汽車行業對於抬頭顯示器 (HUD）的導入正呈現迅速增長 ，但仍主要限於一些高端車型 。Omdia 預計在 2022 年 ，HUD 的出貨量可以達到 600 萬片 ，年同比 (YoY) 增長達 7% 。

用作顯示來源和通過光學引擎（light engine）進行畫麵投射的小尺寸 TFT 液晶麵板目前仍是最為重要的顯示麵板技術 ，排名其後的則是數字後視鏡設備（DMD ，或稱之為數字光學處理）和激光波束掃描（LBS, laser beam scanning）等技術 。

雖然汽車 HUD 應用正受到越來越多的關注 ，但其在微顯示麵板（micro display） 、光學引擎優化和外形等方麵仍未達到技術全麵成熟 。此外 ，HUD還需要有明確的定位策略 ，以與儀表盤顯示麵板 (ICD) 、中控屏顯示麵板 (CSD)  ；另外 ，還要等待一些成長刺激因素形成以提高使用 。尤其是基於汽車機器視覺（machine vision）的增強現實（AR, augmented reality） ，一旦成熟後 ，應該可以讓HUD 成為有價值和實用的功能 。

汽車 HUD 應用

在用於汽車領域之前 ，HUD 已在軍用航空器（例如戰鬥機）領域得到了廣泛的采用，原因是具有人體工學方麵的優勢 ，能夠縮短飛行員在處理周邊環境信息所需時間 。有了HUD ，飛行員能夠在看向駕駛艙之外 、以察覺周邊狀況的同時 ，無需轉頭或轉移視線就可處理 、消化 HUD 上顯示的各種信息 。這種利用HUD投射情境或功能需要的訊息、疊加到現實的方式 ，其實正是一種提供給飛行員的增強現實做法 。汽車 HUD 也具備同樣的優勢 ：將情境相關方的信息投射到擋風玻璃上 。

根據投射目的地的不同 ，有兩種類型的汽車 HUD ：W-HUD（windshield ，信息投射到擋風玻璃上）和 C-HUD（combiner ，信息投射到專用的投射板上） 。其中 ，W-HUD 在技術開發上較具挑戰性，這是由於擋風玻璃容易受到外界幹擾 ，例如環境光 、灰塵和光學扭曲（由於風擋玻璃並非平麵）等的關係 。畫麵需在投射後予以相應校正 ，因此在技術上的挑戰更大一些 。C-HUD 則利用一塊專用的投射板來投射 ；投射板的外形通常是位於 ICD 上方的一小塊透明顯示板 ，好處是光學效果比較容易優化 ，缺點則是較小 ，而且也沒有W-HUD在觀看上來得更自然 。更為主流的 W-HUD 具有更大的視野（FOV）角度 ，想對能夠與駕駛員的前方現實視野相重合 ，也能顯示更多的信息 。

與供應鏈和顯示麵板產能均更為成熟的 CSD 相比 ，汽車 HUD 的安裝量要低得多（約 600 萬片每年） 。具備觸摸功能的 TFT 液晶麵板是 CSD 的主要技術選項 ，其中部分原因是這種麵板厚度小 、容易設計安裝 。HUD 則是一種複雜的光學係統 ，涉及到微顯示麵板（帶或不帶光源） 、光引擎（微顯示麵板和光學元件） 、光路徑設計（light path ，光在光源與目標位置之間的傳播路徑）和投射（光束目標位置）考慮等多個方麵 。

目前可用的微顯示麵板技術主要有 TFT 液晶麵板（用於投射而不是直接觀看）和 DMD 以及 LBS 。用作顯示光源和通過光學引擎進行畫麵投射的小尺寸 TFT 液晶麵板 ，目前仍是最為重要的顯示麵板技術 ；包括 1.8 英寸 480x240 和 3.1 英寸 800x480 (WVGA) 的 LTPS TFT 液晶麵板 。不過 ，其投射亮度必須予以增強 ，二者會增加功耗 ，也因此需要配備散熱器 。由於其采用了投射原理 ，無法直接觀看（基於液晶麵板的 CSD 可直接觀看），因此這種 HUD 係統體積較大（超過 10 到 15 升） ，需要隱藏安裝在儀表盤之中 。對於采用內燃機的汽車來說 ，容納其較大的外形是一項不小的挑戰 。

目前可用的微顯示麵板技術主要有 TFT 液晶麵板（用於直接觀看之外距離更遠的投射）和 DMD 以及 LBS 。用作顯示光源和通過光學引擎進行畫麵投射的小尺寸 TFT 液晶麵板目前仍是最為重要的顯示麵板技術 ，包括 1.8 英寸 480x240 和 3.1 英寸 800x480 (WVGA) 的 LTPS TFT 液晶麵板 。不過 ，其投射亮度必須予以增強 ，但這樣會增加功耗 ，而且也需要配備散熱設計 。由於其采用了投射原理，無法直接觀看（基於液晶麵板的 CSD 可直接觀看） ，因此這種 HUD 係統體積較大（超過 10 到 15 升） ，需要隱藏安裝在儀表板之下 。對於采用內燃引擎的汽車來說 ，前方是引擎位置 ，因此容納其較大的外形是一項不小的挑戰 。

無論是 HUD 還是 CSD 均能夠帶來有助於改善駕駛安全的有用信息 。CSD 大部分均具備觸摸功能 ，且位於汽車駕駛艙的中間位置 。但 HUD 需要使用實體按鈕或旋鈕（通常位於方向盤上） ，或語音操作 。對於駕駛員來說 ，在駕駛過程中去觸摸操作 C-HUD 或 W-HUD 並不現實 。另外 ，CSD 的圖形用戶界麵（GUI）也更為美觀花哨 ，與手機的界麵較為類似 。相對地 ，HUD 廠商都推崇更為簡潔明瞭的呈現方式 ；這既是出於安全考慮 ，也有助於駕駛員快速處理信息 ，才不致分心造成危險 。

為 AR HUD 做好準備

CSD 和 HUD 兩者不屬於互相競爭的顯示技術 ，原因在於兩者均具有其獨特的功能和使用目的 。但 HUD 在提供更加情境敏感（context-sensitive）的信息方麵 ，能夠遠優於 ICD 。CSD 憑借其極為出色的顯示性能和圖形用戶界麵 ，適合用於對先進駕駛員輔助係統（ADAS） 、車載通訊（例如導航、娛樂）以及車內功能控製（例如空調 、座椅調節 、照明）等的實現 。這些均可以整合至單一顯示麵板之中呈現給用戶觀看或直接操作 。但是由於其安裝位置 ，CSD需要駕駛員在駕駛期間轉移視線去查看 ，因而可能會造成駕駛員分神 。因此 ，採用ICD（機械轉盤式或是顯示麵板）的話 ，將能夠對 CSD不方便之處形成互補 ，為駕駛員提供必要的駕駛情境化信息 。不過 ，ICD（機械轉盤式）僅能夠顯示有限的信息（例如車速 、發動機轉速 、燃油狀態） 。特斯拉 在Model 3 甚至直接徹底取消掉了 ICD的設計 。

受限於 HUD 顯示器投射性能（即視野角度窄 、圖像分辨率低） ，HUD 無法在顯示更多信息 、或是更複雜圖像方麵與 CSD 形成競爭 。另一方麵 ，情境敏感信息始終需要實時提供 ，並且在駕駛期間一直不斷變化 ，因此無論是在 ICD 中予以顯示 ，還是集成到 CSD 之中（例如特斯拉 Model 3） ，均依然十分有用 。如同 ICD ， HUD 的位置就在駕駛人對外的視線上 ，因此更適合直接觀看且不會造成分神 。但是如果要說服車廠采用 HUD 而不是ICD ，那麽HUD就必須有勝過 ICD的地方 ，或是 ICD 無法提供 、但HUD可以勝任之處 。AR HUD應該會是未來差異化的方向 。盡管 AR HUD 應用給出了令人信服的理由以采用 HUD 而非 ICD ，但其仍然處於開發或是等待完善的階段 。

不管是基於麵板的 ICD或是投射顯示的HUD ，都隻是被動接收並顯示來自計算主機的圖像數據 。這樣來看的話 ，似乎 HUD 也僅僅是 ICD 的另一備選 。不過 ，AR 讓 W-HUD 通過投射到風擋玻璃上的方式 ，會讓HUD變得比 ICD 更加先進和有用 。AR HUD 技術涉及到利用 AR技術來將運算結果渲染到「現實」之上 。在汽車這一使用場景之中 ，能夠對風擋玻璃前方的物體 ，以感測器 、機器視覺演算法進行識別 ，並且進一步利用情境敏感信息對這些物體進行標示 ，以輔助駕駛安全或是對駕駛情況的掌握 。與之形成對比的是 ，非 AR 的 HUD 技術則無法識別物體 ，僅可被動呈現信息。

新興的一些汽車用傳感器 ，例如基於雷達或是深度感測（ToF）技術的CIS成像傳感器（CMOS image sensor）模塊能夠發揮作用 ，在環境感知、機器視覺（即處理接收自傳感器的模擬數據）和主機計算（即基於機器視覺的數據解讀和處理）間相互配合 ，讓這些傳感器對於 AR HUD 的實現有著關鍵作用 。這些電子元組件使得對駕駛員和前方物體或狀況的識別得以實現 。識別物體之後 ，主機計算技術便可進一步生成情境與環境敏感的信息或圖像 ，以供顯示在風擋玻璃上 。車輛駕駛期間 ，各種狀況都在一直不斷變化 ，因此機器視覺和計算係統均必須實時地為駕駛員提供信息更新 。

與 C-HUD 不同 ，W-HUD 受到的環境幹擾更多 。陽光或灰塵對於風擋玻璃造成的更強的幹擾 ，對於維持微顯示麵板（或其光源）的顯示亮度以及降低功耗來說 ，是一項不小的挑戰 。如果 AR在對物體的標示上過於複雜 ，以致讓駕駛員誤判 ，那麽反而失去其原本使用目的 。因此 ，AR HUD 顯示麵板之中所采用的圖形符號或標識設計均必須既簡潔明瞭 ，又明顯可區分 。此外 ，基於機器視覺的 AR HUD 係統均要求具備 10°的水平 FOV （或三條車道）以及 7.5–10 米的虛擬圖像距離（VID, virtual image distance） ，這是因為需要提升深度感知能力 ，以便能夠辨認不同距離處的物體 。

迄今為止 ，汽車 OEM 廠商均已在其高端車型之中引入了非 AR 的 HUD ，作為 ICD 的備選 。引入基於機器視覺的 AR HUD 能夠實現對汽車前方物體的識別 ，從而改善汽車行駛安全 。在安全方麵以外 ，AR HUD 也可利用車載部件本身或智能手機與車輛的車聯萬物 (V2X) 通訊功能互相搭配 ，提供有關道路基礎設施方麵的信息更新 ，從而帶來駕駛便利 ，或各種基於位置的服務 ，例如興趣點 (POI) 等 。