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搭火車保命要訣 警察局:車內兩個地方危險別站!

多屏資訊浮空給力 車電商機飆速

2018-03-05 09:28能力雜誌

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【文/季平 圖片提供/工研院、東方IC】

全球競相投入智慧型生活技術研發,車聯網相關技術也蓬勃發展。為打造車輛未來智慧生活,搶食車聯網商機,工業技術研究院研發「遠距浮空多屏抬頭顯示器(Long Distance Floating Multi-Screen HUD)」,採用微機電掃描振鏡投射影像,透過獨特的分光設計技術,可將26吋寬幅畫面分隔為3個獨立畫面,駕駛人可以透過浮空投影顯示技術看見成像於車外的導航路線、車側影像及車況資訊畫面,大大提高行車安全,該項技術已獲2016全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)。

駕駛盲視救星

  除了眼前路況,新手駕駛多半被叮囑「三不五時要觀察儀表板數據」,原因無他,因為儀表板顯示了許多行車數據,一如安全控制中心。不過,BMW研究,駕駛者低頭看儀表板再抬頭看前方路況的瞬間,雙眼需要時間重新對焦,以致於處於盲視狀態,而時速100公里的車輛在駕駛盲視的當下,早已往前跑了近30公尺。在一趟車程中駕駛必須低頭又抬頭幾次?若再分心瞄一眼衛星導航,對駕駛行車又增添一分危險,如果這些儀表板上的數據可以直接落在與駕駛視線平行的擋風玻璃上,不就能避免「看不見」或分心的危險?

這不再只是未來的科幻產品,已經有越來越多車廠將抬頭顯示器列為安全配備,不僅能提高行車安全,也可以改善車內空間,工研院榮獲2016全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)的「遠距浮空多屏抬頭顯示器」將傳統單屏抬頭顯示器擴充為3屏,讓車用顯示器發揮3倍效能,顯示資訊更多,也大幅提昇行車安全性,這項技術同時獲得2017工研院傑出研究金牌獎。

工研院智慧微系統科技中心主要發展與感測器相關的技術及產業發展,帶領團隊研發該項技術的工研院智慧微系統科技中心研發副組長陳易呈表示,利用雷射微投影與遠距浮空2項核心技術所開發的雷射HUD(Head Up Display)模組,可以在駕駛視線前方2公尺處,擋風玻璃下方6吋的位置投射26吋全彩遠距浮空虛像畫面,駕駛幾乎不用移動視線就可以看到前方3個獨立的HUD影像,降低駕駛看遠(車/路況)、看近(儀表板資訊)及眼睛反覆對焦的疲憊風險,也降低駕駛低頭查看行車資訊的分心風險。

陳易呈說:「多年前我們即開發掌上型雷射投影機,後來發現它很適合作為HUD光源,2013年左右便開始投入車用抬頭顯示器研發,成為現在比掌上型雷射投影機更小的抬頭顯示器。」這項技術可以應用在車用抬頭顯示器、智慧型手機及平板電腦等行動裝置,對未來自動駕駛車來說是非常重要的應用,所有車況、路況及資訊都能一目了然。

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汽車顯示器再進化

遠距浮空多屏抬頭顯示器是光電、機械與電機等專業領域的高度整合,擁有5大技術特色:創新3畫面分光技術、遠距浮空成像光學模組、超微型雷射投影機、高亮度光學擴散片及智慧化影像多工補償技術。對研發團隊來說,計畫才一開始就面臨許多挑戰,比方如何用「1個」雷射微型投影機展示3個水平排列的寬幅HUD影像、如何做到符合長寬16:9的比例讓畫面不致扭曲失真、如何尋找適合的光學元件及透明投影布幕的精確研發,都是需要克服的難題。後來在經濟部技術處科技專案研發支持下,開發出國際首創「蝶式分光技術」(Butterfly Beam-Splitter),終於成功化解第一道難題。

另外的難題就是必須符合車規。車規多有一定限制,早期畫面是4:3,現在則流行16:9,如何把16:9的畫面放入窄窄的擋風玻璃上方或下方1/3的面積內(畫面高度)又不至於讓畫面被壓扁,也是個大挑戰。陳易呈笑說:「這就好比我們要想辦法讓高大的NBA籃球明星麥可.喬丹(Michael Jordan)看來瀟灑地打球,而不會因為畫面被壓扁而看來呆傻,而且還要方方正正,我們也花了好大功夫才克服這個難題。」

工研院微系統中心資深工程師周明杰則表示:「後來我們發現精密光學鏡面的製程技術能幫我們找到更精準的成像品質。」畢竟,畫面比例、亮度、解析度、對比度若不符合標準,對駕駛者來說反而容易形成干擾,所以,研發團隊為了提昇亮度及影像清晰度,調校不下千次,最終輔以專利雷射微投影光機、雷射掃描控制系統與遠距成像光學等技術才調校成功,因為所有影像都在車內擋風玻璃上,就算拿到烈陽下測試,圖像依舊穩定清晰。為了做精準的光學分析,研發團隊甚至建立一套人類眼球模型,耗費數月時間製作出符合需求的塑膠光學透鏡。

浮空畫面很可以

不過,人很難一心數用,尤其在開車時更是,比方邊開車邊講話車速會不知不覺變慢、伸手撿個手機就打偏方向盤、打個噴嚏就不小心踩重了油門、看一眼儀表板就沒注意與前車的安全距離⋯⋯,狀況不一而足,若是裝上車用抬頭顯示器,一下子多了3個畫面與好幾組資訊在眼前,是否反而容易形成干擾與危險?對此,陳易呈說:「這是一般人會有的誤解。HUD概念最早源於戰鬥機,戰鬥機對安全性的需求遠高於汽車,而且直接投影在駕駛者前方而不需低頭或轉頭,因畫面浮空,就像浮在路面上,影像在外面,具有穿透力,不會干擾擋風玻璃,因為雷射光源強度很夠,不論天氣好壞也不會形成干擾,而螢幕中的資訊也只是提示或具有警示作用,不像電影內容連續播放可能形成另類干擾,試想,如果不安全,戰鬥機絕不會使用這項技術。因為透明的反射鏡上有特殊鍍膜,可以讓絕大部分的雷射投影機RGB3個波段光反射回眼睛,所以不會擋到擋風玻璃的視線。」

技轉搶攻AM/OE市場

遠距浮空多屏抬頭顯示器車用科技獲得業界不少關注,工研院已於2015年起技轉廠商,預計相關商品會先投入汽車後裝市場(After Market, AM),也會進一步串聯各項關鍵元件供應鏈,未來工研院也將與雲端服務業者合作,將交通、氣象、娛樂等不同資訊呈現在抬頭顯示器上,鎖定汽車前裝(Original Equipment, OE)市場,協助國內廠商搶攻全球車聯網商機。至於未來這項技術可能如何運用,仍須視各車機廠主機配備如何設計而定,比方3屏畫面資訊內容選擇、何時啟動或關閉裝置等設定,可視車商或消費者需求量身打造適合的模組。

目前,進口車如Audi及BMW多有提供類似的抬頭顯示器作為車款安全選配,但功能較為陽春,國際上也有其他廠商發展出雷射投影抬頭顯示器,畫面清晰度較差,不若工研院研發的這款多屏抬頭顯示器。至於何時量產上市?陳易呈說:「廠商很努力要打入車廠或後裝市場,每個車商都有自己的供應商及供應鏈,很難打入這個圈子,不過,幾個技轉廠商都辛勤耕耘歐洲線,綜合技轉廠商說法,遠距浮空3屏抬頭顯示器預計在2018∼2020年陸續量產,雖然暫時不宜公開售價,預估終端售價相當具有競爭力,價格約為目前市面上同類型商品的1/4,甚至更低。」

為了提高汽車駕駛安全性及便利性,工研院智慧微系統科技中心也正思考遠距浮空多屏抬頭顯示器與AI技術相結合的種種可能性,「不過,不論技術如何創新,都不能讓駕駛人的眼睛離開前方路況,這仍是安全車駕的最高指導原則。」陳易呈說。

【完整內容請見《能力雜誌》2018年3月號,非經同意不得轉載、刊登】

能力雜誌

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