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AR-HUD通过结合虚拟现实技术，以自然的距离将相关信息叠加至实物之上，整体成像尺寸更大、质量更高，不仅可以充分融合智能座舱及ADAS相关功能，同时亦可为驾驶员带来沉浸式的体验，有望成为未来车载HUD的最终形态。
AR-HUD 显示信息增加。AR-HUD 通过前置雷达和摄像头等设备收集到车外环境数据，通过AR 算法，计算得到所需呈现的图像和数据信息，再通过AR-HUD 中的光学结构将图像反射到挡风玻璃上，在挡风玻璃的前方产生叠加在实物上的虚像。
AR-HUD主流高端车型已经开始使用。国内视角来看，不仅有蔚来、理想、小鹏等造车新势力相继发布多款高端智能化车型，亦有传统车企亦纷纷推出高端智能车品牌，如上汽智己、北汽极狐、东风岚图、吉利极氪等。
不过，智能汽车行业当前仍处于发展初期，智能化产品整体成本较高，因而智能汽车的品牌往往定位于高端领域，平均售价均在30万以上。因此，面对较高的智能汽车定价，能否让消费者直观的感受到其科技感与未来感，并为新科技而买单，将显得格外重要。
AR-HUD即兼具科技感与实用性，将导航、ADAS等信息精确地结合在实时交通路况中，将胎压、速度、转速等信息投射到前挡风玻璃上，并且可以结合眼球追踪，实时感知瞳孔和凝视位置，为驾驶员提供更精确的信息定位。
01
AR-HUD三次光学反射及核心部件
AR-HUD由图像生成单元（Picture Generation Unit，PGU）产生亮度以及图像，并投射在折叠镜（平面或非球面）上做第一次反射。其次，图像在折叠镜反射以后再在可旋转镜（AR-HUD增强面）上进行放大，并经过杂光阱射出。
最后，射出的图像在挡风玻璃上进行第三次反射至驾驶员眼中，虚像则呈现在驾驶员前方两米甚至更远的地方。
AR-HUD的核心构件包括图像生成单元（PGU）、光学零件以及上盖三部分。
（1）图像生成单元：包含LED光源、显示屏组合（光机）等是AR-HUD中具有决定性作用的元器件，直接决定产品的参数、显示效果和成本。
（2）光学零件：包含折叠镜（平面或非球面）、可旋转镜（非球面，AR-HUD增强面）等，其中折叠面镜（第一次反射）和增强面（第二次反射）等单元之间的光路设计方案直接决定HUD体积的大小，这也是AR-HUD的技术难点之一。
（3）上盖：主要包含杂光阱和炫光阱。由于HUD一般置于仪表前方，用于美化HUD设计的同时反射部分太阳光，防止阳光倒灌而造成光机温度过高。
02
AR-HUD PGU核心投影技术
AR-HUD 投影技术由图像生成器形成图像，通过一系列光学手段将图像放大、拉远后呈现在驾驶员前方。目前HUD 使用的投影技术主要有TFT-LCD 投影、DLP 投影、MEMS 激光扫描投影和LCOS投影四种。
TFT方案
TFT-LCD 投影技术比较成熟，其原理是利用液晶显示面板透射成像，透过背光照明，液晶挡住了大部分光，所以亮度不够，且产生大量热量。投影原理是LED 背光源发光，随后以电场控制液晶分支的旋转方向，从而改变光的行进方向和呈现颜色来成像。TFT-LCD 由于技术基本成熟、成本较低，成为当前最主流的HUD 投影技术方案，广泛应用于W-HUD 产品中。
TFT-HUD 的优势包括：
①方便应用于3D 和AR 设备；
②基于显示器投影，是大众熟知的技术，相关法规已经到位；
③生命周期长；
④色度可靠，通过显示器标定进行控制。
TFT-HUD 的难点包括：
①视场有限，受源显示器限制；
②最大亮度限制，提高亮度输出可能会引起色度准确度和预期分布变化。
目前大众ID4，红旗E-HS9、魏摩卡都是使用TFT 的AR-HUD方案。
DLP方案
在DLP 投影技术中，图像是由DMD（Digital Micro-mirror Device，数字微镜器件）产生的。DMD 集成50-130 万个微型镜片，每个镜片代表1个像素，通过控制镜片的转动来反射需要的光，同时通过吸收器来吸收不需要的光，实现对图像的投影。
DLP 具有高亮度、高对比度和高分辨率等优点；工作温度区间-40 - 105℃，满足车规级要求；能够实现5 米以上的成像距离，满足AR-HUD 的宽视角工作场景，因此成为当前AR-HUD 的最优解决方案。
DLP 是目前最受认可的AR-HUD 技术路径，日本精机、德国大陆、华阳集团、泽景电子等国内外知名厂商均采用了DLP 方案。
2021年1月份，日本精机DLP 奔驰 S 级 W223 采用的 AR-HUD 使用德州仪器第二代 DMD 芯片 DLP5531（2018 年下半年量产），有 130 万像素，视场角为 10°X 5°，成像距离为 33 英尺即 10 米，奔驰称这相当于 77 英寸显示器。
在DMD芯片：是一种可实现空间光调制的光学微机电系统，包含了数百万个微小的铝制镜片，每一个镜片对应一个像素，镜片的多少决定了显示分辨率的高低。
原理：LED光源在发出光线后，经DMD芯片反射形成图像，随后图像再被投影至漫射屏（表面有扩散膜的成像面）并放大后投射至折叠镜。
TI专利：由于DLP投影技术高度依赖DMD芯片，而该技术由德州仪器发明并掌握专利，因此HUD厂商只能通过采购德州仪器芯片或直接购买其模组使用。
DLP的温控优势：DLP方案在温度控制领域存在显著优势，可有效解决阳光倒灌问题、提升投影清晰度，因为其PGU成像面表面是具有扩散膜的漫射屏（相当于一个扩散器），所以当阳光倒灌后，能量大都被漫射掉，整体温升速度较慢。
成本较高：由于DLP投影的是整个平面，为了提升成像效果，需要针对不同的挡风玻璃订制高精度的反射非球面镜，这也直接导致DLP方案整体成本较高。
03
HUD UI设计注意事项
显示内容不宜过多
对所有研究过的显示的信息分为了4大类：安全、车辆监控信息、导航和娱乐信息。安全类包括了视觉扩展和各类辅助驾驶信息和预警等；车辆监控信息包括车辆状况、传感器状况和燃料/电量等；娱乐信息就比较多了。总而言之，所有汽车上需要和能够显示的信息，都曾经被放在前车窗显示上，并成为研究的热点。
受试者反应时间和心理负荷测试上看，信息量越多，反应时间越长，心理负荷也越高。研究人员认为信息在HUD上显示的位置不重要，重要的是信息量不应超过6个。
显示距离和内容分层级
视觉显示首先要考虑的是驾驶员的视野区域，因为信息主要是为了显示给驾驶员使用。视觉显示的信息可以分为2种，一种是与驾驶外环境相关联的，如果外环境发生变化（比如车辆在行驶当中），信息内容也相应变化，比如道路和交通信息等。
另一种是与外环境不关联的，比如娱乐信息，这部分信息展示的位置与外部环境没有直接关系。对于与驾驶外环境相关联的信息，又可以分成只关注相对位置，而不变化视线距离的2D显示，和即考虑平面位置，又变化视线距离的3D显示。在视觉区域内，不同的区分点，人的视觉能力和反应时间是不一样的。
HUD视觉显示设计有4个关键的要素，包括颜色、透明度、大小和运动。在这里要特别强调一下颜色，汽车驾驶环境的背景颜色和光亮度会在不停变化。
在设计颜色时，一定要让信息的颜色从背景色中凸显出来。比如道路的背景色通常有白色和天空的蓝色，柏油马路的灰色和草绿色，还有北方下雪时的雪白色等。选择不同颜色包含的文化内涵意义也需要考虑。
信息结构
HUD显示信息的结构，包括4个层次。
第1级：与驾驶动作有关的信息，包括车辆操作和控制，以及道路上物体或者事件的监测和反应。
第2级：提供与驾驶需求的导航信息、比如直行和转弯、车道选择。
第3级：主要是关于警告、预警和关于车辆的状态信息和操作环境。
第4层：支持辅助活动信息，例如娱乐、交流、舒适和与这些相关的其它活动。
内容来源：
https://mp.weixin.qq.com/s/yzo4BhLN5u8TzrkWIkPugw
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