HUD抗干擾太陽(yáng)光模擬器

光斑面積：10-80cm

光強：1200w/m2

光譜覆蓋波長(cháng)：可見(jiàn)光或可見(jiàn)-紅外

照射距離：50-400cm

光強可調節范圍：50%-100%可調

HUD抗干擾太陽(yáng)光模擬器

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增強現實(shí)（AR）抬頭顯示器（HUD）通過(guò)將關(guān)鍵駕駛信息疊加到現實(shí)世界中，將*底改變駕駛體驗。當今AR顯示器的最佳例子是在戰斗機中，它將大量關(guān)鍵信息置于飛行員的直接視線(xiàn)中。

在汽車(chē)環(huán)境中，直接放置在駕駛員視線(xiàn)中的圖形不會(huì )發(fā)出基本的警告音或符號，而是傳達信息并識別其視野中的威脅，使他們能夠立即采取行動(dòng)。圖形顯示為現實(shí)世界的自然保形延伸;它們不僅僅是當今HUD中信息的輔助顯示。

太陽(yáng)輻照度對AR HUD設計構成了重大挑戰。與傳統的HUD不同，AR HUD具有非常寬的視野和較長(cháng)的虛擬圖像距離，并且需要將車(chē)輛的傳感器數據與HUD顯示器實(shí)時(shí)集成。較長(cháng)的虛擬圖像距離（>7m）和較小程度的更寬視場(chǎng)（水平方向至少10度角，垂直角度至少4度）導致太陽(yáng)能的濃度顯著(zhù)增加，并且成像器面板上的相應熱量上升。為了防止太陽(yáng)輻照度造成的熱損傷，必須仔細設計AR HUD并運行詳細的太陽(yáng)光負荷模擬以驗證可靠運行。

以下是對太陽(yáng)光負荷對AR HUD設計的影響進(jìn)行建模時(shí)需要考慮的幾點(diǎn)。

太陽(yáng)光負荷模型的準確性

AR HUD太陽(yáng)負荷仿真需要具有適當角度、光譜和輻照度特性的精確太陽(yáng)光源模型，以及汽車(chē)中光學(xué)元件（包括（但不限于）擋風(fēng)玻璃、眩光陷阱和熱/冷鏡）的精確光譜透射曲線(xiàn)。

離軸太陽(yáng)輻照度的影響

在日常駕駛條件下，當汽車(chē)轉彎和上下坡時(shí)，各種陽(yáng)光角度會(huì )進(jìn)入汽車(chē)。因此，在適當的角度范圍內掃描入射的太陽(yáng)光非常重要，如圖1所示。TI 發(fā)現，在采用 TI DLP技術(shù)的 AR HUD 原型中，離軸峰值太陽(yáng)輻照度比主射線(xiàn)水平差2.7倍，從而導致熱負荷明顯增加。模擬的峰值太陽(yáng)輻照度如圖2所示。如果您沒(méi)有將系統設計為處理最壞情況下的離軸太陽(yáng)輻照度，則存在因成像儀面板損壞而導致不可接受的現場(chǎng)故障的風(fēng)險。

圖 1：在一系列輸入角度上模擬太陽(yáng)光

圖 2：擴散器屏幕上的峰值輻照度與輸入太陽(yáng)光角度的函數關(guān)系

太陽(yáng)輻照度的熱效應

模擬太陽(yáng)光輻照度峰值只是預測和避免熱故障的第一步。太陽(yáng)光根據其落在的材料的光譜吸收轉化為熱量。例如，在我們的測試中，如圖3所示，薄膜晶體管（TFT）面板由于太陽(yáng)光負載而增加的溫升比基于DLP技術(shù)的系統中使用的透射式微透鏡陣列擴散器屏幕快6倍，使TFT面板更容易受到太陽(yáng)輻照度的損壞。

在85°C的環(huán)境溫度下，采用DLP技術(shù)的HUD系統中的可樂(lè )麗擴散器屏幕可以承受高達82kW/m2的功率太陽(yáng)輻照度，由于其低光譜吸收和高工作溫度。這種熱性能使DLP技術(shù)能夠支持AR HUD中的長(cháng)虛擬圖像距離。

圖3：溫升與太陽(yáng)輻照度的關(guān)系

AR HUD的設計挑戰與當今HUD的設計挑戰明顯不同。AR HUD 中的太陽(yáng)負荷明顯更高，必須運行詳細的熱仿真，并在設計中考慮離軸太陽(yáng)輻照度。