W/AR-HUD各方案优劣性讨论

朝风

HUD自从装车以来已经发展有几个年头了，目前HUD行业各种方案都趋向成熟，但行业内，除了最基本的像差定义是一样的以外，大家在设计、模拟、仿真、拟合的方法上却有一定差异。
该贴主要为分享我对HUD方案的一些拙见，希望各位指正
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P-hud
同最为传统的C-HUD类似，PHUD的光学系统成像距离较近，好处在于整个HUD的双目视差较小、动态畸变较小。但是由于没有镜片可以作为变量，需要进行畸变矫，而且，由于风挡面型的差别，有的hud在人头部晃动时边角动态畸变可能会变大，图像也会产生形变。整体来说，这种方案较为简便，设计起来也方便，效果也还行。目前有厂商尝试将下边缘的黑边换成一种透明的复合膜，但效果欠佳。
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W-HUD
（单曲面镜方案：单镜片、大镜片曲面+小镜片平面）
由于优化变量过少，单曲系统无法将整个HUD的画幅做的太大，此方案的HUD为WHUD，一般无法做AR的效果。成像距离较近、FOV较小、还需要后期图像畸变矫正。而且，由于只有一个大镜片完成对图像像差的矫正，在保证光学质量的情况下，大镜片到LCD的距离较难被压缩，不过该方案可以以较少的成本完成HUD的效果。
（双曲方案：）
正常方案，没啥好说的，搞定动态畸变、双目视差、MTF后，畸变拉拉看看OK不OK，不行就上畸变矫正。
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AR-HUD
所有ARhud都是双曲方案，区别在于是用的什么光机（LCOS、TFT、DLP）
(DLP、LCOS方案)
ARHUD同WHUD的优化方式类似，都是将需要的像差拉起来，好处在于像素数更高，图像分辨率更高，整个背光光机的位置空间布置也可以通过调整焦距或者翻转转折的镜片调整。但由于LCOS的光机投影出的光线具有发散角，所以我们在设计的时候需要关注一下，将发散角与设计的光路对齐。
（另外吐槽下某为的LCOS光机，居然不能调焦？设计起来贼大依托）
(TFT方案)
正常设计，唯一要注意点的是阳光倒灌，由于放大率过大，阳光聚焦可能会很严重，烧坏屏幕，感觉没啥好的办法。
（激光方案）
不了解，国内没量产（好像？可能只是我没了解到？）
（衍射光波导、反射光波导）
沉淀吧。。。。
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总的来说，HUD的设计问题从来都不是光学问题占大头，而是空间布置问题，要想优化出一版本像质OK的光路并不难，但是满足车厂各种刁钻的车体数据要求那就有点麻烦了，需要和车厂不断打合调整。

志伟178

感谢博主的见解，长知识了

wsqa123

由于LCOS的光机投影出的光线具有发散角，所以我们在设计的时候需要关注一下，将发散角与设计的光路对齐。（点名吐槽某为的LCOS光机，居然不能调焦？设计起来贼大依托）————这个没看懂，其它光机也有发散角啊

朝风

wsqa123 发表于 2025-3-18 17:25
由于LCOS的光机投影出的光线具有发散角，所以我们在设计的时候需要关注一下，将发散角与设计的光路对齐。（ ...

为的LCOS不能调焦，光腔长度是定死的，在空间布置上很受限。其他的厂商的LCOS的投影焦距是可以调整的，在布置上会方便很多很多。

wsfxn

P-HUD成的也是虚像吗？我一直理解的是直接投上去的

朝风

wsfxn 发表于 2025-3-18 18:56
P-HUD成的也是虚像吗？我一直理解的是直接投上去的

也是虚像，投到风挡下边缘黑边区域，然后反射到人眼的，只不过距离近点。
hud都是虚像，不同的仅仅只是大小镜片不同（或者有没有大小镜片），导致整个系统放大率不同而已

wsfxn

朝风 发表于 2025-3-19 09:52
也是虚像，投到风挡下边缘黑边区域，然后反射到人眼的，只不过距离近点。
hud都是虚像，不同的仅仅只是大 ...

PHUD中的P（Panoramic）指的是全景显示的意思，是HUD技术的进一步发展和创新。PHUD其原理大概是在挡风玻璃底部设置了一个黑色区域，通过投射的方式将信息显示在这一特定区域内。这种设计不仅降低了光学反射带来的误差，还提高了显示的清晰度和稳定性，使得信息读取更加便捷和精准。

朝风

wsfxn 发表于 2025-3-19 11:04
PHUD中的P（Panoramic）指的是全景显示的意思，是HUD技术的进一步发展和创新。PHUD其原理大概是在挡风玻 ...

其实跟当年CHUD光学上差不多，不过CHUD是拿出一块单独的反射板，PHUD是直接投在风挡上,然后PHUD的屏幕大点、长点罢了，都是直接下面放个屏幕的。但是PHUD需要后期根据风挡重新进行畸变矫正一下。

wsfxn

朝风 发表于 2025-3-19 11:23
其实跟当年CHUD光学上差不多，不过CHUD是拿出一块单独的反射板，PHUD是直接投在风挡上,然后PHUD的屏幕大 ...

我理解的P-HUD是个实像，车内的任何一个人都能看到显示的图像

朝风

实像：由实际光线会聚而成
虚像：由实际光线的反向延长线会聚而成

车内任何一个人都可以看到是因为屏幕发出的光，只是因为那个屏幕大，风挡的倾斜角够好，仅此而已
虚像本体是不会发光的。