HUD(Head Up Display)中文一般稱之為抬頭顯示税课，分風(fēng)擋玻璃型（Windshield邮屁，W型）和集成顯示型（Combined姆涩，C型）琐鲁。HUD最早出現(xiàn)在通用的Corvette上卫旱，時(shí)間是2001年。2004年寶馬推出第一個(gè)彩色顯示HUD绣否。
2016年全球前裝HUD市場規(guī)模約為5.6億美元誊涯，同比增長33%。預(yù)計(jì)到2020年市場規(guī)模達(dá)17.8億美元蒜撮。2016年W型HUD市場規(guī)模大約5.3億美元暴构，出貨量大約200萬套。預(yù)計(jì)到2020年市場規(guī)模達(dá)17.15億美元段磨，出貨量大約700萬套取逾。C型市場規(guī)模大約3000萬美元，出貨量大約60萬套苹支。預(yù)計(jì)到2020年市場規(guī)模達(dá)6500萬美元砾隅，出貨量大約170萬套。
2016年全球主要HUD廠家市場占有率
來源：佐思產(chǎn)研
本田旗下的日本精機(jī)市場占有率超過50%债蜜，日本精機(jī)擁有寶馬晴埂、通用、奧迪三大客戶寻定，寶馬5系儒洛、7系、X系均采用日本精機(jī)的HUD狼速，奧迪的Q7以及通用旗下的凱迪拉克和別克都采用日本精機(jī)的HUD琅锻。日本精機(jī)計(jì)劃在2020年產(chǎn)能達(dá)到300萬臺，基本都是W型HUD向胡。日本精機(jī)在日本恼蓬、北美和英國擁有4個(gè)生產(chǎn)基地，日本廣島縣三次市的新基地正在興建僵芹，預(yù)計(jì)明年投產(chǎn)处硬。
德國大陸主要客戶是奔馳、奧迪和寶馬淮捆，奔馳C級郁油、奧迪的A6和A7本股，寶馬的3系列均采用大陸的HUD。大陸在2017年1月與美國Digilens公司達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議桐腌，主要開發(fā)AR-HUD拄显。2016年1月，Digilens推出一款類似谷歌眼鏡的產(chǎn)品案站，這是專為騎行者設(shè)計(jì)的虛擬現(xiàn)實(shí)工具躬审，可以為摩托車駕駛員等提供智能導(dǎo)航。這款設(shè)備的外觀就像是摩托頭盔配了一個(gè)谷歌眼鏡蟆盐，眼鏡通過磁力與頭盔固定在一起承边，鏡片位于用戶眼前，能夠顯示交通狀況石挂、燃料用量博助、速度和引擎功能。同時(shí)痹愚，外觀環(huán)境也會實(shí)時(shí)顯示富岳，以360度視角展示摩托車周圍的交通和路況。該產(chǎn)品使用Unity3D編輯器編寫拯腮，基于高通驍龍芯片和Android平臺打造窖式。還能顯示指定路線轉(zhuǎn)彎指示信號，可以提供頭盔前置和后置攝像頭所拍攝的視頻回放动壤，類似于行車記錄儀萝喘。這款設(shè)備的續(xù)航時(shí)間約為6小時(shí)。
另外琼懊，電裝HUD主要供應(yīng)豐田阁簸，偉世通主要供應(yīng)PSA，博世主要供應(yīng)寶馬Mini哼丈。
HUD有三個(gè)術(shù)語比較重要强窖，首先是VID(Virtual Image Distance)，虛擬圖像距離削祈。其次是HFOV和VFOV，水平視角和垂直視角脑漫。最后是Eyebox髓抑。
VID最佳距離是多少？我們知道HUD的初衷是讓人在駕駛車輛的大部分時(shí)間里都不再低頭看儀表盤优幸，因?yàn)槿搜墼诘缆泛蛢x表之間來回切換需要眼睛調(diào)整焦點(diǎn)吨拍，頻繁調(diào)整焦點(diǎn)會導(dǎo)致視覺疲勞，也不安全网杆。一般人駕車時(shí)眼睛需要至少覆蓋兩到三個(gè)車道的寬度羹饰，也就是大約7.5米伊滋。為了避免眼睛頻繁調(diào)整焦點(diǎn)，VID的最佳距離是10-20米队秩。而目前所有HUD的VID都不超過2.5米笑旺。也就是說駕駛者仍然需要頻繁地從HUD到路面之間切換，同樣會感覺疲憊馍资。
廣視角帶來另一個(gè)問題筒主，這就是分辨率的問題，人眼是有分辨率的鸟蟹。理論上認(rèn)為人眼能辨識所視物的最小視角是 0.78 弧分度（1 弧分度arcmin＝1/60 度）乌妙。在理論數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，考慮到環(huán)境光線對成像質(zhì)量的影響建钥，數(shù)據(jù)上通常取人眼的最小視角為 1 弧分度（1/60 度）藤韵。
上圖為HUD像素與視角之間的關(guān)系，如果HUD的水平視角為14度熊经，那么HUD的最佳分辨率是WVGA泽艘。如果水平視角接近22度，那就需要720p的分辨率奈搜。再有一個(gè)是對比度的問題悉盆，對比度太低，環(huán)境亮度高就無法看清馋吗，因此HUD的對比度在2000：1之上是比較好的焕盟。
還有一個(gè)概念是Eyebox，牽涉到一個(gè)專業(yè)術(shù)語：瞳距（Interpupillary Distance宏粤，簡稱IPD）脚翘。
上圖是美國人的典型瞳距圖，中國人估計(jì)要略窄一點(diǎn)點(diǎn)绍哎，Eyebox的最佳尺寸就是水平140毫米来农，垂直60毫米。水平尺寸通常做到140毫米不容易崇堰，而垂直尺寸則相對比較容易沃于。一般我們看到的W型HUD，Eyebox是168*60毫米海诲。
理想境界是很難達(dá)到的繁莹，來看目前的高端產(chǎn)品，上圖為奧迪A7上的HUD爆炸圖特幔，由大陸汽車提供咨演。VID為2.2米，HFOV為6度蚯斯，VFOV為2度薄风，分辨率為860*480饵较，分辨率基本已經(jīng)超越人眼極限。
W型HUD門檻極高遭赂，從光學(xué)的角度來看循诉，擋風(fēng)玻璃是自由曲面，而為了形成不失真的圖像嵌牺，就要求HUD 中的凹透鏡發(fā)出非常精確的圖像打洼。因此，在制造大鏡片的過程中對容差的要求更加嚴(yán)格：大陸集團(tuán)采用塑料注塑成形方法生產(chǎn)此類大型非球面鏡逆粹，整個(gè)表面的容差在 5 微米 (0.005 mm) 以下募疮。由于環(huán)境亮度的變化范圍大，HUD 需具有極高的亮度和精確的亮度控制（取決于虛擬影像的背景亮度）僻弹，以形成可輕松讀取的圖像阿浓。
全球來看，日本蹋绽、德國和臺灣擁有先進(jìn)的光學(xué)非球面制造技術(shù)芭毙，HUD的光學(xué)引擎異常復(fù)雜，連美國都沒有能力制造卸耘。
顯示器將以電子方式糾正任何通過擋風(fēng)玻璃產(chǎn)生的光學(xué)扭曲退敦。大量研發(fā)工作的主要重點(diǎn)是優(yōu)化圖像生成單元 (PGU)，包括散熱器蚣抗、 印刷電路板侈百、發(fā)光二極管 (LED) 矩陣及 TFT 彩色顯示器和導(dǎo)光管。 上圖中的顯示屏為 3.1英寸翰铡，分辨率達(dá)到 800 x 480 像素钝域。? ?TFT 顯示器中采用的 LED 亮度已達(dá)到 1,300 坎德拉/瓦 (cd/W)。自 2013 年起锭魔， 而在未來幾年內(nèi)例证，3,000 cd/W 的亮度將是一個(gè)可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。這便解釋了為何當(dāng)代標(biāo)準(zhǔn)系列的 HUD 顯示器在具有如此高亮度顯示的情況下僅需 8 瓦電源迷捧。而這要?dú)w功于 LED 技術(shù)日益提升的效率织咧。
高亮度LED由日本Nicha提供，順便說一句漠秋，日本Nicha是全球高亮度LED絕對霸主烦感，市場占有率超過60%，并且已經(jīng)連續(xù)保持超過10年膛堤。
上表為實(shí)現(xiàn)HUD各種技術(shù)的對比，LCOS比較占優(yōu)晌该，但是對比度低是其致命缺陷肥荔。DLP性能最佳绿渣，但成本比較高，可靠性也需要加強(qiáng)燕耿。目前C型多用VFD中符，W型多是LCD。需要指出這里認(rèn)為激光掃描型成本最高誉帅，這是不對的淀散。激光掃描型成本下降空間大。
上圖為典型的DLP型HUD框架圖
上圖為DLP型HUD光路圖
DLP型HUD成本高昂蚜锨，預(yù)計(jì)10K以下量級在2500美元以上档插。考慮到DMD已經(jīng)是非常成熟的亚再，即使大規(guī)模量產(chǎn)郭膛，也只能降低光機(jī)引擎的價(jià)格，DMD的價(jià)格不會下降多少氛悬，未來DLP型HUD成本很難降低则剃。所以業(yè)內(nèi)對DLP型HUD興趣不高。
上圖為激光掃描型HUD
激光掃描HUD成本挖掘潛力很高如捅， 因?yàn)槭侵苯油渡涔飨郑浣Y(jié)構(gòu)簡單，光學(xué)引擎大幅度簡化镜遣，對比度亮度都很高己肮，尤其對比度可以輕易達(dá)到7000：1，遠(yuǎn)超DLP烈涮，體積很小朴肺，色彩更好，功耗更低坚洽，發(fā)熱量很小戈稿，可靠性高，安裝很容易讶舰。缺點(diǎn)是需要一塊弧形透明有機(jī)玻璃做光學(xué)分散后再投射到擋風(fēng)玻璃上鞍盗，提高分辨率需要比較高的成本。典型的方案如MicroVision的Picop 跳昼，一旦量產(chǎn)般甲，成本有望大幅度下降。不過目前激光二極管的驅(qū)動技術(shù)還不夠完善鹅颊。
上圖為先鋒在2012年推出的HUD敷存，結(jié)合了激光掃描與AR，售價(jià)高達(dá)4000美元。
上圖為松下的激光掃描HUD原型
HUD的另一個(gè)動向就是與AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)結(jié)合锚烦。
上圖為AR-HUD架構(gòu)觅闽。
上圖為AR-HUD演示ACC，很多車輛即使配備了ACC也很少使用涮俄，就是操作界面不夠直觀蛉拙，如果能配合AR-HUD，ACC的使用率會大幅度增加彻亲，客戶更能體驗(yàn)ACC所帶來的價(jià)值孕锄。
據(jù)稱寶馬和起亞將在2017年使用大陸這種AR-HUD。不過我們以為苞尝，目前VID在2.5米以內(nèi)不適合用AR-HUD畸肆，這很有可能吸引駕駛員將注意力集中在車前一個(gè)很窄的小范圍內(nèi)而忽視周邊路況，畢竟目前的ADAS功能還比較簡單野来，不能讓人類駕駛員分心恼除。
