2013年05月07日23:11
【相關(guān)新聞】
【日本的制造裝置為何強(qiáng)大？】（3）愛(ài)斯佩克：模塊化實(shí)現(xiàn)多品種與快速交貨
【日本的制造裝置為何強(qiáng)大？】（2）迪思科：激光切割機(jī)占據(jù)全球市場(chǎng)七成份額
【納米新技術(shù)】LSI篇：利用分子的自組織現(xiàn)象以低成本方法實(shí)現(xiàn)微細(xì)化
【納米新技術(shù)】功率半導(dǎo)體篇：導(dǎo)熱率超過(guò)銅的材料及大口徑SiC基板等亮相
平視顯示器（HUD）可讓駕駛員無(wú)需移動(dòng)視點(diǎn)即可閱覽信息。隨著人們對(duì)汽車(chē)安全功能的需求的提高，配備這種顯示器的車(chē)型今后將會(huì)迅速增加。為促進(jìn)普及，低成本化、影像大尺寸化及高亮度化的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開(kāi)始。
電裝公司信息通信設(shè)備開(kāi)發(fā)部第二開(kāi)發(fā)室主任金森直人說(shuō)，“希望HUD成為一個(gè)增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域”。
在汽車(chē)前擋風(fēng)玻璃等位置顯示車(chē)速及前進(jìn)方向等的平視顯示器（HUD）的市場(chǎng)今后估計(jì)會(huì)快速擴(kuò)大（圖1）。電裝稱(chēng)，2012年HUD的市場(chǎng)規(guī)模為100萬(wàn)臺(tái)左右，預(yù)計(jì)2013年以后將逐年增加，2020年將達(dá)到700萬(wàn)～1000萬(wàn)臺(tái)的規(guī)模。
 |
|
圖1 2020年HUD的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1000萬(wàn)臺(tái) HUD從1980年代后半期開(kāi)始配備于汽車(chē)，功能逐年提高。2012年配備HUD的市售車(chē)載導(dǎo)航儀問(wèn)世。因人們對(duì)汽車(chē)安全功能的需求高漲，估計(jì)今后HUD市場(chǎng)還會(huì)擴(kuò)大，到2020年，將由2012年的約100萬(wàn)臺(tái)增至700萬(wàn)～1000萬(wàn)臺(tái)。 |
汽車(chē)安全需求成為助推劑
HUD在汽車(chē)領(lǐng)域的采用不斷增多的原因是，要求汽車(chē)更加“放心安全”的呼聲日益高漲。使用HUD時(shí)，與配置在中控臺(tái)部分的車(chē)載導(dǎo)航儀及位于駕駛座前方的儀表相比，駕駛員幾乎無(wú)需移動(dòng)視線(xiàn)即可獲得信息（圖2）。將目光焦點(diǎn)由注視前方的狀態(tài)調(diào)整到瀏覽HUD信息的狀態(tài)所需要的時(shí)間也比調(diào)整到導(dǎo)航儀或儀表短。因此，可以實(shí)現(xiàn)更為安全的駕駛。
 |
|
圖2 HUD的視認(rèn)性出色 HUD的影像顯示在駕駛時(shí)的注視點(diǎn)附近，從而可縮短駕駛員移動(dòng)視線(xiàn)的時(shí)間（a）。調(diào)整焦點(diǎn)所需時(shí)間也比看儀表時(shí)要短（b）。（該圖由《日經(jīng)電子》根據(jù)電裝的資料繪制） |
而且，HUD還非常適合實(shí)時(shí)顯示信息。除了顯示速度、限速信息及導(dǎo)航儀信息以外，還能及時(shí)提醒駕駛員注意各種緊急信息，包括偏離車(chē)道、與前方車(chē)輛碰撞、后方有車(chē)輛接近以及檢測(cè)到行人等的各種警報(bào)。
由于具備這些優(yōu)點(diǎn)，在車(chē)道速度規(guī)定細(xì)致、高速公路數(shù)量較多、開(kāi)車(chē)上下班的人較多的歐洲和美國(guó)，HUD的需求非常大。因此，歐美汽車(chē)廠商都在以高檔車(chē)為主，增加采用HUD的車(chē)型。
而且，在駕駛輔助系統(tǒng)的功能越來(lái)越多、向駕駛員提示的信息量日益增多的形勢(shì)下，從安全性考慮，市場(chǎng)對(duì)視認(rèn)性出色的HUD的需求日益高漲。盡管目前HUD的成本較高，配備HUD的主要是高檔車(chē)，但抓住這些需求之后，HUD的構(gòu)成部件的價(jià)格就會(huì)降低，估計(jì)最近4～5年內(nèi)HUD會(huì)在普及價(jià)位的車(chē)型中得到更廣泛的采用。
影像更亮、更大
通常的HUD主要由投影儀部分、平面鏡、放大鏡及顯示部分構(gòu)成。顯示影像時(shí)，首先從投影儀部分向平面鏡投射影像，然后通過(guò)放大鏡放大其反射影像，同時(shí)把影像向前投射到前擋風(fēng)玻璃或半透明反光板上。
HUD廠商目前除了降低成本之外，還在為提高視認(rèn)性而開(kāi)展提高亮度、擴(kuò)大顯示畫(huà)面方面的研發(fā)。電裝的目標(biāo)是，投射相當(dāng)于前方2米10英寸的影像時(shí)實(shí)現(xiàn)1萬(wàn)cd/m2的亮度，15英寸影像實(shí)現(xiàn)1.3萬(wàn)cd/m2的亮度，33英寸影像實(shí)現(xiàn)1.5萬(wàn)cd/m2的亮度。
提高亮度的重點(diǎn)是光源部分的散熱和光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。盡管未透露這方面的詳情，但電裝表示通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的安裝在白色LED光源上的透鏡，提高了效率（圖3）。該公司已使相當(dāng)于在前方2米處投射7.5英寸影像的HUD實(shí)用化，并開(kāi)始向起亞“K9”供貨。而且試制出了10英寸產(chǎn)品，今后還打算增加顯示畫(huà)面的尺寸。
 |
|
圖3 HUD的工作原理 HUD將影像投射到平面鏡上，然后利用放大鏡放大其反射影像，并將其顯示在前擋風(fēng)玻璃上（a、b）。各公司通過(guò)改進(jìn)光源、顯示元件及光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了差異化。比如，電裝就自主開(kāi)發(fā)出了安裝在白色LED光源上的透鏡，從而提高了效率（c）。 |
自主開(kāi)發(fā)液晶顯示元件和MEMS反光鏡
JVC建伍公司也是致力于開(kāi)發(fā)HUD的廠商之一。該公司強(qiáng)調(diào)，其優(yōu)勢(shì)是自主開(kāi)發(fā)作為HUD投影儀部分顯示元件的LCOS（硅基液晶）以及MEMS反光鏡。
LCOS通過(guò)使白色LED光源發(fā)出的光發(fā)生反射來(lái)生成影像。因此，與透射型液晶面板相比容易提高亮度和像素。JVC建伍的LCOS產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了超過(guò)1萬(wàn)cd/m2的高亮度。2012年實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化的、安裝在車(chē)內(nèi)后視鏡上的HUD實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1.5萬(wàn)cd/m2的亮度，像素高達(dá)1280×720（圖4）。
 |
|
圖4 通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的顯示元件挑戰(zhàn)HUD業(yè)務(wù) JVC建伍開(kāi)發(fā)出了可用作HUD顯示元件的LCOS和MEMS反光鏡。采用LCOS的產(chǎn)品方面，該公司開(kāi)發(fā)出了可安裝于車(chē)內(nèi)后視鏡的HUD以及可設(shè)置在儀表上部的HUD（a、b）。前者通過(guò)ZMP對(duì)外銷(xiāo)售。還試制出了光源采用激光器元件、顯示元件采用MEMS反光鏡的HUD（c）。 |
此外，JVC建伍還開(kāi)發(fā)出了將影像投射到半透明反光板上的LCOS產(chǎn)品。向前擋風(fēng)玻璃投射影像時(shí)，需要按車(chē)型制作投影部分，所以LCOS都是專(zhuān)用產(chǎn)品。而如果采用半透明反光板，則可將HUD裝置設(shè)置在駕駛席前方儀表部分的上方，既容易向多種車(chē)型推廣，又可輕松降低成本。該公司打算向普及價(jià)位的車(chē)型推廣采用半透明反光板的LCOS產(chǎn)品。
而MEMS反光鏡的特點(diǎn)是容易提高影像的對(duì)比度。原因是可利用MEMS反光鏡使激光發(fā)生反射并掃描，從而生成影像。因?yàn)橹挥杏跋癫糠职l(fā)光，所以容易提高對(duì)比度。采用MEMS反光鏡的HUD試制品實(shí)現(xiàn)了10000:1的對(duì)比度。
但JVC建伍稱(chēng)，與LCOS產(chǎn)品相比，MEMS反光鏡還存在很多課題。主要課題在于激光器元件，不僅價(jià)格高，而且工作溫度范圍很難擴(kuò)大。
成本方面，綠色半導(dǎo)體激光器的出貨量較少，成本高于紅色和藍(lán)色半導(dǎo)體激光器。今后，JVC建伍打算通過(guò)更多地應(yīng)用于HUD，來(lái)降低激光器的成本。
工作溫度范圍方面，要求激光器在+60℃以上的溫度下穩(wěn)定運(yùn)行。激光器是對(duì)溫度十分敏感的元件，振蕩波長(zhǎng)會(huì)隨著溫度發(fā)生變化。如果使用帕爾帖元件等冷卻元件，雖然可以抑制溫度變化，但同時(shí)成本、安裝體積及耗電量也會(huì)增加。
因此，激光器元件廠商正在努力擴(kuò)大工作溫度范圍。比如，夏普就開(kāi)發(fā)出了封裝溫度為+60℃、可以實(shí)現(xiàn)100mW光輸出功率的紅色半導(dǎo)體激光器。從2013年1月開(kāi)始提供樣品， 3月開(kāi)始量產(chǎn)。
即便如此，車(chē)載用途大多仍要求激光器的工作溫度達(dá)到80～90℃，因此夏普表示將進(jìn)一步擴(kuò)大該產(chǎn)品的工作溫度范圍。（日經(jīng)技術(shù)在線(xiàn)！ 供稿）
