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HUD深度解析
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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
原标题:
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──headupdisplay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。
▲奥迪A6HUD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可将手机屏幕投射到车窗上变成HUD。
透明显示屏幕+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屏幕的差别,会有一些实现方法上的不同。
▲HUD技术原理。
按照显示屏幕的不同,HUD可分为CHUD(CombinerHUD组合型)和WHUD(WindshieldHUD挡风玻璃HUD)。
CHUD显示屏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,可以有效控制成本,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。
▲LCD投影技术原理。
DLP投影
DLP(DigitalLightProcessing)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(数位微镜芯片),可将强光源经过数位反射后投影出来。
▲DLP投影原理。
DLP投影技术亮度高、分辨率高、成像逼真,目前较多前装HUD均采用此种技术,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制高精度的反射非球面镜,这也直接导致DLPHUD成本提高;且汽车使用环境复杂,其核心零件DMD较易出现坏点,使用寿命有待提高。
激光投影技术
简言之,就是用激光为投影光源的技术,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,激光投影具有色域广、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;并且由于激光投影属于聚焦投影,并不需要HUD匹配复杂的光学系统。
但目前激光二极管对温度较敏感,不能达到车规要求的85℃的工作要求。
▲激光投影原理。
LCOS
LCOSLiquidCrystalonSilicon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、分辨率、对比度等性能都非常优越,GoogleGlass采用的就是这种技术;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产品采用这一技术。
▲各种投影技术对比。
ARHUD
HUD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。
▲ARHUD使用场景。
技术难点和局限
VID
VID(VirtualImageDistance)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米左右的情况,但目前HUD最多只能将VID做到3米,这一参数限制了HUD的显示效果。
▲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ARHUD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。
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