他道路，離下一個轉彎或目的 地還有多少距離等，所以資訊量很多又用 鏡片組投射來放大導航資訊，而HUD技術使 駕駛能在享受導航系統便利同時，更專心 駕駛。 •本課程結束 •謝謝耐心聽課