Технология head-up-display (hud): проекционный дисплей на лобовое стекло автомобиля

Экраны проекции на просвет

Экраны, работающие на просвет должны пропускать как можно больше светового потока без поглощения или обратного отражения и рассеивать его в пространство, лежащее за экраном. Обычно пропускание света очень высоко: 70-80%.

Как правило экраны реализуются за счет нанесения многослойных светопрозрачных пленок на стекло, оргстекло или акриловую поверхность (в т.ч. на существующие витрины).

Полу-зеркальные слои предотвращают рассеяние в обратном направлении. Применение слоев с различными материалами позволяют добиться улучшения различных характеристик: изображения (но с меньшей контрастностью), (с чуть меньшей яркостью), высокое качество черного фона (уровень high-end) или почти полную прозрачность пленки.

Проектор находится позади экрана, что позволяет применять различные технологии для обработки изображения и, контролируя путь проходимый светом, корректировать яркость, резкость изображения в зоне видимости.

Технологии обеспечивают почти десятикратное усиление яркости (коэффициент усиления до 10), чем при применении обычных проекторов в ярко освещенном помещении и великолепное качество картинки (высокая четкость и ) без обычных проекционных экранов.

Особенности проекции на просвет:

  • Проекционное оборудование спрятано за экраном
  • Высокий контраст и разрешение
  • Хороший уровень черного
  • Нет критических углов проецирования
  • Совместимость со всеми LCD / DLP / DMD проекторами
  • Минимальное использование служебных кабелей
  • Может быть использовано для окон и наружных конструкций
  • Высокая производительность при высоком уровне внешнего освещения
  • До 10 раз ярче, чем обычный проекционный экран

Коэффициент усиления

Одно из самых важных свойств проекционного экрана — коэффициет усиления. Это количество отраженного (или пропущенного света) по сравнению с отражающим экраном, покрытым карбонатом магния или диоксидом титана при излучении света перпендикулярно экрану. Средние значения коэффициента усиления для различных материалов 0,8÷2,5.

Очень высокий коэффициент усиления может быть получен при использовании обычного зеркала. Но при этом будет видно лишь световое пятно: линзы проектора, отражающего источник света.

Многие экраны с высоким коэффициентом усиления являются полуглянцевыми (зеркальными). Однако, при этом проявляются типичные зеркальные свойства: световые пятна. Это очень расширенные (и очень сильно сверкающие) отражения линз проектора. Однако, если пятна достаточно большие (около 30% поверхности) и не слишком яркие, эффект может остаться незамеченным: глаз человека более чувствителен к контрастам мелких деталей, чем к изменению освещенности в целом.

Проекция на лобовое стекло в BMW

Модуль будет расположен за козырьком приборной панели. На лобовое стекло в зависимости от установленных в автомобиле дополнительных опций может показываться скорость, подсказки навигации, действующее на данной конкретной дороге ограничение скорости, круиз-контроль.

Судя по отзывам владельцев данного автомобиля с установленным штатным проектором на лобовое стекло бывают с ним проблемы. В отдельных случаях, система прекращала работать безвозвратно после езды по ухабистым дорогам. Также, могут возникать проблемы при сильных холодах. Бывают проблемы и с программным обеспечением (иногда они решают перепрошивкой, но бывает, что и она не помогает).

Но сразу стоит оговориться, что число случаев с различными поломками и другими проблемами проекции на лобовое текло даже на автомобилях BMW с большим пробегом достаточно невелико и систему можно назвать вполне надёжной.

Если всё же проблемы возникли, решение их может быть достаточно дорогим. Стоимость самого нового дисплея при условии что у вас остается старая пластиковая рамка – 162 562 рубля. Сама запчасть доступна только под заказ из Германии, а средний срок ожидания порядка месяца. Сама процедура замены будет достаточно сложной, с учётом того, что нужно снять торпеду – в Москве такая работа в среднем порядка 21 000 рублей. Ещё не забудьте посчитать 5 500 рублей, которые придётся потратить на адаптацию модуля. В итоге затраты составят около 189 062 рубля.

Впрочем, вы можете попробовать сэкономить. Есть целый рынок подобных б/у запчастей для проекции на лобовое стекло BMW. Они стоят примерно в 5 раз меньше, а прослужить при условии внимательного грамотного выбора могут достаточно долго.

Проекция на лобовое стекло BMW представляет собой одно из самых технически совершенных на данный момент решений в этой области. Но такое совершенство стоит дорого.

Штатный проекционный дисплей

Название говорит само за себя, при покупке автомобиля он предлагается как опциональный. По конструкции система включает в себя проекционный дисплей, проектор и систему управлением проекцией.

Чтоб сформировать изображение производители используют проектор высокой контрастности и насыщенности цветов. Собрав совокупно параметры от разных измерителей автомобиля:

  • датчиков двигателя;

навигационная система;

система ночного виденья;

адаптивный круиз-контроль;

распознавания знаков и другие.

В состав проекционного дисплея входят зеркала и линзы, которые фокусируют изображение на ветровое стекло. Так же есть функция подстройки положения дисплея под каждого водителя. Как правило, проекционный дисплей располагается в углублении на панели приборов.

Благодаря проекционному дисплею, водитель получает виртуальное изображение, что позволяет сконцентрировать внимание на дороге. Распознают два вида экрана

Зачастую самым распространенным можно считать специальную, прозрачную пленку, которая клеится на лобовое стекло. Она препятствует рассеиванию изображения при разных погодных условиях. На машинах марки Mini производитель применяет прозрачный экран вместо пленки.

В зависимости от производителя проекционного дисплея и систем, которые он использует, проектироваться может:

  • дублирование разных датчиков панели приборов;

сигнал об автомобиле в мертвой зоне;

наличие пешеходов на обочине в темное время;

скорость автомобиля;

обороты двигателя с тахометра;

показатели с навигационной системы;

сигнал о разных дорожных знаках.

Так как технологии развиваются, и автомобили добавляются все новыми и новыми системами, на проекционный дисплей выводятся новые данные. Определенного списка выводимой информации нет.

Активные системы

используют источник инфракрасного света, встроенный в автомобиль, чтобы освещать дорогу впереди невидимым для человека светом. Есть два типа активных систем: закрытые и не закрытые. Стробируемая система использует импульсный источник света и синхронизированную камеру, которые обеспечивают большие расстояния (250 м) и высокую производительность в дождь и снег.

В ближнем инфракрасном диапазоне длина волны 0,75–1,4 мкм меньше и может проходить между типичными частицами тумана. Размер частиц тумана обычно составляет от 10 до 15 микрон, а размер — от 1 до 100 микрон. Дальняя инфракрасная область имеет длину волны от 15 микрометров (мкм) до 1 мм. Во время работы в ночное время сотрудники полиции с помощью камер с дистанционным управлением в ближнем инфракрасном диапазоне могут считывать номерные знаки на расстоянии до 1,2 км. Камеры ближнего инфракрасного (NIR) диапазона позволяют видеть на расстоянии 50 км сквозь туман, дымку, дым или дождь.

  • Плюсы: изображение с более высоким разрешением, превосходное изображение неодушевленных предметов, лучше работает в более теплых условиях, датчик меньшего размера можно установить на зеркало заднего вида .
  • Минусы: не работает в тумане или под дождем, более низкая контрастность для животных, меньшая дальность действия — 150–200 метров или 500–650 футов.

Мерседес Бенц

Инфракрасный проектор Night View Assist, видимый рядом с биксеноновой HID основной фарой, Mercedes-Benz S-Class (W221)

Прототип Night View Assist был показан в 2003 году на концепте Mercedes-Benz F500 .

Серийная система Night View Assist, представленная в 2005 году на модернизированном Mercedes-Benz S-Class (W221) . Это была первая система, в которой ЖК-дисплей комбинации приборов использовался в качестве дисплея.

2009: Night View Assist Plus добавил функцию обнаружения пешеходов, вызывающую обновленную систему на модернизированном Mercedes-Benz E-Class (W212) и обновленном S-классе , однако E-class использует дисплей навигационного экрана.

2011: Премьера Night View Assist Plus с функцией прожектора : Mercedes-Benz CL-Class (C216) стал первым серийным автомобилем с системой ночного видения для пешеходов ( версия HID ), которая может мигать на любых пешеходов, которых он обнаруживает, чтобы предупредить обоих. водитель и пешеходы. Мигающий свет направлен таким образом, чтобы не ослеплять идущие впереди и встречные автомобили.

2013: Night View Assist Plus с функцией обнаружения животных на W222 S-Class .

Тойота

Система ночного видения на Lexus LX 470 2003 года выпуска

В 2002 году Toyota Night View стала первой в мире серийной активной системой автомобильного ночного видения, представленной на Toyota Landcruiser Cygnus или Lexus LX 470. В этой системе используются прожекторы фар, излучающие ближний инфракрасный свет, который направлен как дальний свет фар автомобиля, а затем камера CCD фиксирует Это отраженное излучение, этот сигнал затем обрабатывается компьютером, который создает черно-белое изображение, которое проецируется на нижнюю часть лобового стекла.

В феврале 2008 года Toyota Crown Hybrid добавила функцию, которая выделяет пешеходов и отображает их в поле на ЖК-дисплее перед водителем. Это была первая функция обнаружения пешеходов в активной системе.

В 2009 году Lexus Night View в Японии, на LS .

В 2012 году Lexus представил во всем мире Night View на моделях LS и . Система Night View сочетает в себе установленную на лобовом стекле камеру ближнего инфракрасного диапазона и проекторы ближнего инфракрасного диапазона в фарах с ЭБУ Night View для отображения изображения дороги впереди на экране центральной консоли. Перенос изображения с приборного дисплея водителя на центральную консоль предлагает водителям дисплей большего размера и более удобный угол обзора. Поскольку камера постоянно работает, а проекторы ближнего инфракрасного диапазона активируются на скорости более 10 миль в час для повышения эффективности системы, при ночном обзоре будет отображаться область до 65 футов перед автомобилем. Снят с производства на 2014 год в США.

Дополнительные устройства Head-up-display (HUD)

Эти устройства предназначены специально для вывода информации методом проецирования на лобовое стекло. В зависимости от вида и количества информации, применения связи с бортовыми системами автомобиля, эти устройства имеют различную стоимость.

Видео — о проекторе на лобовое стекло Head up display ASH-4E:

Например, HUD CRX-3001 проецирует на экран скорость автомобиля, подключается к бортовым устройствам транспортного средства. Можно задать скоростной максимальный режим. При превышении скорости устройство выдает звуковой сигнал, световое сообщение.

HUD CRX-3002 может проецировать сообщения о показаниях тахометра, напряжения бортовой сети, температуры двигателя, состояния светового оборудования, звуковые сигналы контрольных режимов превышения параметров.

HUD CRX-3003 питается от прикуривателя. Применяется для автомобилей, находящихся на гарантии, так как не требует физического подключения к бортовым устройствам.

Вид показаний HUD CRX-3002 на лобовом стекле.

Стоимость HUD-устройств начинается от 3500 рублей.

Alibaba и сорок разработчиков

Наша редакция вдоволь наигралась с прототипом HUD. Его размер — с небольшой чемодан — огромный прогресс: первые прототипы занимали все пассажирское сиденье справа от водителя. Штука действительно впечатляющая, фотографии и видео не передают всей полноты генерируемой дополненной реальности. Осенью выпустят и коммерческий образец голографического навигатора Navion: в комплект войдет небольшая коробочка с лазерным проектором и специальная пленка, превращающая лобовое стекло в экран. Он будет стоить около 500 долларов. А в следующем году на дорогах появится первый автомобиль со встроенным AR-решением WayRay. В начале 2020 года компания договорилась о реализации пилотного проекта с Banma Technologies — совместным предприятием Alibaba Group и крупнейшего китайского автопроизводителя SAIC Motor.

В рамках проекта будет разработана AR-инфотейнмент-система, которую внедрят в массовое производство одного из автомобилей в 2018 году. На вопрос, почему решили обратиться к китайцам, а не к европейцам, Виталий отвечает просто: китайцы готовы рисковать и очень быстро работают. И к тому же акционер Banma — интернет-гигант Alibaba Group, который в марте инвестировал в WayRay 18 млн долларов, в одночасье сделав компанию Виталия Пономарева всемирно знаменитой. «Нас не купили, нашу компанию проинвестировали, — подчеркивает Виталий. — Alibaba является миноритарным акционером. Мы сохранили контроль». Впрочем, это не первые инвестиции. Около 10 млн долларов вложили российские частные инвесторы, имен которых Пономарев не называет. Один из них профессионально разбирается в современной оптике — именно он первым поверил в перспективы технологии.

Адаптивные системы освещения

Попытки повернуть фары автомобиля вслед за рулевым колесом автомобилестроители начали предпринимать сразу после появления самих фар. Однако механическая связь фар и рулевого колеса не позволяла соотносить угол поворота лучей со скоростью движения.

Теперь идея поворотного освещения возрождается на новом, электронном уровне. Самое простое решение — дополнительная боковая лампочка, которая загорается при повороте рулевого колеса или включенном указателе поворотов на скорости до 70 км/ч. Подобные фары имеют, к примеру, Audi A8 (первое применение) и Porsche Cayenne. Следующая ступень — поворотные фары. В них фара с учетом скорости движения, угла поворота рулевого колеса и угловой скорости автомобиля вокруг вертикальной оси (датчик поворота) поворачивается вслед за рулевым колесом в пределах 15…22° наружу и на 7° внутрь. Такими фарами оснащаются BMW,

Mercedes, Lexus, Opel Astra. Третий вариант адаптивного света — комбинированный. На высоких скоростях активна только поворотная фара, а в медленных поворотах или при маневрировании подключается статическое освещение (оно имеет больший угол охвата — до 90°). Такими фарами оснащен Opel Signum.

Примером адаптивной системы освещения является система освещения Adaptive Front-Lighting System (AFL), позволяющая приспосабливать направление света фар к дороге. Эта система сочетает динамическое управление фарами со статическим управлением боковым светом на перекрестках и в узких извилистых проездах. Освещение дороги при ее использовании захватывает значительно больший угол, чем при применении обычной системы (рис. 1).

Рис. 1. Освещение дороги с обычной (а) системой и адаптивной (б) системой

На магистрали такие фары могут поворачиваться в сторону виража на угол до 15°, в зависимости от скорости автомобиля и угла поворота рулевого колеса. При этом левый и правый световые пучки поворачиваются на разные углы (рис. 2).

Рис. 2. Углы поворота фар адаптивной системы при повороте налево (а) и направо (б)

Исполнительным механизмом управляет контроллер, который анализирует скорость автомобиля и угол поворота рулевого колеса (рис. 3).

Рис. 3. Адаптивная фара: 1 — оптический элемент ближнего/дальнего света; 2 — актуатор; 3 — червячный редуктор; 4 — электродвигатель; 5 — лампа; 6 — механизм поворота оптического элемента

На скорости до 40 км/ч при проезде перекрестков и узких проездов задействуется дополнительная фара. Она включается при включении указателя поворота и с началом поворота рулевого колеса.

Примером адаптивного (бокового) освещения может служить статическое освещение с применением светодиодов в автомобилях Audi A8 (рис. 4). Для этой системы в фаре установлен рефлектор с четырьмя светодиодами, которые включаются в дополнение к ближнему свету.

Рис. 4. Адаптивное статическое боковое освещение: а — адаптивное освещение не включено; б — адаптивное освещение включено

Для включения дополнительных светодиодов необходимым условием является работа указателя поворота при скорости не более 40 км/ч или поворот рулевого колеса на достаточно большой угол при скорости не более 70 км/ч.

Развитие идеи

Другие технические достижения военно-промышленного комплекса также заинтересовали автомобилестроительные компании. Например, приборы ночного видения оказались полезными для езды в темноте. Проекция на лобовое стекло инфракрасного изображения, осуществляемая таким образом, чтобы водитель зримо совмещал реальный объект с его призрачно-голубым силуэтом, помогает избежать наезда на внезапно появляющихся на проезжей части людей и животных. Такие системы есть у некоторых моделей , «Кадиллак» и «Тойота»

Особенно важно видение граничных объектов при парковке, тем более, если изображение еще и «говорящее», а расстояние до препятствий измеряется и отражается прямо перед глазами водителя. Но это уже другой уровень технологий, достичь которого без компьютерной техники невозможно

Освещенность

Базовым понятем для системы проектор-проекционный экран является освещенность E, измеряемая в люксах. Для фонового ночного освещения она практически нулевая (0,2), внутри помещения днем 100, для пасмурного дня 1000, для солнечных лучей в полдень 100 000. Проектор должен обеспечить освещенность экрана значительно превосходящую фоновую.

Основная характеристика проектора (мощность светового потока) I, измеряется в AISI люменах и связана с освещенностью экрана: E = I / S, где S — площадь экрана. Для правильного выбора проектора или их системы необходимо знать условия, в которых будет работать система и размеры экрана.

Для установки системы внутри помещения обычно достаточно стандартного офисного проектора (до 3000 люмен, стоимость около 1000$). Для наружной установки желателен проектор 3000-5000 люмен (стоиомость около 3000$), для больших экранов наружной установки 8000-10000 люмен (стоимость 20-30 тыс.$) с применением специального экрана дневного света, фильтрующего солнечный свет.

Немного истории

Проекционный дисплей на лобовое стекло или, как его ещё называют, HUD–дисплей, изначально разрабатывался отнюдь не для автомобильной отрасли. Впервые прообраз современного автомобильного проектора был использован авиационной промышленностью, разработан он был с целью вывода всей необходимой информации о самолёте на шлем пилота. Изобретение использовалось в военной авиации и было по-настоящему очень ценным, всё потому, что с учётом больших скоростей, с которыми движутся военные самолёты, каждая секунда времени играет очень большую роль, поэтому вывод необходимой информации на стекло шлема пилота смогло решить целый ряд проблем.

Комментарий к Разделу 19 Правил дорожного движения РФ

19.1.

К внешним световым приборам автомобилей относятся габаритные огни, фары ближнего и дальнего света, противотуманные фары, дневные ходовые огни, указатели поворота, сигналы торможения, фонари заднего хода, задние противотуманные фонари, световозвращатели, лампы освещения номерного знака.

19.2.

Дальний свет может ослепить не только водителя, движущегося навстречу, но и едущего в попутном направлении, так как отраженный свет в зеркалах заднего вида помешает нормально видеть дорожную обстановку.

При ослеплении, следует остановиться не меняя полосы. Это нужно для того, чтобы не столкнуться со встречным транспортом, не наехать на препятствия, пешеходов, избежать съезда с дороги и т.д.

19.3.

Выбирая место для остановки или стоянки, следует учитывать указания раздела 12 ПДД Остановка и стоянка.

19.4.

Противотуманные фары за счет своего низкого расположения и широкого светового пучка могут освещать не только проезжую часть, но и ее кромку, что особенно важно в условиях плохой видимости. Рассеиватели фар могут быть желтыми и бесцветными.. 19.6

19.6.

Фары-прожекторы и фары-искатели имеют узконаправленный пучок света гораздо большей силы, чем у обычной фары. Это чревато ослеплением других участников движения. Самовольная установка фар-прожекторов и фар-искателей запрещена.

19.7.

По своим конструктивным особенностям задние противотуманные фонари имеют большую яркость, чем задние габаритные огни. Их нельзя применять вместо стоп-сигналов, так как они могут вызвать ослепление водителей, которые движутся сзади в попутном направлении.

19.8.

Опознавательный знак «Автопоезд» представляет собой три фонаря оранжевого цвета, расположенные на крыше кабины с промежутком между ними 15-30см. Он подсказывает, что по дороге движется или остановилось ТС большой длины. Необходимо учитывать его длину и быть осторожным при обгоне, объезде и встречном разъезде.

19.10.

В населенных пунктах для снижения общего шума и чтобы не дезориентировать других участников движения звуковой сигнал можно подавать только для предотвращения ДТП. Водители оперативных и специальных служб могут пользоваться специальным звуковым сигналом при выполнении неотложных заданий.

19.11.

Предупреждение об обгоне миганием светом фар используется, если водитель обгоняемого ТС по каким-то причинам не слышит звуковой сигнал. В любом случае, начинать обгон следует тогда, когда водитель обгоняемого ТС поймет, что его собираются обогнать.

Проекционный дисплей для автомобиля

Также, как и некоторые иные технологии в современном автомобилестроении, проекционный дисплей пришел в машины из авиации. При этом, технология эта уже достаточно старая, просто вплоть до недавнего времени не приобретавшая особой популярности. Впервые, проекционный дисплей для автомобиля был установлен ещё в 1988 фирмой General Motors. А вот цветной вариант экрана сделали только через десятилетие, в 1998м.

В Старом Свете первый раз такую технологию опробовали в BMW в 2003 году. Долгое время такие возможности были доступна преимущественно владельцам премиум-автомобилей. Но в последние годы как BMW, так и другие компании стали встраивать проекционный дисплей в более бюджетные модели, предлагая его в качестве дополнительной опции.

Рынок современных технологий предлагает несколько вариантов создания проекции на лобовое стекло автомобиля.

Штатный проекционный дисплей автомобиля

Обычно он доступен для выбора в качестве дополнительной опции при приобретении некоторых современных автомобилей. Данное обрудование на самом деле состоит из нескольких различных частей. В неё входит проектор, экран и проекционная система. Ведущее значение в создании изображения на лобовом стекле играет проектов высокого разрешения.

Проектор связан с некоторыми системами автомобиля, от которых он получает:

  • данные об управлении двигателем;
  • навигацию;
  • информацию о работе аудиосистемы;
  • круиз-контроль;
  • данные о помощи в перестроении;
  • помощь в распознавании дорожных знаков.

Вся эта информация при помощи зеркал и линз транслируется на лобовое стекло. Водитель может настроить положение изображения так, как ему удобно. Сам проектор находится над панелью приборов.

Основой проекционного экрана в подавляющем большинстве машин служит прозрачная пленка. Она наклеивается прямо на лобовое. На некоторых автомобилях вместо пленки используется прозрачное стекло.

Исходя из конструкции конкретной проекционной системы и подключенных к ней датчиков, на лобовое стекло может выводиться информация разного характера:

  • скорость движения;
  • указания навигатора;
  • частоту оборотов;
  • наличие авто в слепой зоне;
  • указание о пешеходах ночью;
  • информацию о различных дорожных знаках, в частности ограничения скорости.

Так как технологии постоянно развиваются, в каждой новой модели автомобилей проекционный дисплей умеет уже немного больше, как и качество её выведения.

Мобильный проекционный дисплей

Эта технология предназначена для тех владельцев автомобилей, кто хотел бы пользоваться благами проекции на лобовое стекло в своей машине, но встроенной технологии у них нет. Мобильный проекционный дисплей ставится в салоне и выводит картинку на лобовое. Место установки может быть различным в зависимости от модели.

Так, мобильные проекционные дисплеи Garmin устанавливаются на торпеду, Pioneer – на солнечный козырек.

Подключается такое устройство к смартфону, по беспроводной сети или кабелю стандарта USB. Выводит он самый минимум информации, значительно уступая в функциональности штатным проекционным дисплеем. В большинстве случаев это только данные навигации.

Есть и несколько достаточно дорогих мобильных проекционных дисплеев, таких как Navdi, которые могут подключаться не только к смартфону, но и к бортовому компьютеру через сервисный разъем. Благодаря этому, помимо данных о навигации, он может выводить на стекло даже информацию с датчиков в автомобиле.

Обратите внимание, что качество картинки с подобного мобильного проекционного дисплея обычно хуже, чем со штатных устройств

Проекция на лобовое стекло из смартфона

Самым простым вариантом для использования HUD в автомобиле является проекция с телефона. Для этого на телефон устанавливается особое программное обеспечение. Она выводит нужные данные на экран. Смартфон монтируется на приборной панели, и информация отражается на лобовом.

Качество такого изображения весьма низкое, особенно при попадании прямых солнечных лучей на лобовое стекло. Поэтому при наличии финансовых возможностей всегда лучше выбирать штатную систему или мобильный проектор с подключением к бортовому компьютеру.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector