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31-50万|汽车新技术专题报告：座舱第三屏HUD，赋能驾驶新体验


1、HUD 技术原理及其升级路径
1.1. HUD 源自飞行器辅助仪 ， 赋能汽车座舱
HUD（Head Up Display）抬头显示 ， 核心技术原理：通过控制处理单元将汽车仪 表盘、中控数据或车身行车数据、车况信息传输至投射单元 ， 形成影像 ， 后经过必要的 光学反射或折射投影至驾驶员视线前方特定的显示屏幕上 ， 最终反馈到驾驶员眼中 。HUD 最初是运用在航空器上的飞行辅助器 ， 使得飞行员不需要低头就能够看到他需要 的重要飞行信息 ， 降低低头看仪表的频率 ， 避免注意力中断而丧失对飞机状态的掌控 。HUD 在汽车上的使用普及也正是基于相同的目的 ， 即避免驾驶员低头观察仪表 ， 忽视 对车辆行驶过程中突发事件的判断 ， 降低事故发生概率 。
HUD 基本硬件架构主要包括 HUD 信息采集和控制单元、投影显示单元 。 1）HUD 信息采集和控制单元 ， 采集单元负责采集车况信息（如车速、导航、温度、油耗以及娱 乐信息等）、环境信息等；控制单元用于接收采集单元采集的信息 ， 并将信息处理后输 出；2）投影和显示单元负责生成屏幕图像 ， 并利用投影设备将将图像通过反射/折射镜 投影至驾驶员实现前方的屏幕（即挡风玻璃）上 。
HUD 硬件架构主要包括投影显示单元和信息控制处理单元组件 ， 即 1）投影设备 和显示设备；2）信息采集和控制单元 。
投影设备包括光源和光机 。 光源较为简单 ， 光机组成依据不同投影方式而定 ， 主要 包括 DLP 和 TFT 两种 ， TFT 因成本较低是过去的主流 ， DLP 技术因分辨率更高 ， 亮度 调节更广是未来发展的主要方向 。
TFT 主要构成包括：萤光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶 材料、薄膜式晶体管等等 。 即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来 驱动 ， 从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息 ， TFT 的每个像素点都是 由集成在自身上的 TFT 来控制 ， 是有源像素点 ， 保证高水平分辨率 。 TFT 为薄膜晶体管有源矩阵液晶显示器件 ， 在每个像素点上设计一个场效应开关管 ， 实现真彩色、高分辨 率的液晶显示 。
DLP 数字光处理技术 ， 包括外壳、电机以及核心 DMD 芯片 。 DMD 芯片包括电子 电路、机械和光学三个方面 。 电子电路部分即控制电路 ， 机械部分控制镜片转动 ， 光学 器件部分即指镜片部分 。 当 DMD 芯片正常工作时 ， 光线经过 DMD 芯片 ， DMD 表面布 满的体积微小的可转动镜片便会由控制电路控制从而转动 ， 反射光线形成图像投影 。 相 比于 TFT ， 其成本较高 ， 分辨率较高 ， 亮度调节可控范围大 ， 能够满足未来 ARHUD 要 求的高清晰细节显示 ， 是未来配合 ARHUD 发展的趋势所在 。
显示设备包括反射镜和成像镜 ， 核心为成像镜 。 反射镜目前主要为传统非球面镜 ，通过直接反射光线进行信息传递 。 成像镜目前主流 WHUD 以及 ARHUD 均为汽车前挡 风玻璃 。 通过在挡风玻璃夹层内加装一层 PVB 膜的方式 ， 挡风玻璃呈现上厚下薄的楔 形 ， 从而解决挡风玻璃曲面导致的重影和不清晰的问题 。 未来随 ARHUD 发展 ， 其高 VID （虚拟投影成像距离）要求较大的传统非球面镜体积（15-20L） ， 这对车内空间提出较高 要求 。 根据 Grand View Research 调研 ， 包括 Digilens、Magic leap、Sony 等知名公司均 布局光波导技术 。 利用在不同折射率的介质分界面上 ， 光线全反射现象使光波局限在波 导及其周围有限区域内传播 ， 可以有效减少 HUD 光学器件部分的体积（2.4L） ， 未来将 为 ARHUD 光学器件主流使用 。

31-50万|汽车新技术专题报告：座舱第三屏HUD，赋能驾驶新体验
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1.2. HUD 显示信息层次分明 ， 带来驾驶新体验
信息获取增强 ， 驾驶体验提升 。 HUD 界面设计信息布局的目的在于保证驾驶员能 够高效获取信息 ， 提高行车安全性 。 即通过合理分配布局保证车身信息与环境信息合理 交互共存 ， 其意义在于对传统仪表、中控现实的同步增强而非绝对替代 。 通过大数据、 车联网它可以成为将环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能融于一体的综合系统 信息界面 ， 具体来看主要包括车况信息+外界信息两个部分 。


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