隨著科技的不斷進(jìn)步，汽車行業(yè)也在不斷演進(jìn)。其中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型抬頭顯示（AR-HUD）技術(shù)備受車廠青睞，逐漸嶄露頭角，為未來(lái)的智能汽車市場(chǎng)創(chuàng)造了無(wú)限可能。
AR-HUD將低價(jià)上車
當(dāng)前，汽車行業(yè)尤其是中高端車型對(duì)抬頭顯示（HUD）的導(dǎo)入正呈現(xiàn)迅速增長(zhǎng)。
2023年8月，中國(guó)市場(chǎng)（不含進(jìn)出口）乘用車前裝標(biāo)配W/AR HUD交付18.12萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)29.89%，環(huán)比下滑4.08%。
廣汽第二代GS8 AR HUD
AR-HUD技術(shù)是一種能夠?qū)⑻摂M信息與道路實(shí)景相結(jié)合的技術(shù)，提供了一種更安全和便捷的駕駛方式。隨著技術(shù)的不斷成熟和成本的逐漸下降，AR-HUD技術(shù)逐漸進(jìn)入了低價(jià)位汽車型號(hào)，最終有望成為智能汽車的“標(biāo)配”。以2023年3月初亮相的長(zhǎng)安深藍(lán)S7為例，它取消了傳統(tǒng)的儀表盤(pán)，取而代之的是一塊53英寸的AR-HUD全息式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，這一創(chuàng)新由水晶光電提供支持。這一例子表明，AR-HUD技術(shù)正在成為汽車制造商爭(zhēng)相采用的技術(shù)。
AR-HUD技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈分析
AR-HUD技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈包括圖像生成單元（PGU）、光學(xué)鏡面、玻璃、軟件等零部件供應(yīng)商。其中，PGU被認(rèn)為是產(chǎn)業(yè)鏈中的核心板塊，它占據(jù)了AR-HUD總成本的50%，其次是光學(xué)鏡面，占比20%。、
當(dāng)PGU和光學(xué)鏡面的成本下降時(shí)，整體AR-HUD的成本也會(huì)相應(yīng)下降，這將極大地推動(dòng)AR-HUD技術(shù)在汽車中的廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，這兩大組件的新技術(shù)發(fā)展迅速，不斷推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步。
新興投影技術(shù)：LCoS和LBS正在侵占市場(chǎng)
在AR-HUD技術(shù)中，PGU用于生成圖像并控制亮度。目前，最成熟的PGU技術(shù)路徑是DLP技術(shù)，但由于其高成本和專利壟斷，供應(yīng)商相對(duì)單一。國(guó)內(nèi)供應(yīng)商開(kāi)始深入研究新興投影技術(shù)，以爭(zhēng)取市場(chǎng)份額。
LCoS技術(shù)——利用LCoS面板來(lái)調(diào)變由光源發(fā)射出來(lái)投影至屏幕的光信號(hào)，但發(fā)射出來(lái)的光并不會(huì)穿透LCoS面板，屬于反射式。優(yōu)勢(shì)：1、光利用效率高，可達(dá)40％以上；2、分辨率高，能夠做4k甚至8k的真實(shí)分辨率，色域?qū)挘?、工藝成熟后，成本低。
LCoS投影原理圖
華為的AR-HUD產(chǎn)品采用了LCoS投影技術(shù)，擁有小體積和大畫(huà)幅，支持多種應(yīng)用。
華為HUAWEI xHUD AR-HUD車規(guī)級(jí)光學(xué)成像模組
來(lái)源：華為智能汽車解決方案
華為AR HUD與HUAWEI xHUD AR-HUD對(duì)比
另一種新興技術(shù)是LBS（激光掃描投影），它使用激光作為光源，通過(guò)MEMS微振鏡形成投影。
其優(yōu)勢(shì)在于：1、光學(xué)引擎大幅簡(jiǎn)化，體積?。?、對(duì)比度高，可以輕松達(dá)到7000：1；3、亮度高，色域廣（>150%）；4、功耗低（<4-6W），發(fā)熱量很小。但由于激光二極管對(duì)溫度較敏感，不能達(dá)到85℃的工作要求等原因，LBS尚未成熟應(yīng)用。
龍馬璞芯成立于2021年，是國(guó)內(nèi)專注于MEMS芯片和激光掃描微型顯示模組研制與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的企業(yè)，針對(duì)AR-HUD，目前已開(kāi)發(fā)出完整的基于LBS的解決方案LM-PGU-1000提供給合作伙伴，主要合作伙伴有舜宇光學(xué)、歐菲光、安波福等。LM-PGU-1000特點(diǎn)為：
解決顯示散斑問(wèn)題，散斑對(duì)比度<4%；
能夠提供更高的水平分辨率和水平FOV；
更低的功耗和更高的亮度；
更高的對(duì)比度。
龍馬璞芯LBS解決方案參數(shù)
來(lái)源：龍馬璞芯
波導(dǎo)技術(shù)將成為光學(xué)顯示的終極方案
AR-HUD安裝體積過(guò)大、成本過(guò)高是行業(yè)目前的痛點(diǎn)所在。而波導(dǎo)技術(shù)（Waveguide）可以去掉傳統(tǒng)HUD內(nèi)部的機(jī)械光學(xué)機(jī)構(gòu)，省略掉三重反射中的前兩重，直接將光源信息投射到風(fēng)擋玻璃之上。其占用體積可以是傳統(tǒng)機(jī)械方案的1/10。此外，光波導(dǎo)方案透光度高、 視場(chǎng)角大、 顯示效果好。
光波導(dǎo)HUD原理
來(lái)源：大陸集團(tuán)
光波導(dǎo)技術(shù)分為幾何光波導(dǎo)和衍射光波導(dǎo)，其中衍射光波導(dǎo)技術(shù)是AR-HUD發(fā)展的主要方向，其被分為表面浮雕光柵波導(dǎo)和體全息光柵波導(dǎo)。
表面浮雕光柵波導(dǎo)因在AR近眼顯示設(shè)備領(lǐng)域大面積應(yīng)用，技術(shù)成熟度高，且具有輕薄、視場(chǎng)角大、眼動(dòng)范圍大等優(yōu)勢(shì)，目前是AR-HUD光波導(dǎo)的主流方案，如蘇大維格、至格科技等廠商均在布局。
蘇大維格是一家以自主研發(fā)三維光刻設(shè)備為核心驅(qū)動(dòng)力，面向信息光子和新型顯示領(lǐng)域，進(jìn)行光電子材料器件研究和產(chǎn)業(yè)化的股份制民營(yíng)企業(yè)。2021年6月發(fā)布用于AR-HUD的大幅面光波導(dǎo)模組，具備超薄、大視場(chǎng)、遠(yuǎn)虛像視距的顯示效果，基于自主研制的微納光刻設(shè)備和平臺(tái)，該模組能夠在 20cm x 20cm 的波導(dǎo)表面加工約 2x1011 個(gè)納米單元，能夠?qū)崿F(xiàn)大于15米的投影距離。目前, 該模組已用于AR-HUD并搭載在華為智能駕駛系統(tǒng)上。
基于蘇大維格大幅面光波導(dǎo)模組的AR-HUD顯示效果
AR-HUD顯示效果
體全息光柵波導(dǎo)可以把傳統(tǒng)幾何光學(xué)AR-HUD體積縮小到五分之一到十分之一，反射鏡型AR-HUD有22升的體積，而全息光波導(dǎo)只有2.4升；主要成像模塊還可以標(biāo)準(zhǔn)化，量產(chǎn)成本低，潛力巨大。但制作工藝復(fù)雜，目前具備量產(chǎn)能力的廠商較少，且相應(yīng)的AR-HUD產(chǎn)品基本在2023年才開(kāi)始落地。
三極光電2019年開(kāi)始布局體全息衍射光波導(dǎo)技術(shù)，2021年6月與北汽、TCL華星光電協(xié)力推進(jìn)全息光波導(dǎo)AR-HUD，2022年1月建成規(guī)?；⒀苌涔鈱W(xué)器件生產(chǎn)線，具備年產(chǎn)百萬(wàn)級(jí)片全息衍射元件的能力，可為汽車行業(yè)廠商提供大面積AR-HUD全息光波導(dǎo)產(chǎn)品。
全息光波導(dǎo)原理簡(jiǎn)圖
圖源三極光電
布局光波導(dǎo)的企業(yè)發(fā)展情況匯總
來(lái)源：公開(kāi)資料整理
