用于汽車外部照明的DLP動態(tài)地面投影技術(shù)
簡介
動態(tài)地面投影技術(shù)能夠在同一模塊內(nèi)顯示任何圖案,該技術(shù)通過提供全新的創(chuàng)新型照明功能,重塑消費者對外部照明的認知。創(chuàng)新型照明功能包括汽車光“毯”,可照亮車外的周圍區(qū)域或從側(cè)視鏡投影車輛信息,例如 EV 電量水平和剩余里程、輪胎壓力警告、交通警告、轉(zhuǎn)向指示、檢查引擎燈警告、汽油量/里程等。地面照明還有幫助汽車與駕駛員和行人進行通信的其他增強功能,包括角落照明、倒車照明、車輛定制和停車指示燈。
動態(tài)地面照明系統(tǒng)支持高分辨率投影,可實現(xiàn)更清晰的通信和更安全的駕駛。這些系統(tǒng)還需要足夠的緊湊和小巧(長度約 50mm,寬度和高度約25mm),這樣才能安裝在車門、側(cè)視鏡、前照燈、尾燈或嵌入在前后保險杠等位置。
DLP?技術(shù)可在地面或車輛周圍的其他表面上投影動態(tài)內(nèi)容,具有諸多優(yōu)勢:不僅支持車輛與行人通信,還能以更直觀的方式向周圍車輛傳達駕駛員較為復雜的信息。
汽車照明簡史
近幾十年來,汽車照明系統(tǒng)發(fā)生了許多變革,其中尾部、側(cè)面和前方照明采用的照明技術(shù)有很大變化。汽車前照燈光源從鹵鎢燈演變?yōu)楦邚姸确烹姛襞菰俚酱蠊β拾坠?LED,實現(xiàn)了更高的光通量和效率并延長了工作壽命。
許多前照燈利用包含反射透鏡和透鏡系統(tǒng)的集成光源配置,提供遠光燈、近光燈和霧燈功能。類似布局與后燈及后霧燈相結(jié)合,可提供多種信號功能。其他車裝照明包括用于冗余轉(zhuǎn)向信號的側(cè)視鏡照明、夜間照明以及中央高位剎車燈 (CHMSL)。輔助車輛照明包括其他定制功能,例如汽車制造商徽標照明,甚至是位于車門內(nèi)部的投影徽標燈。
汽車照明系統(tǒng)必須遵守美國國家公路交通安全管理局或歐洲經(jīng)濟委員會關(guān)于標準化信號和反射器件的規(guī)定。前照燈安全要求也愈發(fā)嚴格,提出了強制性光形規(guī)定和精密光度測定要求。設計人員必須遵守這些要求,同時還應滿足制造商關(guān)于汽車外形的實用性和裝飾性要求。DLP 技術(shù)不僅可通過數(shù)字微鏡器件 (DMD)(一種可編程微電子機械系統(tǒng)反射陣列)補充任何光源來輕松滿足這些要求,而且還能進一步增強光束的整體功能。
DLP 技術(shù)概覽
DLP 技術(shù)可通過使用 DMD 顯示動態(tài)內(nèi)容。DMD包含多達 830 萬個微鏡,這些微鏡可在兩個位置之間切換,從而根據(jù)電輸入重定向入射光(圖 1)。該技術(shù)還需要后續(xù)圖像處理、存儲器、光源和投影光學元件來控制系統(tǒng)和顯示動態(tài)內(nèi)容。
圖1 DLP技術(shù)通過高速控制數(shù)百萬個微鏡來顯示高分辨率圖像
DMD 通過單獨切換微鏡來再現(xiàn)圖案,這些微鏡構(gòu)成了所投影內(nèi)容的像素。下面從五個方面介紹一下DLP 技術(shù)對汽車照明系統(tǒng)的重要作用。
可重復編程性
DLP 技術(shù)可動態(tài)更改內(nèi)容,無需修改所連接的任何光學元件。如果與舞臺照明應用中常用的“遮光板”(也稱為 Gobo)等常見的靜態(tài)投影技術(shù)相比,那么此功能的優(yōu)勢會更明顯。Gobo 投影儀利用類似于模板的木刻濾鏡生成圖像,從而生成投影光圖案。此類投影技術(shù)已應用于定制路面照明燈中,但圖像是不可修改的,因此必須包含完全獨立的模塊才能生成一個靜態(tài)圖像。
DLP 技術(shù)完全可編程,可在不同時間實現(xiàn)多個圖像的投影。例如,在側(cè)視鏡燈座內(nèi)實現(xiàn)定制照明的同時,還可根據(jù)需要投影車門打開警告標志,或根據(jù)用戶需求和路況更新其他復雜的圖像。例如,當車門打開或駕駛員將手放到車門把手上時,將會投影警告標志,提醒車門即將打開。對于停在自行車車道附近的汽車來說,這會很有幫助。
全色域支持
靜態(tài)投影技術(shù)通常局限于以單一顏色顯示圖像。例如,Gobo 利用二向色模板進行彩色圖像投影,但二向色濾鏡只能產(chǎn)生單一顏色。
DLP 技術(shù)可將紅色、綠色和藍色 LED 脈沖或激光脈沖快速傳輸?shù)?DMD,從而實現(xiàn)全色支持。DMD 的切換速度為幾微秒,因此可對上述三種顏色使用單一成像儀來生成炫麗的影像和視頻。
不受光源約束
由于 DLP 技術(shù)是一種基于反射的技術(shù),因此可使用任何類型的光源,包括 LED 和激光二極管,它們將取代前方和尾部照明所使用的白熾燈或氣體放電燈光源。憑借這種靈活性,DLP 技術(shù)可在汽車照明和通信系統(tǒng)中適應各種波長范圍(包括可見光和近紅外光)的多種照明技術(shù)。
已滿足汽車級要求
汽車級 DMD、DMD 控制器和電源管理集成電路現(xiàn)可在 –40°C 至 105°C 的工作溫度范圍正常工作,并通過汽車集成電路必要的靜電放電認證,這為在當前的汽車照明系統(tǒng)中應用 DLP 技術(shù)提供了支持。
外形小巧
汽車照明系統(tǒng)的主要目標是增強汽車的美感呈現(xiàn)。除了汽車的總體外形和材質(zhì)外,照明系統(tǒng)是打造汽車精致外觀的關(guān)鍵要素。汽車車燈的形狀設計涉及許多工作,通常,內(nèi)部電路的容差更為嚴格。整個DLP 子系統(tǒng)可輕松安裝到側(cè)視鏡內(nèi)的狹槽中或汽車四周的其他狹小區(qū)域。
DLP技術(shù)用例
鑒于這些優(yōu)勢,DLP 技術(shù)在汽車照明應用的前景一片大好。下面是 DLP 技術(shù)和汽車照明系統(tǒng)的一些可能應用。
小車外燈
DLP 技術(shù)可大大擴展汽車小車外燈的功能,包括車門內(nèi)部、腳踏板或側(cè)視鏡底部位置的小車外燈(圖2)。DLP 技術(shù)無需其他可移動組件即可生成動態(tài)圖像。因此,當駕駛員靠近車輛時,可使用小車外燈從側(cè)視鏡投影輪胎壓力低或車門打開警告,或從小型車門的底部投影車輛徽標或其他樣式的圖像和視頻。利用這些功能,原始設備制造商可通過小車外燈,而不是如今車燈生成的靜態(tài)徽標,來充分定制傳播訊息和進行品牌推廣。車燈只能顯示單一圖案,無法用于與行人或駕駛員通信。
圖2 從側(cè)視鏡向地面投影徽標的小車外燈
汽車光毯
側(cè)視鏡燈可同時執(zhí)行多種功能,用作標準轉(zhuǎn)向信號以及在車輛側(cè)面區(qū)域投射跨越整個車輛長度的光毯(圖 3)。當駕駛員在光照昏暗的區(qū)域或是在夜間離開或接近車輛時,這類照明尤其有用。
圖3 從車輛上的多個位置投影的汽車光毯
警告駕駛員和乘客
DLP 技術(shù)提供了一種警告方式,比駕駛員目前用于警告他人的閃光燈和手勢更為先進。使用 DLP 技術(shù)生成的警告可采用在路面顯示可視信息的形式,指示危險路況或特殊交通區(qū)(如施工場地或?qū)W校區(qū)域)等信息。駕駛員還可在人行橫道上投影,或選擇在地面顯示“可安全過馬路”字樣的預設消息,與試圖穿越街道的行人直接通信。
廣播意圖:私家車
廣播意圖功能可避免因不知道其他駕駛員的移動方向而緊張、猶豫或混亂所引發(fā)的許多事故。DLP 投影可傳達眾所周知難以說清楚的簡單意圖,例如調(diào)頭 (U-turn) 或轉(zhuǎn)彎 (K-turn)。出租車可使用符號投影來警告來往車輛,有一輛車即將徹底停下來,并可向地面投影,提醒有乘客即將下車。
將要退出車道并有盲點的車輛可通過投影表明其退出意圖。平行泊車或倒車等自主功能可向后投射其路徑,指示其最終泊車位置,從而將其意圖清楚地傳達給經(jīng)過的車輛和騎車人(圖 4)。
圖4 駕駛員可通過后燈在車后的地面上投影行駛路線,從而廣播其預期軌跡
廣播意圖:公用車
消防車、救護車或警車可公布其準確路線,讓附近車輛的駕駛員更好地了解應該駛到何處以讓道。警車可傳達需要前方駕駛員開到路邊或者變道以便超車的意圖。
需要大轉(zhuǎn)彎半徑的大型車輛,例如公共汽車和牽引式掛車,可能需要向后方的駕駛員傳達需要他們后退以便成功轉(zhuǎn)彎的意圖。公共汽車可投影駛進和駛離公共車站的路線,以便附近車輛的駕駛員更好地了解其移動軌跡。載有超大貨物的牽引式掛車在經(jīng)過狹小空間時,可投影出其他車輛應該讓出的準確空間大小。校車也可投影其意圖以保證乘客安全。例如,校車可在所有車道上投影停車標志,而不是使用標準停車標志。
路線引導
DLP 子系統(tǒng)可利用圖形(例如顯示本不存在的車道線)擴大駕駛員的視野,從而輔助導航。這一想法可建立在實時視覺導向的基礎上,在幫助駕駛員的同時,向附近車輛公布駕駛員接下來的行駛方向。
結(jié)論
動態(tài)地面投影是汽車照明系統(tǒng)的未來發(fā)展方向,同時也是自適應遠光燈技術(shù)的發(fā)展趨勢。單獨控制投影系統(tǒng)中數(shù)百萬像素的功能可實現(xiàn)各種車輛應用。與 Gobo 等其他靜態(tài)投影技術(shù)相比,DLP 技術(shù)提供更大的靈活性和具有高分辨率的小巧、可重復編程的多色平臺。此外,因其相對成本效益、適應不同光源的靈活性以及總體效率,DLP 技術(shù)在眾多動態(tài)數(shù)字投影技術(shù)中處于領(lǐng)先地位。
鑒于 DLP 芯片組已經(jīng)符合汽車級標準,并具有特定于汽車應用的定制處理功能,其上市時間可能會縮短。通過充分利用這些技術(shù)飛躍并為捷變光束照明和消息/符號投影實施 DMD 等空間光調(diào)制器,汽車照明行業(yè)有可能受益匪淺。
其它資源
● “利用 DLP 技術(shù)制造高分辨率自適應前照燈?!?/p>
● “采用 DLP 技術(shù)的高分辨率前照燈符號投影?!?/p>
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