HUD——head up display 抬頭顯示器，最早出現(xiàn)在戰(zhàn)斗機(jī)上，為了讓飛行員不用頻繁低頭看儀表集中注意力，將重要信息在視線前方的一塊透明玻璃上顯示。這項技術(shù)在幾年前也被引入了汽車里，但目前標(biāo)配這一技術(shù)的量產(chǎn)車卻寥寥無幾，顯示效果差、成本高，讓 HUD 技術(shù)一直不溫不火甚至被部分消費者評為雞肋。直到去年下半年，隨著 AR 技術(shù)的出現(xiàn)，HUD 才重新回到人們的視野，阿里巴巴 1800 萬美元投資 WayRay，更是讓人引發(fā)遐想。 

奧迪 A6 HUD 拆解

HUD分類：CHUD和WHUD

由于這項技術(shù)的原理非常簡單，現(xiàn)在去網(wǎng)上搜索 HUD，會有幾百到幾千多種價位幾百款產(chǎn)品，甚至有的 app 可以將手機(jī)屏幕反射到車窗上變成 HUD。透明顯示屏 + 投影技術(shù)就可以實現(xiàn)抬頭顯示功能，基本與投影儀的工作原理相同，只是由于所選投影技術(shù)和屏幕的差別，會有一些實現(xiàn)方法上的不同。

HUD 技術(shù)原理

按照顯示屏的不同，HUD 可分為 CHUD （Combiner HUD 組合型）和 WHUD （Windshield HUD 擋風(fēng)玻璃 HUD）。CHUD 顯示屏為放置于儀表上方的一塊透明樹脂玻璃，一般會根據(jù)成像條件對這塊玻璃進(jìn)行特殊處理，通常做成楔形來避免玻璃兩面的反射重影, 可以有效控制成本，提高顯示效果。但 CHUD 置于儀表上方，在車輛碰撞時會對駕駛員產(chǎn)生二次傷害，不利于車內(nèi)安全。

CHUD

WHUD 顯示屏直接使用汽車的擋風(fēng)玻璃，顯示效果更為一體化，也有助于造型布置。但由于擋風(fēng)玻璃一般為曲面玻璃，因此 WHUD 一定要根據(jù)擋風(fēng)玻璃的尺寸和曲率去適配高精度非球面反射鏡，這也直接導(dǎo)致了 WHUD 成本的升高。

WHUD

HUD 投影技術(shù)：LCD 投影、DLP 投影、激光掃描投影、LCOS 投影

目前運用在 HUD 上的投影技術(shù)，主要有 LCD 投影、DLP 投影、激光掃描投影、LCOS 投影等技術(shù)。

LCD 投影

最常見、技術(shù)最為成熟的投影技術(shù)，與 LCD 屏幕的原理類似，將白光光源用棱鏡分為紅、綠、藍(lán)三色，經(jīng)過液晶單元，達(dá)到投影的效果。但光線在經(jīng)過液晶后亮度會有一定程度的衰減，并且因為液晶之間會有一定的距離，其分辨率也不高。但其技術(shù)成熟、成本低廉成為現(xiàn)階段很多 HUD 的首選。

LCD 投影技術(shù)原理 

DLP 投影

DLP（Digital Light Processing）數(shù)字光處理技術(shù)是美國德州儀器的專利技術(shù)，通過集成了數(shù)十萬個超微型鏡片的 DMD（數(shù)字微鏡芯片）可以將強光源經(jīng)過數(shù)字反射后投影出來。

DLP 投影原理

DLP 投影技術(shù)亮度高、分辨率高、成像逼真，目前較多的前裝 HUD 均采用此種技術(shù)，德州儀器公司也一直在汽車行業(yè)推廣 DLP。不過，由于 DLP 投影的是整個平面，為了提升顯示效果需要針對不同的擋風(fēng)玻璃，定制高精度的反射非球面鏡，這也直接導(dǎo)致了 DLP HUD 成本的提高。而且汽車使用環(huán)境復(fù)雜，其核心部件 DMD 較易出現(xiàn)壞點，使用壽命有待提高。

激光投影技術(shù)

簡言之，就是用激光作為投影光源的技術(shù)，目前主要運用在室外大型投影和演出上，由于并不是全平面投影，激光投影具有色域廣、亮度高、聚焦效果好的特點，非常適合投影信息簡單、亮度要求高的 HUD 場景。并且由于激光投影屬于聚焦投影，并不需要 HUD 匹配復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)。但目前激光二極管對溫度較為敏感，不能達(dá)到車規(guī)要求的 85℃的工作要求。

激光投影原理

LCOS

LCOS Liquid Crystal on Silicon 硅基液晶技術(shù)，是一種基于反射式的微型矩陣液晶顯示技術(shù)，可以在非常小的尺寸內(nèi)顯示豐富的信息，亮度、分辨率、對比度等性能都非常優(yōu)越，Google Glass 采用的就是這種技術(shù)顯示信息。但目前硅基液晶并不能大量量產(chǎn)，成本太高，僅有部分工程試驗 HUD 產(chǎn)品采用了這一技術(shù)。

各種投影技術(shù)對比

AR HUD

HUD 技術(shù)被業(yè)界重新重視，不僅僅因為它能提高駕駛安全性和顯示效果，更重要的是 AR 技術(shù)的出現(xiàn)，讓 HUD 的使用場景有了更多可能，能更加有效的提高駕駛安全性。導(dǎo)航的時候可以直接將信息顯示到 HUD 上，并融合實際的路況場景進(jìn)行顯示，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)一目了然。更能結(jié)合 ADAS 功能，及時預(yù)告路況和行人信息。

AR HUD 使用場景

技術(shù)難點和局限

VID

VID(Virtual Image Distance) 虛擬圖像距離，可以理解為圖像焦點到眼睛的距離。實際駕駛情況下，HUD 的顯示圖像和道路并不是在一個平面， 人眼在道路和 HUD 之間也需要來回切換，調(diào)整眼睛的焦點，雖然解決了低頭的問題，但頻繁調(diào)整焦點也會導(dǎo)致視覺疲勞，并不能做到百分之百的融合顯示。一般駕駛時關(guān)注的主要是前方 20 米左右的情況，但目前的 HUD 最多只能將 VID 做到 3 米，這一參數(shù)極大的限制著 HUD 的顯示效果。

VID

高溫和散熱

HUD 一般布置在儀表的前方，完全暴露在太陽光下，因此 HUD 雖然在駕駛艙內(nèi)使用，但也經(jīng)受著高溫環(huán)境的考驗。加之高亮度投影本身就需要大光源的支持，燈泡的合理散熱也是需要考慮的因素。德州儀器在其 HUD 樣機(jī)中將結(jié)構(gòu)做成了全金屬來輔助散熱，這也無形中增加了成本。

成本

由于汽車級產(chǎn)品的高要求，原裝的 HUD 產(chǎn)品始終沒辦法把成本降到合理的區(qū)間，只能在現(xiàn)實效果上進(jìn)行妥協(xié)，這也就導(dǎo)致目前很多 HUD 產(chǎn)品的使用效果不盡如人意，加上使用情景有限，多數(shù)廠商不愿意增加這項配置。希望這一現(xiàn)象在 AR HUD 時代會有改觀。

總結(jié)：隨著智能駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，駕駛汽車所要判斷和提醒的信息也越來越多，如今的儀表盤顯然不能滿足這些需求，將駕駛信息和道路信息顯示在擋風(fēng)玻璃上已經(jīng)是一個必然的趨勢，科幻電影中的場景終將到來。如今越來越多的廠商已經(jīng)投入到這一領(lǐng)域，汽車廠商也已經(jīng)明確看到了 HUD 的必要性，相信在今后兩年就會出現(xiàn)越來越多標(biāo)配 HUD 的車型。更可以相信，擋風(fēng)玻璃全息顯示也會在未來實現(xiàn)。