浅谈AR-HUD 的技术与挑战()
太阳光倒灌对策:
 
前言:

上篇《汽车AR-HUD发展困境:阳光倒灌与图像畸变》中介绍到:因AR-HUD的长VID,不仅会导致左右眼畸变,体积过大、眩光等问题,而且更会导致阳光倒灌问题难解决,本文就为大家分享一下,阳光倒灌应对方案。

 
大众ID.的AR-HUD,来源上汽大众

在现有量产HUD产品中,大部分都是采用凹面镜放大投影的光学原理。类似于凸透镜,凹面镜也有光学聚焦的特性,太阳光倒灌进PGU(picture generating unit)会因为光线汇聚而导致温度过高,甚至导致PGU被烧毁。

数据源: TEXAS INSTRUMENTS

而现有增强现实型抬头显示(AR-HUD)是在WHUD的基础上加大虚像放大倍数,从而实现更长的VID(投影距离),因此,相比于传统WHUD,AR-HUD的阳光倒灌问题更难解决。

下面,我们将按不同PGU类型为大家分享一下关于阳光倒灌的应对措施:
TFT类 PGU保护措施:
 
AR-HUD 放大倍率越大,太阳光倒灌的效应就越加严重, WHUD普遍使用的TFT光机(TFT PGU) 在AR-HUD 上使用形成非常大的挑战,没有完善的保护措施很快就会被烧毁。
大众AR-HUD,图片来源网络
这一类型的WHUD虽然也有太阳光倒灌的问题,但不严重。业内通常采用去除太阳光的红外线光谱范围,或去除太阳光的P波成分等方式,这样就可以减少约50%的太阳光能量,从而保证TFTPGU的安全.
                           
(图:滤除HUD不需要的P波光)
 
AR-HUD 的太阳光聚热效应是WHUD的3~5倍,保护TFT PGU的效果至少要相当于使用在WHUD上的5倍才能保证TFT的安全。由于具体解决方案涉及专利保护范围,基于保密因素这里就不介绍方案的细节了。
 
投射式PGU:
 
使用DLP (Digital Light Processing),LBS (Laser Beam Scanning)或LCOS (Liquid Crystalon Silicon) PGU可以避开太阳光倒灌烧毁PGU的问题,上述三种都是投射式的PGU,承受阳光聚光的显示屏幕其实是一片扩散片而非PGU本身,就像家用投影机的布幕才真正的显示面。
(各类HUDPGU 示意图,仅参考)
 
由于扩散片是耐热性塑料制成,且具有透明性产生热量小,故可以其抵御阳光倒灌的能力强。然而采用投射式PGU的缺点是扩散片表面是具有特殊纹路的非平面,阳光倒灌聚光虽不会烧毁却会产生方向不规则的反射散射阳光下将大幅降低HUD的对比度,某些阳光角度甚至产生严重的炫光
(图: 在特定阳光角度,会在DLP扩散片表面形成眩光,影响驾驶)
 
此外,DLP投射式的PGU虽不需特别的阳光倒灌保护措施,但PGU的结构复杂,最终导致成本极为高昂,体积较大等缺点。
小结
 
量产AR-HUD中,TFT型PGU与DLP 型PGU 各有其优点与缺点。以已上市的车厂为例:奔驰S级采用DLP方案大众则采用TFT方案

奔驰AR-HUD实拍图
针对阳光倒灌的难题,目前业界暂时没有完美的解决方案,大家都在持续发展新技术,希望能进一步解决上述问题点。
本文来源:怡利电子集团股份有限公司  董事长  陳錫勳
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作者 ab