汽车模拟仪(汽车HUD行业专题研究：AR~HUD进阶，叩开车载元宇宙大门)

Posted 2023-05-31

篇首语：最关情，折尽梅花，难寄相思。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了汽车模拟仪(汽车HUD行业专题研究：AR~HUD进阶，叩开车载元宇宙大门)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

汽车模拟仪(汽车HUD行业专题研究：AR~HUD进阶，叩开车载元宇宙大门)

（报告出品方/作者：开源证券，任浪）

1、 HUD 是行车安全守护者、人机交互新桥梁

避免盲驾隐患，构建人机交互新桥梁。随着汽车智能化程度的提升，汽车成为能够独立感知外部环境的智能体，汽车需要传达给驾驶员的信息日益丰富，传统仪表盘已经难以满足多维度的人机交互需求。驾驶员的注意力优先专注于驾驶，频繁转换视角关注仪表盘、中控、手机的信息会带来诸多盲驾隐患，研究显示1，如果驾驶员的视线离开前方路面超 2秒，事故发的可能性会急剧上升。由此HUD应运而生，它将虚拟的图像和实景贴合，一方面可以让驾驶员和乘客无需转移视线，直观的感受到行车状态、导航、辅助驾驶（如车道偏离预警）等信息，大幅提升安全性；另一方面随着成像面积的不断扩大，HUD 能够进一步把生活娱乐的信息显示其中，实现观影、地图 POI 推送等功能，给乘客以沉浸式的交互体验，成为链接虚拟和现实世界的桥梁。

HUD 诞生超过 30 年，海外车厂广泛配套，但整体配置率并不高。1988 年，通用汽车在其旗下的 Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car 上首次采用了抬头显示器（HUD），产品采用风靡战斗机领域的 C-HUD，只能以单色成像。1991 年丰田在其皇冠车型上首次搭载 HUD。1998 年福特在其高端跑车雪佛兰 C5 科尔维特（Corvette）中首次搭载了彩色显示的 HUD 系统。2003 年宝马成为欧洲第一家使用 HUD 的车企，并在其入门级 1 系之外全系标配或选配 HUD。戴姆勒 2014 年也将 HUD 引入自家车型。

供给需求齐推动，产品进入快速渗透期。可以看到 HUD 并非新鲜事物，但起初它几乎只是豪华车的代名词。近年供需格局发生显著变化：需求端，传统的汽车状态+导航的内容传递已经逼近仪表盘+中控所能呈现信息的极限，随着更多 ADAS 功能的诞生，HUD上车已经成为必然趋势；此外随着本土智能汽车的崛起和竞争加剧， HUD 成为整车厂提升乘车体验打造差异化的有利武器。供给端，奔驰在 2020 年推出全球首个 AR-HUD 产品，凭借优异效果刷新了人们对 HUD 的认知；以华阳集团为代表的本土零部件厂商崛起让此前昂贵的 HUD 产品走向平民化。从选装价格来看，传统 BBA 豪华车型的选装价格通常在 8000 元以上，部分甚至冲击 20000 以上，而近年新发布的车型如大众 ID4、长安福特旗下的林肯 Z、以及哪吒 S、问界 M5、广汽传祺 GS8、长城哈弗 H6 等，产品选装价格已经降低至 5000 元左右甚至 2500 元级别，这表明 HUD 的成本已经大幅下降，伴随而来的就是 W-HUD 渗透率迅速提升， AR-HUD 车型亦如雨后春笋般涌现。

2025年中国 HUD市场规模有望超过 260亿元，渗透率达到 48%。据中汽协《2022 年上半年汽车工业经济运行情况》数据测算，2022 年国内乘用车销量预计为 2300 万辆；而据天津大学中国汽车战略发展研究中心测算，2025 年国内乘用车销量将达到 2526 万辆。我们预计基于 2022 年补贴抢购等因素影响，2023 年国内汽车销量增速相对趋缓，2024-2025 年重新回归稳健增长通道。HUD 渗透率方面，依据高工智能汽车数据，2021 年新车搭载 HUD 上险量为 116.72 万辆，其中 W-HUD 和 AR-HUD 上险量合计为 109.45 万量，ARHUD 搭载量超过 5 万辆。而根据亿欧智库数据，2025 年 W-HUD 和 AR-HUD 渗透率分别达到 27%和 18%，我们认为基于现有良好的产业发展态势渗透率有望实现更高水平。价格上随着产品渗透率快速提升呈现下降趋势。我们预计到 2025 年，中国 HUD 总体渗透率将达 48%，其中 AR-HUD 渗透率将达到 19%，总体市场规模将超过 260 亿元，并仍然保持 65%以上的行业增速。

不止于 AR-HUD，技术泛化打开更广阔市场。AR-HUD 融合了畸变矫正、AR 虚实贴合、以及未来的全息成像等技术，这些技术的应用场景远不止 AR-HUD。如投影、全息技术可应用于侧窗投影、全息助手等领域，而将 ADAS 信息融合实景并向客户显示的内容形式，不仅可以通过 HUD 在挡风玻璃上显示，也可以通过电子外后视镜、透明 A 柱等方式呈现。AR-HUD 的技术泛化将带来更广阔的发展空间。

2、汽车元宇宙之窗徐徐开启，技术升级永不眠

2.1、 AR-HUD 是车上的 AR 设备，显示面积扩大和景深显示尤为重要

2.1.1、 FOV 和 VID 持续扩大，带来更好的显示效果

最大幅度扩大成像尺寸是目前抬头显示追求的核心目标。FOV（Field of View，视场角）和 VID（Virtual Image Distance，虚像距离）扩大是提升当前 HUD 用户体验的关键指标，更大的 FOV 和更远的 VID 可以定义 HUD 的功能。在 W-HUD 时代，FOV 通常在 5-9°左右，VID 最远在 5m 左右，这样的显示范围下，通常只能覆盖车速等简单信息，导航甚至难以实现多车道覆盖，难以显示更多 ADAS 的功能。据华阳集团多媒体产品总监描述，当 FOV 达到 11°*4°，VID 达 10m 左右时，人眼可以舒适的实现近似三车道的覆盖。而要实现更好的 AR 实景贴合，需要进一步扩大 HUD 的成像面积，提升 FOV 和 VID，让视角内可以容纳更多的信息，并给车载显示系统提供更多的发挥空间。

2.1.2、 3D 景深显示成为下一步 AR-HUD 追求目标

AR-HUD 显示效果升级对景深呈现提出要求。据南京睿维视的研究，人眼的 3D 视觉主要来自于生理和心里两个层面的因素决定，生理层面，人眼观察不同距离的物体时晶状体会产生不同的屈光度来实现聚焦；同时双眼视线的夹角（辐辏）也有所不同；此外由于双眼观察物体的角度不同，左右眼之间也会存在视觉差异。心理层面，线性透视效应、不同的遮挡关系（间位）、阴影、以及其他经验值都会帮助人眼和大脑形成 3D 视觉。因此人眼观察 3D 物体是系统工程，一旦有因素相互矛盾，就会产生眩晕感。如在原本成像在远距离处的 AR-HUD 指示信息被近距离的前车遮挡，会让大脑感到不适，久而久之产生眩晕感。因此要想实现更好的 3D 贴合效果要求 HUD 拥有 3D 显示功能，即虚拟图像可以根据现实情况实现灵活变焦，对应到 HUD 上，现有的 W-HUD 拥有较小的 FOV 和 VID，AR-HUD 具有较大尺寸的 FOV 和 VID 同时软件可配合实景显示，而未来真正的 AR-HUD 则能够做到在视野范围的光场内实现 3D 显示，自由变焦，让远近实景和虚像完美贴合，给人以身临其境的体验。

景深显示——不仅是舒适的需求，更是安全的守护者。研究表明2，HUD 深度感缺失和焦距不足是一个影响安全的重要问题，一方面会导致驾驶员视觉不适和注意力无法集中，仍需转换焦距来感知虚像和实景，另一方面，HUD 显示错误距离会影响驾驶员对障碍物真实距离的感知，这会来带潜在的危险。尤其在雨雾天气的时候，外部参照物减少，HUD 投影对视觉的判断会产生更多的影响。因此无论从安全还是体验的层面考虑，3D 景深显示都是 HUD 进阶的必然方向。

2.1.3、三大环节同步升级，共同推动 HUD 产品效果提升

图像生成单元、光学部分、软件环节三大环节决定 AR-HUD 核心显示效果，每个环节均具有广阔的升级空间。AR-HUD 的功能是将需要呈现给驾驶员的信息与 ADAS 回传的外部道路状况融合，由图像生成单元（PGU，Picture Generation Unit）产生图像，通过光学部分的放大和转换投影到挡风玻璃上，经过挡风玻璃的反射进入到人眼形成虚像。在 AR-HUD 中，三大环节尤为关键：（1）图像生成单元：相当于显示器屏幕，是影响成像对比度、分辨率、亮度等显示效果的核心部分，目前以 TFT-LCD、 DLP 技术为主，此外 LCOS、MEMS 激光甚至 MicroLED 等技术仍然不断涌现；（2）光学部分：该部分将 PGU 产生的图像经过转换、放大后投射到挡风玻璃上，直接决定人眼看到虚像的成像尺寸、成像距离、3D 景深效果等，同时也是影响整个模组体积的主要环节，目前以离轴三反结构形式为主；（3）配套软件：是 AR-HUD 特有环节，将外部信息进行坐标转换、畸变校正等并与实景贴合并呈现给乘客，随着 AR-HUD 包含的信息越来越丰富，软件的重要性日益凸显，界面美观度等直接决定了产品客户体验。自 HUD 诞生以来，开发者们对三大环节进行了不懈探索，随着近期行业进入快速发展期，新兴技术不断应用于其中，每个环节沿着自己的路径升级迭代，投资机会不断涌现。

2.2、图像生成单元：显示技术竞技场，TFT、DLP 领衔，LCOS 等新技术天地广阔

HUD 显示效果提升的需求推动显示技术升级。前文提到，目前对于 HUD 的显示性能主要来源于三个方面：FOV 和 VID 扩大；拥有高亮度、高对比度、高分辨率等更好的显示效果；实现 3D 景深显示。据德州仪器的数据，更大的人眼窗口和 FOV 要求 PGU 具有更高的亮度；分辨率方面，人眼正常情况下的分辨率约为 60PPD（Pixel Per Degree）因此当 FOV 扩大时要保持分辨率水平就需要成像单元的分辨率同步提升；而在散热方面，由于光路可逆，更远的虚像成像距离和更大的显示尺寸反过来加剧了阳光倒灌时带来的散热问题；此外，显示技术还应当适配裸眼 3D 显示的需要，而保证其技术的延展性。现有方案通常以 TFT-LCD、DLP 显示技术为主，LCOS 技术有望迅速落地，此外 LBS、MicroLED 等技术亦摩拳擦掌： TFT-LCD：采用背光透射的方式，通过 TFT 基板控制液晶开闭实现成像，技术成熟、色彩分布可靠、成本低廉；但由于其采用透射方式成像，且液晶本身对温度敏感，无法适应阳光倒灌；叠加其开口率较低，带来了其亮度低、分辨率低、对比度低、光效低能耗高等问题。

DLP：通过数百万个铝制 DMD 芯片反射形成像素成像，具有高亮度、高光效、高对比度、温度耐受性好等优势；但由于 DLP 技术的核心 DMD 芯片由德州仪器掌控，厂商只能通过德州仪器采购芯片或模组，存在专利问题且成本较高。 LCOS：通过 CMOS 技术在硅芯片上加工而成，采用反射式成像，通过控制液晶来调整光的偏转进而改变其在 PBS 棱镜中的透过率而实现灰阶的显示。LCOS 由于电路在液晶背面，因此无需像 LCD 一样划定区域制作薄膜晶体管，具有较高的开口率。性能优势明显：亮度高、分辨率高、画面细腻、无专利问题；但封装难度较高，同时车规级产品成熟度不及 DLP 和 TFT-LCD 两类路线。 LBS：激光二极管发出激光，通过 MEMS 振镜扫描叠加激光器调制实现成像。由于直接使用激光扫描，该技术方案具有亮度高、色彩好、光效高、视场角广、结构简单等优势。但由于激光二极管对温度比较敏感，因此在车规稳定性上存在短板，同时激光由于单色性较好，会呈现出一定的颗粒感（散斑），需要采取特殊的方式来提升显示效果。 Micro-LED：微型化 LED 阵列（1-100 微米级别），结构为微型发光二极管，通过对其施加电压而发出单色光，每一个 MicroLED 可视为一个像素。由于采用 GaN 等无机材料，并直接由 LED 发光，因此具有寿命长、工作温度范围宽、响应时间快、亮度高、能耗低（理论上比 LCD 低 90%）等优势。MicroLED 被认为是下一代显示技术，但目前成熟度有待提高，制备过程中的巨量转移等工艺稳定性、良率均有待提高。

当前产品以 TFT、DLP 为主要技术路线。目前高性价比产品多以 TFT-LCD 技术为主，随着对显示技术需求的提升，LCD 也向着更高分辨率和更好显示效果进化。以 PGU 龙头京瓷的产品为例，其 TFT-LCD 的 PGU 产品包含了 1.12/1.8/2.6/3.1/4.1 等画面尺寸，对应分辨率覆盖从 300*160 到 1280*640，带来的了 HUD 产品的不断升级。而为了拥有更高的亮度、对比度和更好的耐温性能，玩家引入了 DLP 技术，该方案因采用漫反射屏成像，阳光倒灌时大部分的能量会被传达至漫反射屏反射掉，可应对 AR-HUD 大成像面积下更严酷的阳光倒灌问题，同时成像效果更好，是 AR-HUD 中普遍使用的方案。但因 DLP 技术本身价格昂贵，且专利被德州仪器把控，存在一定的供应链风险，方案也并非完美。 LCOS 蓄势待发有望成为新时期主力技术路线，Micro-LED 摩拳擦掌蓄势待发。 LCOS 技术得益于其超高分辨率等优异性能被广泛应用于近眼显示设备和空间光调制器（SLM）中，同时该技术不存在专利风险，有望成为未来 HUD 主要的显示方案之一。目前，其车规稳定性低以及封装工艺难度大带来的量产问题逐步得到解决，行业巨头如华为、豪威科技等逐步将该技术方案推向量产落地。豪威科技推出的 LCOS 芯片 OP02220，可用于车载 HUD，像素尺寸仅有 4.5 微米，可在 0.39 英寸的器件上实现1920*1080的分辨率。此外，目前用作3D全息显示的空间光调制器（SLM）也普遍采用 LCOS 技术，而采用空间光调制器的全息成像也有望成为 HUD 的终极显示方案，也为 LCOS 增添想象空间。目前，华为已经将 LCOS 方案 HUD 应用至飞凡 R7 车型上，产品实现 13°*5°FOV，具有 70 英寸画幅，可实现 AR 导航、观影等功能。同时华为还与 HUD 本土龙头华阳集团合作，有望共同推进 LCOS 技术方案的落地。LCOS 之外，Micro-LED 技术采用无机材料，显示品质高（高亮度、大动态范围、高对比度、高分辨率），寿命长，体积小，也有望在 HUD 领域得到应用，目前 Micro-LED 主要在芯片制备良率、封装环节的巨量转移以及背板技术、驱动技术等方面存在难点，技术突破后有望实现量产上车。

2.3、光学部分：不止于成像尺寸的扩大，更是景深效果的呈现，技术升级永不眠

2.3.1、多焦面斜投影升级带来良好产品体验

为了实现更灵活的呈现显示效果，全球 HUD 玩家在光学领域进行了广泛的探索和深入的研究。通过改进现有方案，出现了多层显示（多焦面）、斜投影等方案。

多层显示（多焦面）方案：多焦面即在挡风玻璃上不同区域呈现不同距离的信息，以双焦面方案为例，通常在近层图像显示仪表和设置信息，远层图像显示 AR 导航、车距提醒等信息，当前方有车遮挡时可以将远景关闭，只显示仪表信息，避免不适感。大众 ID.4 和 ID.6 系列的 AR-HUD、以及奥迪 Q4 E-Tron 采用的双层视觉显示，上部区域显示导航等信息，具有 10 米左右的 VID，下部显示车速和车辆状态等信息，投影距离约 3m 左右。国内华阳集团通过对单光路的拓展实现双焦面显示效果，最大程度控制 HUD 体积和 BOM 成本，并已经获取客户订单。泽景电子和怡利电子也分别开发出了双画面 AR-HUD 量产解决方案。

斜投影方案：斜投影则是在挡风玻璃上呈现倾斜的图像，和路面贴合，进而模拟路面的距离感，在小体积、成本相对低、同等参数条件下，实现更好的虚实贴合效果。在日本精机呈现的一套 HUD 案例中，采用了双层投影+斜投影的成像方案，在 2.5 米处近景显示行车状态信息；在 3-5m 内以斜投影模拟距离信息，给客户良好的使用体验。国内华阳集团亦在进行相关产品的开发。

2.3.2、光波导——根本解决投影面积和模组体同步提升桎梏

模组体积是限制当前 FOV 和 VID 扩大的主要瓶颈。HUD 模组内部通常包含两块折叠镜，光线从 PGU 发出后经过两次反射后投射到挡风玻璃上。由于光路可逆，为了实现更远的虚像距离和更广的 FOV，要求第二级非球面反射镜的尺寸足够大，这带来 HUD 光学部分的尺寸持续增加。以奔驰 S 级为例，在实现 10°*5°FOV、8 米 VID 的情况下，模组的体积达到 25 升以上，这是普通车型难以接受的，从华阳的产品路线图也可以看出，成像效果的提升伴随而来的就是模组体积的增加。目前厂商致力于通过各类精巧的光学设计来减小 AR-HUD 模组占用的空间，而要有根本性的改变，需要在光学技术上采用如光波导等全新的技术体系。

全息光学元件改变光的界面传播规则，光波导和 HOE 根本性解决 HUD 模组体积过大问题。全息光学元件（HOE）是一种衍射光学元件，通过对表面或内部进行特殊的处理，利用光的衍射原理，可打破光的全反射的界面规则，改变光的传播方向和能量，若将其置于光波导部件中，则可以将光线耦入波导中传播，再在人眼附近耦出成像，若将其贴覆于挡风玻璃上（HOE 膜），则可以直接实现成像。目前在 HUD 领域，玩家采用光波导、HOE 膜等方式打破 HUD 成像范围和模组体积同步提升的桎梏。

（1）光波导：将光机“压扁”，充分减小模组体积。光波导器件可以让光在微小的光波导器件中实现传播、放大，进而省去多层反射的结构，大幅减小 HUD 体积并实现远超现有光学结构的大视场角和远距离成像。目前国内、海外的客户均积极布局，光波导明星初创企业 Digilens 就曾与大陆集团合作开发光波导 AR HUD，产品拥有 15°*5°的最大市场角，12000nit 亮度，但仅有 5L 的封装体积。2022 年 9 月，华阳集团与本土领先光波导创业公司珑璟光电签署合作协议，共同推进光波导技术在 HUD 领域的应用。

光波导技术仍有待成熟，产业齐发力上车进度有望加快。目前全球光波导技术按照所采用的光栅种类不同可分为几何光波导、表面浮雕光栅波导和体全息光栅波导等技术路线。整体而言，成像效果上几何阵列光波导优于浮雕光栅波导和体全息波导，而在制备难度和稳定性上，几何光波导制需要制备阵列化的半透半反镜，工艺复杂，表面镀膜、镜面平行度等要求高，成本高；表面浮雕光栅波导通常采用纳米压印或光刻工艺生产，精密的光栅结构导致大规模高质量生产难度大；而体全息光栅波导通常使用激光干涉曝光形成光栅结构，相对容易规模化制备，但对材料、系统设计要求高。各类光波导技术各有优劣势，目前如国内珑璟光电、光粒科技、灵犀微光、三极光电，海外 Lumus、Waveoptics、Digilens 等诸多玩家展开布局，由于光波导技术在 AR 眼镜等市场均有广泛应用，需求拉动下，技术成熟产品有望加速到来。

（2）全息光学膜：实现整个风挡玻璃显示成像。前文提到全息光栅可通过全息衍射成像改变光的镜面反射规律，可以让光实现任意维度的变化，因此也有厂商探索将 HOE 全息膜贴附于挡风玻璃，减小模组体积，扩展 FOV 和 VID，甚至可以实现全风挡玻璃显示，此外该技术路线还可以通过调整全息膜的属性来设置不同距离的投影图像，模拟 3D 景深显示的效果。HUD 厂商 Wayray 就采用了该种方案，并和挡风玻璃厂商AGP eGlass合作，将全息膜贴附于挡风玻璃的夹层中，并通过激光成像的PGU，占用极小的组件体积，即可实现大面阵 HUD，并呈现 0 到无限远的虚像距离。此外苏格兰初创公司 Ceres Holographics、国内的三极光电等厂商亦在布局该领域技术。本土的 Tier1 玩家如华阳集团、水晶光电等在这些领域也进行了相关的探索。当然由于 HOE 本身制备工艺仍不成熟，如何保证大规模生产的稳定性和良率，以及在各类条件下保持本身光学特性仍是有待解决的难题，技术落地仍需供应商不懈探索。

2.3.3、光场还原实现真实 3D 场景，计算全息（CGH）开启 3D 景深显示大门

光场显示可以还原 3D 场景，计算全息走上台前。光可以通过绝对位置（x，y，z，）、角度（θ，φ）、波长（λ）、传播时间（t）几个参数精确定义，现实世界中看到的光全部由这些参数构成，因而被称之为光场，采集并显示光场就能在视觉上重现真实世界。而计算全息技术（CGH，Computer-Generated Holograms）则是通过计算机采用一定的算法生成数字化的全息图进而实现光场复现。由于光波可以通过相位和振幅等参数来进行描述，通过计算机对光的相位或者振幅进行解算，生成数字化的全息图，再输入一种称之为空间光调制器（SLM，Spatial Light Modulator）的光学调制器件中，对光的相位或者振幅进行调制（相当于将可变焦的镜头和屏幕同时“写入”SLM），最后使用相干光对 SLM 进行照射，即可生成可刷新的光场，进而形成可自由变化的动态全息 3D 图。计算全息技术的核心在于空间光调制器（SLM），目前空间光调制器已经在激光加工焊接、生物医学、光通讯等领域实现广泛应用，滨松等公司已经有诸多成熟货架产品提供。

计算全息技术有望成为 AR-HUD 的终局。就 HUD 而言，多层显示、斜投影等技术，所产生的是静态的图像，成像距离相对固定，而计算全息技术（CGH）可以实现在可变的任意焦平面上成像，彻底解决 3D 成像中辐辏调节冲突、眩晕等问题。当然目前该技术处于起步阶段，面临诸多挑战，一方面计算机生成全息图计算量巨大，对算力要求较高；另一方面空间光调制器的分辨率低尺寸小，整体成像质量仍有待提升。目前业界已经对该技术进行了不懈探索，剑桥大学的研究团队在 2015 年即搭建了用于头戴式显示器的样品来验证其算法，而 AR 玩家中如微软、英伟达等诸多行业巨头亦在该领域进行了前瞻布局。HUD 玩家中 Envisics、CY Vision 亦布局该技术路线，Envisics 自行开发特有算法来缩减计算量，并与松下展开合作；CY Vision 采用空间光调制器（SLM）搭配眼球追踪技术（感知瞳孔和凝视位置）实现 3D 全息显示效果，并与宝马达成合作。国内南京睿维视等公司亦对该领域进行了布局。2022 年 5 月，3D 全息显示开发商 VividQ 展示了其采用 CGH 技术开发的 Alpha 光学引擎演示器，可显示高分辨率的 3D 视觉效果，具有出色的对比度和逼真的焦深。产业链成熟拭目以待。

2.4、软件算法：AR-HUD 对虚实贴合需求让软件能力走到台前

AR-HUD 让软件走上台前，AR Creator（AR Generator）应运而生。传统的 W-HUD 只需要设置相应的图像并投影在挡风玻璃上即可，而 AR-HUD 则需要将 ADAS 雷达 /摄像头信息、地图/导航信息、内饰摄像头信息、高精度定位信息、车身状态信息（车速、续航、报警等）引入，结合 3D 坐标转换算法、眼球追踪、障碍物追踪等算法，将数据进行融合，并转换成 AR 图像对外输出，进而与外部实景实现完美贴合。一方面，AR-Creator 中的障碍物追踪、3D 坐标转换等算法需要达到较高的水准才能实现良好的虚实结合效果；另一方面，ADAS 信号从感知到传输再到通过 AR-HUD 呈现给乘客中间产生的延迟也很大程度上影响着客户体验，因此必须加上预测算法以减少延迟给人带来的不适感；此外图像畸变矫正、车辆的防抖算法、与高精度定位/ 地图的融合等方面均考验着供应商的软件开发能力。

目前 AR-HUD 厂商纷纷致力于提供 AR-Creator 软件来形成类似开发工具的软件平台，帮助整车厂根据自身的需求开发个性化的 AR-HUD 产品，实现良好的显示效果和客户体验。海外，大陆集团在 2019 年即宣布旗下子公司 Elekrobit 将开发 AR Creator 来实现 AR 3D 成像；三星的车载系统开发商哈曼在 2022 年收购了 AR/MR 导航开发团队 Aposter；松下则与 AR 导航解决方案厂商 Phiar 合作，共同开发 AR HUD 解决方案。国内，水晶光电高度重视软件开发，自行研发了相应的软件产品来配套 HUD 产品实现虚实融合；泽景开发了可以适用多种操作系统的 AR 生成器软件 AR Cyber；锐思华创则在印度班加罗尔和湖南长沙部署了纯软件团队；华阳集团亦在软件和算法上投入大量资源，并形成多种解决方案供主机厂选择，既可提供软硬一体化的集成 AR 生成器的 ARHUD 产品，也可单独提供软件算法集成于座舱域控制器并与 AR-HUD 进行融合的解决方案。

3、系统化工程为具备解决方案能力的厂商带来机会

3.1、产业链繁多，玩家有望充分受益

HUD 是汽车人机交互新窗口，产业链玩家有望充分受益。现有的方案中，PGU 仍将是产业链中的重要环节。目前，PGU 已经逐步实现国产替代，在 TFT-LCD 领域，除京瓷、JDI 之外本土的 PGU 供应商如京东方、天马的产品份额日益提升；LCOS 芯片领域，豪威科技等公司进展乐观，华为、华阳集团、水晶光电等厂商均在发力突破 PGU 或整机生产；仅有 DLP 方案受制于专利壁垒仍仅可采用德州仪器产品。

3.2、系统化的厂商有望迎来机会

3.2.1、跨界合作成为趋势，具有强有力集成能力的玩家有望赢得先机

跨界合作有望成为趋势。HUD 是一项系统化的工程，光机方面涉及 TFT、LCOS、 DLP、甚至 LBS 显示技术的应用；光学方面光路/元件设计、光波导、全息技术层出不穷；软件方面需要实现良好的显示效果，并且能够给客户良好的开发体验。每个环节都有深度的行业知识背景，技术发展日新月异，HUD 玩家将软件、光学、硬件开发、产品适配等全部包揽难度越来越高，未来跨界合作，各司其职有望成为趋势，行业中玩家已经开启了多元合作的步伐。

具有统筹协同能力的玩家，有望在行业中占据更有利的地位。AR-HUD 是 AR 技术在车载领域的应用，不乏天马行空的概念的思考，但同时，作为车载零部件，供应商的量产落地的能力亦始终是整车厂关注的核心。要实现良好的虚实贴合效果，解决延迟、防抖、虚实贴合误差等问题，除需要整合内部光学、电子、软件的能力之外，亦需要 HUD 以外其他汽车电子和软件产业链厂商协同推进，通力合作。以防抖、虚实贴合、消除延时等问题为例，防抖方面，HUD 软件算法需要结合底盘的数据，但当前的底盘前后倾授时频率较低，即使将数据提供给 HUD 仍难以满足实现防抖功能的要求，因此需要底盘供应商的协同配合；在 ADAS 功能虚实贴合方面，HUD 厂商通常需要适配不同 ADAS 供应商的数据和算法并有效消除误差才能实现良好的虚实贴合；而在减小延时方面，造成延迟的环节涉及数据的感知、传输、处理，想要达到较低的延迟亦需要厂商之间相互协同。因此具有统筹协同能力的玩家，或许在行业中更容易占据有利地位。

3.2.2、市场被充分激活，本土厂商快速崛起

市场充分激活，本土厂商强势崛起。HUD 市场早年被海外供应商垄断，日本精机、大陆集团、日本电装等公司具有悠久历史，从事 W-HUD 开发配套多年，具有深厚的行业积淀。而在 AR-HUD 时代，国内外玩家差距相对有限，随着目前 HUD 逐步走向平民化，诸多本土供应商受益产品在本土车型的渗透，份额实现了快速提升。2020 年上半年中国 HUD 前装市场中，电装、日本精机、大陆集团合计占有 79% 的出货量市场份额，而 2021 年上半年，这一数字降低至 68%，未来本土厂商有望进一步拉近和海外玩家的距离，带动整个产业链实现弯道超车。

目前本土厂商主要形成几大类别：（1）Tier1 公司如华阳集团、经纬恒润、怡利电子等公司，广泛布局汽车电子，顺势切入 HUD 市场，拥有较强的技术积累和客户基础，其中领先厂商已经获得诸多定点部分实现量产；（2）原本从事光学零部件的公司如水晶光电、欧菲光等，凭借自身在光学领域的积累，从零部件配套走向整机生产；（3）创业公司依托人才和资金基础切入行业，目前进展较快的有江苏泽景、未来黑科技、锐思华创、疆程、一数科技、南京睿维视、瀚思通等。玩家中，华阳集团、水晶光电、江苏泽景、未来黑科技、经纬恒润、疆程、南京睿维视等玩家已经实现客户车型定点和量产，而欧菲光、锐思华创、一数科技、瀚思通等玩家亦具有较强的潜力。整体而言创业公司具有较强的人才和资金背景，其中不乏获得产业资本青睐的玩家，如疆程获得了京东方精电的投资，而江苏泽景则得到了一汽股权投资、上汽旗下创投基金、北汽产投、北斗星通战投等产业资金的加持，未来发展拭目以待。

4、重点公司分析

4.1、华阳集团：HUD 领先玩家，汽车电子龙头正形成

公司深度布局汽车电子、精密压铸两大业务板块，拥有长城、长安、广汽等诸多头部车企客户，2022 年前三季度实现收入 40.08 亿元，同比增长 28.03%。汽车电子产品以智能中控、抬头显示两大优势领域为基础，形成智能座舱、自动驾驶、智能网联、从底层软件到上层应用全布局的智能汽车零部件供应能力。近期公司逐步拓展版图，切入数字功放布局车载音响系统升级和功放独立化行业红利，同时推出可配套多个芯片平台的座舱域控制器产品，获得多个主机厂定点，此外前瞻布局电子外后视镜，有望打开新的成长空间。华阳集团的 HUD 产品谱系齐全，具有采用 TFT、DLP、LCOS 等多种显示技术产品；同时具备 W-HUD、AR-HUD 两大产品线，覆盖客户不同功能和价位的需求。在技术创新方面，公司目前大力发展 AR-HUD3.0 产品，布局双焦面、斜投影、光波导、光场式 HUD 等技术路线。通过自研算法、精巧的光学设计来解决 AR-HUD 所面临的视觉延迟、阳光倒灌等痛点，结合自身汽车电子领域的布局形成强大竞争力。 2022 年公司推出了双焦面 HUD 产品，相比传统双焦面技术多采用双 PGU 或者双光路设计来实现两个不同的投影距离，华阳的双焦面 HUD 产品通过单 PGU 和单光路的拓展实现双焦面的显示效果，最大程度控制了体积和 BOM 成本。而在斜投影产品上，公司 2021 年开始投入研发，将虚像做到几乎与地面平行，以打造更好的 AR 融合效果，并在相对小的体积、低BOM 成本的基础上即可实现大参数的 AR显示效果。目前公司 AR-HUD 产品已经搭载于广汽 GS8 等车型实现量产，W-HUD 产品搭载于长城、长安等多个车企的车型量产，双焦面产品已经获得客户定点，未来有望持续引领 HUD 行业发展。

4.2、水晶光电：HUD 集成，目前获得多个定点

公司早年以光学镀膜和冷加工业务起家，经过多年发展，形成覆盖光学元器件、半导体光学、薄膜光学面板、汽车电子（AR+）、反光材料五大板块的业务布局。公司的光学元器件业务面向手机市场，发力多元化产品布局，导入新客户，业绩有望实现稳健增长；薄膜光学面板业务下游从手机逐步拓展至智能穿戴、智能家居、 AR/VR、无人机等市场，业务范围不断拓宽；半导体光学业务受益 3D 感知行业的蓬勃发展，前景乐观；汽车电子和 AR 类产品有望受益 AR-HUD 的规模化量产，以及 AR 领域光波导、光学模组、AR 材料领域的布局打开新空间。 HUD 领域，公司布局 W-HUD、AR-HUD、上游光机等产品，凭借自身在光学技术上的积累，解决了 TFT 方案阳光倒灌问题，在 AR 成像、ADAS 和 HUD 的标定、杂散光处理、实景融合、小体积、车规级等方面实现技术突破，同时依托水晶光电原始精密光学加工的工艺技术积累，实现产品的批量化生产。公司 AR-HUD 产品在 2021年搭载于红旗E-HS9量产，2022年公司又获得了长安深蓝SL03车型的AR-HUD 定点并顺利实现量产，此外还获取长城、比亚迪等诸多车型的定点，未来前景可期。

4.3、经纬恒润：三维一体全面布局，切入 HUD 板块并获诸多定点

公司是老牌汽车电子厂商，客户涵盖国内外乘用车/商用车制造商、新势力以及国际汽车一级供应商。凭借由高达 54%硕士以上学历构成的高水平人才梯队以及深厚的技术工艺积累，公司不断打破国外垄断，目前已经形成汽车电子产品、研发解决方案、高级别自动驾驶解决方案三位一体的业务布局。随着汽车智能化的全面推进，公司的自动驾驶域控制器、车身控制器、网联产品等均呈现良好的增长势头，研发解决方案深耕汽车开发底层逻辑，港口无人驾驶业务项目数量不断拓展，同时布局座舱板块，切入 HUD、DMS 等方向，向着未来一体化的汽车零部件龙头进发。公司切入 HUD 板块，通过自研的 AR Creator 算法实现良好的虚实贴合效果，同时融合 DMS 系统实现眼动追踪功能，具有大视场角、远人眼感知距离、高像素、高对比度、畸变小等特点，目前已经获得吉利等客户定点，并同时针对十余个车型进行产品开发。

4.4、华安鑫创：参与红旗 E-HS9 的 AR-HUD 系统设计

公司是国内汽车显示器件综合服务商，致力于汽车中控和液晶仪表等座舱电子、硬件系统的研发，主要业务包含核心器件定制、通用器件分销及软件系统定制开发。具体业务内容包含车用显示及触摸屏的定制化开发、全液晶仪表系统开发、涵盖高级驾驶辅助技术的集成化座舱显示系统的开发、增强抬头显示、人机交互、用户交互界面设计等多种符合智能座舱电子发展方向的软硬件解决方案。在“屏机分离” 的大趋势下，公司凭借大量优质的客户资源，深厚的屏幕设计和技术创新能力，以及低廉的成本，有望逐步实现二级供应商向一级供应商的跨越。公司在 2021 年 10 月和 2022 年 8 月与上游显示器件制造商京东方精电、深天马合资设立控股公司，有望强强联合打开成长空间。 HUD 领域，公司亦形成产品和技术开发能力，并已经运用到红旗 EHS-9 等车型中。

4.5、苏大维格：微纳光学技术领军，HUD 光波导产品箭在弦上

公司基于深厚的微纳光学研发经验，通过自研微纳光学关键设备——光刻机，建立了微纳光学研发与生产制造的基础平台体系，为客户提供不同用途的微纳光学的产品设计、开发和制造服务。陆续推出公共安全材料、新型印刷材料、导光材料、柔性透明导电膜、中大尺寸电容触控模组的和特种装饰膜等产品线，并积极布局 TOF/DOE、VR/AR 等领域。目前公司形成四大板块并实现乐观业务进展：（1）公共安全和新型印材领域，公司产品主要应用于光学防伪，是我国公安部驾驶证、行驶证防伪膜唯一指定供应商，同时亦开拓诸多烟标、酒标、化妆品、日化品包装等业务，业绩稳健增长；（2）消费电子新材料领域：公司主要生产新型光学材料和大尺寸触控产品特种装饰材料，用于通讯、IT 的局部照明、平板显示背光模组、大尺寸电容触控屏、手机背板防爆装饰膜等产品，与下游京东方、三星电子、LG Display、友达光电、佳世达、冠捷科技等形成密切合作；（3）反光材料领域：公司产品广泛覆盖车牌膜、高端棱镜型反光膜、反光标识等领域，应用于交通安全、车辆运行、个人防护等领域；（4）高端智能装备领域：公司开发光刻设备和微纳光学智能装备以满足客户需求。2022 年，公司与东莞高伟光学电子签署合作协议，在苏州设立投资合资公司，共同进行 Tof diffuser、Doe 光学器件、VR 光学器件、AR 波导镜片、 AR-HUD 光学材料、多层衍射光学镜片及 Metalens 等光学材料及器件的研发、产业化应用和规模化生产。

在 HUD 领域，公司凭借多年经验积累形成了表面浮雕光栅光波导的生产和制备能力，基于自主研制的微纳光刻设备和平台，开发了用于 AR-HUD 的大幅面光波导模组，具备超薄、大视场、远虚像距离的显示效果，在 20*20cm 的波导表面加工月 2*1011 个纳米单元，将光线进行折弯传导并投射波导经挡风玻璃反射进入人眼，投影距离大于 15 米，体积小于 3 升，有望成为下一代主流的前装 AR-HUD 方案。目前公司正积极与多家汽车系统解决方案厂商合作，发展前景乐观。

4.6、韦尔股份：CIS 本土领军，LCOS 芯片破局者

公司是全球图像传感器领军企业之一，拥有图像传感器解决方案、触控与显示解决方案和模拟解决方案三大业务板块，下游广泛布局消费电子、安防、汽车、医疗、AR/VR 等领域。显示芯片方面：在智能手机和消费电子领域，公司不断推出高像素不同型号产品进军高端进军高端市场。汽车电子领域公司成功推出多款 300 万像素到 800 万像素产品，配套组合算法提升产品性能，与国际领先汽车视觉技术公司的合作为后视摄像头、环景显示系统和电子后视镜提供高性价比解决方案。此外公司还推出多种专用集成电路，集成 NPU 和 ISP 应用于 DMS 处理器等领域。在模拟解决方案方面，公司 OVP load switch 可有效抑制高压浪涌，为充电接口提供可靠保护，支持笔记本等产品快充。同时公司亦涉及射频开关等产品，在 5G 场景下拥有良好应用。触控显示领域，公司 TDDI 产品在一线手机品牌客户中陆续量产，获得客户广泛认可。在HUD领域，公司发力布局LCOS显示芯片，目前拥有一条自建的12英寸LCOS 晶圆级液晶盒自动化封装产线。目前公司的 LCOS 产品已经成功应用于 AR/VR、智能货架、微型投影仪、AR-HUD 等场景，未来伴随 LCOS 技术的不断成熟，该技术路线有望凭借高光效、高分辨率、无专利垄断等技术优势成为 AR-HUD 显示技术的重要一极。

4.7、光峰科技：激光显示技术助力 AR-HUD 产业发展

公司是全球领先的激光显示科技企业，ALPD®激光显示技术发明者，ALPD®激技术通过激光器和荧光色轮实现发光，结合了荧光和激光的优势，克服了激光成像的散斑问题，具有高光效、高亮度、广色域、高对比度、高可靠性等特点，可配套 DLP、LCOS、LCD 等多种成像模式，形成强大技术优势。基于此技术基础公司不断拓展下游应用领域，目前已经形成家用、影院、商教、工程、以及光机引擎等广泛的应用布局，目前公司在专业投影领域（商教、工程）持续扩大市场份额，受益 C 端激光电视和智能微投的出货量提升，激光光学引擎业务高速增长，同时布局车载和 AR 领域，为汽车配套天幕投影、AR-HUD、AR 眼镜光学模组等部件，2022 年 4 月获得 IATF16949 验证，并成为华为智能汽车解决方案优秀合作伙伴，2022 年 9 月获得比亚迪汽车项目定点，有望打开新成长空间。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。系统发生错误

汽车模拟仪(汽车HUD行业专题研究：AR~HUD进阶，叩开车载元宇宙大门)

汽车模拟仪(汽车HUD行业专题研究：AR~HUD进阶，叩开车载元宇宙大门)

1、 HUD 是行车安全守护者、人机交互新桥梁

2、 汽车元宇宙之窗徐徐开启，技术升级永不眠

3、 系统化工程为具备解决方案能力的厂商带来机会

4、重点公司分析

2、汽车元宇宙之窗徐徐开启，技术升级永不眠

3、系统化工程为具备解决方案能力的厂商带来机会