抢占智能汽车“蓝海”市场已成为当前各大供应商的重要课题。其中，AR-HUD在全球市场步入了前装元年。该部件可结合ADAS、汽车传感器做出各项安全提醒，大幅提升行车安全。随着大众、奔驰等搭载了AR HUD车型的上市，行业已从此前的技术论证、量产方案测试阶段进入了规模化量产周期。

在国内，长城、吉利、红旗、广汽等自主品牌已陆续量产搭载；长安、上汽等其他品牌正处于项目定点阶段，未来两到三年时间，这些自主品牌将成为国内市场推动AR- HUD前装搭载的主力军。

据预测，随着下半年新车型的上市，今年AR-HUD搭载量有机会突破1.5万辆，到2023年AR-HUD占全部HUD前装搭载量的比重有机会上升至20%。

然而，有主机厂相关负责人认为，目前国内有AR-HUD产品在DEMO初步测试的时候体验尚可，但真正面对现实中复杂路况时的表现还尚未明确。那么，国内企业的困境在哪呢？与国外技术想比，该如何突围？

1. HUD 成像部分是核心

HUD 的产业链上游是零部件企业，下游是整机企业。HUD 整体可以分为成像部分、投影部分、软件部分，其中成像部分是 HUD 产业链上游的核心。

成像部分包括 PGU（Picture generation unit，图像生成单元）、成像芯片和光源。PGU 是 HUD的成像装置，具有 4 条不同的技术路线。目前 TFT-LCD 的 PGU 厂商主要包括日本的京瓷、JDI以及国内的京东方、天马、信利等，DLP 厂商包括德州仪器以及国内的水晶光电、广景视睿等， MEMS 激光扫描厂商包括 Microvision、丰宝电子等，LCOS 厂商包括 Digilens、Waveoptics 和一数科技等。

成像芯片是成像部分的核心壁垒，目前主流的 TFT-LCD 和 DLP 芯片技术分别被爱普生和德州仪器垄断，议价能力较强。HUD 的光源以 LED 光源为主，为保证清晰的显示效果需要足够的发光亮度，主要供应商包括斯坦雷、欧司朗和日亚化学等。

投影部分主要包括光学镜面和挡风玻璃。HUD 需要使用自由曲面投射镜和特殊处理挡风玻璃，因此技术壁垒较高。光学镜面主要供应商包括舜宇光学、富兰光学、亮宇光学等，挡风玻璃主要供应商包括福耀玻璃、圣戈班、旭硝子、康宁等。

软件部分主要包括车载地图、导航系统、语音系统等。HUD 整机企业通常会向软件商购买软件系统后整合到HUD中，成本占比较低，主要供应商包括四维图新、斑马智行、百度地图、高德地图等。

HUD 主要由投影单元及成像载体构成，投影单元中集成了反射镜、投影镜、投影仪、调节电机及HUD 控制单元等，成像载体主要是半透明树脂玻璃（C-HUD）和汽车前挡风玻璃（W-HUD 和AR-HUD）。

HUD 整机企业是对上游零部件和软件进行软硬件整合，形成完整的 HUD 解决方案提供给整车企业的厂商。国外 HUD 整机企业发展较早，产品与技术相对成熟，日本精机、电装、大陆、伟世通、博世等国外企业占据大部分的市场份额。

近年来国内HUD整机企业逐渐成长，华阳集团、泽景电子、台湾怡利等成熟企业开始为国内车企提供 HUD 产品，并积极布局 AR-HUD。国内还成立了大量的HUD初创公司，包括未来黑科技、锐思华创、乐驾科技、疆程技术等，部分产品有望在国内外车企上实现量产。

2.HUD 技术壁垒及难点

目前主流的前装 HUD 存在诸多技术难点，对于 HUD 的成本控制和产品升级而言是挑战。

（1） 自由曲面投射镜。汽车前挡风玻璃是无对称性的自由曲面，自由曲面会使成像出现扭曲。如果 HUD投射的图像是正常无扭曲的，那么在投影到前挡风玻璃上后，人眼将看到发生畸变的图像。解决方案是将HUD系统中的投影镜也做成自由曲面，拟合前挡风玻璃以抵消图像畸变。为了形成精确图像，自由曲面投影镜需要极为精密的制造仪器和技术，例如德国大陆的HUD投影镜采用注塑成型方法生产，容差控制在 5 微米以下，需使用万级甚至十万级无尘室车间。

（2） 特殊挡风玻璃。普通的前挡风玻璃使用夹层结构，由双层玻璃与内部 PVB 夹层组成，如果将 HUD图像直接投射到前挡风玻璃上容易出现重影，影响显示效果，因此需要对挡风玻璃进行特殊处理。

目前的主流解决方案有两种：

① 楔形 PVB 膜方案。将 HUD 前挡风玻璃的内部 PVB 膜制成楔形，使挡风玻璃呈现上厚下薄的形态，能够消除重影现象。

② 镀膜方案。在前挡风玻璃上镀透明纳米膜，其与偏振光的组合作用能够在消除副像的同时增强主像，提高主副像之间的亮度比值，从而消除重影。与楔形膜方案相比，镀膜方案开发周期更短，能实现更大的图像尺寸。

（3）VID、FOV 和视野盒大小。VID（Virtual Image Distance，虚拟图像距离）即人眼到图像焦点的距离。在实际驾驶过程中，驾驶者通常关注前方 20 米左右的路况，VID 过小将导致 HUD 的显示图像与道路不在同一平面上，此时人眼需要在道路和HUD图像之间来回切换、调整焦点，导致驾驶者视觉疲劳。

FOV（Field of View，视场角）和视野盒大小，即成像的可视角度和成像大小。可视角度和成像大小越大，可显示的信息就越多。VID、FOV 和视野盒大小直接影响显示效果，也是 HUD 产品最重要的参数，例如 AR-HUD 产品需要达到 10°的水平 FOV 以及 7.5 米以上的 VID，而目前主流的 W-HUD 产品仅实现 6°的水平 FOV 和不到 3 米的 VID。

为了实现更大的 VID、FOV 和视野盒大小，需要让投影虚像在光机内反射足够的距离，这将提高HUD 的结构复杂度和体积，增加整体成本，目前成像距离、大小和 HUD 体积、成本之间的权衡是车载 HUD 普及的一大挑战。

（4）亮度和散热。HUD 的显示效果由投影光线的亮度和环境光亮度共同决定，汽车前方的环境光通常很强，尤其是在太阳直射的时候。为实现全环境清晰显示，一方面需要提高HUD的发光亮度，通常要求达到 10000nits，作为对比液晶电视的峰值亮度一般为 1000nits；另一方面汽车也会面临阴天、隧道、夜晚等较暗的驾驶环境，始终保持高亮度显示会对人眼造成伤害，因此HUD 需要实现根据光感不同自动调整亮度的功能。

HUD 通常布置在车载仪表前方，直接暴露在太阳光下，阳光倒灌问题要求 HUD 具备良好的耐高温性能；此外 HUD 的高亮度需要大光源支持，这对于 HUD 内部散热提出更高的要求。如果 HUD散热性能不佳，在阳光直射和高温环境下（例如车规 85℃环境）容易造成光学和电子元件的损坏，影响 HUD 使用寿命。为提升散热性能，HUD 厂商通常采用大面积散热孔、贴敷导热硅胶片等散热设计。德州仪器在其 HUD 样机中使用全金属结构辅助散热，但成本将增加。

3.四种主流 HUD 投影技术

HUD 投影技术由图像生成器形成图像，通过一系列光学手段将图像放大、拉远后呈现在驾驶员前方。目前 HUD 使用的投影技术主要有 TFT-LCD 投影、DLP 投影、MEMS 激光扫描投影和 LCOS投影四种。

TFT-LCD 投影技术以 TFT（Thin Film Transistor，薄膜晶体管）作为 HUD 的投影单元，投影原理是 LED 背光源发光，随后以电场控制液晶分支的旋转方向，从而改变光的行进方向和呈现颜色来成像。

TFT-LCD 由于技术基本成熟、成本较低，成为当前最主流的 HUD 投影技术方案，广泛应用于W-HUD 产品中。然而 TFT-LCD存在投影距离较近、耐高温性能较差等问题，在 AR-HUD产品上的应用需要攻克以上难题。目前德国大陆、华阳集团、水晶光电等企业已经或正在研发TFT-LCD 的 AR-HUD 产品，有望在中低端车型上应用。

DLP（Digital Light Processing，数字光处理技术）是美国德州仪器（TI）的专利技术。在 DLP 投影技术中，图像是由 DMD（Digital Micro-mirror Device，数字微镜器件）产生的。DMD 集成 50-130 万个微型镜片，每个镜片代表 1 个像素，通过控制镜片的转动来反射需要的光，同时通过吸收器来吸收不需要的光，实现对图像的投影。

DLP 具有高亮度、高对比度和高分辨率等优点；工作温度区间-40 - 105℃，满足车规级要求；能够实现 5 米以上的成像距离，满足 AR-HUD 的宽视角工作场景，因此成为当前 AR-HUD 的最优解决方案。

但由于 DLP 投射的是整个屏幕，为改善显示效果需要针对不同的挡风玻璃定制高精度的反射非球面镜，导致整体成本较高。DLP 是目前最受认可的 AR-HUD 技术路径，日本精机、德国大陆、华阳集团、泽景电子等国内外知名厂商均采用了 DLP 方案。

MEMS 激光扫描投影是将激光模组与微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）结合的投影显示技术方案。MEMS投影技术属于扫描式投影显示，在 MEMS扫描振镜扫过显示区域时 RGB 彩色激光二极管将同步施以脉冲，将图像直接投射于挡风玻璃上。MEMS 投影技术采用聚焦的激光束投射图像，不需要重新对焦，因此能大幅度简化光学系统的尺寸和复杂度、降低整体成本，同时实现较高的对比度和亮度。

但 MEMS 投影目前仍然存在两个问题：（1）分辨率不高导致图像较为模糊，并且改善分辨率成本较高；（2）激光二极管耐高温性较差，目前难以实现车规级应用。目前仅有先锋、松下等少量厂商的 HUD 产品应用 MEMS 激光扫描投影技术，国内新锐企业锐思华创自主研发了具有高分辨率、高亮度和高可靠性的 AR-HUD 激光扫描成像模组 OpticalCore。

LCOS（Liquid Crystal on Silicom，硅基液晶）投影技术是一种基于反射式的微型矩阵液晶显示技术。LCOS 投影原理与 LCD 投影类似，区别是 LCD 投影是利用光源穿过 LCD 来调光，属于穿透式；而 LCOS 投影机中是利用反射的架构，属于反射式。

与 TFT-LCD 和 DLP 相比，LCOS 具有体积小、光利用效率高、分辨率高等优势，已经应用于 Google Glass 上。但硅基液晶目前尚无法量产，导致 LCOS 的成本过高，目前难以在量产车型上应用。国内另一家新锐企业一数科技坚持 “自主创新 国产替代”的战略，成功自研以 LCOS 为基础的 AR-HUD 解决方案。

2021 年 4 月 18 日，华为在 HI 新品发布会上发布了一系列新智能化部件及解决方案，其中包括华为自研的 AR-HUD。作为华为智能座舱系统的重要一环，华为希望将 HUD 的功能从提供车况、导航信息升级为绝佳的影音娱乐场景，让用户享受 AR-HUD 带来的驾驶安全辅助与沉浸式视觉体验。

华为 AR-HUD体积仅为 10L，而 DLP 式的 AR-HUD体积普遍超过12L；规格方面，华为AR-HUD提供 13°× 5°的超大视角、7.5 米的成像距离以及最大 70 寸的虚像成像尺寸，能够在主驾驶位上覆盖三车道导航，在副驾驶位上成为影音娱乐的大投影屏；分辨率可达 1920×640，并支持 2K高清画质。

为适应强光直射环境，华为 AR-HUD 最大亮度可达 12000nits，远超目前主流的8000nits。投影技术方面，华为 AR-HUD 没有采用主流的 TFT 和 DLP 技术，而是凭借自身在 ICT技术上的积累，采用 LCOS 技术结合 ODP 光学芯片、多反空间光学技术、AR 引擎等，能够在强光直射、温度较高时维持工作。此外，目前的 AR-HUD 需要对前挡风玻璃进行特殊处理以消除重影，华为 AR-HUD 能够在普通挡风玻璃上应用，从而大幅降低硬件成本。

当然，AR-HUD市场还有更多可能性，技术路线并非只能固定于当前主流的TFT 、DLP、 LCOS等方案。

目前，不少公司也提出了不同的技术路线或融合方案，理论上可以实现更高分辨率、高效和高可靠性，同时还能实现成本的快速下降。诸如全息、全息波导、光场3D、裸视3D等立体视觉技术。

不过，上述技术都存在3D串扰率太高的问题（所谓3D串扰率，是指原本提供给右眼的影像会有一定比例让左眼看到，反之亦然）。

江苏怡利电子介绍，“在普通应用上3D串扰率低于20%就可以被背景覆盖（3D电视/3D影院），但HUD背景是镂空纯透明的状态，3D串扰率高于1%就会产生3D鬼影现象，现有技术很难突破。”

另一种解决方案，就是裸视3D技术，也称为超指向性背光的裸视3D技术。采用两道可动态位移的超指向性背光，搭配TFT同步分时显示左右眼画面来完成裸视3D的效果。

该技术使用左右眼专属的小眼盒，分别追踪左右眼位置，其3D串扰率低于0.5%以下。同时，背光光线可以集中在极小的眼盒里，背光效率可达传统HUD的四倍以上，3D技术非但没有减损亮度，反而大幅增加背光效率，更省电，更不发热。

此外，其屏幕显示采用分时显示左右眼画，可保证分辨率毫无减损。许多车辆腾不出空间摆放巨大体积的AR HUD。但只要摆得进W-HUD的车辆就可以摆放这台3D AR HUD。

这套方案可以在不产生其他不利影响的状况下，完全复制2D AR HUD的效果，还可以发挥更多2D AR HUD达不到的优势。

比如，720°立体指标，可以突破FOV限制，指引FOV 以外的路况或兴趣点。这样的优势使得AR HUD的FOV不一定要覆盖3个车道的要求。

最关键的是，其视觉距离不受限于虚像距离4米、7.5米或10米，而是根据需要变化视觉距离，例如显示信息直接贴在前车后方，随前车移动而移动显示距离，转弯信息直接真实贴在转弯路口上，实现真实的3D AR HUD增强实境效果。

而面向L4、L5级高阶自动驾驶，智云谷也推出了大画面的激光原型机。

该公司的解决方案是采用衍射成像技术，可将激光投影模块直接成像于挡风玻璃中的全息成像膜。简单理解就是通过3台微型激光投影模块+全息成像膜来实现全风挡成像。

侍强表示，虽然目前主流的落地项目依然以外资为主，但国内供应商非常有机会在未来三到五年成为全球AR HUD市场的主要力量。

在高工智能汽车研究院看来，国内外产品的差距在日益缩小，国内产品甚至在某些细分性能上还优于国外厂商。同时，国内厂商的开发周期较短，服务灵活，成本更占优势。

1.目前以外资为主，自主企业凭借性价比优势其市占率有望提升

从全球范围看，HUD 行业的市场集中度很高，以德国、日本、美国企业为主。日本精机作为全球HUD 龙头企业，占据全球 HUD 领域 55%的市场份额，大幅领先其他企业；其次是德国大陆，占据 18%的市场份额；

日本电装占据 16%的市场份额，其他企业如美国伟世通、德国博世及日本矢崎均占据小部分份额，综合来看，全球前六大 HUD 厂商占据 HUD 行业 97%的市场份额，行业集中度很高。

中国 HUD 市场上的主要参与者包括外资企业和自主企业两类，外资企业是全球范围内的 HUD 行业领先者，主要包括日本精机、电装、伟世通、大陆等，国内的参与者包括华阳集团、怡利电子、泽景电子、华为、未来黑科技等。

从配套及量产的情况看，进入国内的外资企业都已经和其他的车企合作配套 HUD 产品并实现量产，综合实力较强，具备了较为丰富的合作配套经验；国内自主企业中，主要是华阳集团、泽景电子、怡利电子、水晶光电四家当前实现了为车型配套HUD并量产，整体实力较强；其他的公司产品和技术尚在研究开发阶段，例如衍视科技、车萝卜等公司属于初创型企业，尚未配套量产车型，华为主要在进行 AR-HUD 产品研发。

从现有的配套车企及车型看，国外的 HUD 企业主要为外资及合资车企配套，国内的 HUD 企业主要为自主车企配套。

日本精机、大陆和电装作为全球HUD市场份额前三的企业，拥有广泛的配套车企及车型。日本精机的合作方主要是德系和日系车企，具体包括宝马、通用、奥迪、奔驰、本田、马自达等，大陆集团主要为德系和美系的车企配套，包括宝马、奔驰、奥迪、大众、福特等，电装偏向于为日系车企配套，以丰田、现代、马自达等为主。

自主的 HUD企业更多是为自主的车企配套，少量配套宝马、大众等外资车企，台湾怡利电子为吉利、红旗、大众配套，泽景电子当前合作的车企包括蔚来、吉利、大众等，华阳集团主要依托长城、广汽、北汽、东风日产、长安等客户，目前 HUD 产品已经应用于长城 F7、长城 WEY、长城哈弗等多个品牌及车型。

在 W-HUD 与 AR-HUD 领域，外资企业都有产品布局，根据各公司披露的产品参数，大陆集团、伟世通等外资企业的 W-HUD 产品性能更为优异。

具体来看，伟世通推出了不同版本的W-HUD，其中最高成像距离能够达到 5米的上限，在各企业中达到最远成像距离，更能够适应人眼的调节；该产品拥有 9°*3°的视场角，使驾驶员能够观察到更大的 W-HUD 画面；在亮度方面达到 15000cd/平方米，视觉体验更佳，整体看综合实力在W-HUD 中领先。

大陆集团的某款产品同样能够实现 4.5 米的成像距离和 9°*3°的视场角，表现不俗。国内企业中大部分 W-HUD 产品成像距离在 3 米以内，视场角相对外资 HUD 更小，同时虚像亮度也不如外资产品，产品性能方面仍然有一定差距。

HUD 成本包括产品的光学零部件等硬件成本以及人工费用、运输费用、研发费用、销售费用等，国内企业凭借本土化布局能够更有效降低成本，例如泽景电子在西安布局研发中心，在上海布局商务、市场部门，充分利用当地资源降低生产、研发及销售环节成本。

在配套服务方面，部分国内 HUD 企业已经提供了产品落地全环节的完善服务，根据 36 氪，在为车企配套 HUD 产品的过程中，泽景电子会帮助客户建立产品定义、设计产品标准、定义检测方法，并为客户提供检测设备，服务覆盖产品落地的全环节，还和车企的造型、质量等多部门沟通，确保客户以合适的方式安装和使用 HUD，通过上述操作泽景电子能够提供优质服务，提升整车厂的粘性与合作意愿。国内企业有望凭借本土化形成的成本优势及更加及时周到的服务切入合资产业链，从而获得合资车企 HUD 新订单。

2.自主企业提升市占率的路径选择

国内自主 HUD 企业主要包括华阳集团、泽景电子、怡利电子、华为等，随着 HUD 行业不断发展，各家企业在HUD不同的维度上存在差异，将导致市场份额变化，综合实力较强的企业能够凭借不同的发展路径去抢占更多市场份额。

国内自主 HUD 企业实现市场份额的突破主要依赖于三条路径，分别是产业链延伸能力、HUD 产品及技术布局、配套车企合作情况。产业链延伸能力表示企业向上下游产业链的延伸，例如在光学领域所具备的技术能够使企业在 HUD 的研发中具备更强竞争力，从而实现市场份额的突破；

HUD 技术路线更加多样、技术实力较强的企业能够研发出更有竞争力的 HUD 产品，通过新产品实现市场份额提升；配套车企合作更多的企业具备量产经验，更容易获得新的HUD产品订单，从而实现市场份额突破。

（1）产业链延伸能力

HUD 集光学设计、结构设计以及软件算法等技术于一体，具备较高的技术门槛，同时要和整车厂定点配套，需要对光学和整车行业都有深刻理解，因此需要考验 HUD 企业的上游产业链延伸能力，增强光学领域的积累有利于产品研发。

泽景电子成立于2015年，创始人张波曾经在兵工科研所、微软任职，出来创业后曾经选择创办软件公司，具备软件算法积累；首席科学家吕涛曾先后任职于深圳理光、德国迈隆，其中深圳理光是世界 500 强日本理光株式会社海外子公司之一，母公司日本理光是日本的事务机器及光学机器制造商，主要产品包括影印机、相机等，涉及大量的光学业务。吕涛具备较为深厚的光学、汽车电子积累，并领导开发了国内面向自主品牌的第一个批产 CAN 网关产品。2017 年泽景电子还与舜宇光学达成战略合作，进一步强化光学技术的研发。

华阳集团成立时即拥有精密电子部件业务，主要产品包括视盘机的机芯、激光头等，在光学领域具备深厚的技术基础，后续逐步转型微型投影仪业务。2008 年华阳集团微型投影仪业务投产， 2010 年将微投产品列为集团重点发展支柱项目并取得突破性进展，同年华阳集团在美国 SID 大会上展出 RGB 三色 LCOS 光学引擎，并宣布 DLP 微投模组即将进入量产状态，成为中国大陆最早量产 DLP 投影机的厂商。

华阳集团相继推出微型投影仪 MP 系列、S 系列，P 系列多款产品，大部分产品采用 DLP 技术。由于视盘机及投影仪行业市场空间萎缩，华阳进行产业结构转型积极应对，逐步将重心转移至汽车电子及 HUD 领域，前期积累的光学技术能够更好进行 HUD 产品的开发利用。

怡利电子 2016 年与百度车联网合作推出 CarLife HUD，双方通过此次合作实现软硬件优势互补，对于怡利电子在 HUD 领域的转型升级具有重要意义。华为在光学和 AR 技术领域具备长足积累，已掌握 AR-HUD 的关键技术。

华为 AR-HUD 采用了自研的 ODP 光学芯片及多反空间光学技术，华为 Cyberverse 数字现实技术具备全场景空间计算、3D 高精地图、强环境理解、虚实融合渲染四项核心能力，以此为基础的华为 AR 地图已于 2020 年上市，实现 1:1 真实世界还原。

虽然目前主流的落地项目依然以外资为主，但国内供应商非常有机会在未来三到五年成为全球AR HUD市场的主要力量。国内外产品的差距在日益缩小，国内产品甚至在某些细分性能上还优于国外厂商。同时，国内厂商的开发周期较短，服务灵活，成本更占优势。

文章来源： 智车行家，高工智能汽车