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基于LBS的PGU模组,打造大视角小体积的真 · ARHUD

随着L2及L2+的高级辅助驾驶功能加速上车,中国逐步进入“人机共驾”阶段。在此阶段汽车安全性与人车交互性成为车企与产业链上下游企业重点关注的方向。在汽车智能化的深入发展下,HUD作为可提升驾驶员安全与交互便捷的系统,愈发被整车厂以及相关产业链供应商重视,HUD正在加速量产上车。同时随着AR技术在HUD领域的加速渗透,在汽车人机交互系统高速发展的背景下,AR HUD科技感强、人机交互性强、驾驶安全性强等属性特征将会不断被放大,伴随着自动驾驶技术的逐步发展,AR HUD在未来几年发展将会逐步替代W HUD,成为划时代的人机交互入口


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随着AR HUD进入量产阶段,各家车企都根据自身优势打造出不同特征的AR HUD,但真正要做到与实景融合,则需要ARHUD实现更大的视场角及更长虚像距离。同时由于车辆紧凑型结构的问题,则需要HUD能做到大FOV的同时保持小体积,以便主机厂更好的集成,而解决这一问题的关键则是在于HUD的核心光源模组——PGU。


PGU(光机/光源模组)是HUD的最核心模块,负责图像及亮度的生成,直接影响成像质量、硬件体积、功耗等核心性能,同时光机按PGU的光源类型分两大类,面光源及点光源。现有的HUD面光源主要有三种,分别是TFT、DLP以及LCOS,这几种光源在应用到AR-HUD 上时,各有其缺陷。随着使用面板越大,需要的FOV越大,TFT会造成HUD体积的增加,不利于与车体空间的整合,同时TFT的对比度是相对最低的,并且会造成较高的功耗以及大量的热量。DLP则是同样遭遇了体积上的问题,甚至需要比TFT更大的体积来形成HUD系统,因此也会具有功耗大以及热量高的问题,并且目前供应商主要集中在德州仪器(TI),对于成本以及第二供应商的选择上较为不利。LCOS则会面临亮度方面的问题,其在所有光机模组中最低的,因此对于投射HUD影像方面会有明显的缺陷。


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点光源LBS有望替代面光源成为下一代ARHUD光源模组技术路线

LBS全名Laser Beam Scanning,激光扫描投影技术,是利用激光二极管搭配微机电系统(MEMS)组成之图像生产模块(PGU)。在HUD的设计过程中,为了对应不同的外部光线、天候等影响,需要更高的亮度来达到较佳的影像质量与视觉效果,使用LBS,可以在更高瓦数的激光光源下,有效增加HUD系统整体的亮度。


同时LBS的技术还可以有效解决ARHUD中PGU的体积占比,利用光学成像系统的调整,是未来技术中最有希望克服FOV过小的问题,在同等的体积下实现更大的FOV, 在面对波导等新成像技术LBS也是最佳的PGU搭载选择。


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成像画面对比度更高,大于288200:1,且无光窗效应

LBS所使用的光源为RGB三原色的激光二极管,因此在混光后所投影出来的影像色彩会更加的丰富,能表现出非常广的色域,大于120%NTSC。并且激光光源在投放影像时,黑色部分可以借由完全关闭激光达到,因此LBS的影像对比度可以达到非常高的比值,大于288200:1,且无光窗效应。


可呈现更明亮醒目的警示标志

同时由于LBS的投影方式是针对画面中每一个像素进行颜色与亮度的控制,画面中的不同影像可以做出个别的明暗控制,在车用AR-HUD的投影上可以更有效地突显特定的对象,例如特别明亮的警示标志。


拥有更小的体积,更容易实现较大的FOV

此外由于LBS整体光机所使用组件的设计与结构相对的简单,因此相比于其余光机模组如TFT与DLP,可以达到更小的体积。同时借由LBS体积较小的优点,在AR-HUD的设计上,就能够更容易地达到较大的FOV,呈现出更好的AR-HUD系统。


产生热量较少,可实现更好的散热设计,同时无阳光倒灌隐忧

此外在HUD散热与阳光倒灌问题上,TFT与DLP皆会产生很大的热量,需要更复杂的设计,而TFT、LCOS等方案基于面光源原理,阳光将直射PGU,热量会进一步集中,当成像FOV 角度大于9~10°时,将会发生阳光倒灌造成模块过热甚至烧毁的问题。因此未来想要更大的FOV,实现真正的ARHUD,TFT有着其内生性的问题,无法成为下一代光机模组。同样面临更大的FOV,DLP的体积也会进一步加大。而LBS则基于激光二极管的光效率较高,并且在投射影像时是依据影像通过震镜扫射激光点不断的开关出光,并在成像区域画面进行显示,因此所造成的功耗会明显低于其余整体发光的平面光机模组,同时产生较少热量,更容易做到良好的散热设计。


同时对于阳光倒灌问题,LBS从光成像的角度,阳光不会直接照射PGU, 因此不存在倒灌烧屏的问题,将更容易实现更大的FOV。


有效降低功耗,进一步促进整车电源优化

TFT与DLP皆是需要高能耗的的模组,在汽车整体的电源分配需要占较大的比例,使用LBS模块可以有效地降低功耗,减少电源分配的百分比,让整体车辆的功能更加优越。

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LBS技术路线具备色域大,功耗低,体积小、发热量小、无阳光倒灌隐忧的优势,但由于LBS基于激光光源的原因,目前市面上普遍的LBS方案存在散斑的问题,而锐思华创自主创新研发的基于LBS技术路线的Optical Core@光源模组,通过锐思华创技术团队的不断创新,已将产品发展至第三代,是业界内首个可达车规级的LBS成像模组,独创的多光源微合光通过Diffuser成像是目前唯一成功解决LBS散斑问题的方案,为市场提供了一条可真正大规模应用的光源路径。

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(Gen3 OpticalCore@ 测试参数)

此外OpticalCore@模组成本较低,供应链方面不易受芯片短缺影响,有望打破主流模组被国际厂商垄断的局面,成为国产化替代的成像光学模组。将OpticalCore@成像模组应用于AR HUD产品中,能够带来更大FOV(视场角)和更远的VID(成像距离),且无须配套PVB楔形膜,进一步降低AR HUD成本。未来作为标准化模组,应用将全面覆盖车用、轨道、工业环境等产品包括AR HUD、AR大灯、3D仪表、车内微投、定焦AR显示等等。


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由锐思华创自主研发的OpticalCore@成像模组目前已进入产线搭建阶段,预计将于2022年下半年开始建设自动化产线,同时万级无尘,恒湿恒温厂区已搭建完毕,预计2023年年底可实现量产化。目前已取得国际知名主机厂商认可,正进行落地化的探讨,有望在不久的将来实现车规级量产。


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目前锐思华创已通过IATF16949符合性认证。业务方面先于市场普遍量产的W-HUD项目,锐思华创目前已取得5个ARHUD车厂定点合作项目,包含国产知名品牌多个SUV车型,以及合资品牌乘用车定点项目,同时与某德系品牌商合作项目进入量产阶段。


不久的未来,AR显示产品将在乘用车迎来增量市场的爆发,锐思华创将继续不断前行,用精益求精的态度加速技术、产品和服务的迭代,坚持以创新光源为驱动,致力于打造更聪明的跨时代人机交互终端。

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锐思华创技术有限公司成立于2019年,是智慧交通、辅助驾驶与 AR 显示的整体解决方案提供商,致力于打造以创新光源为导向,搭载AI视觉引擎的大视场小体积的ARHUD,核心技术包括了光学、PGU、AR Generator® SDK、算法和硬件等方面。

目前已成功开发产业内少有的大视场角AR HUD 产品,同时拥有丰富的产品线,可满足客户对AR HUD不同级别的产品需求。且具备车规级量产制造能力,目前已通过IATF16949认证,并取得多个定点合作项目。


文章转载自锐思华创公众号


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