HUD(Head Up Display)中文一般稱之為抬頭顯示，分風擋玻璃型（Windshield，W型）和集成顯示型（Combined，C型）。HUD最早出現在通用的Corvette上，時間是2001年。2004年寶馬推出第一個彩色顯示HUD。

2016年全球前裝HUD市場規模約為5.6億美元，同比增長33%。預計到2020年市場規模達17.8億美元。2016年W型HUD市場規模大約5.3億美元，出貨量大約200萬套。預計到2020年市場規模達17.15億美元，出貨量大約700萬套。C型市場規模大約3000萬美元，出貨量大約60萬套。預計到2020年市場規模達6500萬美元，出貨量大約170萬套。

2016年全球主要HUD廠家市場占有率

來源：佐思產研

本田旗下的日本精機市場占有率超過50%，日本精機擁有寶馬、通用、奧迪三大客戶，寶馬5系、7系、X系均采用日本精機的HUD，奧迪的Q7以及通用旗下的凱迪拉克和別克都采用日本精機的HUD。日本精機計劃在2020年產能達到300萬臺，基本都是W型HUD。日本精機在日本、北美和英國擁有4個生產基地，日本廣島縣三次市的新基地正在興建，預計明年投產。

德國大陸主要客戶是奔馳、奧迪和寶馬，奔馳C級、奧迪的A6和A7，寶馬的3系列均采用大陸的HUD。大陸在2017年1月與美國Digilens公司達成戰略合作協議，主要開發AR-HUD。2016年1月，Digilens推出一款類似谷歌眼鏡的產品，這是專為騎行者設計的虛擬現實工具，可以為摩托車駕駛員等提供智能導航。這款設備的外觀就像是摩托頭盔配了一個谷歌眼鏡，眼鏡通過磁力與頭盔固定在一起，鏡片位于用戶眼前，能夠顯示交通狀況、燃料用量、速度和引擎功能。同時，外觀環境也會實時顯示，以360度視角展示摩托車周圍的交通和路況。該產品使用Unity3D編輯器編寫，基于高通驍龍芯片和Android平臺打造。還能顯示指定路線轉彎指示信號，可以提供頭盔前置和后置攝像頭所拍攝的視頻回放，類似于行車記錄儀。這款設備的續航時間約為6小時。

另外，電裝HUD主要供應豐田，偉世通主要供應PSA，博世主要供應寶馬Mini。

HUD有三個術語比較重要，首先是VID(Virtual Image Distance)，虛擬圖像距離。其次是HFOV和VFOV，水平視角和垂直視角。最后是Eyebox。

VID最佳距離是多少？我們知道HUD的初衷是讓人在駕駛車輛的大部分時間里都不再低頭看儀表盤，因為人眼在道路和儀表之間來回切換需要眼睛調整焦點，頻繁調整焦點會導致視覺疲勞，也不安全。一般人駕車時眼睛需要至少覆蓋兩到三個車道的寬度，也就是大約7.5米。為了避免眼睛頻繁調整焦點，VID的最佳距離是10-20米。而目前所有HUD的VID都不超過2.5米。也就是說駕駛者仍然需要頻繁地從HUD到路面之間切換，同樣會感覺疲憊。

廣視角帶來另一個問題，這就是分辨率的問題，人眼是有分辨率的。理論上認為人眼能辨識所視物的最小視角是 0.78 弧分度（1 弧分度arcmin＝1/60 度）。在理論數據的基礎上，考慮到環境光線對成像質量的影響，數據上通常取人眼的最小視角為 1 弧分度（1/60 度）。

上圖為HUD像素與視角之間的關系，如果HUD的水平視角為14度，那么HUD的最佳分辨率是WVGA。如果水平視角接近22度，那就需要720p的分辨率。再有一個是對比度的問題，對比度太低，環境亮度高就無法看清，因此HUD的對比度在2000：1之上是比較好的。

還有一個概念是Eyebox，牽涉到一個專業術語：瞳距（Interpupillary Distance，簡稱IPD）。

上圖是美國人的典型瞳距圖，中國人估計要略窄一點點，Eyebox的最佳尺寸就是水平140毫米，垂直60毫米。水平尺寸通常做到140毫米不容易，而垂直尺寸則相對比較容易。一般我們看到的W型HUD，Eyebox是168*60毫米。

理想境界是很難達到的，來看目前的高端產品，上圖為奧迪A7上的HUD爆炸圖，由大陸汽車提供。VID為2.2米，HFOV為6度，VFOV為2度，分辨率為860*480，分辨率基本已經超越人眼極限。

W型HUD門檻極高，從光學的角度來看，擋風玻璃是自由曲面，而為了形成不失真的圖像，就要求HUD 中的凹透鏡發出非常精確的圖像。因此，在制造大鏡片的過程中對容差的要求更加嚴格：大陸集團采用塑料注塑成形方法生產此類大型非球面鏡，整個表面的容差在 5 微米 (0.005 mm) 以下。由于環境亮度的變化范圍大，HUD 需具有極高的亮度和精確的亮度控制（取決于虛擬影像的背景亮度），以形成可輕松讀取的圖像。

全球來看，日本、德國和臺灣擁有先進的光學非球面制造技術，HUD的光學引擎異常復雜，連美國都沒有能力制造。

顯示器將以電子方式糾正任何通過擋風玻璃產生的光學扭曲。大量研發工作的主要重點是優化圖像生成單元 (PGU)，包括散熱器、 印刷電路板、發光二極管 (LED) 矩陣及 TFT 彩色顯示器和導光管。 上圖中的顯示屏為 3.1英寸，分辨率達到 800 x 480 像素。? ?TFT 顯示器中采用的 LED 亮度已達到 1,300 坎德拉/瓦 (cd/W)。自 2013 年起， 而在未來幾年內，3,000 cd/W 的亮度將是一個可實現目標。這便解釋了為何當代標準系列的 HUD 顯示器在具有如此高亮度顯示的情況下僅需 8 瓦電源。而這要歸功于 LED 技術日益提升的效率。

高亮度LED由日本Nicha提供，順便說一句，日本Nicha是全球高亮度LED絕對霸主，市場占有率超過60%，并且已經連續保持超過10年。

上表為實現HUD各種技術的對比，LCOS比較占優，但是對比度低是其致命缺陷。DLP性能最佳，但成本比較高，可靠性也需要加強。目前C型多用VFD，W型多是LCD。需要指出這里認為激光掃描型成本最高，這是不對的。激光掃描型成本下降空間大。

上圖為典型的DLP型HUD框架圖

上圖為DLP型HUD光路圖

DLP型HUD成本高昂，預計10K以下量級在2500美元以上?？紤]到DMD已經是非常成熟的，即使大規模量產，也只能降低光機引擎的價格，DMD的價格不會下降多少，未來DLP型HUD成本很難降低。所以業內對DLP型HUD興趣不高。

上圖為激光掃描型HUD

激光掃描HUD成本挖掘潛力很高， 因為是直接投射，其結構簡單，光學引擎大幅度簡化，對比度亮度都很高，尤其對比度可以輕易達到7000：1，遠超DLP，體積很小，色彩更好，功耗更低，發熱量很小，可靠性高，安裝很容易。缺點是需要一塊弧形透明有機玻璃做光學分散后再投射到擋風玻璃上，提高分辨率需要比較高的成本。典型的方案如MicroVision的Picop ，一旦量產，成本有望大幅度下降。不過目前激光二極管的驅動技術還不夠完善。

上圖為先鋒在2012年推出的HUD，結合了激光掃描與AR，售價高達4000美元。

上圖為松下的激光掃描HUD原型

HUD的另一個動向就是與AR增強現實結合。

上圖為AR-HUD架構。

上圖為AR-HUD演示ACC，很多車輛即使配備了ACC也很少使用，就是操作界面不夠直觀，如果能配合AR-HUD，ACC的使用率會大幅度增加，客戶更能體驗ACC所帶來的價值。

據稱寶馬和起亞將在2017年使用大陸這種AR-HUD。不過我們以為，目前VID在2.5米以內不適合用AR-HUD，這很有可能吸引駕駛員將注意力集中在車前一個很窄的小范圍內而忽視周邊路況，畢竟目前的ADAS功能還比較簡單，不能讓人類駕駛員分心。