Obrazovka na sloupech automobilu: Head-Up displeje a jejich budoucnost

Technologie head-up displejů má svůj původ v letectví a v současnosti se používá především v automobilech. Díky spolupráci zobrazovací jednotky, optického modulu a projekční plochy se důležité informace promítají přímo do zorného pole řidiče. Jak přesně to funguje? Průhledový displej (anglicky: head-up display, HUD) znamená promítání informací do zorného pole řidiče. Například automobil: Na čelním skle se zobrazují informace jako rychlost, navigační pokyny nebo varovná hlášení, jakoby se před kapotou nacházel displej. Řidič nemusí spouštět oči ze silnice, což zvyšuje bezpečnost.

Historie a princip fungování HUD

Historie displejů HUD sahá do 40. let minulého století, kdy byly poprvé použity v zaměřovačích bitevních letounů. Postupem času se z těchto systémů vyvinuly komplexní projektory na čelní sklo. Stal se z nich standard i v civilních letadlech, např. Technologie se rychle rozšířila do automobilového průmyslu. HUD se skládá ze tří hlavních komponent: zobrazovací jednotky, optického modulu a projekční plochy. Toto světlo dopadá nejdříve na optickým modul, který je srdcem HUD. Tento tzv. kolimátor obsahuje jednoduché, ale přesné fyzické prvky. Čočka nebo asférické zrcadlo lámou divergentní rozbíhavé světlo do paralelních paprsků. Kvůli omezenému montážnímu prostoru se používá několik čoček a sklopných zrcadel. V technologii HUD se projekční plocha také nazývá slučovač. Jedná se o polopropustné zrcadlo, které propouští okolní světlo, odráží světlo HUD a vytváří tak společný pohled na okolí a HUD.

Jestliže je slučovač integrován v čelním skle, hovoříme o HUD na čelním skle. Externí destička slučovače je z plastu a má asférický tvar. Má přísné tolerance, které umožňují vytvoření ostrého a nezkresleného obrazu. Hrana destičky je frézovaná tak, aby byla pro řidiče neviditelná. Jestliže je slučovač integrován do čelního skla, plní jeho funkci často bezpečnostní fólie vrstveného skla. Sklo se skládá ze dvou skleněných vrstev a PVB fólie mezi nimi, která v případě nehody zabraňuje vytváření střepin. V tomto modulu je namontována přesná optika z technických polymerů. Cyklické olefinové kopolymery (COP) je skupina plastů hojně využívaných v optickém průmyslu. Vstřikováním lze vyrábět čočky s minimálním rizikem vzniku vad, jako jsou šmouhy nebo bubliny. Hotové komponenty procházejí přísnou kontrolou kvality. Při ní se používají vysoce přesné měřicí přístroje, jako jsou interferometry a rastrovací elektronové mikroskopy.

Typy a varianty HUD

Varianty Head-Up-displejů: kromě head-up displejů integrovaných do čelního skla existují dvě další varianty displeje: AR-Head-Up-Displays a Head-Up slučovače. Head-Up displeje s rozšířenou realitou (zkráceně AR-Head-Up-Displays) mají další úroveň zobrazení, která rozšiřuje vnější pohled na dopravní situaci před vozidlem o virtuální pokyny. Zde se zdá, jako by informace z head-up displeje byly přímou součástí jízdní situace. S Head-Up slučovači se (dopravní) informace promítají na malou plastovou obrazovku před čelním sklem.

Projekce zrcadlovým systémem: Zrcadla z aphericon nabízejí nejlepší odrazy a pomáhají tak dosáhnout optimální projekce. Jiří Zelinka, 22. V dnešní době jsou vytvářeny nové technologie, které se snaží ulehčit jízdu pomocí různých displejů a nových funkcí. Zároveň se úrovně bezpečnosti řízení posouvají dopředu, aby se řidič mohl s ochranou spoléhat na své vozidlo. Head-up displej byl původně vyvinut pro potřeby armády během druhé světové války. Piloti stíhaček se setkávali s problémem kontrolování radaru a okolí zároveň. V roce 1942 se podařilo spojit obrazy a začali promítat informace na plochu předního skla v kokpitu. Jak už tedy historie napovídá, head-up displej funguje na stejném principu.

Výrobce a trh HUD

Potřebná data jsou promítána na přední sklo, aby nerušila výhled na vozovku. Prvním typem, který je pro výrobce cenově výhodnější, je skrytý projektor, který přenáší informace na průhlednou nebo poloprůhlednou obrazovku. Ta se v mnoha případech dá zasunout do palubní desky, ze které vystupuje. Tyto obrazovky vyrábí často jiní výrobci a jejich obrazovky poté automobilky rovnou montují do svých aut. Výrobci automobilů tak ušetří za vytváření displejů. Tento typ HUD najdete například ve Fordu Focus, Mazdě 3 nebo v novém Renaultu Megane. S druhým typem se setkáte především v dražších modelech automobilů. Jedná se o projektování dat přímo na čelní sklo, díky čemuž se vyhnete potencionálně rušivým obrazovkám a nenaruší se ani tvar palubní desky. Tento typ displeje dodává řidiči dojem, že se informace promítají několik metrů za autem, což umožňuje mnohem snazší koncentraci na vozovku, a přesto bude řidič v obraze ohledně své jízdy. Sklo je třeba speciálně ošetřit a vzhledem k náročnější výrobě je tak najdete v luxusních vozech, jako jsou například Jaguar XE, BMW 6 Series a Bentley Bentayga.

Samozřejmostí head-up displeje je promítání rychlosti. Dále se na obrazovce může objevit navigace, ve slunné dny však bude viditelnost pravděpodobně horší. Na displeji se může objevit rychlostní limit na silnici, na které se zrovna nacházíte, při podpoře sat-nav, jaký rychlostní stupeň zrovna máte zařazený, spotřebu a v některých případech i varovná signalizace. Head-up displej by měl zvýšit bezpečnost při řízení a zkrátit dobu, kterou řidič nevěnuje vozovce. Během testu s chodci při kontrole rychlosti, kdy se hodnotily reakční doby řidičů, rozpoznali včas větší množství chodců majitelé head-up displejů. Dle některých odborníků by mohl však tento typ displeje způsobit mnohem větší rozptýlení. Jedním z argumentů je například ovládání hudby a podobných funkcí, které nejsou nezbytné, skrze HUD. Někteří výrobci se na to rozhodli jít jinou cestou. Proto se v některých případech můžete setkat s dalšími alternativami. Jednou z nich je například Peugeot I-Cockpit, jehož první verzi firma představila již v roce 2011. Peugeot I-Cockpit disponuje displejem přidaným nad úroveň volantu, který vám umožňuje například využít 3D navigaci v lepší kvalitě, než je tomu u HUD, nebo zobrazit si důležité informace pomocí tlačítek na klaviatuře.

Praktické dopady a budoucnost

Budoucnost automobilových displejů HUD je slibná a inovativní. Zatímco doposud byl technologií HUD vybaven pouze každý desátý automobil, má tento podíl do roku 2030 vzrůst na téměř 40 %. V rámci tohoto vývoje se do popředí dostávají především displeje HUD na čelním skle. Rozšiřuje se však i použití technologie HUD s rozšířenou realitou. Přímo do reálné jízdní situace se například nahrávají výstražné pokyny. Dalším impulzem jsou rostoucí nároky koncových zákazníků. Mezinárodní kamionová doprava rozšiřuje svůj vozový park o padesát nových tahačů Mercedes-Benz Actros MP5. Jejich výbava napomáhá řidiči nejen ke komfortnější, ale také bezpečnější jízdě. A co je inovativní a propracovaný systém MirrorCam? Záběry z kamer namontovaných nad dveřmi se promítají na displeje, které jsou umístěné v kabině na předních sloupcích. Výhodou je i to, když řidič spí, tak může pohodlně kontrolovat okolí vozu. Ve fotogalerii přinášíme snímky z kabiny nových vozů. Chystáme pro vás i video z jízdy novým Actrosem.

Ukázky a příklady současných systémů

Jaguar Land Rover představil výzkumný projekt nových technologií, které řidičům nabídnou výhled z vozu v celém rozsahu 360 stupňů, aniž by byly přerušeny střešní sloupky. Při kombinaci průhledných sloupků s pokročilým, vysoce kvalitním head-up displejem, je pohyb chodců, cyklistů a dalších účastníků provozu řidiči zvýrazněn varováním, které se virtuálně objeví na čelním okně vozu. Celý potenciál systému 360 Virtual Urban Windscreen by mohl být využit přenesením virtuálního čelního okna do cloudu. Virtual Urban Screen by mohl zobrazovat různé typy informací od cen pohonných hmot na čerpacích stanicích až po počet volných parkovacích míst, takže by si řidiči nemuseli tyto informace vyhledávat sami. Jaguar Land Rover také vyvíjí systém Follow-Me Ghost Car Navigation. Ten slouží k nejefektivnějšímu způsobu, jak navigovat řidiče do konkrétního místa. „Jízda v ulicích města může být velmi stresující. Představte si ale, pokud byste mohli projíždět městem bez nutnosti sledovat ukazatele nebo se nechat rozptylovat, tím, že hledáte místo k zaparkování,“ dodal Dr. Epple.

Head-Up displeje zvyšují bezpečnost a informace v silničním provozu a vytvářejí jedinečný zážitek z jízdy. Myšlenka: Zorné pole řidiče je doplněno technickými informacemi prostřednictvím vysoce kvalitní optiky. Díky poloprůhledné optice se prostředí a promítaná data spojují a vytvářejí plynulý celkový obraz. První systémy pro mapování rychlosti a rychlosti otáčení jsou již k dispozici, také pro dodatečné vybavení. Zvláštní výhodou head-up displejů je, že pohled nemusí být odvrácen od vozovky. Všechny relevantní informace, jako je rychlost nebo detekce cesty, jsou v zorném poli a včas varují před potenciálně nebezpečnými situacemi.

Tabulka: porovnání dvou hlavních implementací HUD

Praktické poznámky pro řidiče

Intenzita zobrazovaných informací je trvale upravována v závislosti na okolním jasu. To znamená, že displej zůstává dobře čitelný i za měnících se světelných podmínek. Případné rozptylení lze minimalizovat, pokud výrobci zvažují způsob interakce s HUD (např. omezování ovládání hudby skrze HUD). V některých případech lze využít exkluzivní řešení jako Peugeot I-Cockpit, které nabízí 3D navigaci a ovládání důležitých informací prostřednictvím kláves na volantu či klaviatury.

tags: #obrazovka #na #sloupcich #automobilu