車輛中心 環能與車電工程處 賴台庫

前言

隨著車用電子與成像光學技術的持續進步，HUD（Head Up Display，抬頭顯示器）此項應用於軍機上的技術，也在車輛系統中出現（如圖1）；其特色為可將行車資訊投影至駕駛前方視野範圍內，使駕駛可將注意力集中在前方，降低駕駛低頭確認儀錶版資訊的需求。

圖1、抬頭顯示器畫面

資料來源：https://buzzorange.com/techorange/2018/09/21/porsche-and-hyundai-deploy-ar-tech-from-wayray-by-2020/

HUD類型與問題

HUD是由光機系統與透明屏幕（如前擋風玻璃）組成，由光機系統投射虛像至透明屏幕上顯示，其依據技術演進可分為投射在外掛透明屏幕的C-HUD（Combiner HUD）、投射在擋風玻璃的W-HUD（Windshield HUD），及近年來因為擴增實境（Augmented Reality）技術發展而衍生出的AR-HUD；相對而言，AR-HUD除了顯示一般行車資訊之外，更可將道路指示及前車距離等資訊與車輛前方實境做疊合，提供駕駛者更明確、更清晰的用路資訊。

HUD使用上，可能對於駕駛者的視覺以及判讀有負面影響，常見問題有影像品質不佳、影像失真、重影以及投射範圍不足等，相關情境如下：

• 影像品質不佳，大致因素為對比過低，色彩不正確以及影像模糊，對於駕駛者視覺舒適程度以及讀取顯示資訊都有不良影響，容易影響到駕駛者的駕駛專注度。
• 影像失真，若HUD所投射影像其外型與預計顯示的影像差異過大，容易讓駕駛者誤判資訊而做出錯誤的判斷；HUD會出現影像失真除了傳統成像光學上常有的畸變像差之外，另外還有投影系統上常發生的梯型失真。
• 重影，W-HUD以擋風玻璃作為投影屏幕時，因膠合玻璃的多重反射，而發生多次的影像疊合並產生重影現象（如圖2），導致影像清晰度嚴重下降，且因整體畫面過多重影干擾導致駕駛誤判資訊。
• 投射範圍，為AR-HUD一項重要性能指標，AR-HUD顯示路徑資訊與實境疊合功能將因AR-HUD虛像的成像距離而受限制；前方視野兩側的警示功能，也將受限於AR-HUD的視場角範圍。

圖2、重影

資料來源：https://www.azooptics.com/Article.aspx?ArticleID=1667

結論

HUD為未來行車資訊顯示應用之一，可提供更安全的方式讓駕駛者獲取相關必要的行車資訊，減少分心低頭觀看儀表的頻率，並提供更直覺的方式取得前方路況指示及警示；因此HUD必須能將所提供的訊息正確清楚地顯示於駕駛視野內以提高行車安全。現階段車輛中心（ARTC）已投入HUD相關影像評估及檢測，若需進一步了解，歡迎聯絡車輛中心燈光實驗室主管吳欣儒先生（電話：04-7811222分機3114、e-mail：raywoo@artc.org.tw）；副工程師賴台庫先生（電話：04-7811222分機2114、e-mail：billlai@artc.org.tw）。