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

时间:2020-06-07 作者:

https://technews.tw/2017/05/06/hud-useful/
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──head up display 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。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 奥迪 A6 HUD 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 可将手机萤幕投射到车窗上变成 HUD。透明显示萤幕 + 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萤幕的差别,会有一些实现方法上的不同。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 技术原理。按照显示萤幕的不同,HUD 可分为 CHUD和 WHUD。CHUD 显示萤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,可以有效控製成本,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。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 CHUDWHUD 显示萤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。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 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、雷射扫描投影、LCOS 投影等技术。LCD 投影最常见、技术最成熟的投影技术,与 LCD 萤幕的原理类似,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,解析度也不高,但技术成熟、成本低廉,成为现阶段很多 HUD 的首选。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 LCD 投影技术原理。DLP 投影DLP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,可将强光源经过数位反射后投影出来。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 DLP 投影原理。DLP 投影技术亮度高、解析度高、成像逼真,目前较多前装 HUD 均採用此种技术,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製高精度的反射非球面镜,这也直接导致 DLP HUD 成本提高;且汽车使用环境複杂,其核心零件 DMD 较易出现坏点,使用寿命有待提高。雷射投影技术简言之,就是用雷射为投影光源的技术,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,雷射投影具有色域广、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;并且由于雷射投影属于聚焦投影,并不需要 HUD 匹配複杂的光学系统。但目前雷射二极管对温度较敏感,不能达到车规要求的 85℃ 的工作要求。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 雷射投影原理。LCOSLCOS Liquid Crystal on Silicon 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、解析度、对比度等性能都非常优越,Google Glass 採用的就是这种技术;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 产品採用这一技术。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 各种投影技术对比。AR HUDHUD 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。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 AR HUD 使用场景。技术难点和局限VIDVID 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 公尺左右的情况,但目前 HUD 最多只能将 VID 做到 3 公尺,这一参数限制了 HUD 的显示效果。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 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 AR HUD 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。延伸阅读:透过扩增实境驱动车用抬头显示器的发展