SharinG Informasi™: ALL About HEAD-UP DISPLAYS

Sebuah head-up display atau kepala-up display-juga dikenal sebagai HUD-adalah setiap tampilan transparan yang menyajikan data tanpa memerlukan pengguna untuk melihat diri dari sudut pandang yang biasa mereka. Asal usul nama berasal dari pilot yang dapat melihat informasi dengan kepala diposisikan "up" dan melihat ke depan, bukan miring ke bawah melihat instrumen yang lebih rendah.

Meskipun mereka pada awalnya dikembangkan untuk penerbangan militer, HUDs sekarang digunakan dalam pesawat komersial, mobil, dan aplikasi lainnya.

Sebuah HUD khas berisi tiga komponen utama:. Sebuah unit proyektor, Combiner, dan komputer video generasi.

Unit proyeksi dalam HUD khas adalah kolimator optik setup: a lensa cembung atau cermin cekung dengan Ray Tube Katoda , light emitting diode , atau layar kristal cair pada fokusnya. Ini setup (desain yang telah ada sejak penemuan pandangan reflektor pada 1900) menghasilkan gambar mana cahaya paralel IE dianggap berada di tak terhingga.

Combiner ini biasanya sepotong datar miring dari kaca (a beam splitter ) yang terletak langsung di depan penonton, yang mengarahkan gambar yang diproyeksikan dari proyektor sedemikian rupa sehingga dapat melihat bidang pandang dan citra infinity diproyeksikan pada waktu yang sama . Combiners mungkin memiliki lapisan khusus yang mencerminkan monokromatik cahaya diproyeksikan dari unit proyektor sementara memungkinkan semua lain panjang gelombang cahaya untuk melewati. Dalam beberapa layout optik combiners juga mungkin memiliki permukaan melengkung untuk memfokuskan kembali gambar dari proyektor.

Komputer menyediakan antarmuka antara HUD (yaitu proyeksi unit) dan sistem / data yang akan ditampilkan dan menghasilkan citra dan simbologi yang akan ditampilkan oleh unit proyeksi.

JENIS

Selain HUDs dipasang tetap, ada juga HMDS kepala-mount display . Termasuk menampilkan helm dipasang (baik HMD disingkat), bentuk HUD yang menampilkan elemen tampilan yang bergerak dengan orientasi kepala pengguna '.

Pejuang modern (seperti F/A-18 , F-16 dan Eurofighter ) menggunakan kedua HUD dan HMD bersamaan. The F-35 Lightning II dirancang tanpa HUD, mengandalkan hanya pada HMD, sehingga pejuang militer pertama modern tidak memiliki HUD tetap.

GENERASI

HUDs dibagi menjadi empat generasi mencerminkan teknologi yang digunakan untuk menghasilkan gambar.

Generasi Pertama-Gunakan CRT untuk menghasilkan sebuah gambar pada layar fosfor, memiliki kelemahan dari lapisan fosfor layar merendahkan dari waktu ke waktu. Mayoritas HUDs beroperasi saat ini adalah dari jenis ini.

Generasi Kedua-Gunakan sumber keadaan menyala terang, misalnya LED , yang dimodulasi oleh layar LCD untuk menampilkan gambar. Sistem ini tidak memudar atau memerlukan tegangan tinggi sistem generasi pertama. Sistem ini berada di pesawat komersial.

Generasi Ketiga-Gunakan waveguides optik untuk menghasilkan gambar secara langsung di combiner daripada menggunakan sistem proyeksi.

Generasi Keempat-Gunakan laser scanning untuk menampilkan gambar dan bahkan gambar video pada media transparan yang jelas.

Baru mikro-display teknologi pencitraan sedang diperkenalkan, termasuk liquid crystal display (LCD), kristal cair pada silikon (LCoS), digital mikro-cermin (DMD), dan organik light-emitting diode (OLED).

SEJARAH

HUDs berevolusi dari pandangan reflektor , pra-Perang Dunia II paralaks bebas teknologi penglihatan optik untuk militer pesawat tempur . The pandangan pertama untuk menambahkan informasi dasar kepada pandangan reflektor adalah gunsight gyro yang diproyeksikan kecepatan udara dan tingkat turn dimodifikasi reticle untuk membantu dalam memimpin senjata untuk memukul target bergerak ( defleksi senjata pesawat tujuan). Seperti pemandangan maju, lebih (dan lebih kompleks) informasi yang telah ditambahkan. HUDs segera ditampilkan meriam dihitung solusi, dengan menggunakan informasi pesawat seperti kecepatan udara dan sudut serangan , sehingga sangat meningkatkan akurasi pilot bisa mencapai di udara untuk pertempuran udara. Sebuah contoh awal dari apa yang sekarang akan disebut sebagai head-up display adalah Sistem Proyektor dari radar Mk British AI VIII intersepsi udara dipasang ke beberapa de Havilland Mosquito pejuang malam , di mana layar radar diproyeksikan ke kaca depan pesawat bersama dengan buatan cakrawala , memungkinkan pilot untuk melakukan interceptions tanpa mengambil mata mereka dari kaca depan.

- Pada tahun 1955 Kantor Angkatan Laut AS Naval Research dan Pengembangan melakukan beberapa penelitian dengan unit konsep HUD mock bersama dengan pengontrol sidestick dalam upaya untuk meringankan beban pilot menerbangkan pesawat jet modern dan membuat instrumentasi lebih rumit selama penerbangan. Sementara penelitian mereka tidak pernah dimasukkan dalam pesawat pun pada waktu itu, mockup HUD mentah mereka dibangun memiliki semua fitur unit modern saat ini HUD.

- HUD teknologi yang berikutnya maju dalam Buccaneer , prototipe yang pertama terbang pada tanggal 30 April 1958. Desain pesawat menyerukan pemandangan serangan yang akan menyediakan navigasi dan informasi senjata rilis untuk modus serangan tingkat rendah. Ada persaingan sengit antara pendukung desain HUD baru dan pendukung gunsight elektro-mekanis tua, dengan HUD yang digambarkan sebagai pilihan, radikal bahkan membabi buta. The Air Arm cabang disponsori Departemen pengembangan suatu Strike Penglihatan. The Royal Aircraft Establishment (RAE) merancang peralatan, itu dibangun oleh Cintel , dan sistem terintegrasi pertama kali pada tahun 1958. The Cintel HUD bisnis diambil alih oleh Elliott Penerbangan Otomasi dan HUD Buccaneer diproduksi dan dikembangkan lebih lanjut terus sampai versi Mark III dengan total 375 sistem dibuat; itu diberi `cocok dan melupakan 'title oleh Royal Navy dan itu masih dalam jangkauan layanan hampir 25 tahun kemudian. BAE Systems dengan demikian memiliki klaim pertama di dunia Head Up Display layanan operasional.

- Di Inggris, itu segera dicatat bahwa pilot terbang dengan pemandangan senapan baru itu menjadi lebih baik dalam mengemudikan pesawat mereka. Pada titik ini, HUD memperluas tujuannya melampaui senjata bertujuan untuk umum piloting. Pada tahun 1960, Perancis Gilbert test pilot Klopfstein menciptakan HUD modern pertama dan sistem standar HUD simbol-simbol sehingga pilot hanya akan belajar satu sistem dan dapat lebih mudah transisi antara pesawat. The HUD modern yang digunakan dalam aturan penerbangan instrumen pendekatan untuk mendarat dikembangkan pada tahun 1975. Klopfstein memelopori teknologi HUD di militer jet tempur dan helikopter , bertujuan untuk mensentralisasi data penerbangan kritis dalam bidang pilot visi. Pendekatan ini berusaha untuk meningkatkan efisiensi scan pilot dan mengurangi "kejenuhan tugas" dan informasi yang berlebihan .

- Penggunaan HUDs kemudian berkembang di luar pesawat militer. Pada 1970-an, HUD diperkenalkan untuk penerbangan komersial, dan pada tahun 1988, Oldsmobile Cutlass Supreme menjadi mobil produksi pertama dengan head-up display.

- Sampai beberapa tahun yang lalu, Embraer 190 dan Boeing 737 New Generation Aircraft (737-600,700,800, dan 900 series) adalah satu-satunya penumpang pesawat komersial tersedia dengan HUDs. Namun, teknologi ini menjadi lebih umum dengan pesawat seperti Canadair RJ , Airbus A318 dan beberapa jet bisnis yang menampilkan display. HUDs telah menjadi perlengkapan standar pada Boeing 787 . Selanjutnya, Airbus A320, A330, A340 dan A380 keluarga yang sedang menjalani proses sertifikasi untuk HUD. HUDs juga ditambahkan ke Space Shuttle pengorbit.

DESAIN FAKTOR

Ada beberapa faktor yang saling mempengaruhi dalam desain HUD :

- Field of View - juga "FOV", menunjukkan sudut (s), secara vertikal maupun horizontal, subtended di mata pilot, bahwa combiner menampilkan simbologi dalam kaitannya dengan tampilan luar. Sebuah FOV sempit berarti bahwa pandangan (landasan pacu, misalnya) melalui combiner mungkin termasuk informasi tambahan sedikit di luar batas-batas dari lingkungan landasan pacu, sedangkan FOV lebar akan memungkinkan 'lebih luas' pandangan. Untuk aplikasi penerbangan, manfaat utama dari FOV lebar adalah bahwa pesawat mendekati landasan pacu di sebuah crosswind mungkin masih memiliki landasan dalam pandangan melalui combiner, meskipun pesawat tersebut menunjuk jauh dari ambang batas landasan pacu, di mana FOV sempit landasan pacu akan 'dari tepi' dari combiner, keluar dari pandangan HUD. Karena mata manusia dipisahkan, setiap mata menerima gambar yang berbeda. Gambar HUD dapat dilihat oleh satu atau kedua mata, tergantung pada keterbatasan teknis dan anggaran dalam proses desain. Harapan modern adalah bahwa kedua mata melihat gambar yang sama, dengan kata lain "Lapangan teropong of View (FOV)".

- Collimation - Gambar yang diproyeksikan akan collimated yang membuat sinar cahaya paralel. Karena sinar cahaya sejajar dengan lensa mata manusia memfokuskan pada tak terhingga untuk mendapatkan gambar yang jelas. Gambar collimated pada penggabung HUD dianggap pada ada atau dekat optik tak terhingga . Ini berarti bahwa mata pilot tidak perlu memfokuskan kembali untuk melihat dunia luar dan layar HUD ... gambar tampaknya "di luar sana", overlay dunia luar.

- Eyebox - The kolimator optik menghasilkan silinder cahaya paralel sehingga tampilan hanya dapat dilihat sementara mata pemirsa di suatu tempat di dalam silinder yang, daerah tiga dimensi yang disebut kotak kepala gerakan atau Eyebox. HUD modern eyeboxes biasanya sekitar 5 lateral oleh 3 vertikal dengan 6 inci memanjang. Hal ini memungkinkan pemirsa beberapa kebebasan gerakan kepala tetapi gerakan terlalu jauh atas / bawah kiri / kanan akan menyebabkan layar menghilang dari tepi kolimator dan gerakan terlalu jauh ke belakang akan menyebabkan ia memotong off sekitar tepi ( vignette ). Pilot dapat melihat seluruh tampilan selama salah satu mata adalah di dalam Eyebox tersebut.

- Terang / kontras - Menampilkan memiliki penyesuaian pencahayaan dan kontras untuk memperhitungkan pencahayaan sekitarnya, yang dapat sangat bervariasi (misalnya, dari sorotan awan cerah untuk pendekatan malam berbulan untuk bidang minimal lit).

- Boresight - Pesawat HUD komponen sangat akurat selaras dengan tiga pesawat sumbu - sebuah proses yang disebut boresighting - sehingga data yang ditampilkan sesuai dengan kenyataan biasanya dengan akurasi ± 7,0 milliradians . Dalam hal ini kata "sesuai" berarti, "ketika suatu objek diproyeksikan pada Combiner dan objek yang sebenarnya terlihat, mereka akan selaras". Hal ini memungkinkan layar untuk menunjukkan pilot persis di mana buatan cakrawala adalah, serta jalur pesawat diproyeksikan dengan akurasi besar. Ketika Enhanced Visi digunakan, misalnya, tampilan lampu landasan yang selaras dengan lampu landasan yang sebenarnya ketika lampu nyata menjadi terlihat. Boresighting dilakukan selama proses pembangunan pesawat dan juga dapat dilakukan di lapangan pada banyak pesawat terbang.

- Scaling - The gambar yang ditampilkan (jalur penerbangan, pitch dan yaw skala, dll), yang ditingkatkan untuk menyajikan kepada pilot gambar yang lapisan dunia luar dalam hubungan 1:1 yang tepat. Sebagai contoh, obyek (seperti batas landasan pacu) yang 3 derajat di bawah cakrawala sebagai dilihat dari kokpit harus muncul di indeks derajat -3 pada layar HUD.

- Kompatibilitas - HUD komponen dirancang agar kompatibel dengan avionik lain, menampilkan, dll.

IMPLEMENTASI