AR-HUD作為智能座艙，顯示交互《智能座艙系列文六- 它的3種交互方式之顯式交互（語音以及顯示）》的一個重要零部件是繼顯示屏幕之后智能汽車的又一重要技術(shù)以及供應(yīng)鏈戰(zhàn)場,。

　　根據(jù)IHS markit 的預(yù)測，從2022年開始全球抬頭顯示的滲透率將快速攀升,，到2027年會達(dá)到每六臺車中就有一臺有抬頭顯示,，年出貨量達(dá)到1700萬臺；其中中國市場需求占比將近1/3 ,，每年將近600萬臺,，增強(qiáng)現(xiàn)實AR-HUD占比會達(dá)到7%將近50萬臺。

　　根據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計,，隨著新勢力以及智能座艙的更加重視,，抬頭顯示的滲透率和出貨量這個數(shù)據(jù)可能會比IHS markit 預(yù)測更高，特別是AR-HUD,，再如之前文章《智能座艙系列文六- 它的3種交互方式之顯式交互（語音以及顯示）》分享中提到的智能座艙技術(shù)的重要性,。

　　所以本文通過對HUD中技術(shù)相對高階的AR-HUD的相關(guān)技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)信息做一些分享，希望能給關(guān)注行業(yè)以及行業(yè)內(nèi)人士一些信息和啟發(fā),。

　　什么是AR-HUD

　　AR HUD（Augmented Reality- Head Up Display）就是增強(qiáng)現(xiàn)實的抬頭顯示功能是繼C-HUD（Combiner HUD 組合型）或W-HUD（Windshield HUD 擋風(fēng)玻璃HUD）之后當(dāng)前最熱門HUD技術(shù),。AR-HUD與傳統(tǒng)的C-HUD或W-HUD最核心的區(qū)別在于：能不能做到車道級的導(dǎo)航以及能否在實際車輛上疊加ADAS的感知信息。

　　C-HUD顯示屏為放置于儀表上方的一塊透明樹脂玻璃,，結(jié)構(gòu)簡單,，成本相對較低。C-HUD是獨立鏡面可以作為獨立系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)設(shè)計,，一般會根據(jù)成像條件對鏡面進(jìn)行特殊處理,，設(shè)計成本及難度較低，目前前裝市場很少應(yīng)用,。

　　傳統(tǒng)W-HUD其實可以理解為一個投影儀,，將圖像反射，投影到了擋風(fēng)玻璃上,，實際上相當(dāng)于把原本顯示在儀表盤上的信息,，投射到擋風(fēng)玻璃上。其實這也是HUD設(shè)計的初衷：駕駛員不需要低頭即可獲得車輛行駛的相關(guān)信息,。但是W-HUD的圖像尺寸有限（通常投影距離3m,，顯示尺寸15-20寸），能顯示的信息較少,，且圖像不會與道路融合,，駕駛員仍然需要將視線從路面上移開，重新對焦才能獲得信息,，這實際上違背了HUD的設(shè)計初衷,。

　　HUD的終極目標(biāo)，就是讓駕駛員在不用將視線從前方道路移開的的前提下,，讓駕駛員知道行車相關(guān)的數(shù)據(jù)（導(dǎo)航,，車速,，前車距離，車道等）,。而AR-HUD是讓車輛信息,，導(dǎo)航與視線內(nèi)的景象融合，省去了視線焦點的轉(zhuǎn)換過程,，所以AR-HUD顯然是抬頭顯示的終極路徑,。

　　AR-HUD主要難點

　　1） 最主要的難點還是在于算法的融合。AR-HUD需要對道路實況進(jìn)行解析建模,，再把HUD需要顯示的信息精準(zhǔn)的投影到前方對應(yīng)的位置,，確保人眼，HUD顯示面真實道路在一條視線上,，才能達(dá)到最佳的AR-HUD顯示效果。這需要精確的算法和強(qiáng)大的運(yùn)算能力,。這個算法,，既需要考慮車外環(huán)境信息與相對位置，還要實時考慮駕駛員眼睛的位置,。

　　2） ADAS, 高精度地圖等相關(guān)配套技術(shù)還不夠成熟,。目前市面上的AR-HUD只能顯示導(dǎo)航路線，車速這類信息,。想要達(dá)到一般AR-HUD的宣傳視頻中的那些效果,，還需要BSD（盲區(qū)檢測），DMS（駕駛員檢測）,，LDWS（車道偏離預(yù)警）,，前碰撞預(yù)警等相關(guān)ADAS配套產(chǎn)品。

　　3） 陽光倒灌問題,。HUD大部分采用凹透鏡放大投影的光學(xué)原理,，這個光路反過來，就類似于凸透鏡,，將陽光光線匯聚到PGU,，導(dǎo)致溫度過高而燒毀PGU。AR-HUD比W-HUD投影距離更長,，虛像放大倍數(shù)更大,，因此陽光倒灌問題更嚴(yán)重。

　　4） 目前的HUD均采用兩次反射的光路結(jié)構(gòu),。在這種結(jié)構(gòu)下,，為了實現(xiàn)更大的FOV，更遠(yuǎn)的VID, 需要更大的非球面反射鏡,，導(dǎo)致AR-HUD的整體體積非常大,，通常都會達(dá)到15L左右,。這種體積導(dǎo)致AR-HUD在中小型車型上難以布置。

　　AR-HUD的4種主流技術(shù)路線

　　根據(jù)影像源的硬件與原理的不同,，目前主流的成像方式分為4種：TFT, DLP, L COS 以及基于MEMS技術(shù)的LBS方案,。目前實現(xiàn)量產(chǎn)的有TFT，DLP和L COS,，其中MEMS技術(shù)的LBS 還處于產(chǎn)業(yè)前期階段,。

　　TFT：TFT-LCD是目前技術(shù)最成熟的投影技術(shù)，其原理是LED發(fā)出的光透過液晶單元后將屏幕上的信息投射出去,。這個方案的是目前大部分AR-HUD供應(yīng)商提供的方案,，優(yōu)點是技術(shù)相對成熟，成本較低,。這一方案的硬件成本,，目前國外供應(yīng)商能做到2500-3000左右，本土供應(yīng)商能做到2000左右,。隨著技術(shù)的成熟和相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,，成本應(yīng)該可以進(jìn)一步做到2000以內(nèi)。

　　缺點也很明顯,，比如陽光倒灌問題難以解決,，另外產(chǎn)品亮度不夠，在白天顯示效果較差,。

　　目前采用TFT方案的有：大眾的ID系列,，由LG電子供應(yīng)。長城Wey摩卡,，由maxell供應(yīng),。紅旗E-HS9，由水晶光電供應(yīng),。

　　DLP：DLP即Digital Light Processing的縮寫,，采用的是TI的專利產(chǎn)品-DMD芯片（DigitalMicromirror Device，中文意思為數(shù)字微型反射鏡元件）,。DMD由數(shù)百萬個高反射的鋁制獨立微型鏡片組成,，每個鏡片可以通過數(shù)量龐大的超小型數(shù)字光開關(guān)控制角度。這些開關(guān)可以接受電子訊號代表的資料字節(jié),，然后產(chǎn)生光學(xué)字節(jié)輸出,。

　　DLP的優(yōu)點在于，相較于TFT,，DLP更容易獲得高亮度,，因此在白天陽光強(qiáng)烈時顯示效果也不錯。由于DLP本身材質(zhì)以及結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢，能更好的應(yīng)對太陽光倒灌問題,。DLP不使用偏振光,，因此即使戴著太陽鏡也能看到顯示內(nèi)容。DLP的缺點在于,，成本相對較高,，需要用到德州儀器的專利，且產(chǎn)品體積比TFT要大得多,。

　　以奔馳S為例（由日本精機(jī)供應(yīng)）,，其體積達(dá)到27L，硬件成本在5000以上（僅供參考,，具體數(shù)據(jù)目前無法考證,，有知情者歡迎指正）。

　　LCOS:LCoS（Liquid Crystal on Silicon）,，翻譯過來叫液晶附硅,，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。它屬于新型的反射式micro LCD投影技術(shù),。

　　LCOS的優(yōu)點在于：分辨率高,，DLP能做到1920×1080的真實分辨率,，而LCoS則能夠做4k甚至8k的真實分辨率,。體積小，0.69英寸的LCoS已經(jīng)可以對標(biāo)3.1英寸的TFT,。

　　芯片供應(yīng)商相較于DLP更多,，交期可能性更高。缺點是需要用到激光光源,，目前可選的供應(yīng)商較少,，成本會比較高。

　　5月19日發(fā)布的上汽飛凡R7,，搭載了來自華為的AR-HUD,，采用的就是LCOS方案。（據(jù)說成本在5000左右,，集成AR creator）

　　LBS-MEMS激光投影：LBS即Laser Beam Scanning縮寫,，是 “MEMS微激光投影”方案。這種方案是將RGB三基色激光模組與微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-MechanicalSystems,，MEMS）結(jié)合的投影顯示技術(shù)方案,。從驅(qū)動的角度來說，MEMS微激光投影屬于掃描式投影顯示,，應(yīng)用微機(jī)電二維微型掃描振鏡及RGB三基色激光,，以激光掃描的方式成像,，其輸出分辨率取決于MEMS微鏡的掃描頻率。

　　MEMS的優(yōu)點是：光學(xué)引擎大幅度簡化,，體積可以優(yōu)化,。產(chǎn)品對比度高，可以輕松達(dá)到7000：1,，遠(yuǎn)超DLP,。高亮度，色域廣（>150%）,，功耗更低（<4-6W）,，發(fā)熱量很小。MEMS激光顯示純黑像素時是可以關(guān)掉的,，因此更易提高對比度,，且沒有紗窗效應(yīng)。缺點是成本較高,。需要用到激光二極管,，激光二極管目前能實現(xiàn)車規(guī)級量產(chǎn)的供應(yīng)商很少。

　　目前還沒有量產(chǎn)車型裝配MEMS方案的AR-HUD,。網(wǎng)傳先鋒電子曾推出過一款基于MEMS的AR-HUD,，售價高達(dá)4000美元。