HUD起源及三大HUD技術(shù)的發(fā)展

HUD也叫抬頭顯示，又叫平視顯示系統(tǒng)，最初前身是作為美國的A-5艦載機(jī)的應(yīng)用，通過平視顯示屏投射到飛行員視野前方的透視鏡，使得飛行員更加安全高效完成重要信息的觀測，提高飛行安全。自1980年后，HUD技術(shù)開始用于民航客機(jī)用于顯示導(dǎo)航信息。

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汽車HUD的崛起

1988年，通用汽車開始將HUD技術(shù)從飛行領(lǐng)域過渡到民用汽車領(lǐng)域中來，隨后第三年即1991年，日本豐田公司在皇冠車型上首次搭載HUD平視顯示系統(tǒng)，隨著HUD的興起，自2003年后，寶馬、奔馳、奧迪等豪華品牌隨后加入到HUD技術(shù)的大家庭中來，當(dāng)時的HUD發(fā)展前期基本以C HUD組合式抬頭顯示為主。

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三大HUD技術(shù)

HUD根據(jù)顯示屏的不同，HUD產(chǎn)品可劃分為三類：

C-HUD（組合型抬頭顯示系統(tǒng)），早期的HUD技術(shù)，是一種將時速、導(dǎo)航等重要的行車信息，投影到駕駛員前面儀表板上的一塊透明樹脂玻璃上的顯示系統(tǒng)。它通過即插即用或集成到儀表盤的方式提供，設(shè)計簡單，成本相對較低。C-HUD的核心是一個獨立的透明樹脂屏幕，一般會根據(jù)成像條件對鏡面進(jìn)行特殊處理，以確保信息清晰可見。

優(yōu)缺點：

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，成像清晰。

缺點：成像區(qū)域小，顯示內(nèi)容有限；成像距離近，成像高度較低；布置位置處于駕駛員前方的儀表板上，在車輛發(fā)生碰撞時可能會對駕駛員造成二次傷害。

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W-HUD（風(fēng)擋型抬頭顯示系統(tǒng)）是利用光學(xué)反射的原理，將重要的行駛相關(guān)資訊投射在擋風(fēng)玻璃上面顯示，它提供了更為直觀且一體化的顯示效果，有助于駕駛員的安全行駛。

優(yōu)缺點：

優(yōu)點：顯示效果一體化，有助于駕駛安全。

缺點：由于擋風(fēng)玻璃一般為曲面玻璃，需要精確的非球面反射鏡來確保效果，導(dǎo)致成本較高。

AR-HUD（增強(qiáng)現(xiàn)實型抬頭顯示系統(tǒng)）

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AR-HUD是一種將虛擬信息疊加到實際道路上的顯示系統(tǒng)，通過智能駕駛的傳感器（如攝像頭、雷達(dá)等）對前方的路況進(jìn)行解析建模，以得到對象的位置、距離、大小等要素，再把HUD顯示的信息精準(zhǔn)地投影到對應(yīng)的位置，它結(jié)合了車輛導(dǎo)航、ADAS功能等，提供行車中道路偏移、前車預(yù)警及障礙物識別等提示。

優(yōu)缺點：

優(yōu)點：成像距離遠(yuǎn)，成像尺寸大，顯示信息豐富，與真實駕駛環(huán)境融為一體，無視覺盲區(qū)。

缺點：技術(shù)復(fù)雜，研發(fā)、生產(chǎn)成本高，對光學(xué)設(shè)計、光源選擇等有較高要求。

全景UHD（超高清全景顯示）并非特指一種HUD類型，而是指超高清晰度（Ultra High Definition，簡稱UHD）的全景顯示技術(shù)，UHD是一種圖像分辨率標(biāo)準(zhǔn)，其分辨率通常為3840×2160像素（也稱為4K UHD），或者更高的7680×4320像素（也稱為8K UHD），全景UHD顯示技術(shù)能夠提供更廣闊的視野、更細(xì)膩的圖像細(xì)節(jié)和更逼真的視覺效果。

應(yīng)用領(lǐng)域：

影視娛樂：為觀眾帶來更加逼真、震撼的視覺享受。

游戲產(chǎn)業(yè)：提供更加真實、沉浸式的游戲體驗。

廣告行業(yè)：使廣告畫面更加生動、吸引人。

教育和醫(yī)療領(lǐng)域：高清晰度的圖像有助于更精確的診斷和教學(xué)。

D-HUD、W-HUD、AR-HUD是三種不同類型的抬頭顯示系統(tǒng)，各自具有不同的特點和應(yīng)用場景；而全景UHD則是一種超高清的全景顯示技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。

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AR-HUD的構(gòu)成

HUD的核心部件主要由PGU(圖像生成單元)、Concave Mirror(自由曲面鏡)和Windshield(擋風(fēng)玻璃)構(gòu)成。PGU用以產(chǎn)生圖形、控制亮度，自由曲面鏡用以放大畫面，消除擋風(fēng)玻璃造成的畸變；擋風(fēng)玻璃負(fù)責(zé)再次放大畫面，消除重影(如通過形玻璃)后再將圖形反射至人眼。由于HUD畫面虛像由擋風(fēng)玻璃反射而來，所以給人的視覺感覺就像畫面懸浮在玻璃外，呈現(xiàn)出一種全息影像的效果。

PGU(Picture Generation Unit)成像單元是AR-HUD的關(guān)鍵部件，直接影響HUD的成像效果與產(chǎn)品化成本。在AR-HUD成本中，PGU價值占比最大，可達(dá)整機(jī)BOM的30%~50%。目前行業(yè)公認(rèn)的PGU技術(shù)路徑可以分為四條，主要包括TFT-LCD(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display)、DLP( Digital LightProcessing)、LBS激光掃描(Laser Beam Scanning)、LCOS( LiquidCrystal on Silicon)等。

相關(guān)文章：車載抬頭顯示HUD投影技術(shù)及光學(xué)元件分析

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AR-HUD光學(xué)零件難度

光學(xué)零件也是重要的技術(shù)壁壘，HUD內(nèi)置的自由曲面反射鏡，擋風(fēng)玻璃由于是不規(guī)則的自由曲面，正常投射的影像經(jīng)過擋風(fēng)玻璃反射后會形成畫面崎變，這時候就需要自由曲面鏡匹配汽車擋風(fēng)玻璃面型以消除靜態(tài)畸變、動態(tài)畸變、雙眼視差等問題。自由曲面鏡模具需要用精密儀器制造，做成納米級，非球面鏡需要一次成形，材料一般為為PC或者COC塑料材質(zhì)，要求高面型精度，高反射率，良好的耐候性能。

HUD未來發(fā)展概況

從目前的市場發(fā)展來看，AR-HUD的發(fā)展崛起迅猛，目前國內(nèi)以及國際多家知名企業(yè)開始往AR-HUD（即增強(qiáng)現(xiàn)實抬頭顯示系統(tǒng)）發(fā)展，如華為、LG、松下、華陽多媒體、水晶光電、澤景、銳思華創(chuàng)等多家企業(yè)在逐步邁入AR-HUD車載市場，盡管存在難度技術(shù)大、制作成本高、體積大等技術(shù)難點，但是隨著國內(nèi)目前車載技術(shù)的發(fā)展，這一難點被攻克的速度正在加快。

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