【车载开发系列】AR-HUD技术介绍

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【车载开发系列】AR-HUD技术介绍

一、什么是HUD技术

HUD（head up display抬头显示器）是将重要信息显示在挡风玻璃上的一种显示系统，基本原理是：投影仪发出的光信息，经过一系列的折射、反射等投影到挡风玻璃上，人眼就能看到投射在上面的信息，感觉信息就像悬浮在前方一样。

二、怎样实现HUD

HUD的原理简单而言，我们可以把它理解为一个幻灯片投影的过程。由一个模组提供光源（可以理解为一个投影仪），光源发出图像，通过反射镜反射到投影镜上，再由投影镜反射到挡风玻璃上，从而在挡风玻璃的前方产生一个虚像，在驾驶员的位置上，人眼能够观察到这个虚像

三、什么是AR-HUD

四. AR-HUD的优点

五. AR-HUD的缺陷

六. AR-HUD的技术难点

我们就从光源、光学效果、标定、算法等几方面来展开介绍一下AR-HUD的技术难点。

1）光源

1、TFT

Thin Film Transistor，即薄膜晶体管。TFT光源是各类笔记本电脑和台式机上的主流显示设备，也是传统HUD的主流配置。在HUD中使用的一般都是小型TFT，尺寸在1.8寸以下。TFT自身不发光，需要背光源进行照明，亮度一般在8000 cd/m2以内，颜色饱和度达80%的NTSC色域，在亮度达到8000 cd/m2的情况下，其功耗超过10W。然而，TFT有一个致命的缺点，它的光源利用率非常低，在4%~8%之间，对反射角度和距离都有比较高的要求，所以在高亮的日照情况下，TFT光源显得有些力不从心，图像会无法看清。

2、DLP

Digital Light Processing，目前有两种成像方式：一种是 TI（美国德州仪器）技术，采用 mems 芯片，通过由数百万微型震镜组成的震镜阵列以不同角度开合反射成像，成本相对较低；另一种是美国公司 microvisin 激光 DLP 投影技术，通过一枚震镜高速振动打光成像，光源利用率更高，但成本昂贵。DLP的亮度能够达到15000 cd/m2，颜色饱和度达到125%的NTSC色域，而且，在亮度达到15000 cd/m2的情况下，功耗能够控制在10W以下。所以无论从亮度、色彩饱和度还是功耗来看，DLP都比TFT有着比较大的优势。

3、激光投影技术

该技术的工作原理与旧式CRT显示类似，激光入射至MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电结构）上，由MEMS扫描式的激光在屏幕上的单点显示从左到右，从上到下，“之”形线路扫描形成显示。该技术目前主要运用于室外大型投影和演出上，由于并不是全平面投影，激光投影技术具有色域广、亮度高、聚焦效果好的特点。不同于TFT与DLP，由于激光投影是数字聚焦投影，并不需要HUD配备复杂的光学系统。但激光投影的成本较高，同时也存在安全隐患，而且，激光二极管对温度较为敏感，无法达到车规要求的85℃的工作要求。虽然，目前已有一些厂商研制出了一套TEC（ThermoelectricCooler，半导体致冷器）来用于激光器的控温，但其带来的体积增大、可靠性等问题还有待进一步解决。

2）光学效果

通常，我们会从以下几个方面对AR-HUD的光学效果作出评价。

1、 成像距离与成像大小

就我们的直观感受而言，成像能够覆盖的距离越远，成像尺寸越大，AR-HUD的效果就会越好。然而有得必有失，要达到那样的效果，在成像过程中使用到的“投影镜”的尺寸就会相应增大，随之而来的光机尺寸也会随之变大。而对于一款需要布置在IP面以下的前装设备而言，空间直接决定了其量产的可行性。所以，如何优化光学设计来缩小体积，就成了AR-HUD产品的一个至关重要的因素。

2、 亮度

对一款视觉设备而言，适应不同环境光的能力是其基本要求。利用上面提到的几种光源，虽然能够获得高亮度的图像，但是在阴天、隧道、夜晚等情况下该怎么办？如果始终保持高亮度显示，不但会引起温度过高的问题，还会导致刺眼等情况的发生，从而给驾驶带来安全隐患。为此，一款合格的AR-HUD产品，结合光感实现亮度自动调节的功能也是必不可少的。

3、 FOV

4、 重影

5、 眼盒

6、 光斑

3）算法