HUD——head up display 抬頭顯示器，最早出現(xiàn)在戰(zhàn)斗機上，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。這項技術在幾年前也被引入了汽車里，但目前標配這一技術的量產(chǎn)車卻寥寥無幾，顯示效果差、成本高，讓 HUD 技術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 可以將手機屏幕反射到車窗上變成 HUD。透明顯示屏 + 投影技術就可以實現(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和屏幕的差別，會有一些實現(xiàn)方法上的不同。

HUD 技術原理

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

WHUD

HUD 投影技術：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，主要有 LCD 投影、DLP 投影、激光掃描投影、LCOS 投影等技術。

LCD 投影

最常見、技術最為成熟的投影技術，與 LCD 屏幕的原理類似，將白光光源用棱鏡分為紅、綠、藍三色，經(jīng)過液晶單元，達到投影的效果。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。但其技術成熟、成本低廉成為現(xiàn)階段很多 HUD 的首選。

LCD 投影技術原理 

DLP 投影

DLP（Digital Light Processing）數(shù)字光處理技術是美國德州儀器的專利技術，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，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玻璃，定制高精度的反射非球面鏡，這也直接導致了 DLP HUD 成本的提高。而且汽車使用環(huán)境復雜，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

簡言之，就是用激光作為投影光源的技術，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 匹配復雜的光學系統(tǒng)。但目前激光二極管對溫度較為敏感，不能達到車規(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，是一種基于反射式的微型矩陣液晶顯示技術，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。

各種投影技術對比

AR HUD

HUD 技術被業(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行顯示，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)一目了然。更能結(jié)合 ADAS 功能，及時預告路況和行人信息。

AR HUD 使用場景

技術難點和局限

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 樣機中將結(jié)構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)實效果上進行妥協(xié)，這也就導致目前很多 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)越來越多標配 HUD 的車型。更可以相信，擋風玻璃全息顯示也會在未來實現(xiàn)。