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HUD投影技术大解密,你的HUD是哪个配置?

封面 2018-05-30 11:58 可可行智能HUD


    HUD背景


    HUD——head up display抬头显示器.HUD是最早应用在战斗机中,运用光学反射原理将飞机高度、速度、公角、方位、火控系统等信息投射到挡风玻璃上,让驾驶员能始终保持水平视线观察仪表盘上的信息,不用再频繁做抬头、低头等动作,避免分散注意力。


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                                     HUD 早期主要被运用在战斗机、飞机上


    近年来,HUD 也逐步进入到汽车中,和飞机 HUD理念一样,汽车 HUD也可以把驾驶过程中所需的重要信息,映射在玻璃上,使驾驶员不必低头就能看清重要的信息:如导航、消息、微信、电话等,并通过手势、语音等实现交互。


    目前市场主流的 HUD 大多采用后装形式,前装 HUD 主要出现在一些高端车型上。"小可"今天就为大家介绍几种 HUD 成像技术以及各自的优缺点吧。


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    LCD投影成像技术


    最常见,技术最成熟的投影技术,与LCD( Liquid Crystal Display )屏幕的原理类似,将白光光源用棱镜分为红、绿、蓝三色,红过液晶单元,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,分辨率,分辨率也不高,但是技术成熟,成本低廉,成为现阶段很多HUD的首选。


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                                            LCD投影技术原理


    DLP投影成像技术


    DLP(Digital Light Processing)数位光数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),可将强光源经过反射后投影出来。


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                                               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及主流后装市场均采用此种技术,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DLP HUD成本提高。(应用 DLP (Digital Light Processing)技术的 HUD 产品以主流后装市场的 cocoecar 为代表,是后装市场不错的解决方案。)

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                                       cocoecar HUD:采用DLP数字光学处理技术


    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,非常适合用于投影资讯简单、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摄氏度的工作要求。

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                                            激光投影原理


    透明 OLED 成像技术


    透明 OLED (Organic Light-Emitting Diode)成像技术其实在 HUD 上的应用并不多,OLED是自发光,亮度的极限值更低,其成像的透明玻璃由有机高分子材料制成,通过将光线透明玻璃上成像。只是简单的显示数值的话,还可以使用LED数码管。

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                                               采用透明 OLED 屏显示器


    透明 OLED 的透光率在 40%~50% 之间,要保证强光下的清晰显示,需要较强的光源,这就使光机散热成为问题,加上高分子材料必须避免长时间阳光暴晒,都使得透明 OLED 技术在 HUD 场景下的应用受到诸多限制。

    另外,HUD 最大的好处就是驾驶员在驾驶过程中,眼睛不需要变焦,而使用透明 OLED 成像技术的 HUD 时,视线从远处路面转移到显示屏时需要变焦才能看清信息——因为它所成像与路面不在同一平面上。


    TFT投影 


    TFT光学成像方案比较成熟,能带来清晰显示效果,但成本无法降低、体积也不会做大、散热问题也难以解决.TFT 主要应用于前装市场,有着清晰度高等优点,其原理是液晶屏显示后通过反射改变光源角度最终在挡风玻璃上成像。(宝马是目前是将 TFT (Thin Film Transistor)反射成像技术利用得最好的案例。)


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                                       宝马的前装 HUD 应用 TFT 成像技术


    LCOS成像技术


    LCOS (Liquid Crystal on Silicom )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冷风讯,亮度、分辨率、对比度等性能都非常优越,Google Glass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。


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                                          三片试LCOS成像原理

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                                              各种投影技术对比



未来前景

汽车智能化和网联化是大势所趋,也是不可阻挡的方向,车联网和人工智能等新技术的应用,则让汽车与社会的关系变得更加和谐,真正实现汽车让人类生活更美好的梦想。如今越来越多的厂商已经投入到HUD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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