當今的HUD可達到的FOV為7到8度或更小
，可以在前方2.0到2.5米的道路上“投射”圖像。這些圖像看起來像漂浮在汽車的引擎蓋上。人們希望通過AR HUD使圖像投射到更遠的地方，使圖像真正做到增強並與駕駛員的視野互動。

 

增強現實（AR）抬頭顯示（HUD）是汽車行業中出現的新一項重大發明。現如今，該技術得到了汽車製造商和一級供應商的關注
，進入到積極開發AR擋風玻璃HUD的階段。

 

真正的AR顯示需要有至少10度的寬視場（FOV）以及7.5米或更大的虛擬圖像距離（VID）。FOV表示以度為單位的顯示大小，而VID表示圖像投影的距離。在汽車HUD中
，VID表示圖像出現在道路上的距離。

 

AR技術背後的理念是在現實世界之上疊加數字信息

，增強駕駛員對當下情景的了解並改善其駕駛體驗。FOV越大
，虛擬圖像距離越長
，顯示的效果也就越好。

 

 

圖 1：AR顯示示例

 

一直以來，設計AR顯示麵臨的兩項最大挑戰是亮度和太陽能負載的問題。AR顯示需要盡可能寬和亮，這就需要成像儀發出大量光。駕駛員還需要盡可能遠地將圖像投射到道路上。當今的HUD可達到的FOV為7到8度或更小
，並且可以在前方2.0到2.5米的道路上“投射”圖像。這些圖像看起來像漂浮在汽車的引擎蓋上。人們希望通過AR HUD使圖像投射到更遠的地方，使圖像真正做到增強並與駕駛員的視野互動。 為了延長虛擬圖像的距離，設計放大倍數為25到30倍的係統已屢見不鮮，但這樣的設計弊端是太陽能負載（即太陽能）集中於HUD成像儀麵板上極小塊區域時會產生過大負荷熱量。這種高倍數放大會將成像儀麵板移向距離HUD光學器件焦點更近的地方，從而提高單位麵積太陽能的集中度，如圖2所示。 請注意，這不是環境溫度問題，而是由於太陽能得到聚焦以及進入係統的光線更多（由於AR HUD的眩光陷波器較大），從而產生了過熱的技術問題。

 

 

圖 2：HUD光學器件將太陽能負載放大到散射屏或薄膜晶體管（TFT）麵板上

 

利用DLP®技術獨特的中間散射屏結構，可以設計出能夠承受由太陽光放大所產生熱負荷的HUD。如圖3所示
，基於DLP技術的HUD可以將圖像投射到散射屏上
，然後HUD光學器件將其放大並投射到擋風玻璃上，從而呈現在駕駛員的視線中。在TFT HUD中，TFT麵板連接到HUD光學器件，取代了散射屏和輔助電子器件。

 

 

圖 3：基於DLP技術的HUD架構示例

 

為了更好地理解為什麼散射屏具有優勢
，我們不妨來看看散射屏與傳統TFT麵板的物理特性（圖4）。散射屏具有的兩大主要優勢在於可在更高的溫度中工作


，此外散射屏不會吸收大量的太陽入射可見光譜
，這一點更加重要。（光譜的紅外[IR]和紫外[UV]部分很容易被過濾。）

 

 

圖 4：TFT與散射器

 

入射的太陽能負載通過HUD光學器件聚焦到散射器上，就像用於TFT麵板時一樣。但在散射器中
，透射光實際上被散開，消除了HUD光學器件的放大效應

，因此能夠更加簡單地應對熱負載問題。通過TFT麵板，太陽能被吸收
，且可以輕鬆地將麵板的工作溫度提高到最大額定值以上。正是這種太陽能負載帶來的優勢以及其卓越的亮度、對比度和色域，助力汽車製造商和一級供應商設計和推出新一代AR HUD。