擡頭顯視器
（英語：Head Up Display，縮寫HUD，平視顯視器）是一種目前普遍運用在航空器上的飛行輔助儀器。擡頭的意思是飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。擡頭顯視器最早出現在 軍用飛機 上，降低飛行員需要低頭檢視儀表的頻率，避免註意力中斷以及喪失對狀態意識（Situation Awareness）的掌握。因為HUD的方便性以及能夠提高飛行安全，民航機也紛紛跟進安裝。部份汽車業者也以類似的裝置作為行銷的手段吸引顧客，不過使用上並不廣泛。
雖然HUD目前廣泛的使用在各類軍用飛機上，但是並非任何位於座艙前方的裝置都是HUD，有些只是單純的 光學瞄準器 而已。
原理
HUD是利用光學反射的原理，將重要的飛行相關資訊投射在一片玻璃上面。這片玻璃位於座艙前端，文字和影像被投射在鍍膜鏡片（析光鏡）並平衡反射進飛行員的眼睛。飛行員透過HUD往前方看的時候，能夠輕易的將外界的景象與HUD顯示的資料融合在一起。由於反射進眼睛中的影像永遠與飛機的中軸平衡，所以飛行員的身高不會對俯仰角或目視瞄準造成偏差。HUD設計的用意是讓飛行員不需要低頭檢視儀表的顯示與資料，始終保持擡頭的姿態， 降低低頭與擡頭之間忽略外界環境的快速變化以及眼睛焦距需要不斷調整產生的延遲與不適 。
HUD投射的資料主要與飛行安全有重要關系，譬如飛行高度，飛行速度，航向，垂直速率變化，飛機傾斜角度等等。使用於戰鬥環境時，還會加上目標資料，武器，目視瞄準器與發射的相關資料，預估命中點等等。這些顯示的資料能夠根據不同狀況而變換。
歷史
HUD的前身是使用在戰鬥機上的光學瞄準器，這種瞄準器利用光學反射原理，將環狀的瞄準圈光網投射在裝置在座艙前端的一片玻璃或者是座艙罩上面， 投射的影像對於肉眼的焦距是定在無限遠的距離上面 ，當飛行員瞄準目標的時候不會妨礙到眼睛的運作，維持清晰的顯示。 這種瞄準器最早出現是在第一次世界大戰期間 。到了第二次世界大戰的時候開始被廣泛利用。
HUD誕生的最重要關鍵是類比電腦開始運用在飛機上。因為顯示在HUD上的文字或者是圖形需要經過處理之後產生，傳統儀表產生的訊號無法直接使用在HUD的顯示需求上，必須透過電腦處理轉換之後，將需要的資料傳遞給HUD的顯示單元，再將影像投射到前方的玻璃上。第一架使用HUD的飛機是美國海軍的A-5艦載機。
民用航空是在1975年由法國Dassault飛機公司首先使用在Mercure飛機上面。1970年代晚期美國麥克唐納·道格拉斯飛機公司在生產的MD-80系列飛機上開始采用HUD。
HUD的使用到了1970年代中期以後開始普遍化，除了美國本身以外，其他國家也陸續購買或者是研發相關的系統。然而這時候有一個新的衍生問題出現：由於HUD需要占用駕駛艙前方的空間，而這個空間又和座艙罩的設計有很大的關聯，即使許多戰鬥機已經使用光學瞄準器，體積較大的HUD可能無法順利安裝在需要的位置上，導致日後座艙罩在設計上必須考慮預留HUD需要的空間。目前美國空軍下一代戰機「JSF」則已舍棄HUD，改采頭盔顯視器來取代HUD。
HUD將傳統指標儀表提供的資料改以文字或者是數位表現，成為下一波軍用機儀表顯示改良：玻璃駕駛艙的起點。
基本架構
HUD的基本架構包含兩個部份：資料處理與影像顯示。
資料處理單元是將飛機上各系統的資料整合處理之後，根據選擇的模式轉換成預先設定的符號，圖形或者是以文字或者是數位的型態輸出。有些產品將訊號處理與影像輸出分成兩個裝置，不過大致上都是類似的工作方式。
影像顯示裝置就是安裝在座艙前方，位於飛行員與座艙罩之間的空間上。影像顯示裝置接收來自資料處理裝置的資訊，投射在玻璃上面。顯示裝置並且附有控制台，能夠調解或者是改變輸出的影像。
新一代的發展
新一代的HUD在影像顯示方面的改良包括采用全像攝影（Holographic）顯示方式，擴大顯示影像的範圍，尤其是增加水平上的視野角度，減少支架的厚度對於視野的限制與影響，增強不同光度與外在環境下的顯示調整，強化影像的解析度，與其他光學影像輸出的配合，譬如說能夠將紅外線影像攝影機產生的飛機前方影像直接投射到HUD上，與其他的資料融合顯示，配合夜視鏡的使用以及采用彩色影像顯示資料。
在資料處理單元上的改良包括提高處理的速率和效率，增加與其他新航空電子或者是感側裝置的資料接收能力，強化圖形處理與產生功能等方面。
衍生產品
HUD是將影像投射在座艙前方的固定裝置上，當飛行員轉動頭部的時候，這些影像就會暫時離開他的視野範圍。因此有人建議將影像直接透射在附加於飛行員的頭盔前方，隨時與飛行員的視野範圍重合。
美國是最早研究頭盔顯視器的國家之一，代號為Visual Target Acquisition Set的頭盔瞄準具曾在1960年代於F-4戰鬥機上進行短暫試驗，但是並未進入量產。蘇聯是第一個正式在戰鬥機上采用頭盔瞄準器的國家，譬如米格-29使用ZSh-3UM頭盔瞄準器，搭配R73（北約編號AA-11）空對空飛彈使用。
不過頭盔瞄準器只是光學瞄準器的衍生產品，無論是在顯示的資料量以及功能上都必須與HUD密切配合，譬如蘇聯的頭盔瞄準器只是作為R73飛彈的射擊指揮為主，不提供其他飛行所需要的資料。更進一步的功能強化版被稱為頭盔顯視器（Helmet Display），他將HUD與其他相關功能整合之後，直接投射在飛行員頭盔前方。
美國把更近一步的頭盔顯示/瞄準系統（IHADDS）套用在AH-64阿帕契上，IHADDS分為兩個部份：頭盔顯示系統（Helmet Display System，HDS）及頭盔追蹤系統（Head Tracking System， HTS）。其中，HDS包含頭盔顯示單元（Helmet Display Unit，HDU）、電子顯示單元（Display Electronic Unit，DEU）以及影像調節面板（Display Adjust Panel，DAP），主要功能是將基本飛行資料、武器射控資訊、 PNVS的紅外線影像以及TADS的攝影機影像投影在頭盔右側的HDS上（單眼）供乘員使用；至於HTS則包含四個單元：整合頭盔單元（Integrated Helmet Unit，IHU）、感測器量度單元（Sensor Surveying Unit，SSU）、電子標定單元（Sight Electronic Unit，SEU）以及十字線瞄準單元（Boresight Reticle Unit，BRU），主要功能是利用紅外線感應原理辨認飛行員頭部的轉動方向，然後連動機首感測器與機炮，使其與飛行員目光合而為一，大幅增加了AH-64A的戰鬥效率。除了頭盔瞄準系統外，AH-64A的炮手席還設有傳統的整體式光學中繼管/瞄準單元（Optical Relay Tube/Display Unit，ORT/DU），用於接收TADS的光學直接瞄準儀的影像。
以美國服役不久的聯合頭盔顯示系統（Joint Helmet Mounted Cueing System，JHMCS）可以取代HUD的顯示功能，並且能夠協助行員投射各種對空與對地武器，不局限於特定的飛彈系統，當飛行員的視野與機上現有的HUD重疊的時候，JHMCS的影像會自動消失以免產生混淆。
汽車平視顯視器
能在任何汽車上提供透明顯示數據的一種汽車平視顯視器或汽車擡頭顯視器，它不需要司機從他們習慣的駕駛角度挪開視線。名字的由來是由於飛行員能夠以頭部「擡起」並向前看的方式檢視資訊，而不是斜著頭看著下部的儀器。目前，有兩種不同的汽車OEM HUD方法。第一種是對擋風玻璃的背面進行處理，以使投射到擋風玻璃上的影像會反射到駕駛員身上。第二個是要有一個與擋風玻璃分開的小型組合器，組合器可以縮回。
時間軸
1988年 ： 通用汽車 開始使用平視顯視器。他們的第一批HUD單元安裝在Oldsmobile Cutlass Supreme Indy Pace汽車和復制品上。隨後在Cutlass Supreme和Pontiac Grand Prix上提供了可選的HUD單元，然後才被廣泛使用。
1989年至1994年：日產在Nissan 240SX中提供了平視顯視器。
1991：豐田，僅日本市場，釋出了HUD系統的豐田皇冠美琪。
1998年：第一個彩色顯示器出現在雪佛蘭Corvette（C5）上。
2003年：凱迪拉克為凱迪拉克XLR推出了HUD系統。
2003年：寶馬參與了2003年E60 5系列汽車HUD系統的大型開發。
2012年：先鋒公司（Pioneer Corporation）引入了一種導航系統，該系統投影HUD代替駕駛員的面罩，後者可呈現前方情況的動畫，這是增強現實（AR）的一種形式。
這些顯視器正越來越多地用於量產車，並且通常提供車速表，轉速表和導航系統顯視器。
夜視資訊還可以透過HUD在某些通用，本田，豐田和雷克薩斯的車輛上顯示。奧迪，寶馬，雪鐵龍，日產，馬自達，起亞，奔馳和沃爾沃等其他制造商目前也提供某種形式的HUD系統。
摩托車頭盔平視顯視器 也可以在市場上買到。
還存在附加的HUD系統，可將顯視器投影到安裝在擋風玻璃上的玻璃組合器上。這些系統已經銷售給警察機構，用於 車載電腦 。
Eyes-on-the-Road-的好處
「 Eyes-on-the-Road-Benefit 」（ ERB ），也稱為「擡頭顯示優勢」，是指使用擡頭顯示（ HUD ）駕駛時為駕車者提供的所謂優勢。 與傳統的儀表板設計 （稱為 Head-Down-Design （ HDD ））相比，這也可以稱為擡頭裝置或擡頭設計。HUD是一種用於從車輛向駕駛員或飛行員傳達資訊（例如速度）的工具。 HUD既可以內建在車輛中，也可以在售後市場購買並安裝到車輛的儀表板上 。Eyes-on-the-Road系統的好處來自於提高的態勢感知能力和消除了駕駛時視線遠離道路的需要，從而增加了對諸如行人之類的外部危險的反應時間。 有證據表明ERB的範圍僅限於駕駛任務不是特別復雜的低認知負荷情況 。
病因學
對ERB的研究主要利用虛擬現實駕駛模擬器來模擬現實生活中的駕駛場景，同時消除情況的變化。為了檢查HUD和HDD，研究經常將兩種系統的危害反應時間，態勢感知和駕駛品質（例如速度一致性）進行比較。ERB在不同人口統計學（特別是年齡和經驗水平）上的影響尤其令人關註。工作負荷和ERB的影響之間的交互作用也經常被研究。
外因視線掃視
視線掃視是一種感知機制，透過這種機制，眼睛會在無意識的情況下無意中被外界刺激所吸引。非自發的凝視最容易被個人視野中的運動或照明的明顯變化所吸引。這些外部刺激在行人將要走到道路上的事件這樣的情況下是有幫助的，從而允許駕駛員采取躲避動作。外在提示可能無關緊要，也可能非常危險，導致幹擾目標行為，例如閃爍的手機將視線移開。透過在駕駛員的視線範圍內將重要的駕駛資訊疊加到地平線上，HUDs可以提供重要的外線上索，例如其他車輛的運動吸引駕駛員的目光，同時它們可以監控重要的車輛反饋（例如速度或轉數）。從理論上講，這可以加快對危險的反應時間並提高態勢感知能力。佛吉亞集團和印度科學研究所之間的合作計畫開發了一種用於汽車的眼睛凝視和手指控制的擡頭顯視器，該顯視器還可以自動估算駕駛員的認知負荷和註意力分散程度。
理想視野
理想的視野是眼睛能夠最準確，快速和有效地處理刺激的區域。在人類中，該視場被認為在個人註視的垂直子午線上方或下方20度以內，而水平子午線兩側則在60度以內。如果物體超出這些界限，則需要眼睛運動才能將刺激帶出外圍。透過在主要視野中包含反饋工具，HUD可以將視野和所有相關刺激留在主要視野中，在該視野中，駕駛員仍可以處理和確認資訊。
表現
反應時間
反應時間，尤其是延遲反應，被廣泛認為是導致車輛事故的關鍵因素。相對於ERB的反應時間定義為駕車者對外部危險或刺激做出反應，然後進行適當的反應或規避操作（如在前車停止時制軔）所花費的時間。HUD提供的反饋被投射到車輛的擋風玻璃上，目的是整合外部刺激和工具反饋。因此，無需從道路上移開駕駛員的視線。對HUD與HDD設計中的危害反應時間的研究發現，HUD的平均反應時間更快。這一趨勢似乎在所有人口統計數據中都持續存在，包括經驗水平胡年齡類別。
速度保持和行駛品質
速度保持是駕駛員保持速度並根據交通法規和環境條件調整速度的程度。與HDD相比，在實驗條件下使用HUD似乎可以在驅動程式中產生更好的速度維護。從理論上講，這是因為將速度計置於車輛駕駛員的視線水平可以連續監控車輛的速度。HUD的使用似乎還可以提高總體駕駛品質，包括停留在道路標記內，並提高駕駛和導航功能的順暢度。透過使用一個無縫界面來提高駕駛員專註於外部提示（例如道路紋理，道路分界和路牌）的能力，在該界面中，不中斷對道路的關註來評估速度和其他資訊。
局限性
工作量
ERB對駕駛員的影響並不普遍。有證據表明， 隨著駕駛任務的復雜性增加，使用HUD的好處會減少 ，並且在某些情況下，它們不再具有統計意義。例如，當個人在駕駛對認知要求較高的車輛（例如工業車輛）時，或者在駕駛時要求他們執行多工時，ERB會減少。一項研究表明，當處於認知上苛刻的條件下時，個人會將註意力從道路轉移到專註於其他任務，例如換檔或與他人交談。隨後，駕駛員處理HUD反饋的能力需要轉移註意力，這與使用HDD時發生的轉移非常相似。
部署
在ERB發生並變得更分散註意力之前，可以在車輛限定位置中安裝或選擇投射HUD區域。可以對HUD進行調整， 以使儀表反饋看起來投射到地平線上，而不是直接顯示在擋風玻璃上 。在測試情況下，估算車輛操控台的HUD哪個位置適合駕駛員最快的響應時間和最佳的態勢感知，從而有助於提高駕駛品質。
以上僅供行業人士參考，如有錯誤還望指正。
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