一文读懂AR HUD

抬头显示HUD分为C HUD与W HUD，目前W HUD在众多中端价位车型中的装车率正在快速提升，而C HUD正在逐渐退出前装市场。而将W HUD技术升级，实现能将投影虚像与道路实景结合的新一代HUD产品就是大家常说的 AR HUD。

长城WEY 摩卡的 AR HUD，maxell供货

对比项	传统W HUD	ARHUD
VID	2.5m左右	7.5m以上
FOV	约6°×2°	>10°×3°
画面尺寸	10英寸左右	>50英寸
体积	可以做到3升左右	10升左右甚至更大

为了实现虚实结合的体验感，厂商需要整合传感技术以及通信技术，更大的FOV（Field of View 视场角）以及纵深显示，将虚拟图像与真实场景深度融合。

广汽传祺 第二代 GS8，采用华阳AR HUD，即将量产

AR HUD市场

据东方证券调研报告，2020年HUD行业市场空间为13.32亿元，预计至2025年HUD行业市场空间将提升至193.6亿元左右，2017-2025年市场空间复合增长率为46.6%左右。而AR HUD凭借渗透率提升及较高的单车价值，AR HUD市场成长空间巨大。

图片来源 东方证券调研报告

随着智能汽车概念的盛行，作为整合行车信息、车辆状态甚至传感系统的AR HUD，具备更好的安全性与科技感。AR HUD是各大厂商的研发重点，在HUD市场快速成长的契机之下，抢先布局并取得突破的厂商将更加受益。

AR HUD 结构

现有量产的AR HUD基本上还是采用三次反射（如下图）的方式将虚像光线投射至人眼中。

图片来源 EETOP

从结构组成上来看，HUD主要是成像、光学投影以及软件三大块。

一、成像

AR HUD的成像主体是影像源，被称之为PGU（Picture Generation Unit，即图像生成单元）。目前主流的PGU方案分为四种，TFT、DLP、LCOS、LBS。

 

• TFT，即TFT-LCD，是采用液晶显示面板透射成像。该方案是业界最早开发的投影方案，方案成熟。目前主流的TFT屏幕供应商有：JDI、京瓷、天马、京东方、信利等，基本上大部分HUD厂商都有开发基于TFT的ARHUD，红旗（水晶）、长城（MAXELL）等车型便采用这一技术。

• DLP即Digital Light Processing的缩写，采用TI的DMD芯片，国内的光机厂商如水晶光电、广景视睿。目前量产的ARHUD采用DLP的就两家：奔驰（日本精机）、广汽传祺的GS8（华阳）。

• LCOS（Liquid Crystal on Silicon），即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式，尺寸比较小的矩阵液晶显示装置。这种矩阵采用CMOS技术在硅芯片上加工制作而成。目前国内主要是华为跟一数科技采用这种方案。

 

华为的AR HUD原理图，采用LCOS方案

 

• LBS，即Laser Beam Scanning，是是将RGB三基色激光模组与微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）结合的投影显示技术方案。目前该技术受限于激光光源，量产性较差。业界相关厂商有英飞凌、MicroVision、台湾Ultimems（上海丰宝代理）等

在PGU中芯片与光源是两个关键点。

• 芯片：目前DLP的芯片是TI的专利技术；LCOS则主要是豪威OmniVision，华为、奇景光电、日本西铁城、南京芯视元等。

• 光源：分为LED与激光两种。LED主要是艾迈斯欧司朗、日亚、斯坦雷、Luminus（正在过车规）。激光方面则较为成熟的仅日亚，此外艾迈斯欧司朗也有。

此外，PGU中DLP与LCOS还需要通过diffuser。散热结构也是目前AR HUD的一个重点。

 

二、光学投影

 

光学投影是将PGU发出的光线放大再投影至风挡玻璃，也就是在上面的AR HUD简图中的两次反射部分——一块固定反射镜以及一块自由曲面反射镜。目前HUD整机的体积主要就是来源这个光学投影部分。

现代艾尼氪 5的AR HUD结构图

 

随着ARHUD带来的高VID，自由曲面镜不可避免的会变得更大。这个问题是困扰现在各大厂商的一个难点。因此为了缩减体积，大家开始将目光放在了一些新兴的光学元件：光波导与HOE全息薄膜。

• 光波导是将光线通过一块具有光学纳米结构的板材，从而对影像进行放大。典型代表是大陆集团有投资的Digilens，目前国内也有很多厂商在积极开发这一技术比如说三极光电、珑璟光电、苏大维格等。

•  HOE全息薄膜是光线通过全息薄膜即可成像。比如说前段时间AGP与Way Ray 便正在合作这一方案，据说2023年能实现量产。

         推荐阅读：汽车挡风玻璃全息AR HUD或将在2023年量产

三、软件

 

软件部分主要包括AR生成器、车载地图、导航系统、语音系统等。

 

其中，AR生成器（ARCreater）是一整套AR显示的软硬件解决方案，是通过数据及空间坐标融合，将虚拟信息渲染到实景画面中，从而形成虚拟信息和实景信息融合显示的效果。目前阿里巴巴、百度、四维智联、EB（大陆）、Mapbox等多家公司均可提供此方案。

 

具体来看，AR 生成器需要融合以下这些数据：

1.  道路元素的识别数据，通过图像深度学习的卷积神经网络产生识别模型，对前方实景感兴趣范围（ROI）进行扫描识别，获取车道线、车辆、行人、非机动车、交通标志、红绿灯等道路物体的空间坐标；

2.  AR导航信息，导航的路线信息包含转弯、距离、时间等，以及导航指示信息如路况、路口可通行车道信息、沿途POI、电子眼等信息；

3.  其他信息，车身运行信息如车速、转速、水温、电压、胎压监控、盲区提示、ACC等信息；多媒体信息，如来电、蓝牙、FM等信息。

 

图片引用自stradvision

小结

目前，AR HUD主要是传统W HUD技术升级而来，简单理解，就是将传统的W HUD各项参数放大数倍，从而实现的高虚像距离与大FOV。这样便会面临一系列的难点：

 

1.  过高的左右双眼畸变差

2.  强烈的太阳光倒灌

3.  超大体积

4.  明显的太阳眩光

 

为了解决这些难点，需要从软硬件上进行优化。硬件方面：玻璃自由曲面、LCOS技术以及改变光学投影而采用光波导或者全息薄膜都是行业热点。关于现阶段AR HUD的发展趋势，欢迎大家来艾邦举办的第三届汽车抬头显示HUD高峰论坛上现场交流。

本文参考资料为：《东方证券20210626 HUD市场报告》、

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原文始发于微信公众号（智能汽车俱乐部）：一文读懂AR HUD