AR-HUD市場發展及技術趨勢介紹

2021-01-18 全國能源信息平臺

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未來產品類型主要為W-HUD和AR-HUD。

2020年10月12日，大陸集團主題為「抬頭顯示器系統」媒體在線研討會熱烈召開，來自大陸集團人機界面事業部抬頭顯示器產品中國區研發負責人楊晶先生重點向我們介紹了大陸集團的抬頭顯示器系統，其詳細分享了抬頭顯示系統技術原理、展示了大陸集團的抬頭顯示產品組合，同時也就抬頭顯示系統的應用場景以及未來的挑戰等等話題一一闡釋。NE時代現今特別針對AR-HUD產品進行了相關提煉及系統梳理。

HUD目前已開始大量裝車

HUD能有效改善駕駛員行車過程視野偏離路面的情況以提升安全性，將導航、ADAS信息與周圍環境實現融合，提升駕駛體驗。

圖片來源：大陸集團

從搭載情況來看，目前主要為外資品牌車型使用，自主品牌正逐步實現應用。

數據來源：NE時代數據統計

按產品形態可分為C-HUD（集成型抬頭顯示器）和W-HUD（擋風玻璃型抬頭顯示器）。

相比於C-HUD，WH-UD直接將圖像投影至前擋風玻璃，不影響車內內飾風格，但設計和布置不夠靈活，目前前裝HUD配置均為W-HUD。AR-HUD（現實增強型抬頭顯示器）是W-HUD技術的延生，將圖像與前方環境融合，立體感更強。

圖片來源：大陸集團

隨著奔馳S級（W223）的正式上市，AR-HUD已經逐步從公司宣傳視頻中走向量產。

（奔馳S級AR-HUD視頻展示）

未來產品類型主要為W-HUD和AR-HUD。據大陸集團抬頭顯示器市場發展預測數據顯示，預計在2025年全球HUD裝機量達到1500萬臺。產品以W-HUD為主，2030年接近3500萬臺，AR-HUD份額將迅速增長。

成本是制約HUD大規模應用的主要因素

豪華品牌車型HUD選配價格介於6000-19000元之間（攬勝極光選配價格最低為6000元，奧迪品牌價格最高18700元）。

數據來源：NE時代資料庫（單位：元）

以光反射式HUD產品為例，HUD可大致分為上蓋板、光學零件、圖像生成器三大部分。

傳統HUD光路採用多級發射技術（一般為兩級）因為結構原因，為了追求更廣的FOV角度，第二級非球面反射鏡需要很大，導致整體HUD的體積很大，特別是AR-HUD，體積甚至可達15L。

此外，HUD成像位置為前擋風玻璃，擋風玻璃為自由曲面，為了形成不失真的圖像，一方面需要對擋風玻璃進行適當優化設計，另一方面要求HUD中的光學部分發出非常精確的圖像。

因此，在製造大鏡片的過程中對容差的要求非常嚴格，大陸集團HUD非球面反射鏡採用塑料注塑成形方法生產，整個表面的容差在 5 微米 (0.005 mm) 以下，需要使用十萬級或萬級無塵室車間。

為了更廣的FOV，需要更大的非球面反射鏡，越大則容差越難控制，成本越高。複雜而精密光學元件的加入也讓裝配成本比較高。

機械方面，HUD產品要滿足車規級的要求，此外受制於光路設計，光學零部件體積較大，在實際裝車時還需兼顧空間布置。因此在實際搭載中多集中於外資品牌，自主品牌受制於成本因素，應用較慢。

圖片來源：大陸集團

未來AR-HUD發展方向-低成本及光波導技術

反射式的AR-HUD有基於DLP技術和基於TFT技術。從產品性能上來說，DLP技術的ARHUD虛像尺寸可達12°X 5°，投影距離超過10m，路面覆蓋範圍可達100m， 滿足車輛在高速環境中使用，其性能遠遠超過TFT式ARHUD。但DLP式ARHUD體積超過15L，遠高於TFT式技術的7-8L，因此實際應用難度較高，當前還是以TFT式AR-HUD技術為主。

大陸集團TFT式AR-HUD由本土化團隊完成開發，同時基於大陸集團完善的供應鏈，實現快速適配和平臺化降本。

大陸集團的抬頭顯示器的全球分布，中國的開發團隊及生產線主要在安徽省蕪湖。大陸在不同區域、不同國家所設立的抬頭顯示器產品中心面向於不同地區跟國家客戶的需求，在中國的團隊主要是為中國的OEM客戶提供抬頭顯示器的開發設計以及生產工作。

圖片來源：大陸集團

針對更高性能AR-HUD技術，業內開始研究全息光波導技術。相比於反射式HUD技術，光波導技術只需增加光機投影表面積，大幅減少立體體積。全息光波導技術源於AR眼睛領域。

目前在研究的AR-HUD光波導技術有幾何光波導和衍射光波導，其中衍射光波導又有利用光刻技術製造的表面浮雕光柵波導(Surface Relief Grating)和基於全息幹涉技術製造的全息體光柵波導VHG(VolumetricHolographic Grating)或HOE（Holographicoptical element）。

圖片來源：雪球

幾何光波導代表企業為以色列Lumus，但因工藝非常複雜，目前仍未量產。

表面浮雕光柵波導代表有Waveoptics，與國內水晶光電有合作，同時歌爾入股承擔產品化工作，該技術主要用在AR眼鏡領域，目前逐步在往車載領域過渡。全息幹涉技術製造的全息體光柵波導代表企業有Digilens、sony和Akonia（蘋果收購）。在工業應用領域Digilens較為領先，已經通過了美國聯邦航空管理局的認證，在巴西航空工業的Legacy450和500以及寶馬摩託車上實現商用。

目前大陸集團已經參與Digilens，三輪的投資，持股比例達18%，按照預期規劃，大陸集團有望在2023年中旬將雷射+光波導技術AR-HUD在車載領域實現商用。

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