กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 12 นาที

จอแสดงผลแบบ Head-up display

จอ แสดงผลแบบ Head-up Display [ 1 ] หรือ ที่รู้จักกันในชื่อ HUD ( / h ʌ d / ) หรือ ระบบนำทางแบบ Head-up Guidance System ( HGS ) คือ จอแสดงผลโปร่งใส ใดๆ...

จอแสดงผลแบบ Head-up display

จอแสดงผล HUD ของเครื่องบินF/A-18 Hornet

จอแสดงผลแบบ Head-up Display [ 1 ] หรือที่รู้จักกันในชื่อHUD ( / h ʌ d / ) หรือระบบนำทางแบบ Head-up Guidance System ( HGS ) คือจอแสดงผลโปร่งใส ใดๆ ที่แสดงข้อมูลโดยไม่ต้องให้ผู้ใช้ละสายตาจากมุมมองปกติ ที่มาของชื่อนี้มาจากนักบินที่สามารถดูข้อมูลได้โดยที่ศีรษะอยู่ในตำแหน่ง "ขึ้น" และมองไปข้างหน้า แทนที่จะก้มลงมองเครื่องมือที่อยู่ด้านล่าง[ 2 ] [ 3 ]นอกจากนี้ HUD ยังมีข้อดีที่ดวงตาของนักบินไม่จำเป็นต้องปรับโฟกัสใหม่เพื่อมองออกไปด้านนอกหลังจากมองเครื่องมือที่อยู่ใกล้กว่า

แม้ว่าเดิมทีจะพัฒนาขึ้นสำหรับใช้ในการบินทางทหาร แต่ปัจจุบันจอแสดงผลแบบ HUD ถูกนำไปใช้ในเครื่องบินพาณิชย์ รถยนต์ และการใช้งานอื่นๆ (ส่วนใหญ่เป็นงานระดับมืออาชีพ)

จอแสดงผลแบบ Head-up display เป็นเทคโนโลยีเบื้องต้นของเทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม (AR) โดยมีคุณสมบัติบางส่วนที่จำเป็นสำหรับประสบการณ์ AR เต็มรูปแบบ แต่ขาดการลงทะเบียนและการติดตามที่จำเป็นระหว่างเนื้อหาเสมือนจริงและสภาพแวดล้อมในโลกแห่งความเป็นจริงของผู้ใช้[ 4 ]

ภาพรวม

จอแสดงผล HUD ที่ติดตั้งใน เครื่องบินฝึกเจ็ท PZL TS-11 Iskraพร้อมตัวรวมภาพแบบแผ่นกระจกและเลนส์ปรับลำแสงนูนอยู่ด้านล่าง

โดยทั่วไป HUD จะประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่หน่วยโปรเจ็กเตอร์ตัวรวมสัญญาณและคอมพิวเตอร์สร้างวิดีโอ[ 5 ]

หน่วยฉายภาพใน HUD ทั่วไปคือ ชุด เลนส์รวมแสง : เลนส์นูนหรือกระจกเว้าที่มีหลอดภาพแคโทด , จอแสดงผลไดโอดเปล่งแสงหรือจอแสดงผลคริสตัลเหลวอยู่ที่จุดโฟกัส ชุดอุปกรณ์นี้ (ซึ่งเป็นดีไซน์ที่มีมาตั้งแต่การประดิษฐ์กล้องเล็งแบบสะท้อนแสงในปี 1900) สร้างภาพที่แสงถูกรวม แสง กล่าวคือ จุดโฟกัสจะปรากฏให้เห็นที่ระยะอนันต์

ตัวรวมแสงโดยทั่วไปจะเป็นแผ่นกระจกแบนทำมุม ( ตัวแยกแสง ) ที่วางอยู่ตรงหน้าผู้ดูโดยตรง ทำหน้าที่เปลี่ยนทิศทางภาพที่ฉายจากโปรเจ็กเตอร์เพื่อให้ผู้ดูสามารถมองเห็นทั้งภาพที่ฉายในมุมมองปกติและภาพระยะไกลได้พร้อมกัน ตัวรวมแสงอาจมีสารเคลือบพิเศษที่สะท้อน แสง โมโนโครมาติกที่ฉายจากโปรเจ็กเตอร์ ในขณะที่ยอมให้ แสง ความยาวคลื่น อื่นๆ ผ่านไปได้ ในบางรูปแบบทางแสง ตัวรวมแสงอาจมีพื้นผิวโค้งเพื่อปรับโฟกัสภาพจากโปรเจ็กเตอร์ใหม่ด้วย

คอมพิวเตอร์ทำหน้าที่เป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่าง HUD (เช่น หน่วยฉายภาพ) กับระบบ/ข้อมูลที่จะแสดง และสร้างภาพและสัญลักษณ์ที่จะแสดงบนหน่วยฉายภาพ

ประเภท

นอกเหนือจาก HUD แบบติดตั้งอยู่กับที่แล้ว ยังมีจอแสดงผลแบบสวมศีรษะ (HMD) อีกด้วย ซึ่งรวมถึงจอแสดงผลแบบสวมหมวกกันน็อค (ทั้งสองแบบย่อว่า HMD) ซึ่งเป็นรูปแบบของ HUD ที่มีองค์ประกอบแสดงผลที่เคลื่อนที่ไปตามทิศทางของศีรษะผู้ใช้

เครื่องบินรบสมัยใหม่หลายรุ่น (เช่นF/A-18 , F-16และEurofighter ) ใช้ทั้งจอแสดงผลบนกระจกหน้า (HUD) และจอแสดงผลบนแว่น VR (HMD) พร้อมกัน แต่F-35 Lightning IIถูกออกแบบมาโดยไม่มี HUD ใช้เพียง HMD เท่านั้น ทำให้เป็นเครื่องบินรบทางทหารสมัยใหม่ลำแรกที่ไม่มี HUD แบบติดตั้งถาวร

รุ่นต่างๆ

จอแสดงผลข้อมูลบนกระจกหน้า (HUD) แบ่งออกเป็นสี่รุ่น โดยแต่ละรุ่นสะท้อนถึงเทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างภาพ:

  • รุ่นแรก—ใช้จอ CRTในการสร้างภาพบนจอฟอสฟอร์ ซึ่งมีข้อเสียคือสารเคลือบจอฟอสฟอร์จะเสื่อมสภาพไปตามเวลา จอ HUD ส่วนใหญ่ที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันเป็นประเภทนี้
  • ระบบรุ่นที่สอง—ใช้แหล่งกำเนิดแสงแบบโซลิดสเตท เช่นLEDซึ่งถูกควบคุมโดยหน้าจอ LCD เพื่อแสดงภาพ ระบบเหล่านี้ไม่ซีดจางหรือต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงเหมือนระบบรุ่นแรก ระบบเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในเครื่องบินพาณิชย์
  • รุ่นที่สาม—ใช้ตัวนำแสงเพื่อสร้างภาพโดยตรงในตัวรวมสัญญาณ แทนที่จะใช้ระบบฉายภาพ
  • รุ่นที่สี่—ใช้เลเซอร์สแกนเพื่อแสดงภาพและแม้กระทั่งภาพวิดีโอลงบนสื่อโปร่งใส

มีการนำเทคโนโลยีการสร้างภาพด้วยไมโครดิสเพลย์รุ่นใหม่ๆ มาใช้ ซึ่งรวมถึงจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD), คริสตัลเหลวบนซิลิคอน (LCoS), ไมโครมิเรอร์ดิจิทัล (DMD) และไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์ (OLED)

ประวัติศาสตร์

ภาพตัดขวางตามยาวของกล้องเล็งสะท้อนแสง พื้นฐาน (1937 German Revi C12/A)
จอแสดงผลข้อมูลบนกระจกหน้า (HUD) ของนักบินผู้ช่วยบนเครื่องบินC-130J

HUD พัฒนามาจากระบบเล็งแบบสะท้อนแสง ซึ่ง เป็นเทคโนโลยีเล็งแบบออปติคอลที่ปราศจากพาราแลกซ์ก่อนสงครามโลกครั้งที่ 2 สำหรับ เครื่องบินรบทางทหาร[ 6 ] ระบบเล็งแบบไจโรเพิ่มเส้นเล็งที่เคลื่อนที่ตามความเร็วและอัตราการเลี้ยวเพื่อคำนวณระยะนำที่จำเป็นในการยิงเป้าหมายขณะทำการหลบหลีก

ในช่วงต้นทศวรรษ 1940 สถาบันวิจัยโทรคมนาคม (TRE) ซึ่งรับผิดชอบ การพัฒนา เรดาร์ ของสหราชอาณาจักร พบว่า นักบิน เครื่องบินขับไล่กลางคืนของกองทัพอากาศอังกฤษ (RAF) ประสบปัญหาในการตอบสนองต่อคำสั่งด้วยวาจาของเจ้าหน้าที่เรดาร์ขณะเข้าใกล้เป้าหมาย พวกเขาจึงทดลองเพิ่มจอแสดงผลเรดาร์ตัวที่สองสำหรับนักบิน แต่พบว่านักบินมีปัญหาในการมองขึ้นจากหน้าจอที่สว่างไปยังท้องฟ้ามืดเพื่อหาเป้าหมาย ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2485 พวกเขาประสบความสำเร็จในการรวมภาพจากหลอดเรดาร์เข้ากับการฉายภาพจากกล้องเล็งปืนไจ โร GGS Mk. II มาตรฐาน บนพื้นที่ราบของกระจกหน้ารถ และต่อมาในตัวกล้องเล็งปืนเอง[ 7 ]การอัพเกรดที่สำคัญคือการเปลี่ยนจากเรดาร์ AI Mk. IV รุ่น ดั้งเดิม ไปเป็นเรดาร์ความถี่ไมโครเวฟAI Mk. VIIIที่พบในเครื่องบินขับไล่กลางคืนde Havilland Mosquito เรดาร์ ชุดนี้สร้างขอบฟ้าเทียมที่ช่วยให้การบินแบบมองขึ้นด้านบนง่ายขึ้น

ในปี พ.ศ. 2498 สำนักงานวิจัยและพัฒนา กองทัพเรือสหรัฐฯได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับหน่วยแนวคิด HUD จำลองพร้อมกับตัวควบคุมแบบก้านควบคุมด้านข้างโดยพยายามลดภาระของนักบินในการบินเครื่องบินเจ็ทสมัยใหม่และทำให้เครื่องมือวัดมีความซับซ้อนน้อยลงในระหว่างการบิน แม้ว่าการวิจัยของพวกเขาจะไม่เคยถูกนำไปใช้ในเครื่องบินใด ๆ ในเวลานั้น แต่หน่วย HUD จำลองแบบหยาบ ๆ ที่พวกเขาสร้างขึ้นนั้นมีคุณสมบัติทั้งหมดของหน่วย HUD สมัยใหม่ในปัจจุบัน[ 8 ]

เทคโนโลยี HUD ได้รับการพัฒนาต่อมาโดยกองทัพเรืออังกฤษในเครื่องบินBuccaneerซึ่งต้นแบบลำแรกบินขึ้นเมื่อวันที่30 เมษายน 1958 เครื่องบินลำนี้ได้รับการออกแบบให้บินในระดับความสูงต่ำมากด้วยความเร็วสูงมาก และทิ้งระเบิดในการต่อสู้ที่กินเวลาเพียงไม่กี่วินาที ด้วยเหตุนี้ นักบินจึงไม่มีเวลาเงยหน้าจากเครื่องมือวัดไปยังกล้องเล็งระเบิด นี่จึงนำไปสู่แนวคิดของ "กล้องเล็งโจมตี" ที่จะรวมระดับความสูง ความเร็วลม และปืน/กล้องเล็งระเบิดเข้าไว้ในจอแสดงผลเดียวที่คล้ายกับกล้องเล็งปืน มีการแข่งขันอย่างดุเดือดระหว่างผู้สนับสนุนการออกแบบ HUD ใหม่กับผู้สนับสนุนกล้องเล็งปืนแบบอิเล็กโทรแมคคานิกส์แบบเก่า โดย HUD ถูกอธิบายว่าเป็นทางเลือกที่รุนแรงหรือแม้แต่บ้าบิ่น

หน่วยงานกองทัพอากาศของกระทรวงกลาโหมสหราชอาณาจักรให้การสนับสนุนการพัฒนาระบบเล็งโจมตี (Strike Sight) สถาบันวิจัยอากาศยานแห่งราชวงศ์ (RAE) ออกแบบอุปกรณ์ และการใช้คำว่า "head-up-display" ครั้งแรกสามารถสืบย้อนไปได้ถึงช่วงเวลานี้[ 9 ]หน่วยการผลิตถูกสร้างขึ้นโดยRank Cintelและระบบนี้ได้รับการบูรณาการครั้งแรกในปี 1958 ธุรกิจ HUD ของ Cintel ถูกซื้อกิจการโดยElliott Flight Automationและ Buccaneer HUD ก็ได้รับการผลิตและพัฒนาต่อไปจนถึงรุ่น Mark III โดยผลิตทั้งหมด 375 ระบบ กองทัพเรืออังกฤษให้ชื่อ "fit and forget" และยังคงใช้งานอยู่เกือบ 25 ปีต่อมาBAE Systemsในฐานะผู้สืบทอดของ Elliotts ผ่าน GEC-Marconi Avionics จึงมีสิทธิ์อ้างว่าเป็นระบบ head-up display เครื่องแรกของโลกที่ใช้งานจริง[ 10 ]เวอร์ชันที่คล้ายกันซึ่งแทนที่โหมดการทิ้งระเบิดด้วยโหมดการโจมตีด้วยขีปนาวุธเป็นส่วนหนึ่งของAIRPASS HUD ที่ติดตั้งในEnglish Electric Lightningตั้งแต่ปี พ.ศ. 2492

ในสหราชอาณาจักร ในไม่ช้าก็พบว่านักบินที่บินโดยใช้กล้องเล็งแบบใหม่สามารถควบคุมเครื่องบินได้ดีขึ้น ณ จุดนี้ HUD ได้ขยายขอบเขตการใช้งานนอกเหนือจากการเล็งอาวุธไปสู่การบินทั่วไป ในช่วงทศวรรษ 1960 นักบินทดสอบชาวฝรั่งเศส Gilbert Klopfstein ได้สร้าง HUD สมัยใหม่เครื่องแรกและระบบสัญลักษณ์ HUD ที่ได้มาตรฐาน เพื่อให้นักบินต้องเรียนรู้เพียงระบบเดียวและสามารถเปลี่ยนไปใช้เครื่องบินลำอื่นได้ง่ายขึ้น HUD สมัยใหม่ที่ใช้ในการบิน ตาม กฎการบินด้วยเครื่องมือเพื่อลงจอดได้รับการพัฒนาขึ้นในปี 1975 [ 11 ] Klopfstein เป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยี HUD ในเครื่องบินรบและเฮลิคอปเตอร์ ทางทหาร โดยมีเป้าหมายเพื่อรวมข้อมูลการบินที่สำคัญไว้ในขอบเขตการมองเห็นของนักบิน แนวทางนี้มุ่งหวังที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการสแกนของนักบินและลด "ความอิ่มตัวของงาน" และการรับข้อมูลมากเกินไป

การใช้งาน HUD จึงขยายวงกว้างออกไปนอกเหนือจากเครื่องบินทางทหาร ในทศวรรษ 1970 HUD ได้ถูกนำมาใช้ในการบินพาณิชย์ และในปี 1988 รถยนต์Oldsmobile Cutlass Supremeก็กลายเป็นรถยนต์ผลิตออกจำหน่ายคันแรกที่มีจอแสดงผลแบบ Head-Up Display

จนกระทั่งเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา เครื่องบินโดยสารเชิงพาณิชย์ที่มี HUD มีเพียง Embraer 190, Saab 2000, Boeing 727 และBoeing 737 Classic (737-300/400/500) และ เครื่องบิน Next Generation (737-600/700/800/900 series) เท่านั้น อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้กำลังเป็นที่แพร่หลายมากขึ้นในเครื่องบิน เช่นCanadair RJ , Airbus A318และเครื่องบินเจ็ตส่วนตัวหลายลำที่มีจอแสดงผล HUD HUD ได้กลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในBoeing 787 [ 12 ]นอกจากนี้ เครื่องบินตระกูล Airbus A320, A330, A340 และ A380 กำลังอยู่ในกระบวนการรับรองสำหรับ HUD [ 13 ] HUD ยังถูกเพิ่มเข้าไปในยาน อวกาศ Space Shuttle ด้วย

ปัจจัยการออกแบบ

แนวคิดหูฟังคอมพิวเตอร์

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อการออกแบบ HUD (Head-Up Display):

  • มุมมองภาพ (Field of Viewหรือ FOV) หมายถึงมุมทั้งในแนวตั้งและแนวนอนที่สายตาของนักบินมองเห็น ซึ่งตัวรวมภาพจะแสดงสัญลักษณ์ต่างๆสัมพันธ์กับมุมมองภายนอก FOV แคบหมายความว่าภาพ (เช่น รันเวย์) ที่มองเห็นผ่านตัวรวมภาพอาจมีข้อมูลเพิ่มเติมเพียงเล็กน้อยนอกเหนือจากขอบเขตของรันเวย์ ในขณะที่ FOV กว้างจะช่วยให้มองเห็นได้ "กว้างขึ้น" สำหรับการใช้งานด้านการบิน ประโยชน์หลักของ FOV กว้างคือเครื่องบินที่กำลังเข้าใกล้รันเวย์ในขณะที่มีลมปะทะด้านข้างอาจยังคงมองเห็นรันเวย์ผ่านตัวรวมภาพได้ แม้ว่าเครื่องบินจะอยู่ห่างจากจุดเริ่มต้นของรันเวย์มากแล้วก็ตาม ในขณะที่ FOV แคบ รันเวย์จะอยู่ "นอกขอบ" ของตัวรวมภาพ นอกสายตาของ HUD เนื่องจากดวงตาของมนุษย์แยกจากกัน ดวงตาแต่ละข้างจึงได้รับภาพที่แตกต่างกัน ภาพบน HUD สามารถมองเห็นได้ด้วยตาข้างเดียวหรือทั้งสองข้าง ขึ้นอยู่กับข้อจำกัดทางเทคนิคและงบประมาณในกระบวนการออกแบบ ในปัจจุบัน ความคาดหวังคือดวงตาทั้งสองข้างจะมองเห็นภาพเดียวกัน หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ "ขอบเขตการมองเห็นแบบสองตา (Field of View: FOV)"
  • การปรับลำแสง – ภาพที่ฉายออกมาจะถูกปรับลำแสงให้ขนานกัน เนื่องจากลำแสงขนานกัน เลนส์ของดวงตาของมนุษย์จึงโฟกัสไปที่ระยะอนันต์เพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจน ภาพที่ปรับลำแสงแล้วบนตัวรวมภาพ HUD จะถูกรับรู้ว่าอยู่ที่หรือใกล้กับระยะอนันต์ ทางแสง ซึ่งหมายความว่าดวงตาของนักบินไม่จำเป็นต้องปรับโฟกัสใหม่เพื่อมองดูโลกภายนอกและจอแสดงผล HUD – ภาพจะปรากฏอยู่ “ข้างนอก” ซ้อนทับกับโลกภายนอก คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ HUD ที่มีประสิทธิภาพ: การที่ไม่ต้องปรับโฟกัสใหม่ระหว่างข้อมูลเชิงสัญลักษณ์ที่แสดงบน HUD และโลกภายนอกที่ข้อมูลนั้นซ้อนทับอยู่ เป็นหนึ่งในข้อได้เปรียบหลักของ HUD ที่ปรับลำแสงแล้ว ทำให้ HUD มีความสำคัญเป็นพิเศษในการบินที่ต้องคำนึงถึงความปลอดภัยและเวลาเป็นอย่างมาก เมื่อเวลาเพียงไม่กี่วินาทีที่นักบินต้องการในการปรับโฟกัสใหม่ภายในห้องนักบิน แล้วกลับออกไปข้างนอกนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง เช่น ในขั้นตอนสุดท้ายของการลงจอด ดังนั้น การปรับแนวลำแสงจึงเป็นคุณลักษณะเด่นที่สำคัญของระบบแสดงผลข้อมูลบนกระจกหน้ารถ (HUD) ประสิทธิภาพสูง และทำให้แตกต่างจากระบบคุณภาพระดับผู้บริโภคทั่วไป ซึ่งตัวอย่างเช่น ระบบเหล่านั้นเพียงแค่สะท้อนข้อมูลที่ไม่ได้รับการปรับแนวลำแสงจากกระจกหน้ารถ (ทำให้ผู้ขับขี่ต้องปรับโฟกัสใหม่และเบี่ยงเบนความสนใจจากถนนข้างหน้า)
  • ช่องมองภาพตัวปรับลำแสงจะสร้างทรงกระบอกของแสงขนาน ดังนั้นจอแสดงผลจะสามารถมองเห็นได้ก็ต่อเมื่อดวงตาของผู้ดูอยู่ภายในทรงกระบอกนั้น ซึ่งเป็นพื้นที่สามมิติที่เรียกว่าช่องเคลื่อนไหวศีรษะหรือช่องมองภาพช่องมองภาพของ HUD สมัยใหม่มักจะมีขนาดประมาณ 5 นิ้วในแนวราบ x 3 นิ้วในแนวตั้ง x 6 นิ้วในแนวยาว (13x8x15 ซม.) ซึ่งช่วยให้ผู้ดูมีอิสระในการเคลื่อนไหวศีรษะ แต่การเคลื่อนไหวขึ้น/ลงหรือซ้าย/ขวามากเกินไปจะทำให้จอแสดงผลหายไปจากขอบของตัวปรับลำแสง และการเคลื่อนไหวไปด้านหลังมากเกินไปจะทำให้ภาพถูกตัดออกบริเวณขอบ ( ภาพมืด ) นักบินสามารถมองเห็นจอแสดงผลทั้งหมดได้ตราบใดที่ดวงตาข้างหนึ่งอยู่ภายในช่องมองภาพ[ 14 ]
  • ความสว่าง/ความคมชัด – จอแสดงผลมีการปรับความสว่างและความคมชัดเพื่อชดเชยแสงโดยรอบ ซึ่งอาจแตกต่างกันอย่างมาก (เช่น ตั้งแต่แสงจ้าจากเมฆสว่าง ไปจนถึงแสงในคืนที่ไม่มีดวงจันทร์ หรือทุ่งนาที่มีแสงสว่างน้อย)
  • การปรับแนวแกน – ส่วนประกอบ HUD ของเครื่องบินได้รับการจัดเรียงอย่างแม่นยำมากกับแกนทั้งสามของเครื่องบิน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการปรับแนวแกน  เพื่อให้ข้อมูลที่แสดงสอดคล้องกับความเป็นจริง โดยทั่วไปมีความแม่นยำ ±7.0  มิลลิเรเดียน (±24  นาทีของส่วนโค้ง ) และอาจแตกต่างกันไปตามขอบเขตการมองเห็นของ HUD ในกรณีนี้ คำว่า "สอดคล้อง" หมายถึง "เมื่อวัตถุถูกฉายลงบนตัวรวมภาพและวัตถุจริงปรากฏให้เห็น วัตถุทั้งสองจะอยู่ในแนวเดียวกัน" ซึ่งช่วยให้จอแสดงผลแสดงตำแหน่งของเส้นขอบฟ้า เทียมแก่ผู้ขับเครื่องบินได้อย่างแม่นยำ รวมถึงเส้นทางที่เครื่องบินคาดการณ์ไว้ด้วยความแม่นยำสูง ตัวอย่างเช่น เมื่อ ใช้ Enhanced Visionการแสดงไฟรันเวย์จะอยู่ในแนวเดียวกับไฟรันเวย์จริงเมื่อไฟจริงปรากฏให้เห็น การปรับแนวแกนจะทำในระหว่างกระบวนการสร้างเครื่องบินและยังสามารถดำเนินการในภาคสนามได้ในเครื่องบินหลายลำ[ 11 ]
  • การปรับขนาด – ภาพที่แสดง (เส้นทางการบิน การปรับขนาดมุมเงยและมุมหันเห ฯลฯ) จะถูกปรับขนาดเพื่อให้ภาพที่นักบินเห็นนั้นซ้อนทับกับโลกภายนอกในอัตราส่วน 1:1 อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น วัตถุ (เช่น ขอบรันเวย์) ที่อยู่ต่ำกว่าเส้นขอบฟ้า 3 องศาเมื่อมองจากห้องนักบิน จะต้องปรากฏที่ดัชนี -3 องศาบนจอแสดงผล HUD
  • ความเข้ากันได้ – ส่วนประกอบของ HUD ได้รับการออกแบบให้สามารถใช้งานร่วมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การบิน จอแสดงผล และอื่นๆ ได้

อากาศยาน

จอแสดงผลแบบ Head-up Display ของเครื่องบิน F-14A Tomcat

ในระบบอิเล็กทรอนิกส์การบินของเครื่องบิน HUD โดยทั่วไปจะทำงานจากระบบคอมพิวเตอร์สำรองอิสระคู่ โดยจะรับข้อมูลโดยตรงจากเซ็นเซอร์ ( pitot-static , gyroscopic , ระบบนำทาง ฯลฯ) บนเครื่องบิน และทำการคำนวณด้วยตนเอง แทนที่จะรับข้อมูลที่คำนวณไว้ล่วงหน้าจากคอมพิวเตอร์การบิน ในเครื่องบินบางรุ่น (เช่น โบอิ้ง 787) การคำนวณการนำทางของ HUD สำหรับการบินขึ้นในสภาพทัศนวิสัยต่ำ (LVTO) และการลงจอดในสภาพทัศนวิสัยต่ำ มาจากคอมพิวเตอร์นำทางการบินตัวเดียวกันกับที่ควบคุมระบบนักบินอัตโนมัติ คอมพิวเตอร์เหล่านี้ถูกรวมเข้ากับระบบของเครื่องบินและอนุญาตให้เชื่อมต่อกับบัสข้อมูลต่างๆ เช่นARINC 429 , ARINC 629 และMIL-STD- 1553 [ 11 ]

ข้อมูลที่แสดง

สัญลักษณ์แสดงข้อมูลบนจอแสดงผลแบบ Head-Up Display

โดยทั่วไปแล้ว HUD ของเครื่องบินจะแสดงความเร็วลมระดับความสูงเส้นขอบฟ้าทิศทางการเลี้ยว/การเอียง และ ตัวบ่งชี้ การลื่นไถล/การไถลเครื่องมือเหล่านี้เป็นขั้นต่ำที่กำหนดโดย 14 CFR Part 91 [ 15 ]

นอกจากนี้ ยังมี สัญลักษณ์ และข้อมูล อื่นๆที่แสดงอยู่ใน HUD บางรุ่นด้วย:

  • สัญลักษณ์ แนวเล็งหรือแนวระดับน้ำ — จะปรากฏอยู่บนหน้าจอแสดงผลและแสดงให้เห็นว่าส่วนหัวของเครื่องบินกำลังชี้ไปที่ใด
  • สัญลักษณ์ เวกเตอร์เส้นทางการบิน (FPV)หรือเวกเตอร์ความเร็ว — แสดงทิศทางที่เครื่องบินกำลังบินไปจริง ๆ ซึ่งแตกต่างจากการแสดงทิศทางที่เครื่องบินชี้ไปเหมือนกับเส้นเล็ง ตัวอย่างเช่น หากเครื่องบินเชิดหัวขึ้นแต่กำลังลดระดับลง ซึ่งอาจเกิดขึ้นใน การบิน ด้วยมุมปะทะ สูง หรือการบินผ่านอากาศที่ลดระดับลง สัญลักษณ์ FPV จะอยู่ต่ำกว่าเส้นขอบฟ้า แม้ว่าสัญลักษณ์เส้นเล็งจะอยู่เหนือเส้นขอบฟ้าก็ตาม ในระหว่างการเข้าใกล้และลงจอด นักบินสามารถบินเข้าใกล้โดยรักษาสัญลักษณ์ FPV ให้อยู่ในมุมลดระดับและจุดลงจอดที่ต้องการบนรันเวย์
  • ตัวบ่งชี้การเร่งความเร็วหรือสัญญาณพลังงาน — โดยทั่วไปจะอยู่ทางด้านซ้ายของสัญลักษณ์ FPV โดยจะอยู่ด้านบนหากเครื่องบินกำลังเร่งความเร็ว และจะอยู่ด้านล่างหากกำลังลดความเร็ว
  • ตัวบ่งชี้มุมปะทะ — แสดงมุมของปีกเทียบกับกระแสลม มักแสดงเป็น "
  • ข้อมูลและสัญลักษณ์นำทาง — สำหรับการเข้าใกล้และลงจอด ระบบนำทางการบินสามารถให้สัญญาณภาพโดยอิงจากอุปกรณ์ช่วยนำทาง เช่น ระบบ ลงจอดด้วย เครื่องมือ (Instrument Landing System)หรือระบบระบุตำแหน่งทั่วโลก แบบเสริม (Augmented Global Positioning System) เช่น ระบบเพิ่มความแม่นยำในการระบุตำแหน่ง บริเวณกว้าง (Wide Area Augmentation System ) โดยทั่วไปจะเป็นวงกลมที่พอดีกับสัญลักษณ์เวกเตอร์เส้นทางการบิน นักบินสามารถบินไปตามเส้นทางการบินที่ถูกต้องได้โดย "บินไปยัง" สัญญาณนำทางนั้น

นับตั้งแต่มีการนำสัญลักษณ์ FPV และสัญลักษณ์เร่งความเร็วมาใช้ในจอแสดงผลแบบมองลง (HUD) สัญลักษณ์เหล่านี้ก็กลายเป็นมาตรฐานในจอแสดงผลแบบมองลง (HDD) รูปแบบที่แท้จริงของสัญลักษณ์ FPV บน HDD นั้นไม่มีมาตรฐานตายตัว แต่โดยทั่วไปจะเป็นภาพวาดเครื่องบินอย่างง่าย เช่น วงกลมที่มีเส้นเฉียงสั้นๆ สองเส้น (180 ± 30 องศา) และ "ปีก" อยู่ที่ปลายเส้นที่ลงมา การรักษาสัญลักษณ์ FPV ให้อยู่ในแนวราบจะช่วยให้นักบินสามารถบินเลี้ยวในระดับต่างๆ ได้ในมุมเอียงต่างๆ

การใช้งานเฉพาะสำหรับอากาศยานทางทหาร

จอแสดงผล HUD ของ FA-18 ขณะเข้าร่วมการจำลองการต่อสู้ ทางอากาศ

นอกเหนือจากข้อมูลทั่วไปที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว การใช้งานในด้านการทหารยังรวมถึงข้อมูลระบบอาวุธและเซ็นเซอร์ เช่น:

  • ตัวบ่งชี้ การกำหนดเป้าหมาย (TD) — แสดงสัญญาณเหนือเป้าหมายทางอากาศหรือภาคพื้นดิน (ซึ่งโดยทั่วไปได้มาจาก ข้อมูล เรดาร์หรือระบบนำทางเฉื่อย )
  • Vc ความเร็วในการเข้าใกล้เป้าหมาย
  • ระยะทาง — ไปยังเป้าหมาย จุดหมาย ฯลฯ
  • เส้นเล็งของอุปกรณ์ค้นหาเป้าหมาย หรือเซ็นเซอร์ — แสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ค้นหาเป้าหมายหรือเซ็นเซอร์กำลังชี้ไปที่ใด
  • สถานะอาวุธ — รวมถึงประเภทและจำนวนอาวุธที่เลือก ที่มีอยู่ การติดตั้งอาวุธ เป็นต้น

การเข้าใกล้และลงจอดแบบ VTOL/STOL

ในช่วงทศวรรษ 1980 กองทัพสหรัฐฯ ได้ทดสอบการใช้ HUD ในเครื่องบินขึ้นลงในแนวดิ่ง (VTOL) และเครื่องบินขึ้นลงในระยะสั้น (STOL) รูปแบบ HUD ได้รับการพัฒนาที่ศูนย์วิจัยNASA Ames เพื่อให้ข้อมูลการนำทางและการควบคุมการบินที่สมบูรณ์แก่ผู้ขับเครื่องบิน VTOL และ STOL สำหรับ การปฏิบัติการบินในพื้นที่สนามบิน ประเภท III Cซึ่งรวมถึงการปฏิบัติการบินที่หลากหลาย ตั้งแต่การบิน STOL บนรันเวย์บนบกไปจนถึงการปฏิบัติการ VTOL บนเรือบรรทุกเครื่องบินคุณสมบัติหลักของรูปแบบการแสดงผลนี้คือการบูรณาการข้อมูลเส้นทางการบินและการนำทางติดตามเข้าไว้ในมุมมองที่แคบ ซึ่งนักบินสามารถรับรู้ได้ง่ายด้วยการมองเพียงครั้งเดียว และการซ้อนทับข้อมูลสถานการณ์ในแนวดิ่งและแนวนอน การแสดงผลนี้เป็นอนุพันธ์ของการออกแบบที่ประสบความสำเร็จซึ่งพัฒนาขึ้นสำหรับเครื่องบินขนส่งทั่วไป[ 16 ]

การใช้งานเฉพาะสำหรับอากาศยานพลเรือน

ห้องนักบินของเครื่องบินGulfstream GVของNASAพร้อมจอแสดงผลระบบภาพเสมือนจริง (Synthetic Vision System) ตัวรวมภาพ HUD อยู่ด้านหน้านักบิน (โดยมีโปรเจ็กเตอร์ติดตั้งอยู่ด้านบน) ตัวรวมภาพนี้ใช้พื้นผิวโค้งเพื่อโฟกัสภาพ

การใช้จอแสดงผลแบบ Head-up Display ช่วยให้เครื่องบินพาณิชย์มีความยืดหยุ่นในการปฏิบัติงานมากขึ้น ระบบที่ได้รับการอนุมัติแล้วช่วยให้สามารถทำการบินขึ้นและลงจอดในสภาพทัศนวิสัยต่ำได้ รวมถึงการลงจอดและการวิ่งบน รันเวย์แบบควบคุมด้วยตนเองเต็มรูปแบบ ในประเภท III A [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]ในตอนแรก ระบบเหล่านี้มีราคาแพงและมีขนาดใหญ่ จึงติดตั้งเฉพาะในเครื่องบินขนาดใหญ่ที่สามารถรองรับได้เท่านั้น ซึ่งมักจะเป็นเครื่องบินประเภทเดียวกันกับที่รองรับการลงจอดอัตโนมัติเป็นมาตรฐาน (ยกเว้นเครื่องบินเทอร์โบพร็อปบางประเภทที่มี HUD เป็นตัวเลือก) ทำให้จอแสดงผลแบบ Head-up Display ไม่จำเป็นสำหรับการลงจอดประเภท III สิ่งนี้ทำให้การนำ HUD มาใช้ในเครื่องบินพาณิชย์ล่าช้า ในขณะเดียวกัน การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการใช้ HUD ระหว่างการลงจอดช่วยลดการเบี่ยงเบนด้านข้างจากเส้นกลางในทุกสภาวะการลงจอด แม้ว่าจุดสัมผัสตามแนวเส้นกลางจะไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม[ 20 ]

สำหรับการบินทั่วไป MyGoFlight คาดว่าจะได้รับSTCและจำหน่าย HUD SkyDisplay ในราคา 25,000 ดอลลาร์โดยไม่รวมค่าติดตั้งสำหรับเครื่องบินเครื่องยนต์ลูกสูบเดี่ยว เช่นCirrus SR22และมากกว่านั้นสำหรับCessna CaravanหรือPilatus PC-12 ซึ่งเป็นเครื่องบินเทอร์โบพร็อปเครื่องยนต์เดี่ยว: 5 ถึง 10% ของต้นทุน HUD แบบดั้งเดิม แม้ว่าจะ ไม่ สอดคล้องกับภูมิประเทศภายนอกอย่างแม่นยำก็ตาม[ 21 ] ข้อมูลการบินจากแท็บเล็ตคอมพิวเตอร์สามารถฉายบน HUD Epic Optix Eagle 1 ราคา 1,800 ดอลลาร์ได้[ 22 ]

ระบบการมองเห็นการบินขั้นสูง

ภาพถ่ายความร้อนที่แสดงผ่านจอแสดงผลแบบเฮดอัพ

ในระบบที่ทันสมัยกว่า เช่นระบบ 'Enhanced Flight Vision System' ที่กำหนดโดยสำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา (FAA) [ 23 ]สามารถซ้อนภาพเสมือนจริงลงบนตัวรวมภาพได้ โดยทั่วไปแล้ว กล้อง อินฟราเรด (แบบแถบเดียวหรือหลายแถบ) จะถูกติดตั้งที่ส่วนหัวของเครื่องบินเพื่อแสดงภาพที่สอดคล้องกับนักบิน คำว่า "EVS Enhanced Vision System" เป็นคำที่ได้รับการยอมรับในอุตสาหกรรม ซึ่ง FAA ตัดสินใจไม่ใช้เพราะ "FAA เชื่อว่า [คำนี้] อาจทำให้เกิดความสับสนกับคำจำกัดความของระบบและแนวคิดการทำงานที่พบใน 91.175(l) และ (m)" [ 23 ]ในการติดตั้ง EVS หนึ่งแห่ง กล้องจะถูกติดตั้งที่ด้านบนของหางเสือแนวตั้งแทนที่จะ "ใกล้กับตำแหน่งสายตาของนักบินมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้" อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้ร่วมกับ HUD กล้องจะต้องติดตั้งให้ใกล้กับจุดสายตาของนักบินมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากคาดว่าภาพจะ "ซ้อนทับ" กับโลกแห่งความเป็นจริงเมื่อนักบินมองผ่านตัวรวมภาพ

"การลงทะเบียน" หรือการซ้อนทับภาพ EVS กับภาพในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างแม่นยำ เป็นคุณลักษณะหนึ่งที่หน่วยงานที่เกี่ยวข้องตรวจสอบอย่างละเอียดก่อนอนุมัติระบบ EVS ที่ใช้ HUD เนื่องจากความสำคัญของการที่ HUD ต้องตรงกับโลกแห่งความเป็นจริง เพื่อให้สามารถให้ข้อมูลที่ถูกต้องแม่นยำ แทนที่จะเป็นข้อมูลที่ทำให้เข้าใจผิด

แม้ว่าจอแสดงผล EVS จะช่วยได้มาก แต่ FAA ก็ได้ผ่อนปรนกฎระเบียบการปฏิบัติงาน[ 24 ]เพื่อให้เครื่องบินที่มี EVS สามารถทำการเข้าใกล้ CATEGORY I ไปจนถึงระดับต่ำสุดของ CATEGORY II ได้ในกรณีอื่นๆ ลูกเรือจะต้องปฏิบัติตามข้อจำกัดด้านการมองเห็น "โดยปราศจากความช่วยเหลือ" ทั้งหมด (ตัวอย่างเช่น หากทัศนวิสัยของรันเวย์ถูกจำกัดเนื่องจากหมอก แม้ว่า EVS จะให้ภาพที่ชัดเจน แต่ก็ไม่เหมาะสม (หรือผิดกฎหมาย) ที่จะบังคับเครื่องบินโดยใช้ EVS เพียงอย่างเดียวที่ระดับความสูงต่ำกว่า 100 ฟุตเหนือพื้นดิน)

ระบบการมองเห็นสังเคราะห์

จอแสดงผลระบบภาพเสมือนจริง (Honeywell)

ระบบ HUD ยังได้รับการออกแบบให้แสดงภาพกราฟิกของระบบวิสัยทัศน์สังเคราะห์ (SVS) ซึ่งใช้ฐานข้อมูลการนำทาง ทัศนคติ ระดับความสูง และภูมิประเทศที่มีความแม่นยำสูงเพื่อสร้างมุมมองที่สมจริงและเข้าใจง่ายของโลกภายนอก[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]

ในภาพ SVS แบบมองลงภาพแรกที่แสดงทางด้านขวา ตัวบ่งชี้ที่มองเห็นได้ทันที ได้แก่ แถบความเร็วลมทางด้านซ้าย แถบระดับความสูงทางด้านขวา และจอแสดงผลการเลี้ยว/เอียง/ลื่นไถล/การไถลที่ด้านบนตรงกลาง สัญลักษณ์แนวเล็ง (-v-) อยู่ตรงกลาง และด้านล่างลงมาคือสัญลักษณ์เวกเตอร์เส้นทางการบิน (FPV) (วงกลมที่มีปีกสั้นและหางเสือแนวตั้ง) เส้นขอบฟ้าปรากฏให้เห็นวิ่งผ่านจอแสดงผลโดยมีรอยขาดตรงกลาง และทางด้านซ้ายสุดเป็นตัวเลขที่ ±10 องศาพร้อมเส้นสั้นๆ ที่ ±5 องศา (เส้น +5 องศาจะมองเห็นได้ง่ายกว่า) ซึ่งเมื่อรวมกับเส้นขอบฟ้า จะแสดงมุมเงยของเครื่องบิน แตกต่างจากภาพสี SVS บนจอแสดงผลการบินหลักแบบมองลง ภาพ SVS ที่แสดงบน HUD จะเป็นขาวดำ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นเฉดสีเขียว

ภาพแสดงให้เห็นเครื่องบินที่บินในระดับปีก (กล่าวคือ สัญลักษณ์เวกเตอร์เส้นทางการบินอยู่ในแนวราบเมื่อเทียบกับเส้นขอบฟ้า และไม่มีการหมุนบนตัวบ่งชี้การเลี้ยว/การเอียง) ความเร็วลม 140 นอต ระดับความสูง 9,450 ฟุต ทิศทาง 343 องศา (ตัวเลขด้านล่างตัวบ่งชี้การเลี้ยว/การเอียง) เมื่อพิจารณาภาพอย่างละเอียด จะเห็นวงกลมสีม่วงเล็กๆ ที่เลื่อนออกจากเวกเตอร์เส้นทางการบินไปทางด้านล่างขวาเล็กน้อย นี่คือสัญญาณนำทางจากระบบนำทางการบิน เมื่อทรงตัวได้ดีในระหว่างการลงจอด สัญลักษณ์สีม่วงนี้ควรอยู่ตรงกลางภายใน FPV

ภูมิประเทศทั้งหมดถูกสร้างขึ้นด้วยคอมพิวเตอร์โดยใช้ฐานข้อมูลภูมิประเทศความละเอียดสูง

ในบางระบบ ระบบ SVS จะคำนวณเส้นทางการบินปัจจุบันของเครื่องบิน หรือเส้นทางการบินที่เป็นไปได้ (โดยอิงจากแบบจำลองสมรรถนะของเครื่องบิน พลังงานปัจจุบันของเครื่องบิน และภูมิประเทศโดยรอบ) จากนั้นจะเปลี่ยนสิ่งกีดขวางใด ๆ ให้เป็นสีแดงเพื่อแจ้งเตือนลูกเรือ ระบบดังกล่าวอาจช่วยป้องกันอุบัติเหตุเครื่องบินอเมริกันแอร์ไลน์เที่ยวบินที่ 965ชนภูเขาในเดือนธันวาคมปี 1995 ได้

ด้านซ้ายของจอแสดงผลคือสัญลักษณ์เฉพาะของ SVS ซึ่งมีลักษณะคล้ายบันไดสีม่วงที่ค่อยๆ ลดขนาดลง และต่อเนื่องไปทางด้านขวาของจอแสดงผล เส้นสองเส้นนั้นกำหนด "อุโมงค์บนท้องฟ้า" สัญลักษณ์นี้กำหนดวิถีการบินที่ต้องการของเครื่องบินในสามมิติ ตัวอย่างเช่น หากนักบินเลือกสนามบินทางด้านซ้าย สัญลักษณ์นี้จะโค้งไปทางซ้ายและลง หากนักบินรักษาเวกเตอร์เส้นทางการบินให้ขนานไปกับสัญลักษณ์วิถีการบิน เครื่องบินจะบินตามเส้นทางที่เหมาะสมที่สุด เส้นทางนี้จะอิงตามข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในฐานข้อมูลของระบบจัดการการบิน และจะแสดงวิธีการลงจอดที่ได้รับการอนุมัติจาก FAA สำหรับสนามบินนั้น

อุโมงค์บนท้องฟ้ายังสามารถช่วยเหลือนักบินได้อย่างมากเมื่อต้องการการบินแบบสี่มิติที่แม่นยำยิ่งขึ้น เช่น ข้อกำหนดด้านระยะห่างในแนวดิ่งหรือแนวนอนที่ลดลงของประสิทธิภาพการนำทางที่ต้องการ (RNP) ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว นักบินจะได้รับภาพกราฟิกแสดงตำแหน่งที่เครื่องบินควรอยู่และตำแหน่งที่เครื่องบินควรบินไป แทนที่นักบินจะต้องบูรณาการระดับความสูง ความเร็วลม ทิศทาง พลังงาน และลองจิจูดและละติจูดในใจเพื่อบินเครื่องบินให้ถูกต้อง[ 28 ]

รถถัง

ในช่วงกลางปี ​​2017 กองกำลังป้องกันประเทศอิสราเอลจะเริ่มทดสอบ Iron Vision ของ Elbitซึ่งเป็นจอแสดงผลแบบสวมหมวกกันน็อคสำหรับรถถังเครื่องแรกของโลก Elbit ของอิสราเอล ซึ่งเป็นผู้พัฒนาระบบจอแสดงผลแบบสวมหมวกกันน็อคสำหรับเครื่องบินF-35วางแผนที่จะใช้กล้องที่ติดตั้งภายนอกหลายตัวเพื่อฉายภาพมุมมอง 360° ของสภาพแวดล้อมรอบรถถังไปยังกระบังหน้าแบบสวมหมวกกันน็อคของลูกเรือ ซึ่งช่วยให้ลูกเรือสามารถอยู่ภายในรถถังได้โดยไม่ต้องเปิดฝาครอบเพื่อมองออกไปข้างนอก[ 29 ]

โปรแกรมที่ประกาศในปี 2025 โดยความร่วมมือระหว่าง Patria Technologies และ Distance Technologies มีเป้าหมายที่จะติดตั้งจอแสดงผลแบบ Head-up Display บนกระจกหน้ารถ เพื่อที่จะไม่ต้องสวมหมวกกันน็อค โปรแกรมนี้ยังตั้งใจที่จะใช้ AI เพื่อช่วยในการแสดงผลและประมวลผลข้อมูล[ 30 ]

รถยนต์

HUD ในรถBMW E60
ลูกศรสีเขียวบนกระจกหน้ารถใกล้กับด้านบนของภาพนี้คือจอแสดงผลแบบ Head-Up Display (HUD) ของรถToyota Prius ปี 2013 มันจะสลับระหว่าง ลูกศรแสดงคำแนะนำการนำทาง ด้วย GPSและมาตรวัดความเร็ว ลูกศรจะเคลื่อนไหวโดยเลื่อนไปข้างหน้าเมื่อรถเข้าใกล้ทางเลี้ยว ภาพถูกฉายโดยไม่มีตัวรวมภาพใดๆ บนกระจก

จอแสดงผลแบบ HUD กำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในรถยนต์ที่ผลิตออกจำหน่ายทั่วไป และโดยปกติจะแสดงความเร็วรอบเครื่องยนต์และระบบนำทาง นอกจากนี้ ข้อมูล การมองเห็นในเวลากลางคืนก็แสดงผ่าน HUD ในรถยนต์บางรุ่นด้วย อย่างไรก็ตาม แตกต่างจาก HUD ส่วนใหญ่ที่พบในเครื่องบิน จอแสดงผลแบบ HUD ในรถยนต์นั้นไม่ได้ปราศจากพารัลแล็กซ์ ผู้ขับขี่อาจมองไม่เห็นหน้าจอหากสวมแว่นกันแดดที่มีเลนส์โพลาไรซ์

นอกจากนี้ยังมีระบบ HUD แบบเสริม ซึ่งฉายภาพไปยังตัวรวมภาพที่เป็นกระจกซึ่งติดตั้งอยู่เหนือหรือใต้กระจกหน้ารถ หรือใช้กระจกหน้ารถเองเป็นตัวรวมภาพก็ได้

ระบบ HUD ในรถยนต์ระบบแรกได้รับการพัฒนาโดยบริษัท General Motors Corporation ในปี 1999 โดยมีฟังก์ชันในการแสดงบริการนำทางไว้ตรงหน้าสายตาของผู้ขับขี่ ต่อมาในปี 2010 เทคโนโลยี AR ได้ถูกนำมาใช้และผสมผสานกับระบบ HUD ในรถยนต์ที่มีอยู่เดิม โดยอาศัยเทคโนโลยีนี้ บริการนำทางจึงเริ่มแสดงผลบนกระจกหน้ารถ[ 31 ]

ในปี 2555 Pioneer Corporationได้เปิดตัวระบบนำทาง HUD ที่ใช้แทนบังแดดด้านคนขับและแสดงภาพเคลื่อนไหวของสภาพข้างหน้า ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของความเป็นจริงเสริม (AR) [ 32 ] [ 33 ] AR-HUD ที่พัฒนาโดย Pioneer Corporation กลายเป็นจอแสดงผล Head-Up Display สำหรับยานยนต์หลังการขายรุ่นแรกที่ใช้การสแกนลำแสงเลเซอร์โดยตรงไปยังดวงตา หรือที่รู้จักกันในชื่อจอแสดงผลเรตินาเสมือน (VRD) เทคโนโลยีหลักของ AR-HUD เกี่ยวข้องกับจอแสดงผลการสแกนลำแสงเลเซอร์ขนาดเล็กที่พัฒนาโดย MicroVision, Inc. [ 34 ]

HUD สำหรับหมวกกันน็อคมอเตอร์ไซค์ ก็มีวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์เช่นกัน [ 35 ]

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการโต้แย้งว่า HUD แบบดั้งเดิมจะถูกแทนที่ด้วย เทคโนโลยี AR แบบโฮโลแกรม เช่น เทคโนโลยีที่พัฒนาโดยWayRayซึ่งใช้องค์ประกอบทางแสงแบบโฮโลแกรม (HOE) HOE ช่วยให้มีมุมมองที่กว้างขึ้นในขณะที่ลดขนาดของอุปกรณ์และทำให้โซลูชันสามารถปรับแต่งได้สำหรับรถยนต์ทุกรุ่น[ 36 ] [ 37 ] Mercedes Benz ได้นำเสนอ Head Up Display ที่ใช้เทคโนโลยี Augmented Reality [ 38 ]ในขณะที่ Faurecia ได้ลงทุนใน Head Up Display ที่ควบคุมด้วยการมองและนิ้ว[ 39 ]

การพัฒนาเพิ่มเติมและการใช้งานเชิงทดลอง

มีการเสนอหรือกำลังพัฒนา HUD ในเชิงทดลองสำหรับการใช้งานอื่นๆ อีกหลายอย่าง ในสภาพแวดล้อมทางทหาร HUD สามารถใช้เพื่อแสดงข้อมูลทางยุทธวิธี เช่น ผลลัพธ์จากเครื่องวัดระยะ เลเซอร์ หรือตำแหน่งของเพื่อนร่วมทีมให้กับทหารราบได้ นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาต้นแบบ HUD ที่แสดงข้อมูลบนด้านในของแว่นตาว่ายน้ำหรือหน้ากากดำน้ำอีก ด้วย [ 40 ]ระบบ HUD ที่ฉายข้อมูลลงบนเรตินา ของผู้สวมใส่โดยตรงด้วย เลเซอร์กำลังต่ำ( จอแสดงผลเรตินาเสมือน ) ก็กำลังอยู่ระหว่างการทดสอบเช่นกัน[ 41 ] [ 42 ]

ผลิตภัณฑ์ HUD ที่พัฒนาขึ้นในปี 2012 สามารถทำการแปลภาษาแบบเรียลไทม์ได้[ 43 ]ในการใช้งานจอแสดงผลแบบสวมศีรษะแบบออปติคอลผลิตภัณฑ์EyeTapช่วยให้สามารถแสดงไฟล์กราฟิกที่สร้างจากคอมพิวเตอร์ซ้อนทับบนเลนส์ได้Google Glassเป็นอีกหนึ่งผลิตภัณฑ์ในช่วงแรก

ดูเพิ่มเติม

  • บทความจากหอจดหมายเหตุโรเชสเตอร์—'Buccaneer HUD PDU'
  • บทความจาก BBC—'เกม Pacman มีชีวิตขึ้นมาในโลกเสมือนจริง'
  • 'การประเมินทางคลินิกของการแสดงข้อมูลการดมยาสลบแบบ 'head-up display''
  • 'เมื่อไหร่ระบบแสดงข้อมูลบนจอ (Head-up) จะถูกนำไปใช้ในงานพลเรือน' – เอกสาร จากเที่ยวบิน 1968
  • 'จาก Elliott Brothers สู่ BAE SYSTEMS' – ประวัติโดยย่อของ Elliott Brothers
  • Head-up Over the Hills บทความจากนิตยสาร Flight International ปี 1964 เกี่ยวกับการบินโดยใช้จอแสดงผลแบบ Head-up Display (HED) รุ่น Specto รุ่นแรกๆ
  • จากัวร์เปิดตัวเทคโนโลยี 'จอกว้างเสมือนจริง' เพื่อช่วยเหลือผู้ขับขี่ – Latin Post
  • เรื่องราวเกี่ยวกับวิธีการที่ฝูงบิน Tomcat ของฐานทัพมิรามาร์ทั้งหมดได้รับเงินทุนเพื่อซื้อกล้องเล็งสำหรับติดตั้งบนจอแสดงผล HUD ของเครื่องบินขับไล่ F-14
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Head-up_display&oldid=1348026074 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ จอแสดงผลแบบ Head-up display

จอ แสดงผลแบบ Head-up Display [ 1 ] หรือ ที่รู้จักกันในชื่อ HUD ( / h ʌ d / ) หรือ ระบบนำทางแบบ Head-up Guidance System ( HGS ) คือ จอแสดงผลโปร่งใส ใดๆ...

ภาพรวม

โดยทั่วไป HUD จะประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน ได้แก่ หน่วยโปรเจ็กเตอร์ ตัว รวมสัญญาณ และคอมพิวเตอร์ สร้างวิดีโอ [ 5 ]

ประเภท

นอกเหนือจาก HUD แบบติดตั้งอยู่กับที่แล้ว ยังมี จอแสดงผลแบบสวมศีรษะ (HMD) อีกด้วย ซึ่งรวมถึง จอแสดงผลแบบสวมหมวกกันน็อค (ทั้งสองแบบย่อว่า HMD) ซึ่งเป็นรูปแบบของ HUD ที่มีองค์ประกอบแสดงผลที่เคลื่อนที่ไปตามทิศทางของศีรษะผู้ใช้

รุ่นต่างๆ

จอแสดงผลข้อมูลบนกระจกหน้า (HUD) แบ่งออกเป็นสี่รุ่น โดยแต่ละรุ่นสะท้อนถึงเทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างภาพ: