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AR 抬頭顯示中陽光負(fù)載建模的重要性,您知道嗎?

中國投影網(wǎng)投影機資訊  來源:德州儀器  2018-12-20 9:11:51  編輯:羽彤  [ ]

    通過將關(guān)鍵駕駛信息疊加到真實世界中,增強現(xiàn)實(AR)抬頭顯示(HUD)將徹底改變駕駛體驗。如今,AR顯示的最佳示例是用于戰(zhàn)斗機,可在飛行員的直接視線中置放大量關(guān)鍵信息。

    在汽車環(huán)境中,圖形直接置放于駕駛員視線內(nèi)取代了基本警告音或符號,通過這種方式可以傳達(dá)信息并識別駕駛員視野中的威脅,使其能夠立即采取行動。圖形表現(xiàn)為真實世界的自然保形延伸;它們不僅僅是現(xiàn)今HUD中的二次信息顯示。

    正如我之前在關(guān)于陽光負(fù)載的博客文章中所討論的,太陽輻照度對AR HUD設(shè)計提出了重大挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)的HUD不同,AR HUD具有寬視場和長虛像距離,并且需要將車輛的傳感器數(shù)據(jù)與HUD顯示進(jìn)行實時集成。長虛像距離(>7m)及較小程度上的較寬視場(至少水平10度角x垂直4度角)導(dǎo)致太陽能集中度顯著提高,并在成像儀面板上發(fā)生相應(yīng)的熱升。為了防止太陽輻照度造成的熱損傷,您必須仔細(xì)設(shè)計AR HUD并運行詳細(xì)的陽光負(fù)載模擬以驗證操作是否可靠。

在模擬陽光負(fù)載對AR HUD設(shè)計的影響時,需要考慮以下幾點:

    陽光負(fù)載模型的準(zhǔn)確性

    雖然看起來很明顯,但我不能夸大模型元素中準(zhǔn)確性的重要性。AR HUD陽光負(fù)載模擬需要精確的陽光光源模型(具有適當(dāng)?shù)慕嵌取⒐庾V和輻照度特性),以及針對汽車中光學(xué)元件的精確光譜透射曲線,包括(但不限于)擋風(fēng)玻璃、眩光陷阱和熱/冷鏡。

   離軸太陽輻照度的影響

    在日常駕駛條件下,當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎及上下坡時,各種角度的日照均會射入車內(nèi)。因此,重要的是在適當(dāng)?shù)慕嵌确秶鷥?nèi)掃描入射的太陽光,如圖1所示。TI發(fā)現(xiàn),在采用TI DLP®技術(shù)的AR HUD原型中,離軸峰值太陽輻照度比主光線水平差2.7倍,導(dǎo)致熱負(fù)荷顯著增加。模擬的峰值太陽輻照度如圖2所示。如果您的系統(tǒng)設(shè)計無法處理最壞情況下的離軸太陽輻照度,那么您將面臨因受損成像儀面板造成的不可接受的現(xiàn)場故障風(fēng)險。

圖 1:在一系列輸入角中模擬太陽光

圖 1:在一系列輸入角中模擬太陽光

 

圖 2:散射屏上的峰值輻照度作為輸入陽光角度的函數(shù)

    太陽輻照度的熱效應(yīng)

    模擬峰值太陽輻照度只是預(yù)測和避免熱失效的第一步。太陽能根據(jù)其所射入材料的光譜吸收轉(zhuǎn)換為熱量。例如,在我們的測試中,如圖3所示,由于陽光負(fù)載導(dǎo)致的薄膜晶體管(TFT)面板的溫升比基于DLP技術(shù)的系統(tǒng)中所用的透射式微透鏡陣列散射屏快6倍,從而使TFT面板更易受到太陽輻照度的損害。

    在85°C的環(huán)境溫度下,由于其低光譜吸收和高工作溫度的特性,HUD系統(tǒng)中采用DLP技術(shù)的Kuraray散射屏可以承受高達(dá)82kW/m2的太陽輻照度。這種熱性能使DLP技術(shù)能夠支持AR HUD中的長虛像距離。

圖 3:溫升與太陽輻照度

    AR HUD的設(shè)計挑戰(zhàn)與當(dāng)今HUD設(shè)計中的挑戰(zhàn)有很大不同。AR HUD中的陽光負(fù)載明顯較高,您必須運行詳細(xì)的熱模擬并考慮設(shè)計中的離軸太陽輻照度。

 


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