服务热线： 水晶技术之车载光电系列 车载显示的最佳载体——HUD
来源：行业动态 发布时间：2024-07-08 16:18:01 浏览量：1据高工智能汽车研究院监测数据，2023年中国市场乘用车（不含进出口）前装标配W/AR HUD交付新车225.43万辆，同比增长50.26%，渗透率首次突破10%大关。
其中，自主品牌搭载交付贡献占比超过60%，成为W/AR HUD前装标配贡献主力军。与此同时，HUD细分市场的竞争格局逐渐清晰，能够整合ADAS辅助驾驶信息，实现实景导航的AR-HUD近年来非常关注，慢慢的变成为新时代智能汽车上的重要配置，开始慢慢的变多的被应用。甚至部分车型开始应用HUD产品来取代传统的汽车仪表，比如说从理想的L7、L9，长安深蓝S7等。
HUD，全称为Head Up Display，中文名叫抬头显示器。它是利用光学反射原理，将汽车驾驶辅助信息、导航信息、车速信息、检查控制信息以及ADAS信息等以投影方式显示在风挡玻璃上。这样，驾驶员在驾驶过程中只需稍微抬头，就能迅速获取这一些信息，无需低头查看仪表盘，大幅度的提升了驾驶的安全性和便捷性。下图为水晶光电002273）开发的AR HUD显示效果，能够正常的看到支持的功能、可显示的内容很丰富多元。
首先，带大家探索一下HUD的发展历史。HUD技术实际上并不陌生，它最早被应用在战斗机上。下图为战斗机上HUD系统的示意图，想象一下，飞行员在高速飞行时，无需低头查看仪表，只需平视前方就能掌握飞行信息，这是多么方便和安全啊！
到了上世纪八十年代，开始有汽车制造商将HUD技术应用到汽车上，最初只有高端车型才会配备，且显示的信息简单，色彩单一。随技术的持续不断的发展，特别是近几年来以水晶光电为代表的国内供应商深度去参加了，推动有关技术进一步成熟且成本也不断下探，使得HUD的普及加速，长安S7、理想L8等车型已经实现HUD标配，相信在接下来几年，慢慢的变多的车型会搭载HUD，使得HUD这一技术真正走进普通人的生活。
为了大家能更加深入的了解HUD显示技术，下面将从光学角度解析一下HUD显示的技术原理。
HUD技术类似投影系统，由图像生成单元和光学投影单元两大关键部分所组成。图像生成单元，即PGU(Picture Generation Unit)，包含光源、透镜、膜片等光学元件，可以生成高亮度的图像信息。目前应用于PGU的技术（包括TFT-LCD、DLP、LBS、LCOS等多种技术）。以下粗略地介绍一下这几种技术的PGU成像原理。
基于TFT-LCD的图像生成单元，其原理简单说，就是LCD屏幕在背光照射下，通过每个像素点后的薄膜晶体管控制液晶分子的旋转，以调整光线的明暗。然后，通过RGB滤色片，这些光线被转化为丰富多彩的图像。由于这种方案技术成熟且成本低，目前多数HUD供应商都选择使用它，确保高清晰度、高亮度和高对比度的图像显示。
DLP DLP全称是Digital Light Processing，即数字光处理技术，其重点是数字微镜芯片（DMD）。DMD芯片上集成了数百万个微型镜片，能精确控制光源发出的光线，并通过投影镜头在扩散片上形成图像。DLP技术因其高分辨率、高亮度和出色的成像效果，深受豪华品牌车型的青睐。然而，其复杂的光学结构和较高的设计成本也限制了其广泛应用。
LBS LBS方案是一种激光扫描式投影方案。它使用RGB激光模组发出红、绿、蓝三色光，经过透镜混合后照射到微小的MEMS微镜上。这个微镜在制动器的驱动下转动，从而扫描并形成图像。这种技术结构简单整洁、体积小，色彩表现更佳。不过，这一技术还不成熟，关键器件如激光光源、MEMS芯片等还需要更加多的验证以确保其满足车规要求，另外还存在如亮度、散斑等问题是需要进一步解决。
Lcos LCOS全称为Liquid Crystal On Silicon，即硅基液晶投影技术，它是LCD技术的升级版。这种技术使用了一种特殊的CMOS集成电路芯片，芯片上涂有液晶硅。通过利用液晶的光学特性和硅芯片的电学特性，LCOS能够精确控制光的传播方向和强度，从而生成清晰、生动的图像。LCOS技术的优点是高分辨率、更广的色域和出色的对比度。
以上为大家介绍了几种不同的PGU技术，目前水晶光电已经成功自主研发出基于以上几种技术的PGU模组，其中，基于TFT-LCD技术的PGU，结构相对比较简单、成本低、发光效率高、画面均匀性好；基于DLP和LCOS技术自主研发的PGU具有亮度高、色域广等优势。
聊完了图像生成单元，接下来为大家介绍一下HUD成像的另一个重要的系统单元：光学投影单元。
光学投影单元包含一级反射镜、二级反射镜、风挡玻璃等光学元件，作用是将PGU生成的图像，经过反射镜片多次反射后，将图像放大显示到前挡风玻璃前方，从而驾驶员在眼盒处便能观看到投影在远处的影像。下图为HUD投影原理的示意图，水晶光电在HUD光学设计上有丰富的技术积累，拥有完备的光学设计开发流程和规范，设计开发周期短，设计出的HUD投影画面清晰度高、畸变小、亮度高，体验效果好，受到客户的一致好评。
在汽车智能发展的大时代，HUD技术也会迎来挑战与机遇。体积与性能的权衡、阳光倒灌与散热问题、自由曲面反射镜的设计加工等问题都会限制HUD的显示与布置，要想HUD技术更成熟，就一定要解决以上问题，而技术的应用钻研，又增加了产品的成本，这也是HUD技术持续更新的原因。
视场角、投影距离、眼盒大小是HUD产品的重要性能参数。视场角和投影距离决定了投影画面的可视角度和成像大小，视场角越大可显示的信息就越多，投影距离越远所显示的画面就越大，例如AR-HUD 产品要达到10度的水平视场角以及7.5米以上的投影距离。眼盒大小决定了人眼能够正常的看到图像的空间范围。为实现更大的视场角、投影距离和眼盒大小，需要有足够的空间和距离给虚像进行反射和放大，大幅度的提升HUD的结构复杂度和体积，增加HUD在车身中的布置难度，从而增加整体成本。目前体积与视场角、投影距离、眼盒大小之间的的权衡，是HUD设计的一大难点。
HUD的成像原理是PGU生成图像后，一部分光线通过反射镜与风挡的反射后进入人眼，如下左图中红色实线箭头所示，从而在眼盒处便能观察到投影出的虚像。由于光路是可逆的，那么沿着原光路的太阳光，必定可以会聚进入PGU单元，如下右图中红色虚线箭头所示，从而引起HUD内部温度急剧升高。
阳光倒灌问题要求HUD具备良好的耐高温性能，如果HUD散热性能不佳，在阳光直射和高温环境下易引起光学和电子元件的损坏，影响HUD常规使用的寿命。目前，主流的PGU技术采用TFT方案，此方案阳光倒灌是都会存在且急需解决的问题。而使用DLP及LCOS 技术的PGU，通过增加中继扩散膜，可以有效缓解阳光倒灌问题，但是由于成本过高，很少有应用于量产车型。因此，寻找一种低成本的阳光倒灌问题解决方案，是HUD技术的另一大难点。
自由曲面反射镜是HUD成像的核心元件，其面型的设计决定了投影画面最终的成像品质，常常要配合风挡玻璃的面型来进行补偿和优化，从而消除风挡玻璃带来的图像畸变。目前自由曲面反射镜所用的材料有PC、COC等塑料，对材料本身的耐候性要求高，对面型的精度要求高，加工难度较大。
随着有关技术的成熟，以及成本逐步下降，HUD会搭载到慢慢的变多的车型上去，给大众带来更好的驾驶体验。
水晶光电在车载光电领域，发展十分迅速，智能座舱HUD产品覆盖Lcos、DLP、TFT等多种技术路线，具备从光学、结构、硬件、软件算法等一体化全栈自研能力，光波导技术世界领先，成为国内出货量最大的AR-HUD产品供应商，2023年取得捷豹路虎HUD产品定点，也是首家打入欧美主流品牌的HUD生产厂商。
证券时报：只有广大投资者有获得感，长期资金市场平稳健康发展才能有牢固的根基
已有415家主力机构披露2023-12-31报告期持股数据，持仓量总计5.58亿股，占流通A股41.17%
近期的平均成本为17.16元。多头行情中，上涨趋势有所减缓，可适量做高抛低吸。该公司运营状况良好，多数机构觉得该股长期投资价值较高。
投资者关系关于同花顺软件下载法律声明运营许可联系我们友情链接招聘英才使用者真实的体验计划
不良信息举报电话举报邮箱：增值电信业务经营许可证：B2-20090237
