HUD從一開始并不是為汽車而生的，它是一種飛行輔助器用來增強飛行安全，讓飛行員不用低頭就能看到他需要的信息。

后來人們發(fā)現(xiàn)HUD如果應(yīng)用在汽車上，對駕駛員也同樣可以起到主動安全的作用，繼而催生出最初的C-HUD、W-HUD和現(xiàn)在的AR-HUD。

AR-HUD是AR增強現(xiàn)實技術(shù)和HUD抬頭顯示相結(jié)合的一種新型的車用HUD，與C-HUD和W-HUD最大的不同之處在于，AR-HUD擁有更大的視場角和更遠(yuǎn)的成像距離，而這兩點也正好是影響用戶體驗的關(guān)鍵因素。

此外，增強現(xiàn)實技術(shù)可以直接將顯示效果疊加到現(xiàn)實路面。無論是從產(chǎn)品本身的特性還是功能，AR-HUD都是前兩者的集大成者并且對其部分重要環(huán)節(jié)進行放大和優(yōu)化，同時這也預(yù)示了未來HUD發(fā)展的一個趨勢。

AR-HUD看似風(fēng)頭正火，但受制于技術(shù)、市場、用戶體驗等多方面的原因，事實上產(chǎn)品落地遠(yuǎn)不及想的那么容易。

對于用戶而言，決定會不會使用AR-HUD主要取決于它能帶給自己的體驗效果有多好，這直接影響到廠商是否可以將產(chǎn)品大規(guī)模推向市場。做出一臺讓用戶滿意的AR-HUD，需要綜合考量多方面的因素，在這其中視場角、成像距離、光路設(shè)計等成為重中之重。

更大的視場角和更遠(yuǎn)的成像距離

視場角的大小決定了光學(xué)儀器的視場范圍，視場角越大，視野就越大。傳統(tǒng)的W-HUD的視場角一般在5°-6°，而AR-HUD的視場角則都大于等于10°。

從理論上來講，廠商都希望把視場角做的稍大一些，但真正去落實的時候，卻受到了諸多限制。最明顯的問題就是體積該如何控制？

視場角越大意味著需要足夠大的反射板和光路設(shè)計，這也是造成AR-HUD體積居高不下的主要原因，汽車需要有足夠的空間裝得下這個設(shè)備，尤其是對于前裝AR-HUD顯得更為重要。

大陸集團在2014年研發(fā)的AR-HUD或許可以給我們一些啟發(fā)，它有兩個不同的視場角和成像面，稱為近投影或狀態(tài)投影面，和遠(yuǎn)投影或增強投影面。

近投影的視場角為5°X1°，成像距離為2.4米，主要顯示駕駛員所選擇的狀態(tài)信息， 如速度、限速以及一些ADAS功能，而遠(yuǎn)投影的的視場角為10°X4.8°，成像距離可以達(dá)到7.5米，增強現(xiàn)實的標(biāo)識會直接顯示在路面上，該款A(yù)R-HUD的體積達(dá)13升。

成像距離是影響AR-HUD體驗效果的另一個重要因素，同樣，它和體積也有緊密的關(guān)系。疆程科技在高工智能汽車開發(fā)者大會上提到，當(dāng)AR-HUD的成像距離超過20米，體積達(dá)到了9L，如果是在7-10米的范圍，體積可以控制在7L左右。

所以如何在提高視場角和成像距離的基礎(chǔ)上又能將體積控制在較小的范圍，成為考驗廠商研發(fā)能力的一道技術(shù)難關(guān)。

不過，AR-HUD屬于定制化生產(chǎn)，廠商要考慮主機廠方面的需求，包括主機廠需要多大的視場角和多遠(yuǎn)的成像距離然后針對不同車型進行設(shè)計。

除了需要考慮對體積的影響，成像距離還需要符合用戶在行駛過程中焦點的遠(yuǎn)近調(diào)節(jié)，太遠(yuǎn)或太近的距離都不是一個最合適距離范圍。目前，業(yè)內(nèi)的AR-HUD的成像距離基本可以達(dá)到5米-20米的范圍。

關(guān)于成像距離我們會有一個疑惑是不是越遠(yuǎn)越好？相關(guān)業(yè)內(nèi)人士給出的回答是需要結(jié)合當(dāng)下的行駛環(huán)境。

用戶在駕駛過程中會遇到各種駕駛場景，如復(fù)雜擁擠的城市道路、高速路、九曲十八彎的山路等等，不同場景下需求是不同的。在高速路行駛時，AR-HUD的成像距離遠(yuǎn)一些效果更好，城市道路上可以稍近一些，還有一些特殊的情況像是轉(zhuǎn)彎也需要考慮合適的成像距離。

成像方案、重影和畸變

成像方案的選擇同樣也直接影響HUD的顯示效果，目前車用量產(chǎn)的HUD幾乎都采用的是TFT液晶屏成像，它的優(yōu)勢在于技術(shù)已經(jīng)很成熟，成本較低，但缺陷也很明顯，TFT的本質(zhì)是透過背光照明，液晶擋住了大部分光，所以造成顯示亮度不夠，而且耗能高發(fā)熱嚴(yán)重。

與TFT相對應(yīng)的另一種DLP數(shù)字光處理方案成為現(xiàn)在HUD，特別是AR-HUD的首選方案。DLP可以看做是一種反光鏡，主要通過數(shù)字微晶片來實現(xiàn)數(shù)字光處理過程，所以它的像素容易擴展、分辨率更高、亮度和飽和度也比TFT更好，耗能較低。

AR-HUD想要實現(xiàn)更大的視場角和更遠(yuǎn)的成像距離，需要成像儀發(fā)出大量的光，放大系統(tǒng)倍數(shù)。同時，HUD又正好在中控臺附近，距離發(fā)動機較近，這樣設(shè)計造成的問題就是HUD成像儀面板的一小塊區(qū)域會負(fù)荷大熱量而引發(fā)安全隱患。

所以在高溫穩(wěn)定性上，DLP也比TFT具有更高的耐熱性，它可以達(dá)到105°，而TFT只能做到95°。

不過，DLP方案的光學(xué)成像單元需要較多的光學(xué)零件，TFT只需要簡單的背光和面板，并且DLP的成像分辨率更高，所以在光路上DLP需要兩塊自由曲面鏡，提高了成本，加大了鏡面工藝制作難度。

這也是讓多數(shù)廠商對DLP方案猶豫不決的主要原因。

此外，汽車的前擋風(fēng)玻璃并不是平面的，而是帶有弧度的曲面玻璃，不同位置的曲面變形程度都不同，圖像在經(jīng)過曲面玻璃的反射，最終形成的虛像也會發(fā)生不同的形變，這種形變稱之為“畸變”。

畸變后的圖像會直接影響用戶的使用。針對這個問題，目前采用的方法是通過特殊的鏡片制作工藝打磨鏡片，或者是使用軟件算法來解決，無論是通過算法還是打磨鏡面都有著極高的技術(shù)要求。

畫面重影現(xiàn)象一直都是HUD研發(fā)中不可忽略的一個問題，由于其擋風(fēng)玻璃本身的特性無法滿足HUD成像需求，導(dǎo)致畫面不清晰。

所以HUD系統(tǒng)需要特殊的擋風(fēng)玻璃，即HUD玻璃，讓圖像可以更精準(zhǔn)清晰的呈現(xiàn)。HUD玻璃中間夾了一層楔形金屬箔，使得光線在經(jīng)過兩個反射面后匯集成一條光路，從而避免了重影問題。

駕駛員在行駛過程中必須要保證自己能夠看清整個顯示圖像，但每個人的身高不同，在行駛過程中頭部也會發(fā)生偏移，如何確保用戶在小幅度移動頭部的情況下也能看清前方的整個投影屏幕，這部分就非?？简瀼S家對眼盒的設(shè)計。

比較好的方案是給AR-HUD系統(tǒng)加一個眼部追蹤和圖像位置實時自動調(diào)節(jié)的功能，不過，這也是目前技術(shù)上的一個難點，廠商更多是選擇盡可能把眼盒做大或是在產(chǎn)品端微調(diào)。

AR-HUD研發(fā)中最重要也是現(xiàn)階段比較難以攻克的就是光學(xué)設(shè)計，以DLP方案為例，想要畫面呈現(xiàn)出來是清晰穩(wěn)定的，廠商首先需要考慮光機的質(zhì)量，投影圖像要清晰、分辨率高、均勻度好。

其次，反射鏡面的精確度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，而這方面對工藝有很高的要求。

最后就是在結(jié)構(gòu)上做好光路設(shè)計，避免諸如重影、光斑之類的情況出現(xiàn)。

量產(chǎn)之路雖然困難重重，但目前國內(nèi)已經(jīng)有一些廠商公布了他們AR-HUD量產(chǎn)計劃，如疆程科技憑借其小體積、較遠(yuǎn)的成像距離和更大的視場角的技術(shù)優(yōu)勢，預(yù)計在2020年實現(xiàn)量產(chǎn)。

未來兩到三年，AR-HUD將會面臨量產(chǎn)的爆發(fā)期，屆時，我們或許可以期待看到更加具有突破性的量產(chǎn)落地產(chǎn)品。