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HUD深度解析

HUD抬头显示器──曾经不受重视的选配规格再次成为目光焦点

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HUD抬头显示器──曾经不受重视的选配规格再次成为目光焦点

HUD──headupdisplay抬头显示器，最早出现在战斗机上，为了让飞行员不用频繁低头看仪表板集中注意力，将重要资讯在视线前方的一块透明玻璃上显示。

这项技术在几年前也引入汽车，但目前标配这一技术的量产车却寥寥无几，显示效果差、成本高，让HUD技术一直不温不火，甚至被部分消费者评为鸡肋。

直到2016年下半年，随着AR技术出现，HUD才重回人们视野，阿里巴巴1,800万美元投资WayRay，更是让人引发遐想。

▲奥迪A6HUD拆解。

HUD分类

由于这项技术的原理非常简单，现在去网上搜寻HUD，会有几百到几千多种价位、几百款产品，甚至有的App可将手机屏幕投射到车窗上变成HUD。

透明显示屏幕+投影技术就可以实现抬头显示功能，基本与投影机的原理相同，只是由于所选投影技术和屏幕的差别，会有一些实现方法上的不同。

▲HUD技术原理。

按照显示屏幕的不同，HUD可分为CHUD（CombinerHUD组合型）和WHUD（WindshieldHUD挡风玻璃HUD）。

CHUD显示屏幕为置于仪表板上方的一块透明树脂玻璃，一般会根据成像条件对这块玻璃进行特殊处理，通常做成楔形来避免玻璃两面的反射重影，可以有效控制成本，提高显示效果；但CHUD置于​​仪表上方，在车辆碰撞时会对驾驶产生二次伤害，不利车内安全。

▲CHUD

WHUD显示屏幕直接使用汽车的挡风玻璃，显示效果更为一体化，也有助于造型布置；但由于挡风玻璃一般为曲面玻璃，因此WHUD一定要根据挡风玻璃的尺寸和曲率搭配高精度非球面反射镜，这也直接导致WHUD成本升高。

▲WHUD。

HUD投影技术

目前用在HUD上的投影技术，主要有LCD投影、DLP投影、激光扫描投影、LCOS投影等技术。

LCD投影

最常见、技术最成熟的投影技术，与LCD屏幕的原理类似，将白光光源用棱镜分为红、绿、蓝三色，经过液晶单元，达到投影效果；但光线在经过液晶后亮度会有一定程度的衰减，并且因液晶之间有一定距离，分辨率也不高，但技术成熟、成本低廉，成为现阶段很多HUD的首选。

▲LCD投影技术原理。

DLP投影

DLP（DigitalLightProcessing）数位光处理技术是美国德州仪器的专利技术，透过集成数十万个超微型镜片的DMD（数位微镜芯片），可将强光源经过数位反射后投影出来。

▲DLP投影原理。

DLP投影技术亮度高、分辨率高、成像逼真，目前较多前装HUD均采用此种技术，德州仪器公司也一直在汽车行业推广DLP。

不过，由于DLP投影的是整个平面，为了提升显示效果，需要针对不同挡风玻璃订制高精度的反射非球面镜，这也直接导致DLPHUD成本提高；且汽车使用环境复杂，其核心零件DMD较易出现坏点，使用寿命有待提高。

激光投影技术

简言之，就是用激光为投影光源的技术，目前主要运用在室外大型投影和演出上，由于并不是全平面投影，激光投影具有色域广、亮度高、聚焦效果好的特点，非常适合投影资讯简单、亮度要求高的HUD场景；并且由于激光投影属于聚焦投影，并不需要HUD匹配复杂的光学系统。

但目前激光二极管对温度较敏感，不能达到车规要求的85℃的工作要求。

▲激光投影原理。

LCOS

LCOSLiquidCrystalonSilicon硅基液晶技术，是一种基于反射式的微型矩阵液晶显示技术，可以在非常小的尺寸内显示丰富的资讯，亮度、分辨率、对比度等性能都非常优越，GoogleGlass采用的就是这种技术；但目前硅基液晶并不能大量量产，成本太高，仅有部分工程试验HUD产品采用这一技术。

▲各种投影技术对比。

ARHUD

HUD技术被业界重新重视，不仅因为它能提高驾驶安全性和显示效果，更重要的是AR技术的出现，让HUD的使用场景有了更多可能，能更加有效的提高驾驶安全性。

导航的时候可以直接将资讯显示到HUD上，并融合实际的路况场景进行显示，左转右转一目了然；更能结合ADAS功能，及时预告路况和行人资讯。

▲ARHUD使用场景。

技术难点和局限

VID

VID（VirtualImageDistance）虚拟图像距离，可以理解为图像焦点到眼睛的距离。

实际驾驶情况下，HUD的显示图像和道路并不是在一个平面，人眼在道路和HUD之间也需要来回切换，调整眼睛的焦点，虽然解决了低头的问题，但频繁调整焦点也会导致视觉疲劳，并不能做到百分之百的融合显示。

一般驾驶时关注的主要是前方20米左右的情况，但目前HUD最多只能将VID做到3米，这一参数限制了HUD的显示效果。

▲VID

高温和散热

HUD一般配置在仪表板的前方，完全暴露在太阳光下，因此HUD虽然在驾驶舱内使用，但也经受着高温环境的考验，加上高亮度投影本身就需要大光源的支持，灯泡的合理散热也是需要考虑的因素。

德州仪器在其HUD样机中将结构做成了全金属来辅助散热，这无形中也增加了成本。

成本

由于汽车级产品的高要求，原装的HUD产品始终没办法把成本降到合理的区间，只能在现实效果上进行妥协，也就导致目前很多HUD产品的使用效果不尽如人意，加上使用情景有限，多数厂商不愿意增加这项配置。

希望这现象在ARHUD时代会有改观。

未来前景

随着智慧驾驶技术的不断发展，驾驶汽车所要判断和提醒的资讯也越来越多，如今的仪表板显然不能满足这些需求，将驾驶资讯和道路资讯显示在挡风玻璃上已经是一个必然的趋势，科幻电影中的场景终将到来。

如今，越来越多的厂商已经投入到这一领域，汽车厂商也已经明确看到了HUD的必要性，相信在今后两年就会出现越来越多标配HUD的车型。

更可以相信，挡风玻璃全息显示也会在未来实现。

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