HUD抗干扰太阳光模拟器

光斑面积：10-80cm

光强：1200w/m²

光谱覆盖波长：可见光或可见-红外

照射距离：50-400cm

光强可调节范围：50%-100%可调

HUD抗干扰太阳光模拟器

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增强现实（AR）抬头显示器（HUD）通过将关键驾驶信息叠加到现实世界中，将*底改变驾驶体验。当今AR显示器的最佳例子是在战斗机中，它将大量关键信息置于飞行员的直接视线中。

在汽车环境中，直接放置在驾驶员视线中的图形不会发出基本的警告音或符号，而是传达信息并识别其视野中的威胁，使他们能够立即采取行动。图形显示为现实世界的自然保形延伸;它们不仅仅是当今HUD中信息的辅助显示。

太阳辐照度对AR HUD设计构成了重大挑战。与传统的HUD不同，AR HUD具有非常宽的视野和较长的虚拟图像距离，并且需要将车辆的传感器数据与HUD显示器实时集成。较长的虚拟图像距离（>7m）和较小程度的更宽视场（水平方向至少10度角，垂直角度至少4度）导致太阳能的浓度显着增加，并且成像器面板上的相应热量上升。为了防止太阳辐照度造成的热损伤，必须仔细设计AR HUD并运行详细的太阳光负荷模拟以验证可靠运行。

以下是对太阳光负荷对AR HUD设计的影响进行建模时需要考虑的几点。

太阳光负荷模型的准确性

AR HUD太阳负荷仿真需要具有适当角度、光谱和辐照度特性的精确太阳光源模型，以及汽车中光学元件（包括（但不限于）挡风玻璃、眩光陷阱和热/冷镜）的精确光谱透射曲线。

离轴太阳辐照度的影响

在日常驾驶条件下，当汽车转弯和上下坡时，各种阳光角度会进入汽车。因此，在适当的角度范围内扫描入射的太阳光非常重要，如图1所示。TI 发现，在采用 TI DLP技术的 AR HUD 原型中，离轴峰值太阳辐照度比主射线水平差2.7倍，从而导致热负荷明显增加。模拟的峰值太阳辐照度如图2所示。如果您没有将系统设计为处理最坏情况下的离轴太阳辐照度，则存在因成像仪面板损坏而导致不可接受的现场故障的风险。

图 1：在一系列输入角度上模拟太阳光

图 2：扩散器屏幕上的峰值辐照度与输入太阳光角度的函数关系

太阳辐照度的热效应

模拟太阳光辐照度峰值只是预测和避免热故障的第一步。太阳光根据其落在的材料的光谱吸收转化为热量。例如，在我们的测试中，如图3所示，薄膜晶体管（TFT）面板由于太阳光负载而增加的温升比基于DLP技术的系统中使用的透射式微透镜阵列扩散器屏幕快6倍，使TFT面板更容易受到太阳辐照度的损坏。

在85°C的环境温度下，采用DLP技术的HUD系统中的可乐丽扩散器屏幕可以承受高达82kW/m²的功率太阳辐照度，由于其低光谱吸收和高工作温度。这种热性能使DLP技术能够支持AR HUD中的长虚拟图像距离。

图3：温升与太阳辐照度的关系

AR HUD的设计挑战与当今HUD的设计挑战明显不同。AR HUD 中的太阳负荷明显更高，必须运行详细的热仿真，并在设计中考虑离轴太阳辐照度。