1.3 抬头显示器流明预算估算计算器

在本次 TI DLP 实验室培训视频中， 我们将介绍增强现实 抬头显示的流明水平要求，这种显示又称 AR HUD。 AR HUD 的亮度主要由 三个 HUD参数决定， 即视场、人眼窗口大小和最高人眼窗口亮度。 我们将从亮度概述、布局 以及 AR HUD 中的主要光路入手。 随后，我们将讨论影响 HUD 亮度的 主要参数，并通过一些示例说明上限和下限亮度 要求。 最后，我们将以汽车温度范围 和 LED 选项的亮度输出收尾。 下面对一些常见的缩略词和术语进行说明。 AR HUD 指增强现实抬头显示。 PGU 又称图片生成单元， 指用来生成实际图像的 DLP 投影仪 和散射屏。 视场又称 FOV，指实际投影图像的 宽度和高度，以度为单位， 决定了显示的图像大小。 人眼窗口指驾驶员能够 看到虚拟图像的区域。 虚拟图像距离又称 VID， 指与虚拟图像所在的人眼窗口之间的距离。 数字微镜器件又称 DMD， 是作为 DLP 技术核心的MEMS 器件。 在此培训结束时， 您将能够识别决定亮度的 主要 HUD 参数，了解这些参数 如何影响PGU 流明要求， 为给定的 HUD 设计确定所需的 PGU 亮度 以及确定后续步骤和建议的 LED 选项。 这是 AR HUD 的典型布局。 DLP HUD 位于汽车仪表板的下方， 主要由投影仪、散射屏 和自由形状的大反光镜组成。 投影仪和散射屏组成了 PGU 并在散射屏上生成实际图像。 随后，此图像的光会经由 自由形状的反光镜反射，然后再被 挡风玻璃反射，重新进入驾驶员的人眼窗口。 虚拟图像投影在 VID 上， 图像的大小由水平和垂直 FOV 决定。 本次演示中使用了两个相似的术语， 即亮度和流明。 虽然二者都用于描述光量， 但其数值不同。 图像的亮度通常由图像的 辉亮度表示。 此术语用来度量单位面积的光量， 测量结果以坎德拉/平方米表示。 图像的辉亮度越高，在观察者看来 越明亮。 而流明是光通量的计量单位。 此术语通常用来描述投影仪的 光输出量。 投影仪输出的流明数值越大， 产生的图像越亮。 投影仪需要输出的光通量 主要由三个参数决定， 分别是视场、人眼窗口大小 和人眼窗口亮度。 增大视场会增加 图像的尺寸，因此需要更多的光。 增大人眼窗口的大小 需要将光散布到更大的 驾驶员可视区域。 而增大人眼窗口的亮度会 提高图像的最高表观亮度。 要在更大的人眼窗口或 更大的视场中保持相同的亮度， 需要投影仪输出更高的流明。 在 AR HUD 设计中，FOV、人眼窗口大小 和人眼窗口亮度均用作系统参数， 以确定对于DLP 投影仪的 流明要求。 为帮助理解这三个参数的影响， TI 创建了一个 Excel 工具，用来估计 DLP 投影仪 需要输出的流明。 可以通过视频说明中的 链接下载此工具。 在计算器的顶部， 可以看到“HUD 要求”部分。 这些要求包括人眼窗口所需的 最高亮度、人眼窗口的尺寸、视场 以及其他 HUD 参数。 在黄色框中输入自定义的数字 会重新计算在计算器底部 显示的所需流明。 “HUD 参数”部分的下方 用于输入 HUD光传输参数。 这些参数值中预填了典型值， 但可以进行更改，以匹配具体系统设计。 这些参数包括挡风玻璃的反射率、 反光镜的反射率以及 HUD 系统中 亮度损失的其他典型来源。 例如，我们可以看到，如果为计算器再添加 一个 HUD 反光镜，则 HUD 的总光学效率 会从 13% 下降到 12%。 估计的总光学效率 作为一个二级计算结果提供，以供参考， 此值通常较小，原因在于 透明挡风玻璃的反射率较低。 “DMD 至屏幕”部分会显示多个 特定于 PGU 中所用的显示芯片组的计算参数。 选择另一个汽车芯片组后， 会重新计算图像特性 并更新流明要求。 现在我们来看看两个 AR HUD 流明计算示例， 其中一个示例的流明要求较低， 而另一个要求较高。 可以看到，当减小最高亮度、 人眼窗口大小和视场的值时，流明要求也会 减小。 调节 VID 会改变重要的 HUD 属性， 例如太阳能负载，但不会对流明要求 产生太大的影响。 同样，增大最高亮度、 人眼窗口大小和视场都会导致 流明要求提高。 在这里可以看出一般趋势和大致的 流明要求。 随着 FOV 或人眼窗口增大， 流明要求也会提高。 对于汽车HUD 系统， 一定要考虑LED 在整个 汽车工作温度范围内的行为， 因为 HUD 系统通常在高达 85 摄氏度的条件下 工作。 随着温度的升高，LED 的效率会下降， HUD 的亮度也会发生变化。 一定要选择正确的 LED， 以确保 HUD 在所有温度下 都能实现最高亮度目标。 对较小的人眼窗口和视场使用的上一批示例参数 要求投影仪输出 26 流明。 我们可以看到，使用 DLP3030-Q1 芯片组 可以在所有温度下实现 26 流明以上的亮度。 此芯片组可以在此亮度范围内正常运行， 也可以在最低功耗模式下运行， 只消耗大约5.5 瓦的电力。 对更大的人眼窗口和 FOV 使用的示例参数 要求投影仪输出 117 流明。 DLP3030-Q1 芯片组无法在所有温度下 都输出如此高的流明。 因此，应使用DLP5530-Q1 芯片组。 此值是为了在整个工作温度 范围内实现流明目标而估计的值。 请查阅 TI.com/DLPauto上的其他资源，以了解更多 信息。 谢谢观看 ARHUD 亮度要求 培训视频。 我们了解了决定流明要求的三个 主要参数，即视场、 人眼窗口大小和人眼窗口亮度， 我们还观看了如何利用 AR HUD 流明预算估算 计算器来为特定的 AR HUD 确定流明