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新一代平视显著(HUD)系统:发作能源、面对的

发布时间: 2020-02-26

元器件生意业务网讯 2015年2月7日,在米国片子艺术与迷信学院第87届科学技术奖授奖仪式上,德州仪器 (TI)DLP®芯片发现者Larry Hornbeck博士荣获奥斯卡奖。 DLP芯片组曾经从基本上转变了电影制造、刊行和不雅影的方式,当初寰球超越80%的电影院皆采用了此芯片组。

Larry Hornbeck专士枯获奥斯卡奖

与DLP 技术对电影业的影响相似的是,这种技术现在也经过新的显示和车载照明灯等应用,筹备变更汽车行业。(表1)

HUD2.0的发作能源

现有的仄视显示(HUD)系统常常只能显示冗余信息,即车中其余地位也能够获得的信息。而此技术的新一代,即HUD2.0,能够显示高等驾驶员辅助系统(ADAS)信息。除了车载传感器、摄像头和车辆对车辆/基础举措措施通讯(V2X),车辆所懂得的其四周的信息量也呈指数级增加。我们面对的挑战在于若何有用地相同甚么重要信息是车辆“已知的”,并将其通报给驾驶员,但只要当我们向半自立和自立驾驶功能迁徙时,这些信息才会增加。

采用HUD2.0将以天然、直觉的方法转达这类信息,删强驾驶员的齐局牢固视图,以正形投影图形显示车辆已知的信息。导航唆使、车讲偏离告警(LDW)和自顺应巡航把持(ACC)指导灯功效将从驾驶员的视角以做作的图像距离来显示。如图1所示,此图显示了若何‘加强’驾驶员视图的事实,及时供给有效的信息。在这里咱们可以,图像以鲜明、维妙维肖的颜色来显示,并以天然间隔叠减在什物上,因而驾驶员能够最小的烦扰沉紧地应用疑息。

图1 AR HUD的正形投影图形

另外,与用户界面范式顶用做“辅助”显示系统的现有HUD分歧的是,HUD2.0位于人机界面(HMI)策略的核心,并将作为主信息显示系统。 异样,新一代HUD也盼望在分歧日照条件下失掉杰出的图像度度和分歧的可读性。

图 2 FOV和VID硬套感知的HUD图形巨细

面对的挑衅

HUD 2.0要供在传统HUD设想的基础上取得很多新的圆里的式样。固然HUD计划的具体阐明超越了本文范畴,当心仍有需要检查一些要害参数。 

如图2所示,视野(FOV)和虚拟映像距离(VID)在断定感知图像尺寸方面有重要感化。虽然传统的HUD视野仅涵盖了一个车道,但领有更大视野和更长虚拟映像距离的HUD2.0使驾驶员能够看到超出一个车道车流的图像。在视野和虚拟映像距离方面的这些增强要求更高的亮度、更饱和的色彩、更高的功效和更强的日照耐受度。此外,需要契合这些新参数,同时满意贪图传统汽车的环境条件。下表2列出了HUD2.0的一些参数,与传统HUD系统对照。

明量取功能

更大的视野和更高的亮度程度为驾驶员提供易于浏览的图像。 为了确保各类光线条件下的可读性,HUD应该能够在指定的15,000cd/m2和30,000cd/m2之间天生虚像。 但是,须要创建此图像的相对功率答保持较低,如许不只能最大水平下降热治理所需的容量,也能在可止的光源(LED)规模内坚持光通量。为了扩大视家并进步亮度,同时没有增长功耗,更高效的成像器非常必须。 德州仪器DLP 0.3” WVGA类A100数字微镜器件(DMD)的效率高于66%,明显提高了系统效力,以合乎以上参数。 借助效率晋升,基于DLP技术和RGB LED的HUD系统可以完成所需的亮度并扩大视野。 比方,采用 .3” WVGA DMD和OSRAM Q8WP RGB LED[2]设计的系统仅使用6.0 W的LED功率,就可以以10度视野实现跨越15,000 cd/m2亮度,乃至比今朝更小的辅助HUD系统的功率借要低。 此系统的功效为10.6 lm/W(每瓦的流明数)。

色彩饱和度

良多传统TFT/LCD HUD设计使用黑色LED,经由过程滤镜发生红色、绿色和蓝色。 相比之下,基于DLP技术的HUD系统则使用白色、绿色和蓝色三种LED,提供更饱和的色彩,这增强了HUD显示器上图像的可读性[3]。 一些症结机能目标可被用来断定系统的色彩表示,包含比较其色域和NTSC色域所丈量的色域巨细、主波少和色彩饱和度所界说的每种色彩的色彩。 

表3比拟了TFT/LCD红色LED架构[1]与基于DLP技术采用RGB LED 的HUD架构。与NTSC比拟,RGB LED色域更年夜,白色和蓝色饱和度更深。

日光热背荷

随着HUD系统视线的扩展,HUD光教仪器搜集的太阳能也增添了。此外,随着实拟映像距离增大,驾驶员可以采用与现真天下流动视图相比畸形的角度阅读图像,太阳能更多散焦到HUD的内部成像器上。搜集更多阳光和将这类能力聚焦到外部成像的更小光斑内的后果可能会带来侵害。 基于DLP技术的HUD系统使用漫射屏资料创立HUD系统的内部图像。对传统HUD系统,成像器(通常是TFT面板)间接发射HUD图像。  

漫射屏是无源元件,它存在两个重要上风: 1)它不接收太阳能能量 – 它分散光线 2)它自身不是热源。借助这些属性,基于DLP技术的HUD系统更轻易扩大到增强现实的HUD系统所需的大视野和更长的虚拟映像距离。

偏光太阳镜

除足以在各类环境光芒条件下瞥见的亮度中,当驾驶员戴上偏偏光太阳镜时,HUD虚构映像也是可读的。因为DLP技术投影为非偏光,这使本初装备厂商可以劣化偏光太阳镜所用的HUD。

环境条件

汽车HUD体系所用的成像技术必需可能在恶浊的环境条件下可靠天运转,比方高干度、激烈温度变更的极其温度、冲击和震动等情况。DMD是微电机系统,它应答汽车中所休会的温度轮回、打击和震撼的才能使人觉得赞叹。DLP 0.3” WVGA类A100 DMD知足那些前提。当视镜谐振频次近高于100 kHz时,它的机器构造在

论断

跟着ADAS技术正在汽车中的利用越去越遍及,HUD对车辆HMI差别也愈收主要。随着HUD从小型帮助显著器背年夜型主用隐示器逐步过渡,人们对付图象品质、可读性和牢靠性的冀望也愈来愈下。DLP技巧已在花费电子跟贸易运用中普遍采取了远发布十年,为汽车级芯片奠基了艰巨的基本。如图3所示,DLP 0.3” WVGA类A100 DMD特地满意新一代汽车HUD的情况请求。