大年夜火的HUD不来理解一下？

HUD能够在驾驶员视线前方呈现主要的驾驶信息，从而提高驾驶安全性和便利性，减少了驾驶员低头查看仪表板的次数，从而降落了交通事件的风险，同时也能和自动驾驶/赞助驾驶技能结合。

其余，HUD可以展示的内容越来越丰富，可以包括导航、音乐、电话等多种信息，从而改进驾驶体验并提升了驾驶过程中的便捷性和舒适性，并提升车辆的科技感。

随着HUD越来越遍及，本文盘点了几个主要的HUD技能，有助于更好的理解汽车电子技能。

HUD的类型

HUD是一种将关键驾驶信息投射到驾驶员视线前方的透明显示技能。
这些信息可以包括车速、导航指示、警告旗子暗记等。
通过HUD，驾驶员无需低头查看仪表板，即可快速获取所需信息。

HUD的事情事理紧张是通过投影仪将图像信息投射到一块半透明的反射镜上，反射镜再将图像反射到驾驶员的视线中。
这样，驾驶员就可以在保持视线不变的情形下，看到所需的驾驶信息。

图：HUD事情事理

根据投影办法和位置的不同，HUD可以分为几种类型，C-HUD（组合型举头显示）和W-HUD（挡风玻璃型举头显示）以及AR-HUD(增强现实型举头显示系统)。
C-HUD常日将信息显示在一个独立的透明屏幕上，而W-HUD和AR-HUD则直接将信息投射到汽车的前挡风玻璃上。

就体验而言，AR-HUD最好，但是实在现难度也越大，尚有诸多问题须要改进，包括本钱、尺寸、显示亮度、显示质量以及散热等等。

AR HUD与其他产品的效果和尺寸比拟

HUD的技能实现

AR-HUD技能的家当链包括图像天生单元（PGU）、光学镜面、玻璃、软件等零部件供应商。
个中，PGU被认为是家当链中的核心板块，它霸占了AR-HUD总本钱的50%，其次是光学镜面，占比20%。
在AR-HUD技能中，PGU用于天生图像并掌握亮度。

目前的AR-HUD以投影折射的形式实现，整体光机体积在20L旁边，对车身支配和电子系统的支配哀求很高，同时也很难担保成像的效果。
小体积、高清化也是汽车OEM的诉求。
尺寸、本钱和效果是HUD目前须要占领的三座大山。
毕竟我们看到无论哪种投影技能在投影仪市场已经成熟太多年，但是在汽车上还有很长的路要走。

目前，最成熟的PGU技能路径是德州仪器的DLP技能。
DLP 是一种数字光处理技能，是首先将旗子暗记经由数字化处理后再进行投影显示的技能。
DLP 技能的核心是DMD 即数字微镜芯片，是目前效果最好也是商用范围最广的HUD技能。
但由于其高本钱和专利垄断，供应商相对单一，因此业界也一贯在探求其他HUD技能来降落本钱。

图：TI的DMD，利用MEMS技能偏移实现图像天生

图：TI的DLP系统实现框图

其余几种方法包括TFT、LCoS，LBS以及MicroLED则被认为是未来的潜在技能趋势。

TFT 是 LCD 液晶显示的一种，其事理是LED发出的光透过液晶单元后将屏幕上的信息投射出去。
TFT本钱最为便宜，效果也最差。
详细包括投影间隔变长，办理阳光倒灌难度大；光芒为偏振光，不支持太阳镜；光效低，产品亮度欠缺。

LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 是一种反射式投影技能。
其事理是利用半导体技能和镀铝膜技能，形成有源点阵反射 CMOS 基板，然后将基板与含有 ITO 透明电极的玻璃贴合，末了在基板和玻璃之间注意灌输液晶形成并封装成 LCoS 器件，这次华为问界M9就采取了自研的LCoS方案。
主要的是，LCoS技能PGU不会被国外公司垄断。

LCoS事理

LBS全名为Laser Beam Scanning，即激光扫描投影技能，是利用激光二极管搭配微机电系统（MEMS）组成的图像生产模块（PGU）。
在HUD的设计过程中，为了应对不同的外部光芒、景象等影响，须要更高的亮度来达到更佳的影像质量与视觉效果，利用LBS，可以在更高瓦数的激光光源下，有效增加HUD系统整体的亮度。

同时，LBS的技能可以有效办理AR HUD中PGU的体积占比问题，因此被认为是利用光学成像系统的调度，是未来技能中最有希望战胜FOV过小的问题，在同等的体积下实现更大的FOV。
在面对波导等新成像技能时，LBS也是最佳的PGU搭载选择。
数年前厂商就在考试测验LBS技能，不但是用于AR-HUD，包括投影仪、AR眼镜都是其潜在运用领域。
不过，迄今AR-HUD商用化仍在探索中。
代表企业有很多，有些并不一定只面向AR-HUD市场，详细包括龙马璞芯、意法半导体、英飞凌、Raythink、MicroVision、Maradin、Mirrorcle等公司。

Micro-LED是微型化 LED 阵列（1-100 微米级别），构造为微型发光二极管，通过对其施加电压而发出单色光，每一个 MicroLED 可视为一个像素。
由于采取 GaN 等无机材料，并直接由LED发光，因此具有寿命长、事情温度范围宽、相应韶光快、 亮度高、能耗低（理论上比 LCD 低 90%）等上风。
MicroLED 被认为是下一代显示技能，但目前成熟度有待提高，制备过程中的巨量转移等工艺稳定性、良率均有待提高。

光学模组的创新

无论何种图像天生办法，都是利用了光学反射后投射到挡风玻璃上，光学模组是影响产品体积的主要成分。

为了连续减少体积，业界将光波导技能（optical waveguide）视为光学成像中冉冉升起的一颗新星。
光波导本身并不是什么新技能，光纤便是详细运用之一。
但是要想实现其在AR-HUD上的运用，还须要更多的商业化创新。
AR光波导技能分为几何光波导和衍射光波导，几何光波导基于传统几何光学事理进行设计和制造，几何光波导也称为阵列光波导。
衍射光波导技能则分为表面浮雕光栅波导和体全息光栅波导。
衍射光波导则利用光的衍射效应，紧张采取光栅构造实现对光束的调制。
体全息光波导的工艺事理较为大略，用激光干涉曝光即可形成光栅构造。

光栅波导如果要将微投影系统（光机）发出的光导入人眼，必须经由耦入和耦出的过程。
即光机发出的光通过耦入光栅，进入平板波导，并在个中进行全反射传播，末了再由耦出光栅将光通报到人眼。
这里的耦入和耦出光栅，采取的便是表面浮雕光栅。
由于纳米级光栅的特色尺寸与光波长相称，这里已经不能将光算作普通光芒，而是要把光当做一种电磁波。

DigiLens于2020年宣告推出利用光波导技能的CrystalClear AR-HUD，此款显示器拥有最高达15 x 5的最大视场（FOV）HUD，以及仅有约5升体积的封装。
与当今市场上任何其他同类最佳HUD比较，其尺寸不到竞争对手的三分之一。

从军用到民用的HUD技能

末了让我们来回顾下HUD的历史。
最初HUD是在1960年代的美国海军A-5舰载机上成功利用的。
这种技能在飞机上被称为平视显示系统，它能够将翱翔参数、姿态信息、导航信息等投射到翱翔员视野正前方的透视镜上。
这样，翱翔员可以在不低头的情形下，同时看到仪表参数和外界目视参照物，从而减少了低头查看仪表的频率，提高了翱翔安全性。

到了1980年，HUD技能开始运用于民航飞机上，当时紧张用于显示导航信息。
随着韶光的推移，这项技能逐渐在波音、空客等民航客机上成为标配设备，显示的信息也日益丰富，包括空速、高度、航向、垂直速率、迎角、翱翔航径或速率矢量、自动驾驶干系仪器运行状态显示和警告显示等。

此后，HUD的技能边界在不断拓展。
上世纪80年代，通用汽车收购了航天和国防制造公司Hughes Aircraft，之后这项技能开始在汽车上涌现。
1988年，通用汽车在Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car上运用了HUD，这是天下上首款采取HUD技能的汽车。
最初的汽车HUD系统显示的信息有限并且颜色单一，但已经被认为是未来的紧张技能方向之一。
1991年丰田在皇冠Majesta上搭载了HUD，1997年，通用在其车型“Corvette”第五代车型上首次搭载了彩色显示HUD，2003年，宝马成为欧洲第一家利用HUD技能的汽车公司，奔驰、奥迪也随后开始利用HUD技能。
同年2003 年，电装开拓出了一款新型举头显示系统，既可以显示各种行车信息，又能显示红外图像，成为天下上第一款可以同时显示行车信息与夜视成像信息的举头显示器。

2012 年，先锋公司首次将导航信息引入车载 HUD，开拓出世界上首个运用HUD 技能的车载导航系统。

2020年，奔驰S级发布AR-HUD。
在奔驰的AR-HUD系统上，AR(增强现实)技能令导航信息与实际路面信息叠加，导航信息的显示更为直接且易于理解。
且AR-HUD结合ADAS功能，可以实时进行道路危险警示和预报路况，提升驾驶安全性。

总之，HUD作为一种前辈的汽车显示技能，在提高驾驶安全性、增强驾驶体验和提升科技感方面具有显著上风。
只管目前还存在一些寻衅和局限性，但随着技能的不断进步和本钱的降落，以及追求驾驶舒适性和便利性的需求，相信未来HUD将成为汽车的一项紧张差异化配置。