HUD（抬頭顯示器）和許多高科技產(chǎn)品一樣，都是是從軍事領(lǐng)域轉(zhuǎn)移到民用技術(shù)領(lǐng)域的。最初作為飛行員輔助駕駛的顯示系統(tǒng)出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代的戰(zhàn)斗機(jī)上。

這種飛行員輔助駕駛顯示系統(tǒng)可以將飛行駕駛時(shí)所需要的飛機(jī)狀況及外部重要信息如飛機(jī)飛行參數(shù)、瞄準(zhǔn)攻擊等信息通過(guò)投影單元投射到飛行員前方的組合玻璃或飛行員頭盔等顯示裝置上。

其原理是通過(guò)將光學(xué)瞄準(zhǔn)刻度的圖像反射到飛行員座艙前方的透明玻璃板上，然后讓透明玻璃板反射圖像光線進(jìn)入飛行員的眼中，最后通過(guò)一個(gè)特定的光學(xué)系統(tǒng)在飛行員前方投影出虛像。

隨著HUD 光學(xué)系統(tǒng)在飛機(jī)上的使用變得越來(lái)越普遍，美國(guó)通用公司在1988 年第一次將HUD 技術(shù)融入到汽車(chē)研發(fā)部分，初現(xiàn)雛形的設(shè)計(jì)思路在當(dāng)時(shí)只能投影出簡(jiǎn)單的車(chē)速信息供駕駛者觀看，但這種遷移過(guò)來(lái)的技術(shù)受到了業(yè)內(nèi)外的廣泛關(guān)注和討論。

福特公司在2001 年開(kāi)始推廣能夠顯示彩色信息HUD 的車(chē)型，在很大程度上滿(mǎn)足了人們的視覺(jué)享受；在2003 年，寶馬公司開(kāi)始在歐洲市場(chǎng)銷(xiāo)售配有HUD 的汽車(chē)；隨后，在2006 年，凱迪拉克也推出了一款內(nèi)部配置的HUD可以投影出色彩豐富并且可以切換顏色的虛像信息的車(chē)型；在2013 年，德州儀器另辟新路，開(kāi)始向增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)方向邁進(jìn)，對(duì)HUD 技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行更前沿的擴(kuò)展。隨后，國(guó)內(nèi)外一些高端汽車(chē)品牌不斷在陸續(xù)研發(fā)的車(chē)型中配備HUD 系統(tǒng)。

隨著汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展以及市場(chǎng)需求的拓寬，目前市面上應(yīng)用最多的HUD類(lèi)型是汽車(chē)前風(fēng)擋玻璃型HUD（Windshield HUD，W-HUD）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型HUD（Augmented Reality HUD, AR-HUD）。

W-HUD 的前身是組合型HUD，即C-HUD，它是W-HUD 的過(guò)渡版本。一開(kāi)始研發(fā)HUD 的時(shí)候考慮到汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃的面型具有不可控的因素，如果把它作為成像光路中最終反射顯示元件的話整個(gè)系統(tǒng)的像差是很難解決的，因此，設(shè)計(jì)的時(shí)候會(huì)在風(fēng)擋放置一塊透明玻璃板，讓它代替風(fēng)擋玻璃的作用，使所成的虛像顯現(xiàn)在玻璃板上面。這種設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)就是降低了光學(xué)設(shè)計(jì)難度；缺點(diǎn)是儀表盤(pán)上方狹小的空間導(dǎo)致透明玻璃板的面積較小，投影距離非常短，而且在車(chē)輛發(fā)生交通事故時(shí)透明玻璃很容易誤傷到駕駛員或者乘客，安全系數(shù)較低。因此，C-HUD 設(shè)計(jì)方案很快就被市場(chǎng)所淘汰，替代它的就是W-HUD。

W-HUD 是利用汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃作為最終投影顯示的元件進(jìn)行設(shè)計(jì)的，汽車(chē)前風(fēng)擋玻璃將虛像光線反射到駕駛員眼睛中，從而在汽車(chē)前方顯示虛像信息。由于不同車(chē)型的前擋風(fēng)玻璃形狀不同，W-HUD 需要特定的光路設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)必須集成在汽車(chē)儀表臺(tái)內(nèi)部有限且狹小的空間中。為此，W-HUD 光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和元件選型都需要滿(mǎn)足需求，目前光路結(jié)構(gòu)采用離軸三反式，元器件采用自由曲面的反射鏡。但是，風(fēng)擋玻璃面型的唯一性決定了每一種型號(hào)的W-HUD 都要根據(jù)車(chē)型去設(shè)計(jì)，并且是目前市場(chǎng)上主要使用的款型。

隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality, AR）技術(shù)概念的提出和后續(xù)技術(shù)不斷成熟起來(lái)，HUD 行業(yè)相關(guān)研發(fā)人員在市場(chǎng)上提出了新的設(shè)計(jì)方案，即使WHUD 與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality, AR）技術(shù)相融合。二者結(jié)合帶來(lái)的創(chuàng)新產(chǎn)物具有很多的優(yōu)點(diǎn)，它不僅能為駕駛員顯示儀表信息和導(dǎo)航信息，還可以根據(jù)車(chē)身周?chē)h(huán)境提供瞬時(shí)變化信息，以上信息都會(huì)投射到汽車(chē)HUD 虛像中，從而為駕駛員的安全行駛保駕護(hù)航，這種汽車(chē)HUD 被稱(chēng)作AR-HUD。

AR-HUD 與C-HUD 和W-HUD 主要的區(qū)別之處有以下幾點(diǎn)：一是擁有更大的視場(chǎng)角，駕駛者就能看到更大的投影畫(huà)面，并且投影顯示的信息也能更豐富；二是成像距離變的更遠(yuǎn)；三是車(chē)況信息和導(dǎo)航信息都能和現(xiàn)實(shí)路面相融合，讓駕駛者猶如身臨其境，這種技術(shù)是目前汽車(chē)HUD 研發(fā)的前沿領(lǐng)域。

審核編輯：劉清