AR-HUD作为智能座舱的一部分,扮演着显示交互的重要角色。继显示屏之后,它成为了智能汽车领域的一项重要技术和供应链竞争场所。
自2022年开始,全球抬头显示器的普及率迅速攀升。预计到2027年,每六辆汽车中就有一辆配备抬头显示器,年出货量将达到1700万台。在这个市场中,中国市场的需求占据了近1/3的比例,每年需求将近600万台。其中,增强现实AR-HUD的需求将占到总需求的7%,约为50万台。
在2023年底至今,新能源汽车的智能化体验已成为各大主机厂商的主要卖点之一。例如,近期发布的各品牌旗舰车型都将智能技术作为宣传重点。
近年来最具科技感的配置之一,即增强现实抬头显示器(AR-HUD),也成为了这些车型的亮点之一。蔚来ET9、问界M9、保时捷Macan EV以及吉利路特斯EMEYA等4款新量产车型均配备了AR-HUD技术。
保时捷于1月15日发布的Macan,是其旗下首款纯电动SUV。这款车是基于大众的PPE平台(Premium Platform Electric)打造的,号称以性能为导向完全重新研发的新车型。
据目前曝光的信息来看,新款保时捷纯电动Macan的驾驶舱内配备了与Taycan相似的三辐式运动方向盘和12.6英寸全液晶仪表,并具备HUD功能。此外,该车型首次引入了增强现实(AR)显示系统,使得前挡风玻璃成为了第三块显示屏幕。
这块87英寸的显示屏能够通过增强现实技术展示导航路径以及与前方车辆的距离等信息。
AR-HUD的4种主流技术路线
言归正传,我们来回到今天的主题:成像方式。根据影像源的硬件与原理的不同,目前主流的成像方式分为4种:TFT、DLP、L COS 以及基于MEMS技术的LBS方案。
接下来,我们便来具体了解一下这四种成像方式是什么:
TFT
TFT是TFT-LCD的简写,这种方案是目前HUD行业最常见,技术最成熟的投影技术。其原理是LED发出的光透过液晶单元后将屏幕上的信息投射出去。
优点:方案成熟、成本相对较低。
缺点:投影距离变长,解决阳光倒灌难度大;光线为偏振光,太阳眼镜问题;光效低,产品亮度欠缺。
DLP
DLP采用的是TI的专利产品-DMD芯片。DMD由数百万个高反射的铝制独立微型镜片组成,每个镜片可以通过数量庞大的超小型数字光开关控制角度。这些开关可以接受电子讯号代表的资料字节,然后产生光学字节输出。
优点:
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相较于TFT,DLP更容易获得高亮度,TI官网的介绍是大于15K cd/m2 ,此外DLP在不同温度下也可以保持一致的图像质量;
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由于DLP本身材质以及结构方面的优势,能更好的应对太阳光倒灌问题;
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DLP不使用偏振光,因此即使戴着太阳镜也能看到显示内容;
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支持光波导和全息的AR HUD设计。
缺点:
成本相对较高。
LCoS
LCoS,翻译过来叫液晶附硅,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。它属于新型的反射式micro LCD投影技术。
LCOS 结构原理图
优点:
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分辨率高;
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体积小;
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成本合适;
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更低的功耗。
缺点:
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光源是偏振光,太阳眼镜问题;
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LED光源时,光效较低,因此亮度不够;
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散斑问题。
LBS-MEMS激光投影
LBS是“MEMS微激光投影”方案。这种方案是将RGB三基色激光模组与微机电系统结合的投影显示技术方案。
从驱动的角度来说,MEMS微激光投影属于扫描式投影显示,应用微机电二维微型扫描振镜及RGB三基色激光,以激光扫描的方式成像,其输出分辨率取决于MEMS微镜的扫描频率。
优点:
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光学引擎大幅度简化,体积可以优化;
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产品对比度高;
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高亮度;
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色域广(>150%),功耗更低(<4-6W),发热量很小。
缺点:
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分辨率不高;
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激光二极管对温度较敏感,实现车规级还有困难需克服。
就目前的显示效果来看,还有很大的提升地步。激光相较于LED色域广,成像性更好。在接下来的时间中,一旦激光光源的量产取得突破,AR HUD或许将迎来快速发展的又一节点。