Cesko.wiki Průhledový displej
Author
Albert Flores248x248pixelůPrůhledový displej (anglicky: HUD Head-Up Display) je speciální typ displeje, který umožňuje pilotovi číst informace, aniž by musel sklopit hlavu dolů na palubní desku. Výhodou je, že oči pilota nemusejí přeostřovat na blízko a na dálku - HUD se vyrábí se zaostřením do "nekonečna“. HUD byl vyvinut pro vojenské stíhací letouny, ale v poslední době se rozšířil do civilního sektoru letectví i automobilové dopravy.
Hlavní části
HUD se skládá ze tří hlavních částí:
Projekční jednotka
Projekční jednotkou je CRT/LCD zobrazovač, obraz je pomocí konvexní čočky (spojky), nebo konkávního (dutého) zrcadla zaostřen do nekonečna (ohnisková vzdálenost=nekonečno)
Slučovač
Šikmý kousek skla umístěný v zorném poli (pilota), který přesměrovává světlo z monitoru takovým způsobem, že obraz z displeje je vnímán současně s zorným polem. Skla mívají speciální povrch, aby odrážela monochromatické světlo.
Počítač
Zpracovává příchozí signály a stará se o správné zobrazení na displeji
Typy
Můžeme se setkat s názvem HMD (Head-mounted display), což je HUD připevněný přímo na helmě pilota, a umožňuje zobrazovat data nezávisle na pohledu (natočení hlavy). HMD se používají většinou v kombinaci s HUD. +more Prvním letounem, který má pouze HMD, je americký stíhací letoun F-35.
Varianty podle typu odrazových skel
Částečně reflexivní: Dochází ke dvojímu odrazu obrazu (odraz od přední i zadní strany skla). Pro minimalizaci vnitřních odrazů využívá antireflexní vrstvu.
Dichromatické: Podobný anti-reflexnímu zrcadlu, ale používá se mnoho vrstev, každá pro určitou vlnovou délku světla.
Katodické: Slučovač nemusí být jako u předchozích typů plochý, netrpí chromatickou aberací.
Holografické: Zobrazuje obrazce ve 3D.
Princip zobrazení
Zdrojem zobrazených předmětů je vysoko svítivá obrazovka CRT nebo LCD, paprsky jsou odráženy přes soustavu zrcadel a čoček (ty zajišťují zaostření obrazu do tzv. nekonečna - zdá se nám, že je obraz někde před námi a oči nemusejí tím pádem přeostřovat na jinou vzdálenost), paprsek pokračuje na kombinátor/slučovač, který zajistí sjednocení vnímání skutečného prostředí a zobrazovaných prvků.
Generace
První: využívá CRT, časem degraduje
Druhá: využívá LED zdroj světla modulovaný LCD obrazovkou, užití v komerčním letectví
Třetí: optické vlnovody k zobrazení obrazu přímo v kombinátoru/slučovači
Čtvrtá: pomocí laseru zobrazuje informace na čistém průhledném médiu
Historie
HUD se vyvinuly z reflektorového zaměřovače aplikovaného před druhou světovou válkou pro vojenská stíhací letadla. Ve 40. +more letech 20. století Telekomunikační výzkumné zařízení ve Velké Británii zjistilo, že piloti mají při nočních letech problém s orientací a přibližováním se k cílům. Experimentovali s přidáním druhého radarového displeje pro pilota, ale zjistili, že dochází k oslnění při pohledu do světlé obrazovky a následně na tmavou oblohu. V říjnu 1942 zkombinovali údaje ze zaměřovače s projekcí na plochu čelního skla.
Technologie HUD byla dále vylepšena Královským námořnictvem u letounu Blackburn Buccaneer, jehož prototyp poprvé vzlétl 30. dubna 1958.
Zavedení HUD mělo pozitivní vliv na schopnost pilotů ovládat své stroje.
V 60. letech francouzský zkušební pilot Gilbert Klopfstein představil první standardizovaný systém symbolů HUD, aby se piloti učili pouze jeden systém symbolů a usnadnilo jim to snadnější přechody mezi jednotlivými typy letounů.
V 70. letech byl HUD představen civilní sféře letectví a v roce 1988 se poprvé dostává do aut. +more Průhledové displeje v současnosti nabývají na popularitě v automobilovém průmyslu a je jimi vybavena většina moderních aut i letadel.
Faktory ovlivňující návrh
Zorné pole: označuje svislé a vodorovné úhly, přes které je možno se přes displej dívat a odečítat z něj hodnoty; při bočním větru by se mohlo stát, že by byla osa ranveje mino zorné pole a nešla by tím pádem na HUD zobrazit, proto je široké zorné pole vítáno
Kolimace: Promítaný obraz je kolimován, čímž jsou paprsky světla rovnoběžné. Protože světelné paprsky jsou rovnoběžné, čočka lidského oka se zaměřuje na nekonečno, aby získala jasný obraz. +more Kolimované obrázky na slučovači HUD jsou vnímány jako existující v optickém nekonečnu nebo blízko něj. To znamená, že pilot nemusí znovu zaostřovat, aby viděl vnější svět.
Eyebox: představuje jakýsi válec v prostoru, kde nedochází ke zkreslenému zobrazení na HUD. Při pohledu na HUD vně eyeboxu může docházet k oříznutí obrazu, nebo zmizení okrajů.
Jas/kontrast: Displeje mají úpravy jasu a kontrastu, aby zohledňovaly okolní osvětlení, které se může značně lišit (den/noc)
Kompatibilita: HUD se navrhují tak, aby byly schopny komunikovat s ostatními avionickými systémy, berou si signály přímo ze senzorů (pitot-statické, gyroskopické, polohové - navigační) a podporují připojení k civilním směrnicím jako je Arinc 429, Arinc 629, nebo vojenským MIL-STD-1553
Měřítko zobrazení: systém je schopen "překrývat" skutečné objekty - například zvýrazní práh ranveje, zobrazí objekty stojící v dráze letu…
Zobrazovaná data
Na HUD mohou být zobrazována tato data: rychlost, výška, umělý horizont, skluz/výkluz, navigační data, náklon, ukazatel skutečného směru letadla, vektor letu a další.
Pro vojenská letadla mohou být zobrazovány informace o zbraňovém systému, rozdíl rychlosti mezi cílem a letounem, vzdálenost od cíle, stav zbraně…
Auta
Tyto displeje jsou v automobilech stále dostupnější a obvykle nabízejí údaje z rychloměru, otáčkoměru a navigačního systému.
Existují také přídavné systémy HUD, které promítají displej na kombinátor skla namontovaný nad nebo pod čelním sklem, nebo používají samotné čelní sklo jako kombinátor; většinou se připojují k diagnostickému konektoru.