平视显示系统的工作原理及其构架
车载平视显示技术_王兴
王
兴等：
车载平视显示技术
57
以图 3 曲面全息平视显示系统为例， 图像源发射 出的符号图像先经过中继系统， 再经过平面反射镜反 射， 形成一个中间像， 这个中间像经过全息组合玻璃， 最终为人眼所观察 。但是这种结构需要将全息组合玻 璃楔入或者粘结在风挡玻璃上， 这种工艺比较复杂， 成 本较高。
图5 Fig． 5
［9 ］
统包含一个图像源 、 一个分光镜 、 多个平面反射镜和一
。
图6
与仪表盘相结合的平视显示系统原理图
Fig． 6 The schematic diagram of HUD with instrument panels
投影仪发出的光经过分光镜分成透射部分和反射
图4 Fig． 4 自由曲面平视显示系统原理图
长时间观察车载平视显示器投影的图像， 也会在一定 程度上引起眼睛的不适 。0 Nhomakorabea引言
车辆在高速行驶时， 驾驶员的视线需要始终保持观
察前方区域。当需要观察仪表盘上的信息时， 驾驶员的 注意力会从前方区域短暂地转移到车辆仪表盘上
［ 1 ］
1
车载平视显示技术的发展历史
平视显示技术是 20 世纪 60 年代初在光学瞄准具
［12 ］
The schematic diagram of freeform surface HUD
图像源发射出的光线先经过折叠反射镜反射， 再 经过初级自由曲面反射， 最后经过自由曲面合像器反 射进入人眼， 其中， 自由曲面合像器是风挡玻璃所在的 面 。这种结构形式简单灵活， 像差平衡能力强， 成像质 量较好， 但制造成本较高 。 人眼直接通过风挡玻璃观 察外界景物时， 风挡玻璃可能会产生一定的像差 。
图为自由曲面平视显示虚像反射镜系统原理图系统包括两个自由曲面和一个折叠反射自由曲面像合成器虚拟像面与仪表盘相结合的平视显示系统原理图fig6schematicdiagraminstrumentpanels图像自由曲面平视显示系统原理图部分透射部分的光经过平面反射镜反射将透射图像fig4schematicdiagramfreeformsurfacehud反射到仪表盘上作为显示信息反射部分的光经过光像源发射出的光线先经过折叠反射镜反射再学系统折射和风挡玻璃反射进入人眼
平视显示系统及其在民用飞机上的应用研究
平视显示系统及其在民用飞机上的应用研究作者：费益王伟来源：《科学与财富》2011年第09期[摘要] 本文从民用飞机适航的角度出发，详细地介绍了平视显示系统的组成与架构，阐述了平显系统的设计和安装要求。
最后着重对平视显示系统的扩展应用-视景增强系统作了介绍。
[关键词] 平视显示系统视景增强系统0、引言平视显示（Head Up Display, HUD）最早是应用在战斗机上的一项技术。
近十年来，平显系统开始广泛应用在民用飞机上。
然而，民用飞机上的平显系统与军用飞机在系统组成、架构上都存在较大区别。
另外，随着航空公司对飞机起飞与着陆性能、飞行安全的要求不断提高，平显上显示的信息也越来越丰富，最为典型的就是增强视景在平显上的显示。
1、平视显示系统的组成民用飞机上的平显系统通过飞行员头顶的一部投影仪，将经过筛选处理的一些重要飞行数据投影在风挡前的一块特殊光学透明玻璃上，飞行员不需低头就可以从这块玻璃上获取重要的飞行数据，又可以透过这块玻璃看驾驶舱外，获取必要的目视参考。
平显系统的主要组成部分包括五个航线可更换设备（LRU）：平显计算机、投影装置、组合仪。
1）平显计算机平显计算机对来自各传感器和其它飞机系统的数据信息进行综合处理，并生成符号信息，送到投影装置和组合仪进行显示。
平显计算机既可以是独立的LRU，也可以以模块的形式集成在IMA中。
2）投影装置投影装置是一个独立的LRU，根据显示像源的不同，投影装置有CRT和LCD两类，目前民用飞机上安装的平显投影装置以带LED背光照明的有源矩阵LCD（AMLCD）为主。
3）组合仪组合仪也是一个独立的LRU，它是平显系统的终端信息显示装置。
组合仪的主要部件是一块镀有半反射膜的透明光学玻璃，它对可见光的透射率可达到90%以上，它将聚焦在无穷远处的光学符号显示在飞行员的正前方，使飞行员既能看到投影在组合仪上的飞行、导航及指引等信息，又能观察飞机外部环境。
2、平视显示系统的架构平显系统根据不同飞机的安装要求和系统配置，其架构也有所不同。
平视显示器
第三节 综合显示系统的组成
机载综合显示系统的组成主要包括平显，多功能显示器， 头盔显示器和其它仪表组成。
• 布局：这些显示系统在座舱的布局上采用了空分制和时分制。 空分制：机械显示仪表的显示元件（如指针、标记、刻度等）占有座 舱的固定空间，此种仪表称为空分制显示仪表。 飞机仪表显示采用空分制，必然使仪表板布局也采用空分制。 时分制：根据特定的飞行任务和飞行阶段，分成若干个典型工作状态 画面，每一种状态画面在显示屏上同时显示多种符号，按一定位置和 活动范围合理编排组合或综合在一起，构成一个完整的显示格式。 • 特点：空分制的仪表板标准化，便于飞行员熟练判读，随着系统的增 加，仪表数量增多，仪表板拥挤不堪，利用率低，分散飞行员注意力。 时分制的电子显示仪表具有多种显示功能，减少仪表数量和仪表 板拥挤，减少差错机会，增加信息量和形象图形显示，有利于提高判 读工效。
综合电子显示系统在飞机改装中的重要性
飞机改装的综合电子显示系统具有下列特点： ①多功能显示器趋于标准化。 ②机上的多功能显示器大体相同，互为余度，便于转换显示 格式。 ③采用握杆操纵控制器，简化操纵，提高自动化管理程度。 ④采用正前方数据输入键盘控制板，便于左右手操纵利于平 视飞行。
发展趋势
驾驶员主要靠视觉观察显示器得到的信息，由驾驶员 用双手操纵控制对象。 综合显示系统提高了信息的综合程度，但由于信息量 大，驾驶员负担太重，未来的仪表显示系统可能采取如下 措施：
• ④20世纪60年代，平视仪和垂直情况显示仪在攻击机上首次使用成功， 为仪表的显示开辟了广阔的通路，出现了第四代----电子显示仪表。 电子显示仪表采用时分制显示，具有多种工作状态，能够完成多 种功能。它能把大量要显示的信息，根据各飞行阶段和飞行任务的需 要编排成不同的显示格式，避免显示信息的拥挤，便于观察。但是各 个电子显示仪之间不存在联系，其字符处理机各自分立，不能资源共 享，互为余度。 • ⑤70年代后期采用计算机控制的多路传输总线把机载电子设备按功能 横向综合，构成综合航空电子系统，各种电子显示仪表则横向成综合 电子显示系统，成为整个综合电子系统的终端，仪表显示系统发展为 第五代----综合电子显示系统。 具有相对独立性，不再从属于导航、火控等某一系统。 综合电子显示系统有资源共享，互为余度的特点，大大提高了可 靠性，能用少数几个电子显示仪表显示内容更广泛，数量更多的经过 计算机加工的信息。
平视显示原理
平视显示原理
平视显示是一种常见的显示技术，它的原理是通过特定的技术手段，使得显示
屏幕上的图像在用户的视线方向上呈现平面状态，从而达到清晰、舒适的观看效果。
在现代电子产品中，平视显示技术被广泛应用于手机、平板电脑、电视等设备上，为用户带来了更加舒适的视觉体验。
平视显示的原理主要涉及到光学成像和人眼视觉特性两个方面。
首先，通过光
学成像技术，将显示屏上的图像在特定角度上呈现平面状态。
其次，考虑到人眼的视觉特性，平视显示技术会根据人眼的视角和对图像的感知，进行相应的优化处理，以确保用户在不同角度观看时都能够获得清晰的图像效果。
在光学成像方面，平视显示技术采用了一系列的光学元件和材料，通过对光线
的反射、折射和透射等过程进行精密控制，使得显示屏上的图像在水平方向上呈现平面状态。
这样一来，无论用户处于什么样的角度观看显示屏，都能够看到清晰、真实的图像，避免了传统显示技术中出现的色彩失真、亮度不均等问题。
另外，平视显示技术还会根据人眼的视觉特性进行优化处理。
人眼在观看图像时，会受到光线的折射、散射等影响，因此在不同角度观看同一幅图像时，会有不同的视觉感受。
为了解决这一问题，平视显示技术会对图像进行特殊的处理，以适应不同角度的观看需求，保证用户在任何位置都能够获得良好的视觉体验。
总的来说，平视显示技术通过光学成像和人眼视觉特性的优化处理，实现了在
不同角度观看时都能获得清晰、真实的图像效果。
这种技术为用户带来了更加舒适的视觉体验，也为电子产品的发展带来了新的可能性。
未来，随着技术的不断进步和创新，平视显示技术也将会得到进一步的完善和应用，为用户带来更加优质的视觉享受。
平视显示器PPT课件
• 第一节 综合显示系统 • 第二节 综合显示系统的发展概况 • 第三节 综合显示系统的组成
第一节 综合显示系统
系统概述
现代作战飞机中的人—机界面部分已经从传统的仪表分离式发展成为由平 视显示器、多功能显示器和头盔显示器等组成的综合显示系统。
综合显示是指在综合显示器上能显示由多种信息组合的工作方式（工作 状态）画面。
基本原理
• 电子综合显示系统的方框图为：
大气数据计算机 平显
导航系统
雷达 光电探测
吊舱
显
字
飞行参数显示仪
输 入 接
口
示
符
信
图
息
形
处
发
理
生
器
器
导航参数显示仪
MFD
外挂 火控
雷达参数显示仪
电子综合显示系统所需要的原始信号均来自飞机上的 其它机载设备，如大气数据计算机，惯性导航系统，雷达， 火控系统等。
原始信号经接口进入显示处理机，由处理机进行处理 后产生图形发生器所需的信息，再由字符发生器产生电子 显示器件所需的信息，最后由电子显示器件在屏幕上显示 所需的画面。
因此以计算机为核心的电子综合显示系统实际上是一 个机载计算机的终端数据图形显示设备。通过变更软件可 以实现显示信号的组合与搭配，将不同任务阶段的画面显 示给飞行员。
综合显示系统典型设备
（1）英国研究平显仪 （2）美国海军执行陆海军联合飞机仪表研究计划 （3）最初应用
1960年 美国将垂直情况显示仪首先装备A-6舰载攻击机。 1962年 马可尼公司研制出了平视仪并装备N-39攻击机。 （4）七十年代后期向综合电子显示系统发展 DAIS计划，研制出适用多种飞机的分布式综合航空电子系统的通 用结构。 AIDS预先发展综合显示系统：用少量通用的多功能显示器和控制 其组成一个高度综合和互相交流信息的人机接口系统，提高人机工效。 F-18
航电火控系统-座舱综合显示系统
平视显示器
——PDU
2.组成
① PDU由两部分相互独立的组件构成： CRT电路：包括CRT组件、偏转放大器、辉亮放大器、背景亮度接收 电路、CRT电源及保护电路和备用瞄准环照明电源电路。 光学组件： 光学透镜、棱镜、反射镜、备瞄环分光镜、光学组件干燥 装置、组合玻璃。
平视显示器
② PDU组件图：
平视显示器
——原理和组成
2.组成
① 基本原理相似，在具体的硬件实现上可能有所不同。 ② 与平显相关的控制开关/按钮安排在SCP（System Control Panel）、UFCP
（Up Forward Control Panel）上，便于实现系统集中控制。 ③ 平显一般由两个部件组成：
驾驶员显示器（Pilot Display Unit） 电子部件（Electronic Unit）
平视显示器
⑤ 随机扫描的波形图：
ux
uy tT
uz
tT 为定位时间
——基本知识
t
t 箭头只表示划线方向， 实际画面中不存在
t
平视显示器
——基本知识
4.平行光
① 平显的显示符号以平行光的形式入射到驾驶员的眼睛中，符号如同迭加在 外界无限远处的景物上一样，观察符号的同时，可以观察外界的景物，两 者之间不发生眼睛的交替、调焦，无眼睛疲劳和“视觉中断”效应。
平视显示器
——基本知识
② 光栅扫描的波形图：
行正程：从左端到右端的扫描时间。
行逆程（回扫）：从右端迅速到下一行左端的扫描时间
帧正程：从左上角扫至右下角的时间。
帧逆程（帧同步）：从右下角迅速返回到左上角时间。
ux
t
行正程 行逆程 uy
平视显示系统在波音737NG上的应用与维护特点
• 122•价值工程平视显示系统在波音737NG上的应用与维护特点Application and Maintenance Features of Head-up Display System in Boeing 737NG刘晨①LIU Chen;王志良②WANG Zhi-liang;吴成宝①WU Cheng-bao (①广州民航职业技术学院飞机维修工程学院，广州510470;②南航机务工程部机务培训中心，广州510470)(①Aircmft Maintenance Engineering College,Guangzhou Civil Aviation College,Guangzhou 510470,China;②Maintenance Training Center of Maintenance Engineering Department, China Southern A irlines, Guangzhou 510470, C hina)摘要：平视显示系统（HUD System, H ead-up display system)是一'种以光电技术为基础的新型航电技术，现已越来越广泛地应用 于民用航空领域。
文中全面诠释了 H U D系统的组成与功能，并介绍了该技术在波音737型飞机上的应用，阐述了新技术应用下的维 护特点。
文章最后还指出了该技术的发展方向和展望。
Abstract：H ead-up display system is a new type of avionics technology by taking electrooptical technology as the foundation, wrhich has been widely used in the field of civil aviation. This paper explains the composition and function of HUD system, introduces the application of this technology in the Boeing 737 aircraft and expounds the characteristics of maintenance under the new technology. At the end of the paper, the development direction and prospect of the technology are also pointed out.关键词：平视显示器；光电技术;显示系统Key words：head-up display； electrooptical technology； display system中图分类号：V243.6 文献标识码:A 文章编号：1006-4311(2016)31-0122-03〇引言传统的仪表指示系统，以波音737N G飞机CDS通用 显示系统为例，在布局上呈T字形结构以集中飞机状态 参数。
08 奥迪A7 Sportback-驾驶辅助
说出奥迪主动式车道辅助功能的改进处 说出奥迪第二代驻车转向辅助系统的改进之处
3
ATE 0A7 P.1, VK-35, 07/2010
ATE 0A7 P.1 Audi A7 Sportback –
平视显示
平视显示系统 平视显示的显示内容
数字式车速显示 这个内容一致都在显示着 – 是无法关闭的 红色警告符号 是临时显示的 – 无法关闭
与奥迪车道保持辅助系统（ Audi lane assist）的区别:
► 系统的转向干涉方式
► 系统模式 1: 帮助司机将车辆保持在车道中心处 ► 系统模式 2: 帮助司机来防止车辆无意间驶离本车道
► ► ►
方向盘振动由电动机械式转向器的电机来产生 可以在MMI上关闭方向盘振动这种系统警告 该功能的主控制单元是图象处理控制单元J851
25 ATE 0A7 P.1, VK-35, 07/2010
► 该模式通过持续不断的转向转向介入（转向干涉）， 来帮助司机将车辆保持在车道中心处。 ► 也可通过方向盘振动来对驾驶员发出警告（当然是先 应在MMI中激活这个功能） ► 驾驶员可在MMI上设置该模式
奥迪主动式车道辅助系统（Audi active lane assist） 设置
34
ATE 0A7 P.1, VK-35, 07/2010
Clip 2
第二代驻车转向辅助系统 横向驻车时的驻车辅助
► ► ► ► ► ► ►
停车位的宽度必须是 车宽 x +0.7 m. 车辆驶过横向停车空位时的车速低于20km/h，才会去识别这个车位是否合适。
使用前面两个驻车转向辅助传感器测量停车空位的长度和深度。
36
ATE 0A7 P.1, VK-35, 07/2010
智能网联汽车基础(八)——ADAS激光雷达和视觉系统(下)
(接2022年第5期)1.平视显示系统工作原理(1)基本原理平视显示系统是指将各种车辆系统的信息投影显示到扩大的驾驶员视野中的光学系统(图16)。
如果想了解这些参数，驾驶员不必明显地改变头部位置而只需在端坐的同时将目光投向道路即可。
图16 屏幕效果自由浮现在路面上HUD在此相当于一部投影装置。
它需要一个光源来投射HUD信息，从而利用LED灯组作为光源。
TFT投影显示屏相当于一个滤波器，允许或阻止光线通过。
通过TFT投影显示屏产生图像内容。
◆文/江苏 周晓飞智能网联汽车基础(八)——ADAS激光雷达和视觉系统(下)由一个图像光学元件确定HUD显示图像的形状和尺寸。
图像被投射到风挡玻璃上，看起来就好像自由漂浮在道路上一样(图16)。
(2)光学系统为产生平视显示，系统用一个非常明亮的光源从后部透射一个高分辨率TFT显示器。
此光源共由多个发光二极管组成。
其技术构造类似于一个幻灯片投影仪。
所发出的光束通过两面转向镜投射到挡风玻璃上。
其中一面转向镜是可调的，用于设置平视显示的高度。
为了使平视显示图像适合座椅位置或驾驶员的身材，这个设置方式发挥着重要的作用。
这两面转向镜的另一个作用是纠正由挡风玻璃的曲率造成的图像变形。
系统会使显示图像的光强持续地与当前的环境光线相匹配。
为此，控制单元会分析雨量/光线识别传感器探测到的环境亮度数值。
驾驶员也可以根据自己的需要，通过MMI及车灯开关中的显示器和仪表照明基本设置调节器来调节显示亮度。
光强经过适当的设计，使用户在阳光直射的条件下也能清晰准确地读取显示内容。
光学系统投屏原理见图17。
(3)有效视线范围有效视线范围指的是驾驶员可以自由移动而且不会影响HUD图像可视效果的移动空间(图18、图19、表3、4)。
在有效视线范围内的自由移动空间大致为：①垂直移动距离：70mm±30mm调节范围；②水平移动距离：130mm左右。
超出有效视线范围时将无法看到完整的HUD显示内容。
汽车黑科技车载平视显示器HUD系统
汽车黑科技车载平视显示器HUD系统
关于HUD系统
平视显示系统就是可以将车辆各种信息以投影方式显示在风挡玻璃上或车前两米处，也就是司机的直接视野中。
当车辆以100公里时速前进时，在您移开视线查看速度表的短短一秒钟，车辆就已经向前行驶了28米。
为了避免这期间的危险，平视显示系统可将当前车速以投影方式显示在风挡玻璃--也就是您的直接视野中。
HUD系统的原理
HUD系统是将重要信息直接投射在您的前方视线内。
虚拟影像被投射到风挡玻璃上，形成清晰易读的影像。
关键的驾驶信息如速度、导航提示等可以更容易看到，无须将视线移开前方路面。
通过仪表板上的一个小方块凹印，可以识别配备平视显示系统的BMW车辆。
平视显示系统包含一个投影仪和一个反光镜系统，将易读且高对比度的影像投射到风挡玻璃上的半透明薄膜上，直接位于您的视线之内。
尺寸为18 x 10 cm的影像以巧妙的方式投射，成像于约2米远的前方、发动机罩尖端的上方，阅读起来非常舒适。
HUD系统的好处
HUD借助复杂的投影仪（针对每个色素，使用单独控制的晶体管）您可以看到车辆速度、导航提示、来自车况监视系统和主动巡航控制系统的数值，而无须将视线从路面移开。
在平视显示系统的帮助下将车速保持在法定限速以下非常容易，因为您总是精确地知道当前的行驶速度。
同样，使用导航系统也变得更为简单，因为指示方向的箭头在您的自然视线中直观可见。
平视显示系统将视线焦点从路面移至仪表板再移回的时间减半，显著降低了看不到前方车辆突然闪烁的制动灯以及意外障碍物的危险。
同样，在夜间驾驶时，对眼睛造成的疲劳也显著降低。
汽车抬头显示工作原理
抬头显示系统（Head up Display，HUD）也称汽车平视显示系统，它是利用光学反射原理，将汽车驾驶辅助信息、导航信息、检查控制信息以及ADAS信息等以投影方式显示在风挡玻璃上或约2m远的前方、发动机罩尖端的上方，同时还可以显示来自各个驾驶辅助系统的警告信息，例如车道偏离警告、来自带行人识别功能的夜视辅助系统的行人避让警告等，避免驾驶员在行车过程中频繁低头看仪表或车载屏幕，对于行车安全起着很好的辅助作用。
HUD投影技术由图像生成器形成图像，通过一系列光学手段将图像放大、拉远后呈现在驾驶员前方。
目前HUD使用的投影技术主要有TFT-LCD投影、DLP投影、MEMS 激光扫描投影和LCOS投影四种。
01 TFT-LCD投影技术TFT-LCD投影技术以TFT作为HUD的投影单元，投影原理是LED背光源发光，随后以电场控制液晶分支的旋转方向，从而改变光的行进方向和呈现颜色来成像。
TFT-LCD由于技术基本成熟、成本较低，成为当前最主流的HUD投影技术方案，广泛应用于W-HUD产品中。
然而TFT-LCD存在投影距离较近、耐高温性能较差等问题，在AR-HUD产品上的应用需要攻克以上难题。
02 DLP投影技术DLP（Digital Light Processing，数字光处理技术）是美国德州仪器（TI）的专利技术。
在DLP投影技术中，图像是由DMD（Digital Micro-mirror Device，数字微镜器件）产生的。
DMD集成50-130万个微型镜片，每个镜片代表1个像素，通过控制镜片的转动来反射需要的光，同时通过吸收器来吸收不需要的光，实现对图像的投影。
DLP具有高亮度、高对比度和高分辨率等优点；工作温度区间-40-105℃，满足车规级要求；能够实现5米以上的成像距离，满足AR-HUD的宽视角工作场景，因此成为当前AR-HUD的最优解决方案。
但由于DLP投射的是整个屏幕，为改善显示效果需要针对不同的挡风玻璃定制高精度的反射非球面镜，导致整体成本较高。
平视显示系统的工作原理及其构架
平视显示系统的工作原理及其构架摘要：从HUD诞生起，许多的科研工作者不断地做各方面的研究以达到提升HUD各方面的性能，如在视场角、显示界面等。
HUD的性能随着研究的深入也在不断的提升，这使的HUD己经成为飞机显示系统中必备的显示器件之一。
HUD能够提升飞行员的操作效率，尤其飞机执行起飞和降落任务的过程中，因此对HUD的研究有着十分重要的科研意义和实践意义。
本文就平视显示系统的构架和原理进行阐述。
关键词：平显系统；准直系统1平视显示系统系统构架飞机的平视显示器(HUD)主要是由光学投影系统(组合玻璃、组合透镜、半透半反镜等)、HUD 信息处理器、HUD 像源以及像源控制系统这四部分组成。
HUD的工作原理：飞机的飞行参数以及飞行状态，如速度、高度、方向、风速以及方向等，通过航电总线按照航电通信协议传送至 HUD 信息处理器，HUD 信息处理器对这些消息进行处理并将处理后的消息以字符、图像的形式输出至 HUD 像源，HUD 像源上显示这些字符和图像，HUD 像源的 LED 背光经准直后照射在显示屏上，将 HUD 显示屏上的图像信息转换为平行光信号，光信号经过投影装置后成像在组合玻璃的前方。
HUD 使得飞行员在保持平视的状态下，同时能够观察到飞行信息和外界环境。
HUD 的构架图如图 1-1 所示。
图1.1 HUD构架图HUD 光学系统主要由组合镜和中继镜组组成。
飞行员通过组合镜观察外部环境，组合透镜就是将外景和显示图像光线组合在一起供飞行员观察的光学镜片。
组合镜片对外景具有很高的透过率，飞行员可以透过组合透镜清楚地观察外景，显示图像来自CRT 或数字像源，通过中继光学系统放大并校正像差，并投影到组合镜上，最终反射到飞行员的视野中。
由于图像光线被准直，虚拟的显示图像呈现在无穷远处并与验方的外景叠加在一起。
2 平视显示系统成像原理HUD 光路系统是一种准直光学系统，图像源的显示画面放置在光学系统的有效焦平面，像平面上不同点对应不同的视场，像面上发出的光线经光学系统后成为一束平行光线，人眼观察时感觉来自无穷远处。
平视显示器及增强型视景系统简介
平视显示器及增强型视景系统简介民航新技术平视显示器原理和作用简介，国内民航的推广，THALES平视显示器组成。
标签：平视显示器；增强型视景系统；作用0引言最近一段时期，民航引进了大量先进技术，平视显示器（HUD）和增强视景系统即是其中之一，本文结合THALES 产品对这一技术作以简单介绍。
1平视显示器原理及国内推广路线平视显示器（Head Up Display），简称HUD，是60年代出现的一种综合电子显示设备，首先用到军用飞机上，80年代于麦道80系列飞机投入试用，近年来开始大规模投入使用。
它利用计算机图形显示技术将飞行参数、导航及报警信息，以图形和简单字符方式，利用光学部件投射到座舱正前方组合玻璃上的光/电显示装置上，信息投射在无限远处，飞行员从而无需将真实飞行环境在驾驶舱内二次聚焦成像，且信息以“正形投影”方式成像，所以飞行员可保持平视状态注视平视显示器上的飞行仪表和导航信息，根据HUD飞行指引FD（FLIGHT DIRECT）,HUD上的数据和风挡外叠加实景，及时修正飞行姿态，显著改善飞行品质和精度，减轻飞行员负担，提高飞行员环境感知能力（situation awareness），增强飞行安全。
特别是民航客机在起飞和降落过程中，飞行员同时要操作飞机和低空联络，频繁的交错观察舱内仪表和外部环境，很容易注意力分散，动作不仔细，利用平视显示器可以提高着陆精度，提高其将成功率，而且平视显示器和增强视景系统的结合能实现低能见度起降，提高航班正点率，降低航空公司的运营成本。
由于以上优点，ICAO（国际民航组织）建议各国民航当局将平视显示技术作为提高飞行安全品质的措施之一，并进行推广。
我国民用航空总局在2012年发布了《平视显示器应用发展路线图》，中国民航分三步逐步推广HUD技术，第一阶段在2014年前，鼓励并支持航空运营人现役飞机加装并获得运行资格。
30%的机场HUD运行前期评估，当评估符合运行条件后，在进近图中公布特殊I类运行最低标准和起飞最低标准。
平视显示系统
四、平视显示系统的类型
前置反射屏式平视显示系统
• 反射屏与风挡玻璃相互独立；反射屏可以前后转动，投影角度比较灵 活；反射屏的设置会使车内空间变得狭小，且结构复杂；图像源发射 出的光线透射过反射屏后会被风挡玻璃反射，部分反射光线会进入人 眼对驾驶员形成干扰
2020/5/7
四、平视显示系统的类型
一、平视显示系统的定义
• 汽车平 理，将汽车驾驶辅助信息、导航信息、检查控制信息以及ADAS信息等 以投影方式显示在风挡玻璃上或约2m远的前方、发动机罩尖端的上方 ，阅读起来非常舒适
2020/5/7
二、平视显示系统的组成
• 图像源：一般采用液晶显示屏，实现HUD系统的各种功能，并输出视 频信号
2020/5/7
四、平视显示系统的类型
与仪表盘相结合的平视显示系统
• 图像源发出的光经过分光镜分成透射部分和反射部分，透射部分的光 经过平面反射镜反射，将透射图像反射到仪表盘上作为显示信息；反 射部分的光经过光学系统折射和风挡玻璃反射进入人眼
2020/5/7
五、平视显示系统的应用
• 宝马7系平视显示系统需要一个光源来投射HUD信息，使用红色和绿色 2个LED灯组作为光源，通过TFT（薄膜晶体管）投影显示屏产生图像 内容。风挡玻璃的作用相当于偏光镜。HUD投射图像内容距离观察者 的眼睛大约2.7m
2020/5/7
本章 小节
1、平视显示系统定义及组成 2、平视显示系统工作原理 3、平视显示系统的应用
课后作业
1、平视显示系统是属于哪种功能的自主预警类、自主控制类？ 2、平视显示系统的工作原理及在实际应用？
自由曲面平视显示系统
• 自由曲面像合成器是风挡玻璃所在的面 • 结构形式简单灵活，像差平衡能力强，成像质量较好，但制造成本较
全息hud技术原理
全息HUD技术原理800字如下：
全息HUD又称为平视显示器，其主要功能是向驾驶员展示重要驾驶信息，如车速、导航指示、警示灯等。
它利用光波的特性，将信息投射到驾驶员眼前的玻璃屏幕上，以全息的方式显示，使驾驶员无需低头即可获取关键信息。
全息HUD的工作原理主要涉及三个基本要素：投影显示、光波传输和图像处理。
投影显示，即使用一组投影设备，将图像反射到驾驶员前方的屏幕上。
这个过程中，图像的清晰度和大小可以通过调节投影设备的参数进行调整。
光波传输，即利用全息投影技术，将光波分解成不同的偏振光，使图像呈现立体效果。
图像处理，即对图像进行实时处理，确保其清晰度、对比度和亮度适中，以适应各种环境条件和驾驶条件。
此外，全息HUD还使用了曲面反射镜，使得信息能够在驾驶员眼前形成一种虚幻的3D效果。
全息HUD技术不仅提升了驾驶体验，而且为驾驶安全提供了有力保障。
它将重要的驾驶信息近距离地展示在驾驶员眼前，减少了驾驶过程中视线离开道路的时间，提高了驾驶安全性。
同时，它还可以在复杂的天气和环境条件下保持稳定的显示效果，这使得驾驶员可以更轻松地获取信息。
总的来说，全息HUD技术原理主要是通过投影显示、光波传输和图像处理等技术手段，将重要的驾驶信息以全息的方式投射到驾驶员眼前的屏幕上，为驾驶员提供了一种全新的视觉体验，同时也提高了驾驶安全性。
随着技术的不断进步，可以预见，全息HUD将会在未来的驾驶中扮演越来越重要的角色。
汽车HUD光学系统PPT课件
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产品优势
2015年6月6日全球首发量产版智能HUD
采用TFT的先进光学设计
• 使用TFT的HUD光学模组可以过车规，可靠性高，国内竞品使用的DLP光 机的高低温性能达不到车规要求
• 拥有自主知识产权（专利技术）的背光和光路技术，亮度高，对比度好， 完美的解决了强光和黑夜情况下的视觉效果
• 针对后装、准前装和前装的装机要求，对应设计专项的光机和光路结构
可定制系统：
• 提供带有Android的完整功能版本，主要针对后装 • 提供运行Linux的精简版本，配合车载中控
• 提供MCU控制版本，用于前装配套
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目标市场和策略
后装
HUD产品线
准前装
前装
自主品牌 Navsoso H3及后续产品 主打线上销售 OEM/ODM贴牌
包括海尔，东和外单等 专车专用型号开发
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预见未来趋势：特斯拉Model3和宝马740
特斯拉 Model 3发布
取消了仪表盘，正式量产时只有HUD 这种设计必将代表一部分车的设计方向，特别是新能源 车和高端品牌汽车
高端宝马740原装HUD的车主驾驶体验受到热捧 大众，东风裕隆，标致车系的部份中高配车型都已原装 HUD 将来更多的车型将原装HUD
汽车HUD光学系统
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什么是HUD
HUD是Head Up Display（平视显示器）的简称，是普 遍运用在航空器上的飞行辅助仪器。飞行员不需要低 头就能够看到他需要的重要资讯。部分高端车型开始 配备类似的装置，不过使用上并不广泛。后装的Navs oso智能车载HUD导航让那些车上没有原装HUD的车 主也可以享受到HUD的科技进步。
1.36亿
hud结构构成
hud结构构成
HUD（平视显示器）主要由以下几个部分构成：
1.显示面板：这是HUD的核心部分，负责将信息以图像或文字的形式投射在
用户视线范围内。
2.光学元件：包括反射镜、折射镜等，负责将显示面板上的信息反射或折射
到用户眼睛，使其在不需要改变视线的情况下，就能看到相关信息。
3.传感器：包括陀螺仪、加速度计等，负责检测用户的头部动作，以便调整
显示信息。
此外，HUD通常由两个部分组成：资料处理与影像显示。
资料处理单元是将汽车上各系统的资料整合处理之后，根据选择的模式转换成预先设定的符号、图形或者是以文字或者是数字的型态输出。
影像显示装置接收来自资料处理装置的资讯，投射在玻璃上面。
显示装置附有控制面板，能够调解或者是改变输出的影像。
以上信息仅供参考，如有需要，建议您咨询相关领域专业人员。
平视显示装置的制作方法
平视显示装置的制作方法[0001]本发明涉及搭载在车辆上的能够显示周围声音的信息的平视显示装置。
<b>背景技术：</b>[0002]近年来，作为能够在现实空间中叠加显示影像的技术之一，在车辆的挡风玻璃上显示各种信息的车辆用影像显示装置(所谓平视显示装置(以下称为hud))已经得到了实际应用。
此时，通过将面向驾驶员的信息提供为要显示的影像信息，能够辅助车辆的驾驶操作。
另一方面，已知能够将扬声器的声音转换为影像信息加以显示的技术。
例如专利文献1公开了一种显示装置(hud)，生成与从信息提供装置(车辆导航装置)输出的声音或声音信号的识别结果对应的图像信号，并显示与生成的图像信号对应的图像。
[0004]现有技术文献[0005]专利文献[0006]专利文献1：日本特开平11-219130号公报<b>技术实现要素：</b>[0007]发明要解决的技术问题[0008]在驾驶过程中若车窗紧闭，驾驶员不容易听到车外周围的声音(环境声)。
例如，如果听不到紧急车辆发出的警告声(警笛声)和周边行驶车辆发出的警告声(鸣笛声)，可能会妨碍安全驾驶。
尤其是，在驾驶员或同乘人员通过车内扬声器以大音量听音乐等情况下和驾驶员是听力障碍者的情况下，很难听到周围的声音。
关于这样在驾驶过程中难以听到车外环境声的状况，目前尚未有人将其作为课题提出过。
在上述专利文献1的技术中，将车内的车辆导航装置生成的声音信息转换为图像加以显示，但其并不是以车外的警告声作为对象的。
[0009]本发明的目的在于提供一种平视显示装置，在驾驶过程中难以听到车外环境声的状况下，能够将警告声等通过影像显示给驾驶员。
[0010]解决问题的技术手段为解决上述问题，本发明的平视显示装置包括：声音分析部，其输入来自麦克风的声音信号，判断该声音信号是否包含特定的警告声，其中麦克风是为了拾取车辆周围的声音而设置在车辆上的；影像显示装置，其生成要投射的影像；和控制部，其控制声音分析部和影像显示装置。
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平视显示系统的工作原理及其构架
发表时间：2018-10-22T14:35:02.683Z 来源：《科技新时代》2018年8期作者：闫思齐赵善禄
[导读] 从HUD诞生起，许多的科研工作者不断地做各方面的研究以达到提升HUD各方面的性能，如在视场角、显示界面等
（1.空军航空大学，吉林长春，130022；2. 空军航空大学，吉林长春，130022）
摘要：从HUD诞生起，许多的科研工作者不断地做各方面的研究以达到提升HUD各方面的性能，如在视场角、显示界面等。
HUD的性能随着研究的深入也在不断的提升，这使的HUD己经成为飞机显示系统中必备的显示器件之一。
HUD能够提升飞行员的操作效率，尤其飞机执行起飞和降落任务的过程中，因此对HUD的研究有着十分重要的科研意义和实践意义。
本文就平视显示系统的构架和原理进行阐述。
关键词：平显系统；准直系统
1平视显示系统系统构架
飞机的平视显示器(HUD)主要是由光学投影系统(组合玻璃、组合透镜、半透半反镜等)、HUD 信息处理器、HUD 像源以及像源控制系统这四部分组成。
HUD的工作原理：飞机的飞行参数以及飞行状态，如速度、高度、方向、风速以及方向等，通过航电总线按照航电通信协议传送至 HUD 信息处理器，HUD 信息处理器对这些消息进行处理并将处理后的消息以字符、图像的形式输出至 HUD 像源，HUD 像源上显示这些字符和图像，HUD 像源的 LED 背光经准直后照射在显示屏上，将 HUD 显示屏上的图像信息转换为平行光信号，光信号经过投影装置后成像在组合玻璃的前方。
HUD 使得飞行员在保持平视的状态下，同时能够观察到飞行信息和外界环境。
HUD 的构架图如图 1-1所示。
图1.1 HUD构架图
HUD 光学系统主要由组合镜和中继镜组组成。
飞行员通过组合镜观察外部环境，组合透镜就是将外景和显示图像光线组合在一起供飞行员观察的光学镜片。
组合镜片对外景具有很高的透过率，飞行员可以透过组合透镜清楚地观察外景，
显示图像来自 CRT 或数字像源，通过中继光学系统放大并校正像差，并投影到组合镜上，最终反射到飞行员的视野中。
由于图像光线被准直，虚拟的显示图像呈现在无穷远处并与验方的外景叠加在一起。
2 平视显示系统成像原理
HUD 光路系统是一种准直光学系统，图像源的显示画面放置在光学系统的有效焦平面，像平面上不同点对应不同的视场，像面上发出的光线经光学系统后成为一束平行光线，人眼观察时感觉来自无穷远处。
若把 HUD 光路系统的瞄准线看作一条空间直线，该空间直线能用“两点式”写如下方程：
式 1-2 说明，某一视场光线的空间方向角度由准直光学系统有效焦距、光点在准直光学系统焦平面(像面)上的位置确定。
来自焦平面上的点的光线经过准直系统中心时光线方向不会发生变化，称为主光线。
其他光线经过光学系统准直后平行于主光线。
显示器部分的光学系统为视准式光学系统，显示光路将液晶屏上的图像变换成平行光线，经反射镜和双组合玻璃两次反射后，成像在飞行员正前方。
为了使得飞行员同时观察到飞机的飞行信息画面和外界环境，组合玻璃应该是具反射和透射功能的光学玻璃，它的透射率要达到 70%~80%，反射率要达到 30%~20%[1]。
像源控制系统的功能是根据飞机的外界光环境来调节 LED 背光源的亮度以及根据外界环境的温度来调节显示屏的温度。
HUD 作为一种先进的机载显示器，
3 光学准直系统
所谓激光的准直，就是要改善光束的方向性，压缩光束的发散角；激光的扩束，就是扩大光束的光斑尺寸[21-22]。
一种是通过扩大发散角来扩大光斑尺寸，这可以用凹透镜，也可以用凸透镜来实现，另一种是既要求扩大光斑尺寸[23]，又要求有较小的发散角，可以通过倒置的望远镜来实现。
对于本文所要设计的扩束准直系统就需要用倒置的望远镜来实现。
由于激光技术的快速发展，光学扩束系统在空间滤波、红宝石激光器的级间隔离、全息照相中的扩束、激光测距仪和激光雷达的发散系统的光源扩束已广泛应用，特别是在新型激光投影显示技术中对激光光源的扩束准直，其作用是改变出射光口径，改善激光束的发散角，使激光束的准直性加强[24]。
激光与液晶投影芯片技术相结合，可以获得高效率，高亮度，高分辨和自由焦距的微型投影仪。
由于激光
器自身发出的光束口径有限，且具有一定的发散角，因此，对于需要高准直性、大孔径光束的激光投影显示系统来说，激光的扩束准直是十分必要地[25]。
倒置的望远镜系统是其常采用的型式。
伽利略和开普勒是激光扩束器主要使用的两种类型[26-27]，绝大部分扩束镜采用伽利略望远镜，除非需要在目镜与物镜之间进行空间滤波采用开普勒望远镜。
结构尺寸小，镜筒间没有激光束的高能量集中是伽利略望远镜的特点。
参考文献
[1] PMichael H Kalmanash. Digital HUDs for tactical aircraft[C]. Proc of SPIE, 2006, 62250L0-62220L8。