汽车抬头显示HUD的拆解

引言：在过往的几年里，我有两位好友都在创业做HUD，这也是汽车零部件里面一个时髦的创业方向。HUD（head up display抬头显示器）这种可以让驾驶员不用低头看仪表的方案，将重要信息在视线前方的挡风玻璃上面，未来随着MEB里面的配置，可能扩展到更多的电动汽车里面。这里进行拆解的是之前比较老BMW的TFT的投影HUD的系统，仅供参考。

01 挡风玻璃HUD的拆解

挡风玻璃HUD的工作原理是通过投影将行车相关的信息投影到驾驶员前方的透明介质上。

图1 挡风玻璃HUD

从整体接口来看，我们可以参考日本精机给BMW做的一款HUD来分解，从整体结构来看，主要包括主控PCB板、LED光源单元、显示部分和镜面部分。总共这里分了三块PCB板，主控PCB板、光源PCB板和显示转接板。

图2 HUD的拆解

1） LED光源部分：LED需要提供足够明亮的光以使驾驶员清楚地看到投影的图像和信息，这里设计了一块独立的LED阵列板。由于投影显示的效果由投影光线的亮度和环境光亮度一起决定，所以这里的LED的亮度是需要由足够的。如下所示，这个LED板下面直接是散热壳体。

图3 里面包括LED部分

2）液晶屏显示内容是整个投影的重要组成部分，这些内容通过反射改变光源角度最终在挡风玻璃上成像，当然这个结构如下所示。

图4 显示部分

3）最后一部分是反射结构的控制，主要通过直流电机来控制位置，结构也比较简单。

图5 镜面控制部分

整体结构来看，HUD就是一个纯光学器件，汽车电子的部分就是一个光源、屏幕和图像显示，下面通过另一款大陆的HUD的主板来进行参考，在做了主板集成以后，主要的成本还是玻璃等等。挡风玻璃的不规则的曲面会让直接投影产生畸形的图像，在设计中需要加入一个非球面镜来矫正图像，这里完全是光学的knowhow。

02 主板和LED板集成的HUD

同时给BMW供应HUD也有Conti，在2015年的拆解中，整体由以下的部件所组成，主要包括：

• LCD显示单元，（1.8英寸，480 x 240像素），40.8mm x 20.4mm可视区域，85um x 85um像素大小 由日本显示公司生产（ACX416AKN-E）
• HUD外壳，材料为铝合金；还有投影窗框外壳、凹面镜外壳和平面镜外壳
• 凹面镜，注塑聚碳酸酯，镀银涂层
• 主控板控制器：采用83.3MHz CPU，136KB SRAM / 160KB NOR闪存；带I2C和6个步进电机控制器
• 直流电动机，带集成齿轮箱的直流无刷电动机

如上面所示，主控板主要包括图形控制、主控通信和电机控制。

图6 HUD的系统框图

如下主板所示，和日本精机有差异的地方，是把主板和LEDB板进行了集成，从汽车电子的角度来看也确实没啥特别的设计内容。

图7 HUD主控板和显示屏

小结：从近期新车的趋势来看，HUD的普及率还是增长挺快的，这玩意降低成本一方面是光学层面的降本，一方面就是电子BOM上降本，从未来来看，由一个主控单元把需要显示的内容直接传输到这个显示屏上也确实合理。好多汽车电子部件看上去和电子有关，其实里面电子的部分占比非常低，主要是机电和材料的事情。