AR-HUD技術的案例
抬頭顯示系統HUD（一）：HUD系統概述
圖 7 AR-HUD
AR-HUD整體顯示效果出眾，是智能駕駛和智能座艙解決方案的重要組成部分。
雖然AR-HUD各方面性能都是最佳，但是體積最大，在整車上布置較為困難。同時目前AR-HUD技術還不夠成熟，顯示效果仍需提升。
AR-HUD 光波導方案優化難題待解？OAS 光學軟件來破局
（反射投影式）
（直接顯示式）
總結
本案例通過 OAS 光學軟件對 AR - HUD 光波導系統進行全面模擬與分析，充分驗證了光波導技術在解決當前 AR - HUD 技術瓶頸方面的顯著優勢。未來，隨著 OAS 光學軟件功能的不斷完善與光波導技術的持續發展，AR - HUD 系統有望實現更高效、更優質的顯示效果，推動智能駕駛交互技術邁向新的高度。
Speos案例 | 基于Speos的衍射波導AR風擋HUD系統仿真解決方案
引言
隨著智能汽車座艙技術快速迭代，增強現實抬頭顯示（AR HUD）已成為高端智能車載座艙的核心配置。相較于傳統反射鏡式AR HUD，衍射波導型AR HUD憑借體積小巧、集成性強、適配各類車載座艙狹小空間的優勢，成為行業主流發展方向。衍射波導AR HUD融合納米級光柵微結構與宏觀投影鏡頭系統，光學鏈路復雜，傳統單一仿真軟件難以實現全鏈路性能校驗。Ansys光學仿真套件構建了Zemax OpticStudio+Lumerical +Speos一體化設計仿工作流，覆蓋投影鏡頭設計、亞波長光柵建模、系統級光學集成分析全流程。
其中Ansys Speos作為系統級仿真核心工具，可實現多軟件數據無縫對接、三維環境光學仿真、人眼視覺感知評估，為車載AR HUD光學性能優化、成像質量校驗、雜散光抑制提供專業仿真支撐。本文基于Ansys官方衍射波導AR風擋HUD仿真案例，全面解析Speos在AR HUD研發中的應用價值、仿真流程、核心參數及結果分析，為車載光學行業研發人員提供參考。
衍射波導AR HUD技術優勢與仿真痛點
1.1 技術核心優勢
AR HUD可將車速、導航、路況等行車信息直接投射至駕駛員視野區域，實現視線不離路的安全駕駛輔助。衍射波導架構摒棄傳統大體積反射鏡模組，利用表面浮雕光柵（SRG）與光波導全反射原理完成光信號傳輸，核心優勢如下：
結構微型化：整體體積遠小于傳統反射鏡方案，易于嵌入儀表臺狹小空間；
成像畫質優：可精準控制光路傳播，適配大視場、高清晰度成像需求；
適配性廣泛：兼容各類車型風擋曲面結構，滿足不同座艙布局設計要求。
展開 淺析智能座艙發展現狀及未來趨勢
現在的腦電波識別技術還不夠完善需要做皮下移植手術才能實現腦電波識別。誠然，未來在能將腦電識別技術整合至汽車座艙而不需要對人體進行改造還有很長的路要走。
聲光技術
在控制按鍵方面，智能表面技術能很好地融入不同的觸控按鍵中。這種按鍵不同于普通機械式按鍵，智能表面技術是將觸摸傳感器融合到其他材料表面而成，再加上不同的反饋方式以及自發光的特點，乘客可以在很暗的條件下輕松的完成觸控。目前智能表面技術可以融合到金屬、塑料、玻璃、皮革和紡織品等材料制成的表面上。智能表面技術在艙門上的應用如圖2所示。
智能表面技術應用場景
幾年前，平視顯示器已經超越了笨重的控制臺內導航裝置。如今，一級供應商和汽配制造商已經為汽車市場引入了抬頭顯示（HUD）系統，該系統可以直接在擋風玻璃上投射速度，指南針方向，警告消息，無線電信息。下一個階段是引入一個“增強現實”（AR）HUD系統，如圖3所示。ARHUD為駕駛員提供了虛擬信息或增強功能，以補充車輛前方視野環境，比如導航線路、行人提示、建筑名稱顯示等。
AR HUD技術的應用場景
圖4顯示的是音頻泡泡技術的使用效果圖，其目的是讓艙內的人在都去掉耳機束縛的條件下，能享受到屬于自己的音頻。個人音頻泡泡可以將汽車座艙內劃分為幾個獨立的收聽區域，每個區域可以聽到獨立的音頻。通過這樣的技術駕駛員就可以選擇是否想聽到其他音區的聲音，讓駕駛員即使在嘈雜的環境中也能專心駕駛。希望在未來的座艙內，音頻泡泡技術會識別乘員的位置，并根據位置動態生成獨立音頻區域。
音頻泡泡技術使用效果圖
安全健康檢測系統
安全健康檢測系統可通過基于視覺和紅外方案實現乘員狀態監測。該系統功能包括心率檢測、體溫監測、呼吸檢測、分神預警、疲勞預警、危險駕駛提醒以及情緒識別安撫功能。
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Zemax案例 | 基于micro-LED的車載AR-HUD光路設計
引言
在智能駕駛浪潮下，車載抬頭顯示器（HUD）已從“輔助工具”升級為“人機交互核心”，其中增強現實（AR）技術與HUD的融合（AR-HUD）更是憑借“虛實融合、信息疊加”的優勢，成為提升駕駛安全性與交互體驗的關鍵技術。然而，當前AR-HUD行業仍面臨三大核心痛點：圖像源（PGU）成本高、亮度不足、陽光倒灌致器件損壞。
上海大學微電子學院戴高宇團隊在《光學學報》發表的研究論文《面向微顯示芯片的車載抬頭顯示光路設計》[1]，創新性地以0.6inch micro-LED微顯示芯片為核心，設計出兼具“高放大倍率、小體積、抗陽光倒灌”的AR-HUD光路系統。
行業現狀
車載HUD歷經“集成型（C-HUD）→擋風玻璃型（W-HUD）→增強現實型（AR-HUD）”三代演進，其中AR-HUD通過延長虛像距離（通常≥7m）、擴大視場角，可將導航箭頭、路況提示等信息疊加在真實道路上，大幅減少駕駛員低頭頻率。但現有AR-HUD的PGU技術路線均存在明顯短板：
數字光投影（DLP）技術：被德州儀器壟斷，成本高，且依賴投影燈泡與色輪，系統體積大[2]；
薄膜晶體管液晶顯示（TFT-LCD）技術：自發光亮度不足（難以滿足日間室外需求），虛像清晰度易受環境光影響[3]；
激光掃描投影：對溫度敏感，穩定性差，不適合車載復雜工況[4]。
micro-LED微顯示芯片恰好彌補了上述短板—其具備自發光、高亮度（峰值亮度可達10萬nit以上）、小體積（0.6inch僅約1.524cm）、高分辨率（1280×1024）的優勢，成為AR-HUD的理想圖像源。但micro-LED的“小尺寸”也帶來新挑戰：要實現駕駛員清晰觀測的大虛像（需≥50inch），需通過光路系統將圖像放大120倍以上，同時需解決“高倍放大下的像差校正”與“陽光倒灌燒屏”問題。
展開 一文熟悉火熱的AR HUD
增強現實型（AR）抬頭顯示（HUD）產品，是車內整合整車信息，然后將之以圖案化形式反饋給駕駛員的智能化配置，它可以有效防止駕駛員低頭看屏幕所帶來的分心駕駛。在智能汽車的風口之下，眾多車企正在積極搶灘登陸，AR HUD有望成為各廠商秀肌肉的核心配置之一。
長城WEY 摩卡AR HUD
什么是AR HUD？
AR HUD即AR技術與抬頭顯示的結合體。
AR技術，全稱Augmented Reality，翻譯一下就是增強現實。是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界并進行互動。最早于1990年提出。
HUD，全稱 head up display，即我們常說抬頭顯示。它的作用，就是把時速、導航等重要的行車信息，投影到駕駛員前面的風擋玻璃上，讓駕駛員盡量做到不低頭、不轉頭就能看到時速、導航等重要的駕駛信息。常規的HUD有兩種模式，組合式的C-HUD與，風擋式W-HUD。早在80年代便出現在一些概念車上，由于HUD技術起源于戰斗機，自帶科技光環，車載HUD的出現令大家驚艷不止。
車載HUD起源于戰斗機上的HUD
AR HUD是在HUD光學投影系統中融入AR技術，在我們看到的真實世界中覆蓋上數字圖像，使得HUD投射出來的信息與真實的駕駛環境融為一體。
來源，知乎史高玻
AR HUD是一個精密的光電系統，它需要整合ADAS系統所采集到的行車信息，搭配高精度地圖，再以優質的HMI設計，將信息投射在前風擋之上。
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早在 2019 年 8 月，恩智浦、三星、博世、索尼等公司組建了 FiRa 聯盟，該聯盟致力于開發和廣泛傳播超寬帶（UWB）技術，今年 11 月，英飛凌也加入了該聯盟。
隨著底層生態的完善，接下來，圍繞 UWB 相關技術也將成為各大廠商發力的重點。
技術六：AR-HUD
AR-HUD，即增強現實抬頭顯示。傳統的 HUD 只能將車端信息（比如速度、導航、檔位等）投在駕駛員前方玻璃上，但是 AR-HUD 則可以將結合增強現實（AR）技術，實時將導航指引等相關信息顯示在路面上，提升駕駛安全性。
與此同時，AR-HUD 還可以與自動駕駛形成高度協同性，顯示輔助駕駛相關內容，提升駕駛安全性。
總結一下就是：
AR-HUD 是未來 HUD 的發展方向。
奔馳 S 是最早將 AR-HUD 實現技術量產應用的車型，但是上百萬的售價，使得這項技術無法大規模普及。
但是，進入今年，我們能夠看到，現在越來越多的平價車型開始應用這樣技術。
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