HUD
關(guān)注創(chuàng)建者：駕駛哥 創(chuàng)建時(shí)間：2021-07-13
HUD的視頻教程
智能輔助HUD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真評(píng)估
研討會(huì)內(nèi)容簡(jiǎn)介： Ansys SPEOS HUD在汽車抬頭顯示的設(shè)計(jì)與分析功能介紹，包括HUD的設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)置，HUD設(shè)計(jì)優(yōu)化功能，HUD成像雜散光分析，HUD動(dòng)態(tài)視覺體驗(yàn)。
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抬頭顯示器HUD產(chǎn)品技術(shù)概述及發(fā)展趨勢(shì)概述
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Ansys VRX-HMI帶你體驗(yàn)虛擬智能座艙
研討會(huì)內(nèi)容簡(jiǎn)介： 介紹如何通過(guò)VRX-HMI在虛擬環(huán)境中，讓體驗(yàn)人員在1：1比例模型的虛擬座艙中，進(jìn)行視覺評(píng)估（內(nèi)飾材料，視野遮擋以及內(nèi)飾燈光分析），虛擬交互，反光分析，HUD體驗(yàn)，以及虛擬駕駛。?
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HUD的實(shí)例教程
作者 | HYZY
出品 | 焉知
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一、 HUD技術(shù)起源
抬頭顯示系統(tǒng)HUD（Head-up display）是一項(xiàng)從反射器瞄準(zhǔn)器中演變而來(lái)的技術(shù)，二戰(zhàn)前用在q械瞄具和戰(zhàn)斗機(jī)瞄具上。二戰(zhàn)之后，HUD技術(shù)開始逐步應(yīng)用到戰(zhàn)斗機(jī)上，可將速度、高度、雷達(dá)信息、瞄準(zhǔn)器等顯示在戰(zhàn)斗機(jī)的座艙罩或透明板上，飛行員不必低頭，即可看到所需要的重要信息。
到了現(xiàn)代，戰(zhàn)斗機(jī)上的HUD逐漸被頭盔式顯示器（HMDS）取代，包括美軍的F35和我軍的J20都已應(yīng)用HMDS。
圖 1 戰(zhàn)斗機(jī)及汽車上的HUD
到了上世紀(jì)八十年代，通用汽車收購(gòu)了航天和國(guó)防制造公司Hughes Aircraft，之后HUD技術(shù)開始在汽車上出現(xiàn)。1988年，通用汽車在Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car上應(yīng)用了HUD，是世界上首款采用HUD技術(shù)的汽車。最初的汽車HUD系統(tǒng)顯示的信息有限并且顏色單一。
自此之后，HUD系統(tǒng)開始逐漸裝備在跑車和高檔轎車中，且其技術(shù)開始朝著信息化、數(shù)字化的方向發(fā)展：
1991年，豐田在皇冠Majesta上搭載了HUD；
1997年，通用在其車型“Corvette”第五代車型上首次搭載了彩色顯示HUD；
2003年，寶馬成為了歐洲第一家使用HUD技術(shù)的汽車公司，奔馳、奧迪也隨后開始使用HUD技術(shù)。
在HUD技術(shù)發(fā)展的前期階段，因?yàn)轱@示效果差、成本高，一直沒有得到廣泛應(yīng)用，甚至被認(rèn)為是雞肋。直到2020年，奔馳S級(jí)發(fā)布AR-HUD（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型抬頭顯示系統(tǒng)），HUD再次得到廣泛關(guān)注。
展開 二.AR-HUD的應(yīng)用場(chǎng)景
智能駕駛?cè)藱C(jī)界面中所有需要通過(guò)視覺顯示的內(nèi)容，AR-HUD無(wú)疑都是一個(gè)理想選項(xiàng)。因?yàn)锳R-HUD讓用戶得以和周圍環(huán)境直接互動(dòng)，而不只是注意車前的位置。用戶可通過(guò)AR-HUD準(zhǔn)確掌握自己的車在干什么。以下為具體的AR-HUD的應(yīng)用場(chǎng)景：
1. 車道輔助
AR-HUD可根據(jù)智能駕駛系統(tǒng)輸入的車道線信息，將圖像直接顯示在真實(shí)的車道線上，可增強(qiáng)車道輔助類智能駕駛功能體驗(yàn)效果。
圖 2 AR-HUD車道輔助
2. 自動(dòng)跟車
在智能駕駛系統(tǒng)進(jìn)行跟車行駛時(shí)，AR-HUD可以顯示出目前的跟車目標(biāo)，同時(shí)還可顯示出本車與目標(biāo)車之間的距離。
圖 3 AR-HUD自動(dòng)跟車
甚至，AR-HUD還可以同時(shí)顯示多車道的目標(biāo)。
圖 4 AR-HUD多目標(biāo)顯示
3. 變道輔助
在智能駕駛系統(tǒng)將要主動(dòng)變道時(shí)，AR-HUD可提前將變道信息指示出來(lái)，增用戶使用信心。
圖 5 AR-HUD變道輔助
4. 泊車輔助
AR-HUD可將智能駕駛系統(tǒng)識(shí)別到的車位信息直接以圖像顯示在真實(shí)車位上，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。
圖 6 AR-HUD泊車輔助
5. 行人識(shí)別
AR-HUD可將智能駕駛系統(tǒng)識(shí)別到的行人或其它目標(biāo)信息，直接顯示出來(lái)，增強(qiáng)用戶使用信心。
圖 7 AR-HUD行人識(shí)別
6.
展開 作者 | HYZY
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一、基本原理
HUD本質(zhì)上是一個(gè)光學(xué)器件，其工作原理與投影儀基本相同，就是將需要顯示的信息投影到駕駛員前方的透明介質(zhì)上。
圖 1 HUD工作原理
HUD主要由圖像生成單元（PGU）和光學(xué)顯示系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成，圖像生成單元用以生成HUD輸出圖像，光學(xué)顯示系統(tǒng)用于顯示圖像。
圖 2 HUD結(jié)構(gòu)拆解
二、圖像生成單元
圖像生成單元PGU（Picture Generation Unit）是HUD最核心的部件，占HUD總成本的50%左右。圖像生成單元的作用是生成HUD輸出圖像，由光源、光學(xué)膜片和其它光學(xué)組件構(gòu)成。
PGU是HUD的核心技術(shù)壁壘，其技術(shù)路線的選擇直接決定未來(lái)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線，具體可分為TFT-LCD、DLP和MEMS激光投影三種技術(shù)。不同的技術(shù)路線，其光源和光學(xué)組件都完全不同。
1. 薄膜晶體管液晶顯示屏技術(shù)TFT-LCD
TFT是LCD液晶顯示技術(shù)的一種，TFT-LCD的工作原理是LCD被背光光源照亮后，通過(guò)集成在LCD面板每個(gè)像素點(diǎn)背后的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)液晶分子旋轉(zhuǎn)改變光源偏振狀態(tài)，從而呈現(xiàn)不同的明暗灰度，再通過(guò)RGB濾色片呈現(xiàn)彩色圖像。
圖 3 TFT-LCD
TFT-LCD可以做到高響應(yīng)速度、高亮度、高對(duì)比度地顯示圖像信息，且技術(shù)成熟、成本低，是目前HUD的主流技術(shù)路線。
TFT-LCD技術(shù)的劣勢(shì)主要在于熱管理難度大，需要有更多熱管理方面的光學(xué)設(shè)計(jì)。
2.
展開 二、 HUD顯示設(shè)計(jì)
1. 布局原則
根據(jù)交互設(shè)計(jì)中的希克定律：一個(gè)人所面臨的選擇越多，做出選擇所花的時(shí)間就越多，當(dāng)面臨選擇的數(shù)量增加，做出決定的時(shí)間也會(huì)跟著增加。
圖 4 希克定律
因此，HUD界面上實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的主要設(shè)計(jì)元素?cái)?shù)量最好保持在1-3個(gè)以內(nèi)，呈現(xiàn)最關(guān)鍵信息的設(shè)計(jì)元素（或視覺元素組）數(shù)量最好只有一個(gè)。最快的獲取關(guān)鍵駕駛車輛信息是HUD界面布局的出發(fā)點(diǎn)，使用過(guò)程中不需要駕駛員思考就能獲取信息是最佳的設(shè)計(jì)。
2. 顯示區(qū)域分類
根據(jù)所顯示信息的重要程度，可將HUD的顯示區(qū)域劃分為三個(gè)部分：
核心顯示區(qū)域：用于持續(xù)顯示，或隨行車情況的變化自動(dòng)同步激活顯示；
輔助顯示區(qū)域：層級(jí)交替共享顯示；
隨機(jī)顯示區(qū)域：基于車聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)信息，根據(jù)實(shí)時(shí)道路與車輛狀態(tài)信息進(jìn)行顯示。
HUD界面上顯示的內(nèi)容與方式通常允許用戶自定義，但為防止過(guò)多信息的顯示給駕駛員帶來(lái)視覺負(fù)擔(dān)，要對(duì)顯示的信息總量進(jìn)行控制。
圖 5 用戶自定義HUD
此外，大部分生活、辦公、娛樂功能的信息不屬于輔助駕駛界面的顯示內(nèi)容，可以將其設(shè)置為低車速或駐車狀態(tài)下才在HUD虛像界面上顯示，而此時(shí)它們可以占據(jù)核心功能顯示的區(qū)域。這類界面可采用移動(dòng)互聯(lián)終端信息扁平化的模式來(lái)構(gòu)建，以確保其操作的便捷。
展開 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型（AR）抬頭顯示（HUD）產(chǎn)品，是車內(nèi)整合整車信息，然后將之以圖案化形式反饋給駕駛員的智能化配置，它可以有效防止駕駛員低頭看屏幕所帶來(lái)的分心駕駛。在智能汽車的風(fēng)口之下，眾多車企正在積極搶灘登陸，AR HUD有望成為各廠商秀肌肉的核心配置之一。
長(zhǎng)城WEY 摩卡AR HUD
什么是AR HUD？
AR HUD即AR技術(shù)與抬頭顯示的結(jié)合體。
AR技術(shù)，全稱Augmented Reality，翻譯一下就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。最早于1990年提出。
HUD，全稱 head up display，即我們常說(shuō)抬頭顯示。它的作用，就是把時(shí)速、導(dǎo)航等重要的行車信息，投影到駕駛員前面的風(fēng)擋玻璃上，讓駕駛員盡量做到不低頭、不轉(zhuǎn)頭就能看到時(shí)速、導(dǎo)航等重要的駕駛信息。常規(guī)的HUD有兩種模式，組合式的C-HUD與，風(fēng)擋式W-HUD。早在80年代便出現(xiàn)在一些概念車上，由于HUD技術(shù)起源于戰(zhàn)斗機(jī)，自帶科技光環(huán)，車載HUD的出現(xiàn)令大家驚艷不止。
車載HUD起源于戰(zhàn)斗機(jī)上的HUD
AR HUD是在HUD光學(xué)投影系統(tǒng)中融入AR技術(shù)，在我們看到的真實(shí)世界中覆蓋上數(shù)字圖像，使得HUD投射出來(lái)的信息與真實(shí)的駕駛環(huán)境融為一體。
來(lái)源，知乎史高玻
AR HUD是一個(gè)精密的光電系統(tǒng)，它需要整合ADAS系統(tǒng)所采集到的行車信息，搭配高精度地圖，再以優(yōu)質(zhì)的HMI設(shè)計(jì)，將信息投射在前風(fēng)擋之上。
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HUD的最新內(nèi)容
車載電子與網(wǎng)絡(luò)通信(Automotive Electronics & Connectivity)
智能座艙硬件：車載顯示屏、抬頭顯示系統(tǒng)(HUD)、全液晶儀表、艙駕一體化終端。
車載網(wǎng)絡(luò)：車載以太網(wǎng)、CAN總線、車載無(wú)線通信(5G/V2X)、數(shù)據(jù)安全與網(wǎng)關(guān)。
5.
說(shuō)明
本文介紹了HUD設(shè)計(jì)實(shí)例。
實(shí)例說(shuō)明
規(guī)格如下：
顯示器尺寸：24*8mm
眼盒尺寸：100*40mm
放大倍率：5 （虛像尺寸 120*40mm）
虛像距離：1.8m
最終光學(xué)系統(tǒng)的整體布局如下圖所示。
從HUD發(fā)出的光被擋風(fēng)玻璃反射并到達(dá)司機(jī)的眼睛。
司機(jī)看到擋風(fēng)玻璃后的虛像。
? 其他領(lǐng)域：醫(yī)療內(nèi)窺鏡（聚合物光波導(dǎo)）、激光雷達(dá)、工業(yè)檢測(cè)、汽車 HUD，市場(chǎng)需求持續(xù)擴(kuò)容。
盡管產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，仍存在四大技術(shù)瓶頸：
? 光效 - 視場(chǎng) - 輕薄 “不可能三角”：提升視場(chǎng)角（>60°）則光效驟降，追求超薄則工藝難度飆升。
? 全彩化難題：光柵色散導(dǎo)致 RGB 三色光耦合效率不均，色偏、彩虹效應(yīng)難以根除。
HUD也需要通過(guò)自由曲面光學(xué)技術(shù)來(lái)獲得良好性能，因?yàn)槠浞瓷涔鈱W(xué)組件無(wú)法安裝在車輛儀表板下方。這些系統(tǒng)需要的反射鏡的數(shù)量比目前要多得多，而且不太可能安裝在指定空間中。
自由曲面光學(xué)技術(shù)還可用于車輛外部照明，其能提供最佳的光線路徑，不僅不會(huì)照到道路另一側(cè)的駕駛員，而且所需的組件更少。
AR?HUD 衍射波導(dǎo)案例分析
簡(jiǎn)介
AR?HUD 衍射波導(dǎo)是車載增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示的核心光學(xué)組件，通過(guò)納米級(jí)衍射光柵與平面波導(dǎo)協(xié)同工作，完成投影光機(jī)圖像光束的高效耦入、全反射傳輸、擴(kuò)瞳與耦出，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、預(yù)警等虛擬信息與真實(shí)路況的精準(zhǔn)疊加，顯著提升駕駛安全性與智能座艙交互體驗(yàn)。
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春耕圖鑒上新：“聰明的農(nóng)具”，科技感拉滿1個(gè)月前
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在該模式下，將顯示駕駛員使用 HUD 看到的真實(shí)圖像。
第一步：從虛像到顯示器（反向）
設(shè)計(jì)選擇:
HUD 的初始設(shè)計(jì)是一個(gè)折疊系統(tǒng)，這保證了它在儀表盤下可以保持足夠小的尺寸。HUD 由兩面鏡子組成：一面平面鏡，還有一面是自由曲面。鏡子的優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)在成像系統(tǒng)中引入任何色差。自由曲面的鏡子還需要進(jìn)行優(yōu)化。
當(dāng)汽車從單純的交通工具，進(jìn)化為集出行、娛樂、交互于一體的智能移動(dòng)空間，車載中控屏、儀表屏、AR-HUD等顯示設(shè)備，早已告別單純的“顯示工具”定位，成為人車交互的核心樞紐。一塊卡頓、失靈、工況不穩(wěn)定的車載屏，不僅會(huì)徹底毀掉駕乘體驗(yàn)，更會(huì)直接埋下行車安全隱患。
Ansys | 雙折射是什么？1個(gè)月前
因此，在智能手機(jī)、抬頭顯示器（HUD）和AR/VR頭顯設(shè)備等高性能技術(shù)中使用的所有塑料透鏡，都需要考慮應(yīng)力雙折射。
光學(xué)器件中的應(yīng)力雙折射主要有兩大來(lái)源：制造過(guò)程和安裝過(guò)程。在制造過(guò)程中，注塑成型等工藝會(huì)導(dǎo)致透鏡冷卻時(shí)其內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力，因?yàn)橥饩壚鋮s速度比內(nèi)部更快。
此外，將透鏡固定到其支架或外殼中時(shí)，該過(guò)程產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力會(huì)改變塑料透鏡內(nèi)部的折射率分布。
