1978|4

3320

帖子

0

资源

纯净的硅(高级)

了解和利用增强现实抬头显示的太阳能负载 [复制链接]

     增强现实(AR)抬头显示(HUD)是汽车行业中出现的新一项重大发明。现如今,该技术得到了汽车制造商和一级供应商的关注,进入到积极开发AR挡风玻璃HUD的阶段。
真正的AR显示需要有至少10度的宽视场(FOV)以及7.5米或更大的虚拟图像距离(VID)。FOV表示以度为单位的显示大小,而VID表示图像投影的距离。在汽车HUD中,VID表示图像出现在道路上的距离。
AR技术背后的理念是在现实世界之上叠加数字信息,增强驾驶员对当下情景的了解并改善其驾驶体验。FOV越大,虚拟图像距离越长,显示的效果也就越好。
1AR显示示例
一直以来,设计AR显示面临的两项最大挑战是亮度和太阳能负载的问题。AR显示需要尽可能宽和亮,这就需要成像仪发出大量光。驾驶员还需要尽可能远地将图像投射到道路上。当今的HUD可达到的FOV为7到8度或更小,并且可以在前方2.0到2.5米的道路上“投射”图像。这些图像看起来像漂浮在汽车的引擎盖上。人们希望通过AR HUD使图像投射到更远的地方,使图像真正做到增强并与驾驶员的视野互动。
为了延长虚拟图像的距离,设计放大倍数为25到30倍的系统已屡见不鲜,但这样的设计弊端是太阳能负载(即太阳能)集中于HUD成像仪面板上极小块区域时会产生过大负荷热量。这种高倍数放大会将成像仪面板移向距离HUD光学器件焦点更近的地方,从而提高单位面积太阳能的集中度,如图2所示。
请注意,这不是环境温度问题,而是由于太阳能得到聚焦以及进入系统的光线更多(由于AR HUD的眩光陷波器较大),从而产生了过热的技术问题。
2HUD光学器件将太阳能负载放大到散射屏或薄膜晶体管TFT面板上
利用DLP®技术独特的中间散射屏结构,可以设计出能够承受由太阳光放大所产生热负荷的HUD。如图3所示,基于DLP技术的HUD可以将图像投射到散射屏上,然后HUD光学器件将其放大并投射到挡风玻璃上,从而呈现在驾驶员的视线中。在TFT HUD中,TFT面板连接到HUD光学器件,取代了散射屏和辅助电子器件。
3基于DLP技术的HUD架构示例
为了更好地理解为什么散射屏具有优势,我们不妨来看看散射屏与传统TFT面板的物理特性(图4)。散射屏具有的两大主要优势在于可在更高的温度中工作,此外散射屏不会吸收大量的太阳入射可见光谱,这一点更加重要。(光谱的红外[IR]和紫外[UV]部分很容易被过滤。)
4TFT散射器
入射的太阳能负载通过HUD光学器件聚焦到散射器上,就像用于TFT面板时一样。但在散射器中,透射光实际上被散开,消除了HUD光学器件的放大效应,因此能够更加简单地应对热负载问题。通过TFT面板,太阳能被吸收,且可以轻松地将面板的工作温度提高到最大额定值以上。正是这种太阳能负载带来的优势以及其卓越的亮度、对比度和色域,助力汽车制造商和一级供应商设计和推出新一代AR HUD。
太阳辐照度对AR HUD设计提出了重大挑战。与传统的HUD不同,AR HUD具有宽视场和长虚像距离,并且需要将车辆的传感器数据与HUD显示进行实时集成。长虚像距离(>7m)及较小程度上的较宽视场(至少水平10度角x垂直4度角)导致太阳能集中度显著提高,并在成像仪面板上发生相应的热升。为了防止太阳辐照度造成的热损伤,您必须仔细设计AR HUD并运行详细的阳光负载模拟以验证操作是否可靠。
在模拟阳光负载对AR HUD设计的影响时,需要考虑以下几点。
阳光负载模型的准确性
虽然看起来很明显,但我不能夸大模型元素中准确性的重要性。AR HUD阳光负载模拟需要精确的阳光光源模型(具有适当的角度、光谱和辐照度特性),以及针对汽车中光学元件的精确光谱透射曲线,包括(但不限于)挡风玻璃、眩光陷阱和热/冷镜。
离轴太阳辐照度的影响
在日常驾驶条件下,当车辆转弯及上下坡时,各种角度的日照均会射入车内。因此,重要的是在适当的角度范围内扫描入射的太阳光,如图5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光线水平差2.7倍,导致热负荷显著增加。模拟的峰值太阳辐照度如图6所示。如果您的系统设计无法处理最坏情况下的离轴太阳辐照度,那么您将面临因受损成像仪面板造成的不可接受的现场故障风险。

5:在一系列输入角中模拟太阳光

6:散射屏上的峰值辐照度作为输入阳光角度的函数。
太阳辐照度的热效应
模拟峰值太阳辐照度只是预测和避免热失效的第一步。太阳能根据其所射入材料的光谱吸收转换为热量。例如,在我们的测试中,如图7所示,由于阳光负载导致的薄膜晶体管(TFT)面板的温升比基于DLP技术的系统中所用的透射式微透镜阵列散射屏快6倍,从而使TFT面板更易受到太阳辐照度的损害。
在85°C的环境温度下,由于其低光谱吸收和高工作温度的特性,HUD系统中采用DLP技术的Kuraray散射屏可以承受高达82kW/m2的太阳辐照度。这种热性能使DLP技术能够支持AR HUD中的长虚像距离。

7:温升与太阳辐照度
AR HUD的设计挑战与当今HUD设计中的挑战有很大不同。AR HUD中的阳光负载明显较高,您必须运行详细的热模拟并考虑设计中的离轴太阳辐照度。



回复

110

帖子

0

资源

一粒金砂(中级)

挺好的 ,长知识了,楼主多发点、。

回复

5204

帖子

43

资源

版主

准备某宝上买一个  的  结果发现还有点小贵   由于了一下    不错的 是个新鲜的玩意儿   很少现在车载上  有用

点评

是啊,东西不错的,确实贵了点儿。  详情 回复 发表于 2018-12-14 16:23
个人签名

射频【放大器】


回复

3320

帖子

0

资源

纯净的硅(高级)

btty038 发表于 2018-12-14 12:58
准备某宝上买一个  的  结果发现还有点小贵   由于了一下    不错的 是个新鲜的玩意儿   很少现在车载上   ...

是啊,东西不错的,确实贵了点儿。

回复

5204

帖子

43

资源

版主

能普及一下  还是可以有的     可能是没有做   还是液晶屏显示  趋势挡住了它的去路   白天 效果还是不太明显
个人签名

射频【放大器】


回复
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

查找数据手册?

EEWorld Datasheet 技术支持

最新文章 更多>>
    关闭
    站长推荐上一条 1/7 下一条

    About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

    站点相关: 安防电子 汽车电子 手机便携 工业控制 家用电子 医疗电子 测试测量 网络通信 物联网

    北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

    电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2022 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
    快速回复 返回顶部 返回列表