四种汽车AR HUD成像技术方案对比

在抬头显示行业，传统的W HUD显示画面小，信息不够直观。因此能实现虚拟图像与道路实景相结合，在挡风玻璃直接进行AR 导航的AR HUD被行业热捧。ARHUD需要整合各种车辆传感器信息（包括ADAS信息），给驾乘人员带来更智能的体验，因此，AR HUD被认为是智能汽车概念的完美契合产品。

自奔驰S级，到前段时间广州车展上的北京魔方，已量产或是预量产的AR HUD已有近十款。AR HUD产业之所以如此快速的增长，除了显示效果更好，以下两个原因也不可忽视：一是经过这些年的技术积累，产业链的进一步成熟，各AR HUD厂商在技术与成本控制方面均有着很大的提升；而另一方面，新生代消费者对待新的科技性事物有着更好的包容度，AR HUD这种酷炫的产品更容易被大家所接受。

言归正传，我们来回到今天的主题：成像方式。大家都知道，AR HUD是一个光学投影系统，其影像源部分（PGU，也就是光机部分）是一个核心所在，占据了极大比例的产品硬件成本。这里所说的成像方式便说的是影像源成像的技术方案。

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四种：TFT、DLP、LCOS、以及基于MEMS技术的LBS方案。就目前的市场现状来看，走向量产的仅有TFT与DLP两种方案。而随着华为、一数科技等厂商在LCOS方案上的发力，这一技术路线也正在被行业重点关注。

四种主流 AR HUD成像方案对比

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。

TFT LCD光路：1、LED灯，2、透镜，3、TFT LCD，4、反射镜1，5、反射镜2，6挡风玻璃，7、眼盒

优点：

方案成熟、成本相对较低

缺点：

1. 投影距离变长，解决阳光倒灌难度大

2. 光线为偏振光，太阳眼镜问题

3. 光效低，产品亮度欠缺。

长城汽车WEY摩卡TFT AR HUD

TFT-LCD 显示屏：京瓷、JDI、天马、京东方、信利

HUD厂家：TFT是目前主流AR HUD厂商的技术路线，绝大多数在各自领域都有着特色方案

DLP

DLP即Digital Light Processing的缩写，采用的是TI的专利产品-DMD芯片（DigitalMicromirror Device，中文意思为数字微型反射镜元件）。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。

DLP 影像源结构原理图(图片由惠州华阳多媒体的张先生提供)

优点：

1. 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

2. 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。

3. DLP不使用偏振光，因此即使戴着太阳镜也能看到显示内容

4. 支持光波导和全息的AR HUD设计

缺点：

1. 成本相对较高，但TI已开发出低成本的车规级产品

2. 为德州仪器TI专利产品，供应商只有一家

DLP技术厂商：德州仪器TI

DLP PGU厂家：广景视睿、水晶光电、舜宇等

HUD厂商：目前主流的AR HUD方式，如：日本精机（量产）、华阳（量产）、疆程、京龙睿信等

LCOS

LCoS（Liquid Crystal on Silicon），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，来源网络

优势：

1. 分辨率高，DLP能做到1920×1080的真实分辨率，而LCoS则能够做到4k甚至8k的真实分辨率。

2. 体积小，0.69英寸的LCoS已经可以对标3.1英寸的TFT

3. 成本合适

4. 芯片供应商相较于DLP更多，交期与降本可能性更高。此外更重要的是芯片可国产化替代

5. 更低的功耗

缺点：

1. 光源是偏振光，太阳眼镜问题

2. LED光源时，光效较低，因此亮度不够。后续需要采用激光光源，而激光光源目前车规级厂商少，且价格贵

3. 散斑问题

华为 AR HUD 实拍，来源华为光网bilibili

LOCS芯片：Ominivision、奇景光电、南京芯视元、Syndiant等

LCOS PGU厂商：华为、一数，但尚未量产

LBS-MEMS激光投影

LBS即Laser Beam Scanning缩写，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（Micro-Electro-MechanicalSystems，MEMS）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。

MEMS微激光投影设备结构图

优点：

1. 光学引擎大幅度简化，体积可以优化

2. 产品对比度高，可以轻松达到7000：1，远超DLP

3. 高亮度

4. 色域广（>150%)，功耗更低(<4-6W)，发热量很小

5. MEMS激光显示纯黑像素时是可以关掉的，因此更易提高对比度，且零纱窗效应。

MEMS投影原理，图片来源点石创新官网

缺点：

1. 分辨率不高，约720P，提高分辨率需要比较高的成本，但可通过量产降成本。

2. 激光二极管对温度较敏感，实现车规级还有困难需克服。目前激光光源仅有日亚较为成熟

上图为先锋在2012年推出的HUD，结合了激光扫描与AR，售价高达4000美元。（图片来源：佐思汽车研究）

上图为松下的激光扫描HUD原型（图片来源：佐思汽车研究）

MEMS芯片：英飞凌、龙马璞芯等

LBS PGU厂家：上海丰宝电子、浙江视镜传感科技、FIC、MicroVision