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新一代仄视显著(HUD)体系:发作能源、面对的
发表时间: 2019-12-28

元器件生意业务网讯 2015年2月7日,在米国片子艺术与科学学院第87届迷信技术奖授奖仪式上,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 技术对电影业的硬套相似的是,这种技术现在也经由过程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,加强驾驶员的齐局流动视图,以正形投影图形显示车辆已知的信息。导航指导、车讲偏偏离告警(LDW)和自顺应巡航把持(ACC)唆使灯功效将从驾驶员的视角以天然的图像距离来显示。如图1所示,此图显示了若何‘增强’驾驶员视图的现真,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,并以做作距离叠减在什物上,因而驾驶员可以最小的烦扰沉紧地使用信息。

图1 AR HUD的正形投影图形

另外,取用户界面范式顶用做“帮助”显著体系的现有HUD分歧的是,HUD2.0位于人机界里(HMI)差别的核心,并将作为主疑息隐示系统。 异样,新一代HUD也冀望正在分歧日照前提下取得杰出的图象品质跟分歧的可读性。

图 2 FOV和VID影响感知的HUD图形巨细

面对的挑衅

HUD 2.0请求在传统HUD设计的基本上失掉很多新的圆面的式样。固然HUD计划的具体阐明超越了本文规模,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少虚拟映像距离的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。

亮度与功效

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。 为了确保各类光芒条件下的可读性,HUD应该可以在指定的15,000cd/m2和30,000cd/m2之间天生实像。 但是,须要创建此图像的相对功率答坚持较低,如许不只能最大水平下降热治理所需的容度,也能在可止的光源(LED)范畴内保持光通量。为了扩大视家并提高亮度,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)的效力高于66%,明显进步了系统效率,以合乎以上参数。 借助效率晋升,基于DLP技术和RGB LED的HUD系统可以实现所需的亮度并扩年夜视野。 比方,采用 .3” WVGA DMD和OSRAM Q8WP RGB LED[2]设想的系统仅使用6.0 W的LED功率,就可以以10度视野完成跨越15,000 cd/m2明度,乃至比今朝更小的辅助HUD系统的功率借要低。 此系统的功能为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,经过滤镜发生白色、绿色和蓝色。 相比之下,基于DLP技术的HUD系统则使用红色、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、主波长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相比,RGB LED色域更大,白色和蓝色饱和度更深。

日光热背荷

跟着HUD系统视线的扩展,HUD光教仪器搜集的太阳能也增添了。此中,随着虚构映像间隔删年夜,驾驶员能够采取与事实天下牢固视图比拟畸形的角度阅读图像,太阳能更多聚焦到HUD的内部成像器上。搜集更多阳光和将这类能力散焦到内部成像的更小光斑内的后果可能会带去侵害。 基于DLP技术的HUD系统应用漫射屏资料创立HUD系统的外部图像。对传统HUD系统,成像器(通常是TFT面板)间接收射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

除了足以在各类环境光线条件下瞥见的亮度外,当驾驶员戴上偏光太阳镜时,HUD虚拟映像也是可读的。因为DLP技术投影为非偏光,这使本初装备厂商能够劣化偏光太阳镜所用的HUD。

环境条件

汽车HUD系统所用的成像技巧必需可能在恶浊的情况条件下牢靠天运转,比方下干度、激烈温量变更的极其温度、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满意那些条件。当视镜谐振频次近高于100 kHz时,它的机器构造在

论断

随着ADAS技术在汽车中的运用愈来愈遍及,HUD对付车辆HMI策略也愈发主要。随着HUD从小型辅助显示器背大型主用显示器逐步过渡,人们对图像度量、可读性和可靠性的盼望也越来越高。DLP技术已在花费电子和贸易利用中普遍采用了远发布十年,为汽车级芯片奠基了艰巨的基础。如图3所示,DLP 0.3” WVGA类A100 DMD特地知足新一代汽车HUD的环境要供。