抬頭顯示器如何增加駕駛體驗與安全性
什麼是抬頭顯示器？
概述
什麼是抬頭顯示器(HUD)？這項汽車電子系統在駕駛員視線中的擋風玻璃上顯示車輛與環境數據。將車速、導航與ADAS訊息與實際環境結合，使駕駛能更專注於眼前道路不必頻頻低頭觀看儀表板。預估在2025年，HUD市場將增長至33.72億美元。這也顯示他們對於汽車產業中提供更優質的駕駛體驗與安全性的重要性日漸增加。
創新的技術正在提升汽車產業的發展，更加貼近駕駛的車用科技也如雨後春筍般湧現。長期以來裝配在高階汽車的駕駛輔助系統及全景感測攝影機，現已成為中階汽車的標配。而HUD也逐漸裝配在中階汽車當中。
此外，Mazda也在許多車款中提供HUD。如Mazda3 和 Mazda6 的HUD採用CHUD，影像並非投影顯示在擋風玻璃而是在視線前方的小型透明面板上，然而此方法限制了圖像的大小及顯示位置。
抬頭顯示器HUD的需求
抬頭顯示技術的出現減少了駕駛移動視線和焦點的調整。即時數據減輕駕駛的認知壓力，使駕駛能迅速應對駕駛環境和風險。例如，雙焦HUD透過在視覺平面上分開顯示關鍵駕駛指標與導航訊息，優化了系統在數據處理和理解能力。它們在兩個顯示屏上分別在2.5公尺及25公尺的距離分別提供駕駛輔助資訊與道路訊息。當駕駛向前看時，能同時看見近景顯示儀表數據、遠景顯示ADAS訊息，加強人機互動的真實性，提高駕駛專注度。
因此，抬頭顯示器的技術增加了情境意識，減少了干擾，並加速了數據的蒐集速度。它已成為了車輛安全的重要資訊來源。
抬頭顯示器HUD的類型
- 組合式抬頭顯示器(CHUD)：CHUD技術為抬頭顯示器最先發展於車輛上應用的形式。它將基本的駕駛訊息(如車速、油量)透過一個簡單的投影機構將數據顯示在一塊透明樹脂面板上。然而基本功能限制了它與即時駕駛訊息與ADAS應用顯示。CHUD顯示透過TFT-LED技術顯示2D平面影像。CHUD的體積為20升以上，以及圖像亮度和對比度較低，缺乏距離感知。
- 擋風玻璃型抬頭顯示器(WHUD)：WHUD的出現讓抬頭顯示器的功能提升。增加顯示範圍可以顯示更多複雜的訊息。WHUD將資訊投影至擋風玻璃上，創造了生動的訊息圖像。WHUD的系統複雜且需要特殊的擋風玻璃，加上WHUD需以駕駛人的視野範圍制定安裝位置，必須針對每個車型進行訂製設計。WHUD使用TFT-LED或DLP投影技術，提供的虛擬影像較小、亮度和對比度較低，也無法達到擴增實境的效果。
- 擴增實境抬頭顯示器(AR HUD)：AR HUD是最新的抬頭顯示器技術。它將虛擬圖像融合至實際環境中。AR HUD透過在擋風玻璃做為影像投影介質，提供與環境中的人、物體、道路融合警示訊息與導航。此外，在使用雷射激光技術的優勢上提供寬闊的虛擬影像顯示、距離感以及低功耗。AR-HUD的設計上需要開發成本和複雜的計算技術處理即時數據，從開發到實際運用需要較長的時間。AR HUD豐富的可視化功能可能會讓部分駕駛感到不知所措，所以在定義功能時需要避免過量資訊同時顯示。
了解HUD如何運作
投影基礎
抬頭顯示器就如一台投影機將圖像顯示在擋風玻璃上。內部具有光學透鏡的光學系統將訊息清晰呈現至駕駛的視野中，讓駕駛在開車過程中不會分散注意力。
光學組合器功能
光學組合器具有濾光與反射功能，有助於HUD的可見性。光學組合器還會將投影的視覺化與駕駛員最近的感知線相協調，以獲得最佳的亮度。光學組合器HUD系統使用精細的聚合物和塗層來改善光的折射和反射。它確保訊息清晰地顯示在擋風玻璃視野中。
組合器還調整了投影數據的焦距，使駕駛人可以將其視為前方的移動。因此，這種安排增加了在廣泛的照明環境中的可讀性，並保持了駕駛人對道路的專注，以確保更安全的駕駛。
圖像生成單元
HUD的圖像生成單元使用光學技術呈現訊息，具有LED或雷射光源的高分辨率投影機投射出數位材料。這種方法確保訊息在各種照明條件下清晰顯示、可避免重影的現象產生。
此外，AR HUD的圖像生成單元使用自車輛感測器和導航的即時數據，將動態視覺立刻覆蓋在道路視野上，提高駕駛的情境意識。透過軟體、硬體交互將可讀的訊息直接投射到駕駛員的視野中，有助於優化用戶體驗，同時將現實世界和數位影像結合。
大眾電腦FIC AR HUD特色
使用LBS技術
作為抬頭顯示器的技術核心，LBS技術使用雷射光源投影訊息，即使在強烈的自然光下，它也提供了其他技術無法達成的可見度。
此外，雷射光的高對比度(80,000:1)和亮度增加了顯示內容的可讀性，呈現更清晰的圖像。LBS能夠根據環境光條件靈活的調節影像亮度，解決了在不同使用情境上抬頭顯示器容易遇到的挑戰。
與ADAS的整合
大眾電腦FIC AR HUD使用創新的光學投影以及結合ADAS的感測器技術。提供虛像角度(FOV) 6至42度、圖像投影距離(VID)為3至50公尺，提供ADAS重要訊息顯示，運用7種演算法融合路面交通環境。影像以擴增實境的效果呈現，同時將現實世界與虛擬數據融合。
而ADAS利用各項感測器包含雷達、光達、攝影機監測和評估環境變化，ECU進行分析判斷。這些技術提供了全面的安全網，讓行車旅途中更加安全。有關大眾電腦AR HUD擴增實境抬頭顯示器和ADAS先進駕駛輔助系統歡迎至FIC LBS AR HUD及ADAS解決方案了解更多訊息。
