导言
德州仪器DLP投影技能是一项被广泛运用的老练技能，用于多种显现运用，包含：手持投影机、会议室和数字影院。DLP技能可满意先进的HUD体系的需求。DLP电子体系可支撑视频处理和格式化，满意需要图形和视频图画的未来HUD体系的需求。高动态规模LED操控体系的概念已被证明可供给在白日和黑夜观看的条件。此外，凭借根据DLP技能的光学规划施行，相关人员可愈加灵敏地处理未来轿车HUD体系的光学规划难题、外形规范约束以及热负荷办理等问题。
DLP电子体系概述
DLP轿车昂首显现体系的概念包含两个子体系，即运用DLP操控器芯片的视频处理和格式化子体系，以及运用Piccolo微操控器（MCU）的LED操控体系。图1展现了一个典型的DLP昂首显现体系运用。
图1.典型的DLP昂首显现体系运用
DLP HUD操控器担任接纳和处理从外部显现图形处理器接纳到的视频和指令，它能够接纳24位并行视频数据，其帧速率高达60Hz.所接纳的视频数据经过可编程图画缩放、灰度、子图画支撑以及边框调整要素等处理后，终究数字输出给DMD，以出现终究图形显现。此外，DLP HUD操控器还供给发动赤色、绿色和蓝色LED的频闪信号，与DMD器材上正在显现的数据坚持同步，然后出现高亮度、高度饱满颜色和具有极快显现速率的高对比度图形。
根据Piccolo MCU的LED操控体系担任准确操控整个作业温度规模以及赤色、绿色和蓝色LED的老化规模内的颜色和亮度。此外，它还支撑高动态亮度的天然调光，适用于HUD运用的白日和夜间驾驭状况。
LED操控体系选用根据PWM滞后操控办法的光通量反应计划。在接连形式（CM）中，整个输出LED使能脉冲时段都以近直流电（DC）方法敞开LED光源，继续坚持固定的光照水平。在断续形式（DM）中，每个脉冲幅度由相同的滞后操控环路操控，但只能启用已触发的脉冲光源。DLP操控器可计量每个LED详细的脉冲数量。断续形式在确保操控精度的一起，答应选用极低的输出通量水平。
LED温度升高和LED老化将导致要用更高的电流电平才干发生所需的光通量水平。当光通量操控环路到达所需的光通量水平之前就已到达最大的LED电流时，Piccolo MCU会感知到这种状况，并相应地按份额下降一切3个LED通量水平，直到一切LED返回到光通量反应操控之下。经过这种方法，该体系可在LED的整个运用寿命供给最佳图片，并完成终极亮度水平。
LED操控体系经过SPI总线输入接纳来自上行操控光源的亮度/调光操控指令。Piccolo解析LED操控体系的指令，如RGB LED振幅电平、接连或断续形式，并经过专用I2C总线装备DLP操控器。
DLP电子体系根据轿车级元件，该元件可完成HUD体系操作所需的悉数功用。该电子体系包含视频处理和LED操控体系，支撑适用于白日和夜间驾驭状况的高动态调光规模。
高动态规模LED操控体系概念
HUD运用对动态规模要求十分高，在白日运转时支撑的亮度要超越15000 cd/m^2，而在光线十分暗的夜间环境中，显现图形的亮度不能低于3 cd/m^2.HUD体系有必要能够在方针白点处坚持全色深的图形，而且动态规模需超越5000：1.LED驱动器操控体系专为轿车HUD运用而开发，现已展现了全系列的功用。
选用Piccolo MCU的LED驱动器操控体系，可办理赤色、绿色和蓝色LED调幅，坚持正常的白点，并同步LED照明和DLP操控器。DLP操控器为DMD和相关的RGB LED使能信号供给高速数据。LED驱动器操控电路选用的每个器材都能选用契合轿车规范的德州仪器Q1（专为轿车而规划）元件。
DLP投影体系选用脉宽调制（PWM）的红、绿和蓝光打造全色深图形，在所用的规范PWM技能内集成并同步调光功用。
该体系选用根据LED光线输出的光学滞后反应，为了取得更高的亮度，在位段内的时段选用接连反应形式坚持稳定状况的振幅。该示例如图2所示。接连形式反应现已证明可在100：1调光规模作业。
图2.接连调光形式
该体系还选用了断续形式反应来生成少数脉冲光。该技能可将动态规模扩展至超越5000：1的份额。图3显现了断续形式光脉冲示例。
图3.断续调光形式
LED操控体系可选用接连和断续操作形式，展现从15000 cd/m^2至低于3 cd/m^2的规模内的天然调光。德州仪器概念体系中的已测数据如图4所示。
图4.德州仪器概念体系的已测白光
除了完成较大动态规模外，还须坚持白点。为了在德州仪器概念体系中施行，咱们挑选D65为方针白点，D65是大部分高清电视（HDTV）所选用的规范。此白点的方针色度值为x=0.313、y=0.329.如图5和6所示，动态规模内的已测数据坚持挨近方针白点，离方针色度点的总误差不小于+/- 0.01.
图5.德州仪器概念体系的已测白点
图6.动态规模外的已测白点
综上所述，所施行的LED驱动器操控体系根据轿车级元件，这些元件证明契合高动态规模，可满意白日和夜间观看条件，一起能够坚持准确的白点操控。DLP HUD光学体系
DLP轿车投影体系具有一些特性，能支撑带有适用于新一代增强实际显现器的VWFOV（十分宽视角）的HUD体系。DLP在光学、机械容量办理和日光热办理的规划灵敏性方面，具有显着的优势。
HUD光学体系的意图是在路途前方数米观看间隔中为驾驭员出现虚拟显现。该虚拟显现或许包含仪表盘数据，如速度、导航数据或其它帮忙驾驭员的实时信息。用于创立此虚拟显现的光学设备一般包含1至3个注塑模具非球面镜片，详细取决于虚拟图画所需的光学纠正水平缓视界（FOV）规模。图7显现了HUD镜像光学规划示例。
图7– HUD光学规划概念
现有轿车HUD的图画源来自于LED阵列背光的LCD面板。跟着该职业不断朝着宽视界规模的昂首显现体系开展，有些技能约束是LCD技能很难处理的。DLP投影技能则供给了或许的代替HUD图画生成单元（PGU）。跟着昂首显现视界规模不断扩大，选用DLP技能作为HUD图画源的优势益发显着。关于视界十分广的昂首显现体系，如增强实际显现所需的体系，DLP或许是仅有合理的处理计划，它能够供给将上述昂首显现体系布置在轿车内所需的亮度和规划灵敏性。DLP支撑光学规划的灵敏性，适用于图画质量和机械布局。
光学规划灵敏性
根据DLP的昂首显现体系将选用可进行优化的中心成像平面，使昂首显现镜面体系在机械方面合适轿车仪表盘。经过调整投影镜头的投影间隔和重调焦距，可轻松调整中心画面巨细。
HUD镜面光学规划遭到各种光学和机械要求的约束，这些约束首要包含宽视界、图画亮度、眼动规模（eyebox）巨细和方位以及机械包络。而分辨率、图画朝向和图画失真等非必须约束也相同重要，但其对光学时效发生的影响较小。许多约束彼此对立，其间一个示例便是光学规划相关于视界规模宽度的机械紧凑性。最挨近眼动规模的镜面尺度如上图所示，完全由视界巨细、眼动规模的方位和巨细来确认。图8显现了终极昂首显现镜面尺度与全视界（FFOV）的比较。
图8– FFOV与HUD镜面巨细之比较
其他的镜面尺度和机械折叠设备遭到HUD镜片光学设备的中心成像屏幕影响较大。支撑中心成像屏幕的巨细跟着规划约束而改变，可灵敏地使视界十分广的体系经过折叠将体积变小，然后装入仪表盘中。
在DLP HUD概念中，投影图形单元（PGU）在中心成像屏幕中构成DMD的小型扩大亮堂图画。该投影屏幕图画经过昂首显现镜光学设备进行扩大，为驾驭员打造虚拟显现。HUD镜光学设备的规划人员不受固定图画巨细或根据LCD体系的图画扩大率的约束。可灵敏挑选最佳扩大倍率和/或焦距能够给规划人员带来许多优点，可支撑代替光学机械折叠装备。此外，这种灵敏性可削减光学像差，最大极限地下降昂首显现规划的第二和第三镜面。
关于15度或更高视点的宽视角显现，要坚持受人眼约束的图画分辨率就有必要添加像素。图9显现了每视角的最小可解析分辨率绘图。根据DLP的体系能够轻松完成1200以上的像素，然后完成超越20度的宽视角。此外，中心成像的巨细与像素数无关，可支撑上述规划灵敏性。
图9–分辨率与视界之比较
热负荷考量
DLP PGU体系在热负荷办理方面功用强大。根据DLP的PGU有3个独立的RGB LED光源，这些光源可在远离中心屏幕及相关阳光反射物的长途方位独自进行冷却。DMD自身可从LED中分离出来，答应独自对DMD进行热量办理。这对根据DLP的HUD引擎有严重优势，因而图画生成设备（DMD）与HUD中心成像屏幕和光源（LED）是热绝缘的。
HUD体系中的另一热源便是阳光直接照耀图画生成设备所发生的辐射。阳光能进入HUD镜光学设备，并向下聚集到成像器方位，然后大大添加部分的热量。关于现在根据LCD的体系，冷却镜面一般用来协助削减成像器上的太阳能总量。假如办理不善，成像器上聚集的太阳能量或许成为LCD面板的危险，会下降LCD成像器的功能。相反，根据DLP的PGU中心屏幕能够有效地为成像器和电子元件阻隔太阳辐射。因为有漫射屏，所以简直捕捉不到太阳辐射，也不会将太阳辐射反射回DMD.中心屏幕的漫射屏是被迫光元件，它的规划能够接受高水平的太阳辐射，一起不下降功能。
DMD的功能在热负荷下十分强。例如，图画对比度不受DMD热量的影响。DMD能够在酷热或冰冷环境中坚持其对比度。因而，根据DLP的PGU能够在HUD体系要求的运用条件下正常运转。
关于有大视界规模的HUD体系，DLP技能在功能、热办理和光学规划灵敏性方面具有清楚明了的共同优势。选用根据DLP的PGU光学规划人员能够创立任何巨细的HUD显现源，然后愈加自由地创立功能杰出、合适仪表盘的HUD光学规划。此外，阻隔热源使根据DMD PGU的HUD体系在苛刻环境下能愈加稳定地运转。宽视角和增强实际HUD体系能够得益于DLP投影所带来的优势。
