德州儀器:AR HUD中陽光負載建模的重要性

    2018-12-28 17:22 來源:美通社 作者:niko

    近日德州儀器 Michael Firth 發布了一篇標題為《AR HUD中陽光負載建模的重要性》的博文。以下是文章全文:

    通過將關鍵駕駛信息疊加到真實世界中,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于戰斗機,可在飛行員的直接視線中置放大量關鍵信息。

    在汽車環境中,圖形直接置放于駕駛員視線內取代了基本警告音或符號,通過這種方式可以傳達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中的二次信息顯示。

    正如我之前在關于陽光負載的博客文章中所討論的,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,并且需要將車輛的傳感器數據與HUD顯示進行實時集成。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)導致太陽能集中度顯著提高,并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并運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,但我不能夸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(但不限于)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范圍內掃描入射的太陽光,如圖1所示。TI發現,在采用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,那么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。

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    在一系列輸入角中模擬太陽光

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    散射屏上的峰值輻照度作為輸入陽光角度的函數

    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,由于陽光負載導致的薄膜晶體管(TFT)面板的溫升比基于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,由于其低光譜吸收和高工作溫度的特性,HUD系統中采用DLP技術的Kuraray散射屏可以承受高達82kW/m2的太陽輻照度。這種熱性能使DLP技術能夠支持AR HUD中的長虛像距離。

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    溫升與太陽輻照度

    AR HUD的設計挑戰與當今HUD設計中的挑戰有很大不同。AR HUD中的陽光負載明顯較高,您必須運行詳細的熱模擬并考慮設計中的離軸太陽輻照度。有關陽光負載建模的更詳細討論,請參閱白皮書“DLP技術:加載在增強現實抬頭顯示系統中的太陽能。”

    其他資源

    下載DLP5530-Q1數據表。

    在點亮創意:TI DLP?博客上了解有關DLP技術汽車芯片組的更多信息。

    采用針對增強現實抬頭顯示參考設計的電子設備和LED驅動器參考設計開始設計AR HUD和DLP3030-Q1或DLP5530-Q1芯片組。

    德州儀器 AR HUD

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