HUD抬头显示器应用夯 DLP/雷射微投影成关键技术
2016/10/17 - DIGITIMES企划
汽车科技结合最新显示技术，已能为驾驶车辆的民众分忧解劳，新一代的显示与光学技术，可在车窗或是驾驶视野创造一透明显示场域，避免驾驶因为低头看仪表板或导航设备造成分心，甚至搭配主？被动智能行车系统，提高道路驾驶安全。大多数的道路交通事故，发生肇因通常是驾驶分心导致，新一代的全自动或是半自动智能驾驶技术，开发目的即是减少车主疏忽、分心状况，同时搭配自动驾驶或主动行车安全提示改善操驾车辆的安全性。
发展智能汽车 HUD技术备受关注
而在众多自动驾驶技术发展脉络上，在汽车全自动驾驶的开发领域，除了AI人工智能与实际上路使用会牵涉到事故究责对象的问题外，以驾驶员为主的半自动或是主动式安全提示等智能汽车应用，反而较容易导入现有的汽车设计，也是目前众多智能驾驶技术中较能落地发展的研发方向，而以驾驶员为核心的智能汽车应用，其中HUD(Heads Up Display)抬头显示器研发，就成为相当重要关键的智能汽车拼图之一。
以往HUD抬头显示器，多半用于军事或航太设备，将繁复仪表板信息显示于驾驶头盔玻璃护罩之上，省却驾驶者还要低头找对应仪表位置的麻烦，不仅实用性高，对于高压力、快速反应的作战场景中，也能发挥极佳的人机界面整合校用。HUD成本早期较高，但在新的显示技术、光学技术改良下，HUD或进阶显示用途的设计方案成本持续压缩，导入车用或其他商业用途可能性大增。
车载资通讯系统产出信息 整合HUD呈现应用吸睛
尤其是各种智能辅助驾车技术推陈出新、车载资通讯(Telematics)系统应用需求大幅跃升，从卫星定位导航、定速跟随、前方自动测距、车道偏移、视角盲区侦测等进阶智能驾驶辅助技术，在新一代主？被动行车智能系统已是相对成熟的技术，只是在驾驶座内的指示、提示多半还是使用LED灯号或音效这类低科技的人机界面辅助，让新科技的导入并未有令人眼睛为之一亮的效果。
为了让这些先进驾驶技术更趋实用，HUD抬头显示器相关显示技术开始受到造车业界的重视，尤其是针对驾驶的辅助驾车应用，如果能透过HUD显示机制将指示画面投映于前挡风玻璃呈现，或是运用透明的偏光玻璃呈现行车或提示信息，透过相对不干扰行车驾驶的信息提示方式，让车辆驾驶可以在安全的基础上享有更趋完整的行车信息提供，同时也避免影响其注意力。
DLP微型投影机 成车用HUD热门显示方案
如前述，较入门的HUD设计为利用偏光处理的透明屏幕，在未投映显示内容时屏幕为全透光、不阻碍视线状态，即便呈现内容时，内容以车速、LBS(Location Based Service)信息数据为主，屏幕在全透光状态下显示文字数据，对驾驶视野仍可维持极佳、不干扰状态。
较进阶的设计方案为使用投影式的设计，以微型投影模块直接将呈现内容投映在挡风玻璃成像，画面本身预先针对投映面进行曲面校正，让文字或信息不会因为玻璃角度产生变形影响，同时因为呈现画面均在驾驶者面前，车辆驾时自然不用频频低头检视，大幅提升行车安全。
而采行DLP(Digital Light Processing)方案的HUD车用抬头显示器，有相当实际的技术优势，尤其是DLP本身的微型设计可以令光机机构大幅缩小，而新一代的光机将光源换用雷射光源，又可将原有个光学机构大幅简化，自动对焦成像可以让呈现画面品质、锐利度、亮度与彩度提升，雷射光源搭配以MEMS为基础的DLP架构，对于高震动的车用环境来说耐震效果也相对较好。
HUD衔接车联网应用 台厂纷纷投入参与研发
尤其是新一代的车联网应用商机，驾驶信息平台所要提供的信息越来越庞杂，使用LCD或是大屏幕显示器会有阻碍视线、干扰驾驶的疑虑，若将高度内容整合的屏幕设于中控台或是驾驶仪表板区，也会导致驾驶过程还要频频低头才能确认信息，这对驾驶安全都是新的隐忧，而透过透明半穿透式的屏幕显像、或是直接投映于车主前发，在提供丰沛行驶信息的同时也增加了驾驶专注度，兼顾行车安全与数据撷取需求。
以车用信息平台来讲，目前已有TI、ARTC、中华汽车、帷享科技、扬明光学、晨云软件等投入「次时代驾驶信息平台研发联盟」，开发进阶次时代的驾驶信息座舱，相较以往车舱电控科技多半以视听娱乐应用为主，新一代的车舱数据整合需求，已进一步扩展至智能化与安全应用为辅的实用设计，对于先进半导体、显示技术的需求会越来越高。
而在新一代智能驾驶、车联网应用需求下，除了抬头显示技的显示技术外，也额外带动几个汽车传统零件进阶数码化升级，例如，在驾驶中空仪表板方面，已经全面进阶至数码仪表板，以进一步提供驾驶更丰富、完整的车辆信息，例如早期的纯电动车，就已导入LCD或AMOLED屏幕至主仪表板，作为呈现车辆电机现况掌握的呈现载具，甚至导入动态GUI(Graphical User Interface)呈现营造更科技的用车体验。
中控平台、仪表板全面数码化 迎接智能车时代
传统车室大多会配置的视听娱乐系统，通常会配置于汽车的中央控制区，新一代的智能车舱设计也将中控大幅数码化，例如Tesla Motors则率先将车辆中控以17寸LCD大型屏幕取代，而更先进的中央控制台设计，甚至将整个中控区以触控玻璃取代，在触控玻璃之后设置DLP投影光机处理中控人机界面呈现与动画、信息显示，整个中控区的操控人机界面改用虚拟按键、图示取代实体机械式按钮，以更直觉、直观与前卫的全触控屏幕呈现。
而中控全面曲面屏幕化的结果，不但所有操作界面都可用视觉虚拟图标进行外，在播放影音多媒体内容时，也可善用全屏幕成像优势，提供更大的显示区块供乘客观赏，提升乘车感受。
至于在安全性方面，在智能车舱的概念下，将车室外的前后左右透过电子摄影机实时撷取投映在抬头显示器或是数码仪表板、中控台，作为行车指引参考，同时，与前安全距离、侧车异常警示、盲区警告提示等信息，均透过不干扰驾驶的方式投映信息在重点位置，提示车主应注意这些行车安全注意重点，进而主动避开可能的道路安全问题，实现进阶先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems；ADAS)应用环境。
以现在最热门的DLP抬头显示器方案，DLP方案的要是在于数码光源处理投影技术，可以提供比LCD屏幕更大的视角呈现，投映画面也可以整合更多信息至驾驶的平视区块来作呈现，提供绝佳、安全的行车状态。
藉由DLP芯片组整合的微投影模块，视野宽度可以达到12度(field of view；FOV)，跟其他车用电子显示器来进行比较，会发现搭配DLP方案可不用配戴偏光眼镜、一边驾驶，驾时同时直视前方路况与型车数码信息，目前已有欧？美高级车种采用DLP为基础的HUD技术。
而HUD以微投影机进行整合，一般业界评估车用市场仍大有可为，因未DLP加上MEMS？雷射光源方案，虽然光机尺寸导入智能手机、移动设备仍嫌太大，但设置于车舱中空间绰绰有余，未来衔接如新一代车用人机界面，为车舱扩充如夜视辅助、卫星导航、路况实时信息、环车显影等功能呈现，协助驾驶专注于路况。
图说：微投影机光机结构为由光源、DLP MEMS芯片、光学机构组成，若改用雷射光源构造可以更精简。(TI)
图说：透过DLP或其他微投影科技，将提示信息投映在驾驶平视区域，可避免驾驶分心。(TI)
图说：新一代数码仪表板已导入高动态画面屏幕取代，可呈现更丰富的车辆信息。(TI)
图说：运用HUD改善驾车安全，已成为新一代智能汽车设计重点。(Pioneer)
