一文了解车载HUD的发展现况、主要类型、新技术及对应供应商

尽管通用最早于 1988年就开始采用了HUD，但在过去的几十年中，该技术的发展一直非常缓慢。 然而，在过去的几年中，这种趋势开始逆转。 这在很大程度上是由于解决了的三个主要障碍，即成本、规模和终端用户价值。 成本将这种显示技术主要限制在了高端和小众品牌，其实在当前的市场上仍然可以观察到。 但随着量产平台开始采用HUD，系统及技术组件的成本正在下降。 组件的物理尺寸也在缩小，尺寸的减小消除了曾经存在的障碍，特别是对于紧凑车型。 最后，HUD的优势现在越来越明显。 借助大型全彩FOV，HUD在安全性、导航、ADAS，甚至在信息娱乐内容方面都发挥着功能。

一个相当宽松的全球监管环境将成为推动HUD技术普及的另一驱动力。尽管类似像NHTSA这样的组织经常向OEM们发布有关驾驶员分心的自愿性指导原则，但目前尚无HUD相关法规来规范其内容、颜色或位置。
随着行业逐步向AR HUD过渡，AR HUD增加了与安全相关的一整套信息，例如限速、LDW和ACC的信息，因此HUD在解决驾驶员分心的问题方面具有重大意义。
HUD主要类型

车载HUD的实际组件可能有所不同，但是所有HUD都包含三个基本元素：图像源；反射、折射、聚焦和放大HUD图像的透镜和镜子系统；透明的反射面。根据HUD图像的位置，HUD的类型主要分为如下几类：
C-HUD（Combiner HUD）是一种将信息镜像到透明面板（称为Combiner）上而不是挡风玻璃上的HUD。大众帕萨特、马自达3和宝马2系等采用了这种技术。目前，由于C-HUD的成本比W-HUD更低，OEM们开始在中等价位车型中部署C-HUD。例如，起亚的B级车型Seltos（2019年在印度推出），正是瞄准了尚待开发的印度中等价位车型的HUD市场。

W-HUD（Windscreen HUD）这是最常见的HUD技术类型，信息直接显示在挡风玻璃上。驾驶员看到的是虚拟图像，而不是挡风玻璃上的静态图像，而是漂浮在引擎盖上的图像，通常距离驾驶员的眼睛约2m。奥迪A3、宝马5系和奔驰C级都采用了这种技术。

W-HUD 通常采用高亮度发光二极管（HBLED）作为背光源，并使用1.5-3.1英寸的薄膜晶体管液晶显示器（TFT LCD）作为图像源。由于环境亮度的动态范围较高，因此需要极高的亮度和出色的亮度控制才能生成易于读取的图像。通过挡风玻璃的任何光学畸变都会在显示屏上进行电子校正。由于其技术门槛较高，供应商需要掌握W-HUD的电子和光学要求。目前只有少数供应商具有生产W-HUD的能力，尽管还有许多其他供应商正在为此而努力。W-HUD具有高对比度和亮度、丰富的内容，以及良好的实用性。因此，它们具有广阔的市场前景。
AR-HUD其实也是W-HUD系统的一类，目前仅在豪华车型中采用。支持AR的HUD的光学规格为：FOV约为10°x4°V或更大，而VID则为7.5m或更长。真正的AR-HUD需要符合最低要求，还要集成驾驶员监控和前向物体识别系统，具有数据融合和图像处理功能，可提供实时图像校正。例如，一个虚拟符号会精确地绘制到道路上，以向驾驶员显示其导航向导。2018年，一款宽视场的AR-HUD已开始生产，预计从2021年开始AR-HUD将部署在更多像奔驰S级等高端车型中。

HUD技术的新发展
2020年8月，捷豹路虎与剑桥大学先进光子学与电子中心（CAPE）合作，开发了一款能够向驾驶员提供实时安全信息的HUD。此外，乘客可以直接从座位上观看3D电影。
2020年7月，奔驰S级搭载了升级的MBUX系统，二代MBUX系统包括基于德州仪器DMD技术的AR-HUD选装。AR-HUD显示屏的FoV为10°H、5°V，VID为10m，对角显示区域为77英寸。
2020年2月，现代摩比斯在Genesis GV80上搭载了12英寸的W-HUD。据称，这款12英寸HUD可在比摩比斯现有产品更大的屏幕上提供GPS数据，如行车路线、交通标志和驾驶辅助信息。摩比斯还宣布，已完成了针对自动驾驶优化的AR-HUD开发阶段，并有望很快进入量产。
2019年6月，大陆开发了一款搭搭载于超级紧凑的跑车的HUD。大陆优化了虚拟图像的尺寸，改变了投影距离，从而显著降低了HUD的尺寸。这种小尺寸的HUD使其在较小型的车辆（如跑车）中可以合理的部署。这款HUD重量不到1kg，占用空间不到2L，提供了4×12FoV，投影距离约为2m，亮度为10.00cd/m2。
2018年3月，京瓷国际推出了1.1寸、1.8寸、3.1寸三种规格的高分辨率LCD HUD面板。新型HUD的LCD透光率高达8.5%，典型对比度高达1700:1。LCD的像素密度约为300ppi，约为传统LCD的两倍。此外,京瓷HUD LCD的工作温度范围-40C到+105C。该公司正在与各种HUD供应商合作，以帮助将这种新技术引入车辆。
HUD领域的许多研发主要集中在AR-HUD的开发和集成上，并通过重新设计W-HUD来缩小HUD组件本身的封装尺寸。这些AR-HUD的集成有望通过有效地向驾驶员展示车辆和周围环境信息来提高道路安全。与此同时，缩小组件尺寸，将对AR-HUD真正得到普至关重要。

随着OEM竞相升级车载显示系统，目前行业大多数都认为HUD技术是必不可少的。这一趋势促使供应商在每一代新设备上逐步解决技术障碍。供应商也在持续专注于研发活动，为其HUD系统进行新的创新，力图获得持续的竞争优势。

HUD主要供应商

全球HUD市场由主要供应商控制，包括日本的日本精机、电装，以及德国的大陆和博世。电装的主要客户是丰田（包括雷克萨斯），而日本精机则主要为宝马和通用提供产品。大陆的主要客户包括奔驰、宝马和奥迪。其他主要供应商还包括Envisics、松下、Yazaki、伟世通、哈曼和WayRay等，他们也在通过兼并收购和引入创新产品，继续扩大其全球影响力。2020年10月，车载全息AR-HUD供应商Envisics获得了由通用资本、上汽资本、现代摩比斯和Van Tuyl Companies牵头的B轮融资，金额为5000万美元。正如Envisics所宣称，这项投资不仅会使Envisics能够在全球范围内扩展其业务运营，以适应AR-HUD解决方案的快速需求，还将推动未来全息技术的发展。

就收入市场份额而言，全球HUD市场主要由大陆和日本精机主导，2019年两家供应商控制着近60％的市场份额。目前大陆处于领先地位，并有望在未来可见的时间段持续保持下去，因为它不仅拥有着稳固的客户，还持续在HUD领域进行着创新投入。

德国大陆在2019年汽车HUD的市场占有率近35％，主要向大众（预计到2020年会占到大陆HUD销量的35％）、戴姆勒（30％）和宝马（16％）供应。大陆是首批交付中端车型HUD（例如宝马3系）的供应商之一，拥有着广泛的HUD产品组合，包括W-HUD、C-HUD和AR-HUD。

大陆继续打磨着AR-HUD，已经可显示车速、导航、ACC、LDW和限速警告。值得注意的是，大陆还是第一个使用德州仪器DLP芯片为2017款林肯大陆车型推出宽视场W-HUD的供应商。2019年6月，大陆开发了一种紧凑型HUD，用于安装在空间有限的车型，例如跑车细分市场。大陆优化了虚拟图像的尺寸并改变了投影距离。这种改进使HUD尺寸显着减小。通过开发小型HUD，预计大陆的HUD收入将在未来几年迅速增长。同样，在2017年中期，大陆开始向马自达供应C-HUD，特别是新款Mazda 2掀背款（在日本称为Demio）以及CX-3交叉款。

2018年5月，大陆向硅谷的AR显示器初创公司DigiLens投资了2500万美元，目前持有该公司股份接近18％，并保有董事会席位。DigiLens的其他一些投资者还包括Universal Display Corporation、Samsung Venture Investment、Niantic、Sony Innovation Fund、Diamond Edge Ventures和Mitsubishi Chemical Holdings Corporation等。

DigiLens是全息波导技术专业公司，该技术可将HUD用于不同的应用，包括汽车、航空和摩托车头盔。据该公司称，其波导技术使用了集成的衍射光学器件，从而无需使用超大型透镜和反射镜。该技术通过将FoV加倍来改变HUD性能，从而在AR应用中获得更大的显示效果，同时将组件体积减小到传统尺寸的六分之一。

DigiLens成立于2003年，最初名为SBG Labs，2015更名为DigiLens。2020年9月，DigiLens发布了一款基于专有的光聚合材料的AR HUD，CrystalClear。正如DigiLens所声称的那样，CrystalClear提供的FOV高达15*5英寸，封装体积为5升，与其他HUD相比，减小了三倍以上，从而可以集成到大多数车辆中。

日本精机目前在全球HUD市场上排名第二。自1997年推出其首款HUD以来，日本精机见证了HUD已从显示基本信息演变为具有夜视、语音识别、手势控制和增强现实功能。该公司最大的两个客户是宝马（预计将占其2020年HUD销量的近36％）和通用（33％）。

电装在2019年的全球市场份额约为17.4％。电装在2003年12月推出了其首款商用HUD。凹面镜将指示器的光线反射到挡风玻璃上，使用内部开发的渐进焦点技术来提供高质量的图像。夜视系统在车辆前方发射近红外辐射并检测反射辐射。这将创建由HUD显示的图像，帮助驾驶员在夜间看到前方的视野。2017年，电装宣布开发出约24英寸的TFT（thin-film transistor）液晶HUD，并在2018款雷克萨斯LS中采用了这款HUD。丰田是电装最大的HUD客户（预计约占2020年销量的43％），其次是现代（21％）和马自达（16％）。Denso的专业知识主要在基于LCD的W-HUD，占电装2019年HUD总量的3/4以上。

伟世通在2019年全球HUD市场份额约为8％，不过他们未来的市场份额将有望迅速上升。福特是伟世通最大的HUD客户（预计到2020年占比约38％），其次是斯巴鲁（35％）和PSA（14％）。目前，伟世通的产品组合主要是碰撞预警式HUD。另一方面，伟世通有一个基于挡风玻璃和AR-HUD技术的开发平台。作为一家专注于座舱电子产品的公司，伟世通在CES2018上展示了多种HUD应用，包括一系列Winshield解决方案，FoV范围从4x1.2度到8.0x3.0度，以及创新的光学系统、倾斜和PGU技术。伟世通还展示了AR解决方案，该解决方案提供了数字信息层以帮助提高安全性，并可以集成到不同的电子控制单元中。

Alps Electric的主要客户是捷豹路虎，该公司主要提供W-HUD。采用的是LCoS显示技术。该技术是与英国初创公司Two Trees Photonics共同开发的，该公司于2016年3月被DAQRI收购，并于2017年剥离出来，变成了现在的Envisics。由于捷豹路虎产品的高渗透率，Alps目前在全球HUD市场中约占1％的份额。

博世是另一个HUD技术的重要支持者。它主要提供基于LCD的C-HUD和W-HUD模块。宝马是博世最大的HUD客户（预计将占其2020年HUD销量约27％），其次是通用（23％）和大众（10％）。博世目前正在生产的C-HUD包括一个成像单元和显示单元。成像单元是480x240像素分辨率的全彩色液晶显示器，并由具有300流明以上高光强度的单个LED点亮。HUD直接连接到仪表板，该仪表板为显示器提供高分辨率的图像数据和电源。

现代摩比斯一直在积极致力于集成技术先进的HUD。2020年，摩比斯对英国全息HUD解决方案供应商Envisics进行了投资。通过这笔投资，摩比斯计划与Envisics一起开发自动驾驶专用的AR-HUD，并计划到2025年实现量产。同样，2020年3月，摩比斯宣布将在现代捷恩斯 GV80上部署12英寸的W-HUD。该公司称，此HUD可以投影周围的数据，例如交通标志信息、驾驶辅助信息和驾驶路线，并可以减少驾驶员的分心。目前，摩比斯的主要客户是现代（预计占2020年HUD销量的95％以上），其次是吉利（近5％）。

Yazaki是W-HUD领域的重要参与者，主要向丰田（包括雷克萨斯）和福特供货，两家OEM预计将在2020年占其HUD收入的近95％。但2020年福特的大部分HUD是仅提供碰撞警告的HUD。

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