HUD 抬頭顯示器──曾經不受重視的選配規格再次成為目光焦點

HUD──head up display 抬頭顯示器，最早出現在戰鬥機上，為了讓飛行員不用頻繁低頭看儀錶板集中注意力，將重要資訊在視線前方的一塊透明玻璃上顯示。這項技術在幾年前也引入汽車，但目前標配這一技術的量產車卻寥寥無幾，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 2016 年下半年，隨著 AR 技術出現，HUD 才重回人們視野，阿里巴巴 1,800 萬美元投資 WayRay，更是讓人引發遐想。

奧迪 A6 HUD 拆解。

由於這項技術的原理非常簡單，現在去網上搜尋 HUD，會有幾百到幾千多種價位、幾百款產品，甚至有的 App 可將手機屏幕投射到車窗上變成 HUD。透明顯示屏幕 + 投影技術就可以實現抬頭顯示功能，基本與投影機的原理相同，只是由於所選投影技術和屏幕的差別，會有一些實現方法上的不同。

HUD 技術原理。

按照顯示屏幕的不同，HUD 可分為 CHUD（Combiner HUD 組合型）和 WHUD（Windshield HUD 擋風玻璃 HUD）。CHUD 顯示屏幕為置於儀錶板上方的一塊透明樹脂玻璃，一般會根據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 置於儀錶上方，在車輛碰撞時會對駕駛產生二次傷害，不利車內安全。

CHUD

WHUD 顯示屏幕直接使用汽車的擋風玻璃，顯示效果更為一體化，也有助於造型布置；但由於擋風玻璃一般為曲面玻璃，因此 WHUD 一定要根據擋風玻璃的尺寸和曲率搭配高精度非球面反射鏡，這也直接導致 WHUD 成本升高。

WHUD。

目前用在 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、技術最成熟的投影技術，與 LCD 屏幕的原理類似，將白光光源用稜鏡分為紅、綠、藍三色，經過液晶單元，達到投影效果；但光線在經過液晶後亮度會有一定程度的衰減，並且因液晶之間有一定距離，解析度也不高，但技術成熟、成本低廉，成為現階段很多 HUD 的首選。

LCD 投影技術原理。

DLP 投影

DLP（Digital Light Processing）數位光處理技術是美國德州儀器的專利技術，透過集成數十萬個超微型鏡片的 DMD（數位微鏡晶元），可將強光源經過數位反射後投影出來。

DLP 投影原理。

DLP 投影技術亮度高、解析度高、成像逼真，目前較多前裝 HUD 均採用此種技術，德州儀器公司也一直在汽車行業推廣 DLP。不過，由於 DLP 投影的是整個平面，為了提升顯示效果，需要針對不同擋風玻璃訂製高精度的反射非球面鏡，這也直接導致 DLP HUD 成本提高；且汽車使用環境複雜，其核心零件 DMD 較易出現壞點，使用壽命有待提高。

激光投影技術

簡言之，就是用激光為投影光源的技術，目前主要運用在室外大型投影和演出上，由於並不是全平面投影，激光投影具有色域廣、亮度高、聚焦效果好的特點，非常適合投影資訊簡單、亮度要求高的 HUD 場景；並且由於激光投影屬於聚焦投影，並不需要 HUD 匹配複雜的光學系統。但目前激光二極體對溫度較敏感，不能達到車規要求的 85℃ 的工作要求。

激光投影原理。

LCOS

LCOS Liquid Crystal on Silicon 硅基液晶技術，是一種基於反射式的微型矩陣液晶顯示技術，可以在非常小的尺寸內顯示豐富的資訊，亮度、解析度、對比度等性能都非常優越，Google Glass 採用的就是這種技術；但目前硅基液晶並不能大量量產，成本太高，僅有部分工程試驗 HUD 產品採用這一技術。

各種投影技術對比。

HUD 技術被業界重新重視，不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，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資訊顯示到 HUD 上，並融合實際的路況場景進行顯示，左轉右轉一目了然；更能結合 ADAS 功能，及時預告路況和行人資訊。

AR HUD 使用場景。

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 的顯示圖像和道路並不是在一個平面， 人眼在道路和 HUD 之間也需要來回切換，調整眼睛的焦點，雖然解決了低頭的問題，但頻繁調整焦點也會導致視覺疲勞，並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 HUD 最多只能將 VID 做到 3 米，這一參數限制了 HUD 的顯示效果。

VID

高溫和散熱

HUD 一般配置在儀錶板的前方，完全暴露在太陽光下，因此 HUD 雖然在駕駛艙內使用，但也經受著高溫環境的考驗，加上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 樣機中將結構做成了全金屬來輔助散熱，這無形中也增加了成本。

成本

由於汽車級產品的高要求，原裝的 HUD 產品始終沒辦法把成本降到合理的區間，只能在現實效果上進行妥協，也就導致目前很多 HUD 產品的使用效果不盡如人意，加上使用情景有限，多數廠商不願意增加這項配置。希望這現象在 AR HUD 時代會有改觀。

隨著智慧駕駛技術的不斷發展，駕駛汽車所要判斷和提醒的資訊也越來越多，如今的儀錶板顯然不能滿足這些需求，將駕駛資訊和道路資訊顯示在擋風玻璃上已經是一個必然的趨勢，科幻電影中的場景終將到來。如今，越來越多的廠商已經投入到這一領域，汽車廠商也已經明確看到了 HUD 的必要性，相信在今後兩年就會出現越來越多標配 HUD 的車型。更可以相信，擋風玻璃全息顯示也會在未來實現。

（本文由 雷鋒網授權轉載；首圖來源：Flickr/Automobile ItaliaCC BY 2.0）