TI - AR HUD中陽光負載建模的重要性

透過將關鍵駕駛資訊疊加到真實世界中，增強現實（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於戰鬥機，可在飛行員的直接視線中置放大量關鍵資訊。

在汽車環境中，圖形直接置放於駕駛員視線內取代了基本警告音或符號，透過這種方式可以傳達資訊並識別駕駛員視野中的威脅，使其能夠立即採取行動。圖形表現為真實世界的自然保形延伸；它們不僅僅是現今HUD中的二次資訊顯示。

正如我之前在關於陽光負載的部落格文章中所討論的，太陽輻照度對AR HUD設計提出了重大挑戰。與傳統的HUD不同，AR HUD具有寬視場和長虛像距離，並且需要將車輛的感測器資料與HUD顯示進行實時整合。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）導致太陽能集中度顯著提高，並在成像儀面板上發生相應的熱升。為了防止太陽輻照度造成的熱損傷，您必須仔細設計AR HUD並執行詳細的陽光負載模擬以驗證操作是否可靠。

在模擬陽光負載對AR HUD設計的影響時，需要考慮以下幾點。

陽光負載模型的準確性

雖然看起來很明顯，但我不能誇大模型元素中準確性的重要性。AR HUD陽光負載模擬需要精確的陽光光源模型（具有適當的角度、光譜和輻照度特性），以及針對汽車中光學元件的精確光譜透射曲線，包括（但不限於）擋風玻璃、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，當車輛轉彎及上下坡時，各種角度的日照均會射入車內。因此，重要的是在適當的角度範圍內掃描入射的太陽光，如圖1所示。TI發現，在採用TI DLP？技術的AR HUD原型中，離軸峰值太陽輻照度比主光線水平差2。7倍，導致熱負荷顯著增加。模擬的峰值太陽輻照度如圖2所示。如果您的系統設計無法處理最壞情況下的離軸太陽輻照度，那麼您將面臨因受損成像儀面板造成的不可接受的現場故障風險。

關於Y軸傾斜

圖 1：在一系列輸入角中模擬太陽光

關於X軸傾斜（度）

峰值輻照度（W/m2）

圖 2：散射屏上的峰值輻照度作為輸入陽光角度的函式。

太陽輻照度的熱效應

模擬峰值太陽輻照度只是預測和避免熱失效的第一步。太陽能根據其所射入材料的光譜吸收轉換為熱量。例如，在我們的測試中，如圖3所示，由於陽光負載導致的薄膜電晶體（TFT）面板的溫升比基於DLP技術的系統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的環境溫度下，由於其低光譜吸收和高工作溫度的特性，HUD系統中採用DLP技術的Kuraray散射屏可以承受高達82kW/m2的太陽輻照度。這種熱效能使DLP技術能夠支援AR HUD中的長虛像距離。