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光學車外投影技術與應用
  • 發布年度:2020
  • 主要類別:電動車與車輛電子
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 研究發展處 陳益成

    自駕車產業為未來車輛研發的重心之一,許多業界大廠亦紛紛投入自駕車的研發,由於少了駕駛者,車燈的研發需求也從原先提供駕駛者夜間照明的角色,轉變為自駕車透過車外投影傳遞車身動態資訊的角色,在未來自駕車夜間行駛中,車燈除了肩負道路夜間安全的責任,亦可與用路人進行互動。

    市場車外投影技術概述
    車外投影系統大致上由透鏡、反射面鏡與投影光源所組成,目前較為廣泛應用技術包含以下3項:

    1.DLP 投影技術
    其核心技術DMD(Digital Micromirror Device,位微型反射鏡元件),由超過400萬個微鏡所組成,每一個微鏡相距<10µm,其可調整角度>±10°微鏡傾斜角,調整率高達400MHz,具備超高解析度的投影圖像。

    2.高解析度LED陣列光源
    隨著LED製程技術的改善,100微米以下的尺寸稱為Micro-LED,當LED排列尺寸可達微米等級時,其投影成像不需要複雜的透鏡組,國際上已經有LED光源廠商將解析度提升至25,600 pixels,並符合車燈照明亮度及車規。

    3.微透鏡陣列(Microlens Array)技術
    其結構由相鄰整齊排列的微透鏡所組成,每一個小透鏡即為一個小型投影儀,而這些小型投影鏡組均勻的投影在同一個方向,能夠產生明亮的特定圖案,MLA的體積非常小、光學利用率高,已有國際廠商應用於地毯燈。

    表. 投影技術差異比較表(圖片來源:Mercedes-Benz、OSRAM、EDL RETHSCHULTE)

    車輛中心車外投影技術發展
    鑑於目前車外投影的技術趨勢,車輛中心(ARTC)投入車外投影相關技術研究,並結合感測技術與車身訊號控制及光學設計,可針對特定區域行人作Spot Light(聚光燈)的警示效果並整合車身動態作對地投影圖示。
    其系統架構如下圖所示,由感測器偵測道路資訊,透過處理平台演算法計算出障礙物種類及位置,並整合車身訊號,控制高解析度LED陣列光源,透過影像與光學投影座標的轉換,計算地面投影的面積與位置,最後以光學透鏡模組於障礙物位置標示sopt light警示,並於車身變化時(如變換車道、左右轉)即時投影出警示圖形。其系統為可偵測距本車前方的行人及機踏車;並控制1,000pixels以上的陣列LED以spot light標示且亮度大於170lux,而車身動態投影則可投放亮度大於300lux圖示。

    圖. 車外投影燈具系統架構圖

    小結
    與室內投影的環境相比,戶外動態下的投影技術更具挑戰,不同的技術分別在光源、投影透鏡、反射鏡元件下,創新突破各有不同特色,但相同的是讓車輛與其他用路人於夜間可透過地面的投影進行彼此辨識及示意互動,ARTC在投影燈光學設計中結合感測技術、車身通訊與控制資訊,期望打造更進階的實車安全警示功能,以提醒用路人注意,進而提升夜間道路行駛安全。

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    相關可移轉技術:
    車輛頭燈自適應調節系統

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