技术文章 ￨ 车载平视显示技术

作者丨井硕

编译丨Mark

前言

车载平视显示器（Head Up Display）简称HUD，利用光学反射的原理，将重要的信息投射于车辆前端、高度大致与驾驶员的眼睛成水平的一片玻璃上面，投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面，驾驶员能够透过ＨＵＤ轻易的将外界的景象与ＨＵＤ显示的资料融合在一起。

平视显示器最早出现在军用飞机上，因为HUD的方便性以及能够提高飞行安全，20世纪70年代民航机也纷纷跟进安装。20世纪80年代，HUD作为车载安全辅助驾驶系统开始应用于汽车上，使驾驶员不用低头就可以看到相关信息，将更多的精力放到观察路面情况上，与此同时也可以减少驾驶员在多个信息显示平台之间的视觉转换引起的视觉疲劳，提高车辆行驶的安全性。

车载平视显示器最初只能显示车速等单一信息，并且存在颜色单一、显示范围小、字符不清晰、对比度较低等缺陷。如今，车载平视显示器可以显示多种颜色、多种信息，显示范围大、字符清晰、对比度高，并且通过与红外夜视系统的结合，可提供夜视信息。

原理

随着车载平视显示技术的发展，形成了多种结构类型的车载显示器，不同类型的车载显示器具有不同的优势与特点。

1、映像式车载平视显示系统

图1  映像式车载平视显示系统

这是最基本也是使用最为广泛的结构类型。图像源发出的光线经投影透镜的折射与风挡玻璃的反射与外部景物光一同照射进入人眼。该结构的缺点是图像小、对比度低、显示范围小、重量和体积较大。

2、前置反射屏式平视显示系统

图2  前置反射屏式平视显示系统

该系统也是较为普遍的结构形式。驾驶室内设置一个独立的反射屏，图像源的光线通过反射屏的反射照射入人眼。此结构的优点是反射屏与风挡玻璃互相独立，不需要对风挡玻璃进行特殊处理，反射屏可转动，投影角度可调。缺点是反射屏会减小车内空间，并且图像源发出的光线透过反射屏到达风挡玻璃表面，经反射玻璃表面的反射的光线会对驾驶员视线造成干扰。

3、其他结构类型

除了以上两种常见的平视显示系统结构类型，还有以下几种结构类型。

•曲面全息平视显示系统

图3  曲面全息平视显示系统

•自由曲面平视显示系统

图4  自由曲面平视显示系统

•菲涅尔透镜平视显示系统

图5  菲涅尔透镜平视显示系统

•与仪表盘相结合的平视显示系统

图6  与仪表盘相结合的平视显示系统

发展

•基本性能提高

显示信息更加完善、更加精准，提高显示图像亮度，增大图像尺寸，降低成本。

•多元化、智能化

与自动刹车、自动校正系统等相关系统相互关联，实现数据共享，向驾驶员提供更可靠、更安全的驾驶环境。

•全景车窗显示

   把整个风挡玻璃作为平视显示系统的屏幕，将更多的信息显示在风挡玻璃上，提高驾驶员的形式安全性。

参考文献

[1] 钱露露.车载HUD的发展现状和未来展望[J].科技展望,2017,01:148.

[2] 王兴,秦齐.车载平视显示技术[J].光电与控制,2014,21(01):55-58.

[3] 刘长青.夜视车载平显视场人机工效分析[J].科学技术与工程,2017,17(35):23-31.

[4] 李小静.车载HUD系统设计原则及其发展[J].商,2014,50:173.

文章来自林燕丹教授课题组