汽车行业对于抬头显示器 (HUD）的导入正呈现迅速增长 ，但仍主要限于一些高端车型 。Omdia 预计在 2022 年 ，HUD 的出货量可以达到 600 万片 ，年同比 (YoY) 增长达 7% 。

用作显示來源和通过光学引擎（light engine）进行画面投射的小尺寸 TFT 液晶面板目前仍是最为重要的显示面板技术 ，排名其后的则是数字后视镜设备（DMD ，或称之为数字光学处理）和激光波束扫描（LBS, laser beam scanning）等技术 。

虽然汽车 HUD 应用正受到越来越多的关注 ，但其在微显示面板（micro display） 、光学引擎优化和外形等方面仍未达到技术全面成熟 。此外 ，HUD还需要有明确的定位策略 ，以与仪表盘显示面板 (ICD) 、中控屏显示面板 (CSD)  ；另外 ，还要等待一些成長刺激因素形成以提高使用 。尤其是基于汽车机器视觉（machine vision）的增强现实（AR, augmented reality） ，一旦成熟后 ，应该可以让HUD 成為有价值和实用的功能 。

汽车 HUD 应用

在用于汽车领域之前 ，HUD 已在军用航空器（例如战斗机）领域得到了广泛的采用 ，原因是具有人体工学方面的优势 ，能够缩短飞行员在处理周边环境信息所需时间 。有了HUD ，飞行员能够在看向驾驶舱之外 、以察觉周边状况的同时 ，无需转头或转移视线就可处理 、消化 HUD 上显示的各种信息 。这种利用HUD投射情境或功能需要的訊息 、叠加到现实的方式 ，其实正是一种提供給飞行员的增强现实做法 。汽车 HUD 也具备同样的优势 ：将情境相关方的信息投射到挡风玻璃上 。

根据投射目的地的不同 ，有两种类型的汽车 HUD ：W-HUD（windshield ，信息投射到挡风玻璃上）和 C-HUD（combiner ，信息投射到专用的投射板上） 。其中，W-HUD 在技术开发上较具挑战性 ，這是由于挡风玻璃容易受到外界干扰 ，例如环境光 、灰尘和光学扭曲（由于风挡玻璃並非平面）等的关系 。画面需在投射后予以相应校正 ，因此在技术上的挑战更大一些 。C-HUD 则利用一块专用的投射板来投射 ；投射板的外形通常是位于 ICD 上方的一小块透明显示板 ，好处是光学效果比较容易优化 ，缺点则是较小 ，而且也沒有W-HUD在观看上來得更自然 。更为主流的 W-HUD 具有更大的视野（FOV）角度 ，想对能够与驾驶员的前方现实视野相重合 ，也能显示更多的信息 。

与供应链和显示面板产能均更为成熟的 CSD 相比 ，汽车 HUD 的安装量要低得多（约 600 万片每年） 。具备触摸功能的 TFT 液晶面板是 CSD 的主要技术选项 ，其中部分原因是这种面板厚度小 、容易設計安裝 。HUD 則是一种复杂的光学系统 ，涉及到微显示面板（带或不带光源） 、光引擎（微显示面板和光学元件） 、光路径設計（light path ，光在光源与目标位置之间的传播路径）和投射（光束目标位置）考虑等多个方面 。

目前可用的微显示面板技术主要有 TFT 液晶面板（用于投射而不是直接观看）和 DMD 以及 LBS 。用作显示光源和通过光学引擎进行画面投射的小尺寸 TFT 液晶面板 ，目前仍是最为重要的显示面板技术 ；包括 1.8 英寸 480x240 和 3.1 英寸 800x480 (WVGA) 的 LTPS TFT 液晶面板。不过 ，其投射亮度必须予以增强 ，二者会增加功耗 ，也因此需要配备散热器 。由于其采用了投射原理 ，无法直接观看（基于液晶面板的 CSD 可直接观看） ，因此这种 HUD 系统体积较大（超过 10 到 15 升） ，需要隐藏安装在仪表盘之中 。对于采用内燃机的汽车来说 ，容纳其较大的外形是一项不小的挑战 。

目前可用的微显示面板技术主要有 TFT 液晶面板（用于直接观看之外距离更远的投射）和 DMD 以及 LBS 。用作显示光源和通过光学引擎进行画面投射的小尺寸 TFT 液晶面板目前仍是最为重要的显示面板技术 ，包括 1.8 英寸 480x240 和 3.1 英寸 800x480 (WVGA) 的 LTPS TFT 液晶面板 。不过 ，其投射亮度必须予以增强，但这样会增加功耗 ，而且也需要配备散热設計 。由于其采用了投射原理 ，无法直接观看（基于液晶面板的 CSD 可直接观看） ，因此这种 HUD 系统体积较大（超过 10 到 15 升） ，需要隐藏安装在仪表板之下 。对于采用内燃引擎的汽车来说 ，前方是引擎位置 ，因此容纳其较大的外形是一项不小的挑战 。

无论是 HUD 还是 CSD 均能够带来有助于改善驾驶安全的有用信息 。CSD 大部分均具备触摸功能 ，且位于汽车驾驶舱的中间位置 。但 HUD 需要使用实体按钮或旋钮（通常位于方向盘上） ，或语音操作 。对于驾驶员来说 ，在驾驶过程中去触摸操作 C-HUD 或 W-HUD 并不现实 。另外 ，CSD 的图形用户界面（GUI）也更为美观花哨 ，与手机的界面较为类似 。相对地 ，HUD 厂商都推崇更为简洁明瞭的呈现方式 ；这既是出于安全考虑 ，也有助于驾驶员快速处理信息 ，才不致分心造成危险 。

为 AR HUD 做好准备

CSD 和 HUD 两者不属于互相竞争的显示技术 ，原因在于两者均具有其独特的功能和使用目的 。但 HUD 在提供更加情境敏感（context-sensitive）的信息方面 ，能够远优于 ICD 。CSD 凭借其极为出色的显示性能和图形用户界面 ，适合用于对先进驾驶员辅助系统（ADAS） 、车载通讯（例如导航 、娱乐）以及车内功能控制（例如空调 、座椅调节 、照明）等的实现 。这些均可以整合至单一显示面板之中呈现给用户观看或直接操作 。但是由于其安装位置 ，CSD需要驾驶员在驾驶期间转移视线去查看 ，因而可能会造成驾驶员分神 。因此 ，採用ICD（机械转盘式或是显示面板）的话 ，将能够对 CSD不方便之处形成互補 ，为驾驶员提供必要的驾驶情境化信息 。不过 ，ICD（机械转盘式）仅能够显示有限的信息（例如车速 、发动机转速 、燃油状态） 。特斯拉 在Model 3 甚至直接彻底取消掉了 ICD的设计 。

受限于 HUD 显示器投射性能（即视野角度窄 、图像分辨率低） ，HUD 无法在显示更多信息 、或是更复杂图像方面与 CSD 形成竞争 。另一方面 ，情境敏感信息始终需要实时提供 ，並且在驾驶期间一直不断变化，因此无论是在 ICD 中予以显示 ，还是集成到 CSD 之中（例如特斯拉 Model 3） ，均依然十分有用 。如同 ICD ， HUD 的位置就在驾驶人對外的视线上 ，因此更适合直接观看且不会造成分神 。但是如果要說服车厂采用 HUD 而不是ICD ，那么HUD就必须有胜过 ICD的地方 ，或是 ICD 无法提供 、但HUD可以胜任之处 。AR HUD应该会是未來差异化的方向 。尽管 AR HUD 应用给出了令人信服的理由以采用 HUD 而非 ICD ，但其仍然处于开发或是等待完善的阶段 。

不管是基於面板的 ICD或是投射显示的HUD ，都只是被动接收并显示来自计算主机的图像数据。这样来看的话 ，似乎 HUD 也仅仅是 ICD 的另一备选 。不過 ，AR 让 W-HUD 通过投射到风挡玻璃上的方式 ，會让HUD变得比 ICD 更加先进和有用 。AR HUD 技术涉及到利用 AR技术来将运算结果渲染到「现实」之上 。在汽车这一使用场景之中 ，能够对风挡玻璃前方的物体，以感测器 、机器视觉演算法进行识别 ，并且进一步利用情境敏感信息对这些物体进行标示 ，以辅助驾驶安全或是對驾驶情況的掌握 。与之形成对比的是 ，非 AR 的 HUD 技术则无法识别物体 ，仅可被动呈现信息 。

新兴的一些汽车用传感器 ，例如基于雷达或是深度感测（ToF）技术的CIS成像传感器（CMOS image sensor）模块能够发挥作用 ，在环境感知 、机器视觉（即处理接收自传感器的模拟数据）和主机计算（即基于机器视觉的数据解读和处理）間相互配合 ，讓这些传感器对于 AR HUD 的实现有着关键作用 。这些电子元组件使得对驾驶员和前方物体或状况的识别得以实现 。识别物体之后 ，主机计算技术便可进一步生成情境与环境敏感的信息或图像 ，以供显示在风挡玻璃上 。车辆驾驶期间 ，各种状况都在一直不断变化 ，因此机器视觉和计算系统均必须实时地为驾驶员提供信息更新 。

与 C-HUD 不同 ，W-HUD 受到的环境干扰更多 。阳光或灰尘对于风挡玻璃造成的更强的干扰 ，对于维持微显示面板（或其光源）的显示亮度以及降低功耗来说 ，是一项不小的挑战 。如果 AR在對物体的标示上過于复杂 ，以致让驾驶员误判 ，那么反而失去其原本使用目的 。因此 ，AR HUD 显示面板之中所采用的图形符号或标识设计均必须既简洁明瞭 ，又明显可区分 。此外 ，基于机器视觉的 AR HUD 系统均要求具备 10°的水平 FOV （或三条车道）以及 7.5–10 米的虚拟图像距离（VID, virtual image distance） ，这是因为需要提升深度感知能力，以便能够辨认不同距离处的物体 。

迄今为止 ，汽车 OEM 厂商均已在其高端车型之中引入了非 AR 的 HUD ，作为 ICD 的备选 。引入基于机器视觉的 AR HUD 能够实现对汽车前方物体的识别 ，从而改善汽车行驶安全 。在安全方面以外 ，AR HUD 也可利用车载部件本身或智能手机与车辆的车联万物 (V2X) 通讯功能互相搭配 ，提供有关道路基础设施方面的信息更新 ，从而带来驾驶便利 ，或各种基于位置的服务 ，例如兴趣点 (POI) 等 。