بدءًا من أواخر الثمانينيات ، بدأت HUD (شاشة العرض العلوية) في الظهور في السيارات أكثر تكلفة - شاشات شفافة يلاحظها السائق أثناء النظر إلى الأمام من خلال الزجاج الأمامي. وحتى قبل ذلك (قبل اندلاع الحرب العالمية الثانية بوقت قصير) ، في شكل بدائي - على الطائرات لعرض علامة الهدف دون اختلاف مع المزيد من التطوير إلى HUDs الحديثة.

لطالما كانت تقنية HUD في طليعة التقدم: من شبكيات ثابتة بسيطة من الأسلاك أو الزجاج ، إلى شاشات CRT ، ثم LCD وأخيرًا DLP و الهولوغرافي ، مضاء بالليزر. كان هنا ، عندما أصبحت جميع المكونات والتقنيات الضرورية متاحة تجاريًا - ظهرت WayRay مع منتج Navion الخاص بها - قبل حوالي 7 سنوات ، سيكون من المستحيل القيام بكل هذا: لم تكن هناك مواد ، ولا ليزر مناسبة ، ولا مُعدِّلات مكانية ، وأيضًا إلكترونيات سيكلف الأمر من الحجم أكثر تكلفة.

مقدمة لماذا نحتاج إلى HUD؟

في الواقع ، الأهداف على كل من الطائرات والسيارات هي نفسها: أثناء التحكم في الآلات المتحركة ، كل مللي ثانية من إلهاء السائق يستحق وزنه بالذهب ويزيد من فرصة وقوع حادث.

عندما ينظر السائق إلى لوحة القيادة ، يحتاج السائق ليس فقط أن يدير عينيه جسديًا ، ولكن أيضًا "إعادة التركيز" على شيء قريب ، والتكيف مع سطوع مختلف بشكل ملحوظ.
تنجذب HUDs من خلال القدرة على عرض الصورة أمام السيارة وبالتالي تقليل وقت إلهاء السائق بشكل كبير. وكل مللي ثانية يتم إنقاذها هي حياة السائقين والركاب.

التنفيذ الكلاسيكي لـ HUD وحدودها

الجزءان الرئيسيان من HUD هما الميزاء والجمع. تشكل الموازاة صورة يبدو أنها تقع على مسافة معينة. الميزاء هو في الواقع نوع من العدسات الكبيرة.

الدمج هو ، كمقاربة أولية ، مرآة شفافة تجمع بين صورة واقعية وصورة افتراضية شكلها ميزاء.

في أكثر الأنظمة بدائية ، يمكن أن يكون الميزاء مجرد عدسة واحدة أو مرآة كروية واحدة - ولكن جودة الصورة لهذه الأنظمة سيئة بالفعل بما يكفي لتلاحظها العين أثناء القيادة ليلاً. لماذا أولا في الليل؟ يتوسع التلميذ في الليل ، ويظهر المزيد من الانحرافات البصرية. كعرض توضيحي مرئي ، يمكنك إظهار صورة علامة الهدف في أبسط مرمى الموازاة (أيضًا نوع من HUD البدائي):

على اليسار - على F11 ("تلميذ صغير") ، على اليمين - على F2.8 ("تلميذ كبير"):

القيد الواضح التالي هو أن الحجم الزاوي للصورة يظل صغيرًا (بترتيب 4x2 ° لأنظمة السيارات ذات الحجم المعقول) والمسافة إلى الصورة الافتراضية غالبًا ما تكون أيضًا من 1.5-2.5 مترًا ، والتي لا تزال تفرض إعادة التركيز. يجب أن تكون المسافة محدودة أيضًا نظرًا للأبعاد - يتيح لك التجميع غير الكامل جعل النظام أصغر بشكل ملحوظ.

إن الحجم الزاوي الصغير للصورة يعني أنه لا يمكن عرض سوى كمية صغيرة جدًا من المعلومات بشكل طبيعي - السرعة ونوع المناورة التالية والمسافة إليها - وهذا على الأرجح كل شيء. يستهلك مخطط تنفيذ HUD الكلاسيكي مع الموازنات الكبيرة والمرايا والمجمعات كمية كبيرة إلى حد ما وبالتالي لا يمكن تثبيته إلا في المصنع. كل هذا يترك مجالًا للخطوة التالية في تحسين HUD.

نظرة عامة على التقنيات الموجودة

الدمج المسطح:
نمط "طائرة" كلاسيكي - تشكل الموازِة بعدسات ذات قطر كبير صورة "بعيدة". تنعكس هذه الصورة من مركب شفاف مسطح - يتم دمجه مع الواقع المحيط ويلاحظه الطيار. العيوب الرئيسية هي قطع ضخمة من الزجاج أمام الطيار ، بصريات ذات أبعاد كبيرة = كل هذا صعب ومكلف للغاية.

المصدر: Wikipedia -

سطح PZL TS-11 Iskra Windshield كمجمع:
وفقًا لهذا المخطط ، يتم تصنيع HUDs في معظم السيارات المجهزة بمثل هذا النظام في المصنع. هنا ، يحتوي جهاز الميزاء على عناصر مرآة ، وبدلاً من الدمج ، يكون له طلاء خاص على الزجاج الأمامي بحيث يكون الانعكاس من أحد أسطحه فقط (وإلا ، سيتم مضاعفة الصورة).

من بين عيوب مثل هذا المخطط - يجب أن يعوض المخطط عن الانحناء الفعلي للزجاج الأمامي ، وأبعاد كبيرة بما فيه الكفاية وأبعاد زاوية متواضعة للغاية للصورة المولدة (حوالي 4x2 °).

المصدر: Denso ،

مثل هذا النظام ، على وجه الخصوص ، متاح أيضًا في بعض طرازات BMW .، ومن تقديم الصحفيين - يحبون الآن مقارنتها بها. الاختلافات الرئيسية: الحجم الزاوي للصورة (هذا النظام الكلاسيكي أقل بكثير) ، والمسافة إلى الصورة الافتراضية (2.5 م مقابل 10 م أو أكثر) ، والصورة أقل بكثير من الطريق ، ولا تسمح برسم عناصر الواقع المعزز ، أي الملاحة القديمة ، وسهم تخطيطي للمناورة والمسافة إليها - التنقل خطوة بخطوة (بالطبع لدينا أيضًا مثل هذا الوضع ، إذا كان يبدو أكثر دراية لشخص ما).

مجمّع كروي إضافي:
محاولة الابتعاد عن عدم القدرة على التنبؤ بشكل شكل الزجاج الأمامي ، وفي نفس الوقت الفوز بشيء في الحجم - أول شيء يتبادر إلى الذهن هو جعل المجمع جزءًا من الموازِم ، أي أداء جزء من العمل البصري للتصوير بعيدًا ، وليس فقط عكس الضوء. في أبسط الحالات ، يكفي جعل الموازِز كرويًا (أو ، إذا كان أصعب قليلاً ، مقطعًا خارج المحور من القطع المكافئ).

لذلك (ربما سيتم) تصنيع منتجات ما بعد البيع Navdy و Pioneer وجيل جديد من أنظمة Bosch المدمجة في المصنع.

المشكلة الرئيسية هنا هي أن السائق يحتاج الآن إلى النظر من خلال زجاجتين + طول بؤري متناقص (بنفس الأبعاد) لا يسمح بالحصول على مجال زاوي كبير.

المصدر: ee-times.com ، Bosch

Without a collimator (image "close"):
أكثر الأنظمة بدائية: في الواقع ، هذه هي الشاشة التي لوحظت في انعكاس الزجاج الأمامي. إذا لم تقم بلصق فيلم عاكس على الزجاج ، فستتضاعف الصورة (لأن الانعكاس سيكون من الأسطح الأمامية والخلفية للزجاج الأمامي).

يتكون هذا النظام من أوجه قصور أكثر بقليل من تمامًا: الحجم الزاوي للصورة صغير ، وسطوع الصورة غير كاف للرحلات اليومية (حيث يعكس الزجاج من 5٪ بمفرده وما يصل إلى 25٪ مع فيلم مع انخفاض نسبي في الشفافية). تظل الصورة "قريبة" - ستظل العين بحاجة إلى إعادة التركيز عند النظر.

ومع ذلك ، هناك ميزة كبيرة - مثل هذه الأنظمة أرخص وأسهل. من أشهر الأمثلة منتجات Garmin ، وهواتف فقط مقلوبة رأسًا على عقب:

المصدر: techradar.com

وأخيرًا ، فإن طريقة WayRay Navion هي عبارة عن دمج ثلاثي الأبعاد:
في Navion ، يتم وضع جزء من النظام البصري مباشرة على الزجاج الأمامي للسيارة ، ويتم تنفيذه كعنصر بصري ثلاثي الأبعاد. هذا يسمح لك بالضغط إلى أقصى حد ممكن لكل شيء ممكن من القيود الإجمالية للسيارة - ويعطي أكبر حجم زاوي للصورة ، وهو ممكن فقط في أنظمة العرض بنفس الأبعاد المحددة. من حيث المساحة ، يتم الحصول على الصورة المشكلة من 4 إلى 10 مرات أكثر من HUDs الكلاسيكية. أيضًا ، نظرًا لحقيقة أن النظام لا يعاني كثيرًا من قيود الحجم ، يمكننا عرض الصورة على مسافة أكبر (في HUDs الكلاسيكية ، غالبًا لا يتم تداخل الأشعة تمامًا - تبلغ المسافة إلى الصورة حوالي 2.5 متر).

تسمح هذه الزيادة الحادة في الحجم الزاوي للصورة - بعرض الصور جنبًا إلى جنب مع العالم الواقعي: التعليقات التوضيحية للأشياء ، والأهم من ذلك - رسم مسار مباشرة على الطريق لجعل التنقل طبيعيًا قدر الإمكان.

لم يعد هذا خيالًا علميًا ، ومنذ صيف عام 2015 تم اختباره بقوة وقوة في شوارع روسيا وأوروبا . ومع ذلك ، من النموذج الأولي للعمل إلى المنتج التسلسلي ، فإن نطاق العمل كبير جدًا ، لذلك لا يتوفر Navion بعد.

من بين الميزات الأخرى - يمكن لـ Navion أيضًا التحكم في المسافة إلى الصورة المشكلة. نحن نعمل أيضًا على خيارات لاستخدام هذه الفرصة على الطريق.

تم إنشاء النموذج الأولي لعام 2016 في الصيف ، أكثر بقليل من 1300 التفاصيل:

عند تصحيح الأخطاء في المكتب - يبدو كما يلي:

وعلى الطريق:

سيذهب إصدار 2017 إلى الجماهير - سيكون أصغر قليلاً في الحجم وأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية في الإنتاج.

بعض الأسئلة الشائعة:

لتبدأ بإيجاز عن الشركة. توظف WayRay حاليًا أكثر من 80 شخصًا. يعمل معظمهم في مكتب التطوير الرئيسي في موسكو. هناك أيضًا مكاتب في الولايات المتحدة الأمريكية وسويسرا والصين. على مدار تاريخها ، اجتذبت الشركة أكثر من 10 ملايين دولار من الاستثمارات. لدينا رأسي تطوير كامل: من الميكانيكا والبصريات والإلكترونيات وبرامج التشغيل إلى برامج المستوى الأعلى لنظام Android والتصميم (ومقاطع الفيديو مثل هذا ، يجب على شخص ما القيام به). هناك إنتاجنا التجريبي الخاص ، حيث ننتج نماذج أولية أسرع من الصين على آلات CNC

قبل 3 سنوات ، في عام 2013 - لم تكن هناك سوى فكرة ، ولم يكن من الواضح كيف يمكن تنفيذها على الإطلاق (وما إذا كان ذلك ممكنًا).
في عام 2014 ، تلقوا أول عناصر بصرية ثلاثية الأبعاد ، واختبروا أداء الفكرة على الحامل الثابتة. عندما أصبح من الواضح أن هذا يمكن أن يعمل ، بدأت سرعة العمل وعدد الأشخاص في النمو بشكل كبير.
في عام 2015 ، طوروا وجمعوا تكرارين للنموذج الأولي على عجلات ، وافتتحوا مختبر التصوير المجسم الخاص بهم وورشة إنتاج رائدة.
في عام 2016 ، قاموا بتقليل حجمهم بشكل كبير ، واقترب النظام بشكل كبير من الطريقة التي نراها بها في التشغيل التجاري. أيضا ، بدأ العمل النشط مباشرة مع شركات صناعة السيارات. لقد تحولنا من الوحدات إلى إلكترونياتنا تمامًا ، وقادرة على إطلاق تجميع Android.

ولكن هل ستغلق أسهمك عن طريق الخطأ العالم حوله وتتداخل مع السائق؟
لا يمكن لأي أنظمة عرض ، من حيث المبدأ ، إغلاق أي شيء من خلال التعريف - فهي لا تستطيع أن تجعل العالم أكثر قتامة خلف الزجاج. على سبيل المثال تبقى أي عناصر واجهة في أي حال شفافة. يكشف هذا المبدأ على الفور خداع صور جميع أنواع ساعات العرض المبتكرة التي تحتوي على أجهزة عرض سحرية سوداء.

وأنا لا أحب كيف تتحرك الأسهم في النموذج الأولي للعام الماضي. العام الماضي أيضًا
. تسير عمليات التكرار في البرامج بشكل أسرع من الأجهزة ، ونحن نحاول باستمرار خيارات مختلفة لتنفيذ الواجهة. هناك بالطبع الوضع الكلاسيكي ، مع معلومات حول المناورات.

سكان Skolkovo؟ رأيته؟
لم تتلق WayRay أموالاً حكومية منذ أكثر من 3 سنوات من وجودها ، لذلك لم يكن هناك شيء يمكن قطعه. ومع ذلك ، لدينا حوافز ضريبية من Skolkovo (والتي تسمح ، على سبيل المثال ، بعدم القلق بشأن دفع الرواتب البيضاء) ومؤخراً تمكنا من الاستفادة من الامتياز الجمركي - لاستيراد مقياس طيف فورييه مع تعويض جزء كبير من النفقات الجمركية (على الرغم من أن هذا ليس بالفعل الكثير من المال) . نحن نعمل أيضًا مع مركز Skolkovo للملكية الفكرية - بحث براءات الاختراع وحفظ الملفات.

متى ستكون Navion متاحة؟
وفقًا للخطة - في عام 2017.

آمل أن تكون هذه المقالة ممتعة لك ، وسيكون هناك سبب للمتابعة. اطرح الأسئلة - وسنحاول الإجابة إذا لم يتم صلبنا للكشف عن الأسرار التجارية :-)

السيارات HUD بشكل عام و WayRay Navion على وجه الخصوص

مقدمة لماذا نحتاج إلى HUD؟

التنفيذ الكلاسيكي لـ HUD وحدودها

نظرة عامة على التقنيات الموجودة

بعض الأسئلة الشائعة:

More articles: