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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.

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抬頭顯示器技術概論

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Presentation Transcript

  1. 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

  2. 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

  3. 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。

  4. 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。

  5. F/A-18C的抬頭顯示器 本圖像是美國聯邦政府的著作物

  6. 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。

  7. 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。

  8. 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。

  9. 需用鏡片組的抬頭顯示器產品

  10. 需用鏡片組的抬頭顯示器的範例 REF:Continental Automotive GmbH · 11/2008

  11. 用鏡片組的光學路徑示意圖

  12. 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。

  13. 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。

  14. 無須鏡片組的抬頭顯示器範例 REF: speed/visio™HUD user guide

  15. 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

  16. 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。

  17. 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。

  18. 抬頭顯示器來顯示胎壓範例 REF: SAAB 93

  19. 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。

  20. 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

  21. 日本推出的 HUD 車用導航系統範例 資料來源：Pioneer AVIC-VH99HUD 廣告

  22. 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。

  23. 本課程結束 • 謝謝耐心聽課

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