一、基本原理

HUD本质上是一个光学器件，其工作原理与投影仪基本相同，就是将需要显示的信息投影到驾驶员前方的透明介质上。

HUD主要由图像生成单元（PGU）和光学显示系统两大部分构成，图像生成单元用以生成HUD输出图像，光学显示系统用于显示图像。

二、图像生成单元

图像生成单元PGU（Picture Generation Unit）是HUD最核心的部件，占HUD总成本的50%左右。图像生成单元的作用是生成HUD输出图像，由光源、光学膜片和其它光学组件构成。

PGU是HUD的核心技术壁垒，其技术路线的选择直接决定未来的产业发展路线，具体可分为TFT-LCD、DLP和MEMS激光投影三种技术。不同的技术路线，其光源和光学组件都完全不同。

1.     薄膜晶体管液晶显示屏技术TFT-LCD

TFT是LCD液晶显示技术的一种，TFT-LCD的工作原理是LCD被背光光源照亮后，通过集成在LCD面板每个像素点背后的薄膜晶体管驱动液晶分子旋转改变光源偏振状态，从而呈现不同的明暗灰度，再通过RGB滤色片呈现彩色图像。

TFT-LCD可以做到高响应速度、高亮度、高对比度地显示图像信息，且技术成熟、成本低，是目前HUD的主流技术路线。

TFT-LCD技术的劣势主要在于热管理难度大，需要有更多热管理方面的光学设计。

2.     数字光处理技术DLP

DLP是一种以数字微镜装置作为主要光学控制元件调节反射光，并在匀光片上实现投射成像的技术。DLP是美国德州仪器的专利技术，通过集成数十万个超微型镜片的DMD（数字微镜芯片），可将强光源经过数字系统计算反射后投影出来。

DLP技术的优势包括热效应不严重，及图像明亮度、颜色饱和度等表现较佳。

DLP技术的劣势有图像对位、清晰度、锐度、重影、失真等问题，以及成本相对较高。

3.     激光扫描技术MEMS

MEMS技术使用具有较高功率的红、绿、蓝（三基色）单色激光器为光源，激光经相应的光学元件和处理芯片的整合与扫描后投射在显示屏上。

MEMS方案的优势为低能耗、高亮度、大视场和高对比。

MEMS方案存在的主要问题包括：

n 激光二极管不耐高温，暂无法满足车载高温工作环境要求；

n 激光二极管目前价格昂贵，相对使用其它投影技术无成本优势；

三、光学显示系统

HUD的光学显示系统一般包括反射镜、调节电机及控制单元与前挡风玻璃。

1.     前挡风玻璃

除C-HUD依赖放置于仪表板上方的树脂曲面镜成像外，W-HUD和AR-HUD都需要通过挡风玻璃成像。前挡风玻璃的结构有内外两层玻璃，内外两层玻璃之间存在一层PVB薄膜夹层。若将HUD图像通过普通挡风玻璃投射，在玻璃厚度和倾斜角度作用下，很容易行车虚像重影，投射效果差。

为了消除重影，目前的主流方案是将玻璃夹层内PVB夹层制成楔形，使玻璃呈上厚下薄的状态。

此外，还可以通过在外层玻璃或内层玻璃的内表面上附加一层反射膜层，用于校正重影。

2.     反射镜

反射镜和挡风玻璃需要进行拟合以尽可能消除画面畸变。自由曲面反射镜磨具需要用精密仪器制造，做成纳米级，非球面镜需要一次成型。

3.     控制单元

HUD的控制单元接入车辆数据总线，获取车速、导航、智能驾驶等信息，并在图像生成单元输出图像。