未来两到三年，AR-HUD将会面临量产的爆发期

HUD从一开始并不是为汽车而生的，它是一种飞行辅助器用来增强飞行安全，让飞行员不用低头就能看到他需要的信息。

后来人们发现HUD如果应用在汽车上，对驾驶员也同样可以起到主动安全的作用，继而催生出最初的C-HUD、W-HUD和现在的AR-HUD。

AR-HUD是AR增强现实技术和HUD抬头显示相结合的一种新型的车用HUD，与C-HUD和W-HUD最大的不同之处在于，AR-HUD拥有更大的视场角和更远的成像距离，而这两点也正好是影响用户体验的关键因素。

此外，增强现实技术可以直接将显示效果叠加到现实路面。无论是从产品本身的特性还是功能，AR-HUD都是前两者的集大成者并且对其部分重要环节进行放大和优化，同时这也预示了未来HUD发展的一个趋势。

AR-HUD看似风头正火，但受制于技术、市场、用户体验等多方面的原因，事实上产品落地远不及想的那么容易。

对于用户而言，决定会不会使用AR-HUD主要取决于它能带给自己的体验效果有多好，这直接影响到厂商是否可以将产品大规模推向市场。做出一台让用户满意的AR-HUD，需要综合考量多方面的因素，在这其中视场角、成像距离、光路设计等成为重中之重。

更大的视场角和更远的成像距离

视场角的大小决定了光学仪器的视场范围，视场角越大，视野就越大。传统的W-HUD的视场角一般在5°-6°，而AR-HUD的视场角则都大于等于10°。

从理论上来讲，厂商都希望把视场角做的稍大一些，但真正去落实的时候，却受到了诸多限制。最明显的问题就是体积该如何控制？

视场角越大意味着需要足够大的反射板和光路设计，这也是造成AR-HUD体积居高不下的主要原因，汽车需要有足够的空间装得下这个设备，尤其是对于前装AR-HUD显得更为重要。

大陆集团在2014年研发的AR-HUD或许可以给我们一些启发，它有两个不同的视场角和成像面，称为近投影或状态投影面，和远投影或增强投影面。

近投影的视场角为5°X1°，成像距离为2.4米，主要显示驾驶员所选择的状态信息， 如速度、限速以及一些ADAS功能，而远投影的的视场角为10°X4.8°，成像距离可以达到7.5米，增强现实的标识会直接显示在路面上，该款AR-HUD的体积达13升。

成像距离是影响AR-HUD体验效果的另一个重要因素，同样，它和体积也有紧密的关系。疆程科技在高工智能汽车开发者大会上提到，当AR-HUD的成像距离超过20米，体积达到了9L，如果是在7-10米的范围，体积可以控制在7L左右。

所以如何在提高视场角和成像距离的基础上又能将体积控制在较小的范围，成为考验厂商研发能力的一道技术难关。

不过，AR-HUD属于定制化生产，厂商要考虑主机厂方面的需求，包括主机厂需要多大的视场角和多远的成像距离然后针对不同车型进行设计。

除了需要考虑对体积的影响，成像距离还需要符合用户在行驶过程中焦点的远近调节，太远或太近的距离都不是一个最合适距离范围。目前，业内的AR-HUD的成像距离基本可以达到5米-20米的范围。

关于成像距离我们会有一个疑惑是不是越远越好？相关业内人士给出的回答是需要结合当下的行驶环境。

用户在驾驶过程中会遇到各种驾驶场景，如复杂拥挤的城市道路、高速路、九曲十八弯的山路等等，不同场景下需求是不同的。在高速路行驶时，AR-HUD的成像距离远一些效果更好，城市道路上可以稍近一些，还有一些特殊的情况像是转弯也需要考虑合适的成像距离。

成像方案、重影和畸变

成像方案的选择同样也直接影响HUD的显示效果，目前车用量产的HUD几乎都采用的是TFT液晶屏成像，它的优势在于技术已经很成熟，成本较低，但缺陷也很明显，TFT的本质是透过背光照明，液晶挡住了大部分光，所以造成显示亮度不够，而且耗能高发热严重。

与TFT相对应的另一种DLP数字光处理方案成为现在HUD，特别是AR-HUD的首选方案。DLP可以看做是一种反光镜，主要通过数字微晶片来实现数字光处理过程，所以它的像素容易扩展、分辨率更高、亮度和饱和度也比TFT更好，耗能较低。

AR-HUD想要实现更大的视场角和更远的成像距离，需要成像仪发出大量的光，放大系统倍数。同时，HUD又正好在中控台附近，距离发动机较近，这样设计造成的问题就是HUD成像仪面板的一小块区域会负荷大热量而引发安全隐患。

所以在高温稳定性上，DLP也比TFT具有更高的耐热性，它可以达到105°，而TFT只能做到95°。

不过，DLP方案的光学成像单元需要较多的光学零件，TFT只需要简单的背光和面板，并且DLP的成像分辨率更高，所以在光路上DLP需要两块自由曲面镜，提高了成本，加大了镜面工艺制作难度。

这也是让多数厂商对DLP方案犹豫不决的主要原因。

此外，汽车的前挡风玻璃并不是平面的，而是带有弧度的曲面玻璃，不同位置的曲面变形程度都不同，图像在经过曲面玻璃的反射，最终形成的虚像也会发生不同的形变，这种形变称之为“畸变”。

畸变后的图像会直接影响用户的使用。针对这个问题，目前采用的方法是通过特殊的镜片制作工艺打磨镜片，或者是使用软件算法来解决，无论是通过算法还是打磨镜面都有着极高的技术要求。

画面重影现象一直都是HUD研发中不可忽略的一个问题，由于其挡风玻璃本身的特性无法满足HUD成像需求，导致画面不清晰。

所以HUD系统需要特殊的挡风玻璃，即HUD玻璃，让图像可以更精准清晰的呈现。HUD玻璃中间夹了一层楔形金属箔，使得光线在经过两个反射面后汇集成一条光路，从而避免了重影问题。

驾驶员在行驶过程中必须要保证自己能够看清整个显示图像，但每个人的身高不同，在行驶过程中头部也会发生偏移，如何确保用户在小幅度移动头部的情况下也能看清前方的整个投影屏幕，这部分就非常考验厂家对眼盒的设计。

比较好的方案是给AR-HUD系统加一个眼部追踪和图像位置实时自动调节的功能，不过，这也是目前技术上的一个难点，厂商更多是选择尽可能把眼盒做大或是在产品端微调。

AR-HUD研发中最重要也是现阶段比较难以攻克的就是光学设计，以DLP方案为例，想要画面呈现出来是清晰稳定的，厂商首先需要考虑光机的质量，投影图像要清晰、分辨率高、均匀度好。

其次，反射镜面的精确度达到一定标准，而这方面对工艺有很高的要求。

最后就是在结构上做好光路设计，避免诸如重影、光斑之类的情况出现。

量产之路虽然困难重重，但目前国内已经有一些厂商公布了他们AR-HUD量产计划，如疆程科技凭借其小体积、较远的成像距离和更大的视场角的技术优势，预计在2020年实现量产。

未来两到三年，AR-HUD将会面临量产的爆发期，届时，我们或许可以期待看到更加具有突破性的量产落地产品。