一文讀懂AR HUD


抬頭顯示HUD分為C HUD與W HUD,目前W HUD在眾多中端價(jià)位車型中的裝車率正在快速提升,而C HUD正在逐漸退出前裝市場。而將W HUD技術(shù)升級,實(shí)現(xiàn)能將投影虛像與道路實(shí)景結(jié)合的新一代HUD產(chǎn)品就是大家常說的 AR HUD。

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長城WEY 摩卡的 AR HUD,maxell供貨

對比項(xiàng)
傳統(tǒng)W HUD
ARHUD
VID
2.5m左右
7.5m以上
FOV
約6°×2°
>10°×3°
畫面尺寸
10英寸左右
>50英寸
體積
可以做到3升左右
10升左右甚至更大

為了實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的體驗(yàn)感,廠商需要整合傳感技術(shù)以及通信技術(shù),更大的FOV(Field of View 視場角)以及縱深顯示,將虛擬圖像與真實(shí)場景深度融合。

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廣汽傳祺 第二代 GS8,采用華陽AR HUD,即將量產(chǎn)

AR HUD市場

據(jù)東方證券調(diào)研報(bào)告,2020年HUD行業(yè)市場空間為13.32億元,預(yù)計(jì)至2025年HUD行業(yè)市場空間將提升至193.6億元左右,2017-2025年市場空間復(fù)合增長率為46.6%左右。而AR HUD憑借滲透率提升及較高的單車價(jià)值,AR HUD市場成長空間巨大。

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圖片來源 東方證券調(diào)研報(bào)告


隨著智能汽車概念的盛行,作為整合行車信息、車輛狀態(tài)甚至傳感系統(tǒng)的AR HUD,具備更好的安全性與科技感。AR HUD是各大廠商的研發(fā)重點(diǎn),在HUD市場快速成長的契機(jī)之下,搶先布局并取得突破的廠商將更加受益。

AR HUD 結(jié)構(gòu)


現(xiàn)有量產(chǎn)的AR HUD基本上還是采用三次反射(如下圖)的方式將虛像光線投射至人眼中。

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圖片來源 EETOP


從結(jié)構(gòu)組成上來看,HUD主要是成像、光學(xué)投影以及軟件三大塊。

一、成像


AR HUD的成像主體是影像源,被稱之為PGU(Picture Generation Unit,即圖像生成單元)。目前主流的PGU方案分為四種,TFT、DLP、LCOS、LBS。

 
  • TFT,即TFT-LCD,是采用液晶顯示面板透射成像。該方案是業(yè)界最早開發(fā)的投影方案,方案成熟。目前主流的TFT屏幕供應(yīng)商有:JDI、京瓷、天馬、京東方、信利等,基本上大部分HUD廠商都有開發(fā)基于TFT的ARHUD,紅旗(水晶)、長城(MAXELL)等車型便采用這一技術(shù)。


  • DLP即Digital Light Processing的縮寫,采用TI的DMD芯片,國內(nèi)的光機(jī)廠商如水晶光電、廣景視睿。目前量產(chǎn)的ARHUD采用DLP的就兩家:奔馳(日本精機(jī))、廣汽傳祺的GS8(華陽)。


  • LCOS(Liquid Crystal on Silicon),即液晶附硅,也叫硅基液晶,是一種基于反射模式,尺寸比較小的矩陣液晶顯示裝置。這種矩陣采用CMOS技術(shù)在硅芯片上加工制作而成。目前國內(nèi)主要是華為跟一數(shù)科技采用這種方案。

 

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華為的AR HUD原理圖,采用LCOS方案
 
  • LBS,即Laser Beam Scanning,是是將RGB三基色激光模組與微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)結(jié)合的投影顯示技術(shù)方案。目前該技術(shù)受限于激光光源,量產(chǎn)性較差。業(yè)界相關(guān)廠商有英飛凌、MicroVision、臺灣Ultimems(上海豐寶代理)等


在PGU中芯片與光源是兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

  • 芯片:目前DLP的芯片是TI的專利技術(shù);LCOS則主要是豪威OmniVision,華為、奇景光電、日本西鐵城、南京芯視元等。


  • 光源:分為LED與激光兩種。LED主要是艾邁斯歐司朗、日亞、斯坦雷、Luminus(正在過車規(guī))。激光方面則較為成熟的僅日亞,此外艾邁斯歐司朗也有。


此外,PGU中DLP與LCOS還需要通過diffuser。散熱結(jié)構(gòu)也是目前AR HUD的一個(gè)重點(diǎn)。
 

二、光學(xué)投影

 
光學(xué)投影是將PGU發(fā)出的光線放大再投影至風(fēng)擋玻璃,也就是在上面的AR HUD簡圖中的兩次反射部分——一塊固定反射鏡以及一塊自由曲面反射鏡。目前HUD整機(jī)的體積主要就是來源這個(gè)光學(xué)投影部分。

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現(xiàn)代艾尼氪 5的AR HUD結(jié)構(gòu)圖

 
隨著ARHUD帶來的高VID,自由曲面鏡不可避免的會變得更大。這個(gè)問題是困擾現(xiàn)在各大廠商的一個(gè)難點(diǎn)。因此為了縮減體積,大家開始將目光放在了一些新興的光學(xué)元件:光波導(dǎo)與HOE全息薄膜。

  • 光波導(dǎo)是將光線通過一塊具有光學(xué)納米結(jié)構(gòu)的板材,從而對影像進(jìn)行放大。典型代表是大陸集團(tuán)有投資的Digilens,目前國內(nèi)也有很多廠商在積極開發(fā)這一技術(shù)比如說三極光電、瓏璟光電、蘇大維格等。

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  •  HOE全息薄膜是光線通過全息薄膜即可成像。比如說前段時(shí)間AGP與Way Ray 便正在合作這一方案,據(jù)說2023年能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。


         推薦閱讀:汽車擋風(fēng)玻璃全息AR HUD或?qū)⒃?023年量產(chǎn)

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三、軟件

 
軟件部分主要包括AR生成器、車載地圖、導(dǎo)航系統(tǒng)、語音系統(tǒng)等。
 
其中,AR生成器(ARCreater)是一整套AR顯示的軟硬件解決方案,是通過數(shù)據(jù)及空間坐標(biāo)融合,將虛擬信息渲染到實(shí)景畫面中,從而形成虛擬信息和實(shí)景信息融合顯示的效果。目前阿里巴巴、百度、四維智聯(lián)、EB(大陸)、Mapbox等多家公司均可提供此方案。
 
具體來看,AR 生成器需要融合以下這些數(shù)據(jù):

  1.  道路元素的識別數(shù)據(jù),通過圖像深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生識別模型,對前方實(shí)景感興趣范圍(ROI)進(jìn)行掃描識別,獲取車道線、車輛、行人、非機(jī)動車、交通標(biāo)志、紅綠燈等道路物體的空間坐標(biāo);

  2.  AR導(dǎo)航信息,導(dǎo)航的路線信息包含轉(zhuǎn)彎、距離、時(shí)間等,以及導(dǎo)航指示信息如路況、路口可通行車道信息、沿途POI、電子眼等信息;

  3.  其他信息,車身運(yùn)行信息如車速、轉(zhuǎn)速、水溫、電壓、胎壓監(jiān)控、盲區(qū)提示、ACC等信息;多媒體信息,如來電、藍(lán)牙、FM等信息。

 

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圖片引用自stradvision

小結(jié)


目前,AR HUD主要是傳統(tǒng)W HUD技術(shù)升級而來,簡單理解,就是將傳統(tǒng)的W HUD各項(xiàng)參數(shù)放大數(shù)倍,從而實(shí)現(xiàn)的高虛像距離與大FOV。這樣便會面臨一系列的難點(diǎn):
 

1.  過高的左右雙眼畸變差

2.  強(qiáng)烈的太陽光倒灌

3.  超大體積

4.  明顯的太陽眩光

 
為了解決這些難點(diǎn),需要從軟硬件上進(jìn)行優(yōu)化。硬件方面:玻璃自由曲面、LCOS技術(shù)以及改變光學(xué)投影而采用光波導(dǎo)或者全息薄膜都是行業(yè)熱點(diǎn)。關(guān)于現(xiàn)階段AR HUD的發(fā)展趨勢,歡迎大家來艾邦舉辦的第三屆汽車抬頭顯示HUD高峰論壇上現(xiàn)場交流。

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本文參考資料為:《東方證券20210626 HUD市場報(bào)告》、

前述內(nèi)容僅為小編理解,如有指正之處,歡迎加入艾邦HUD交流群探討。

艾邦現(xiàn)建有汽車抬頭顯示HUD微信群,大陸電子、未來黑科技、澤景、馬瑞利、華陽多媒體、法雷奧、怡利電子、前海智云谷、613所、矢崎儀表、疆程、樂駕科技、螢歐科技、均勝電子、熾云科技、銳思華創(chuàng)、舜宇光學(xué)、廣景、寶沃汽車、北汽、日產(chǎn)、比亞迪、一汽、上汽、蔚來、吉利、3M、積水、福耀玻璃、富蘭光學(xué)、亮宇光學(xué)、京瓷、瑞霏光電等,歡迎掃碼加入。加入前請轉(zhuǎn)發(fā)本文。

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第三屆車載抬頭顯示HUD高峰論壇(12月16日,上海)


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擬邀請嘉賓

1

抬頭顯示器HUD產(chǎn)品技術(shù)概述及發(fā)展趨勢概述

北京汽車 智能網(wǎng)聯(lián)中心副部長 笪琦

2

ARHUD導(dǎo)航帶來全新的安全駕駛體驗(yàn)

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3

AR HUD帶來的創(chuàng)新人機(jī)交互體驗(yàn)介紹

人工智能平臺:思必馳

4

大面積小體積AR HUD創(chuàng)新解決方案

深圳前海智云谷 總經(jīng)理 侍強(qiáng)

5

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HUD 一級供應(yīng)商  銳思華創(chuàng)

6

HUD在自動駕駛技術(shù)發(fā)展中的角色演化

南京睿維視科技有限公司 CEO 鄧遠(yuǎn)博 博士

7

DLP數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)在抬頭顯示器HUD的應(yīng)用介紹

水晶光電 開發(fā)經(jīng)理 馬紅虎

8

顯示屏在HUD產(chǎn)品架構(gòu)中的應(yīng)用介紹

擬邀請:顯示屏供應(yīng)商 京東方 天馬等

9

陣列光波導(dǎo)AR顯示模組在HUD的介紹

北京靈犀微光科技有限公司  CEO 鄭昱

10

從軟硬件的角度看ARHUD的前景與展望

擬邀請:HUD 一級供應(yīng)商大陸,精機(jī)等

11

DLP技術(shù)在汽車創(chuàng)新產(chǎn)品的應(yīng)用展望

擬邀請:DLP供應(yīng)商 TI

12

ARHUD結(jié)合高精地圖在未來汽車導(dǎo)航的應(yīng)用趨勢

擬邀請:高精地圖供應(yīng)商

13

抬頭顯示器HUD自由曲面加工工藝介紹

擬邀請:自由曲面加工供應(yīng)商

14

高精度車床在自由曲面鏡模具產(chǎn)品上的應(yīng)用

擬邀請:自由曲面設(shè)備供應(yīng)商

15

抬頭顯示器HUD鍍膜技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用介紹

擬邀請:鍍膜供應(yīng)商

16

抬頭顯示器HUD測量解決方案介紹

擬邀請:檢測供應(yīng)商

17

抬頭顯示器HUD散熱系統(tǒng)解決方案介紹

擬邀請:HUD散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)供應(yīng)商

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作者 ab

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