北(bei)京(jing)2018年7月27日(ri)電 /美通(tong)社/ -- 增強現實(shi)（AR）抬頭顯示(shi)（HUD）是汽(qi)車行業中出現的(de)新一項重(zhong)大發(fa)明。現如今，該(gai)技術得到(dao)(dao)了(le)汽(qi)車制(zhi)造商和一級供應商的(de)關注，進(jin)入到(dao)(dao)積極開發(fa) AR 擋風玻璃 HUD 的(de)階段(duan)。
真正的 AR 顯示需(xu)要有至少(shao)10度(du)的寬視場（FOV）以(yi)及7.5米(mi)或更大的虛擬圖(tu)像距(ju)離（VID）。FOV 表(biao)示以(yi)度(du)為單位的顯示大小(xiao)，而 VID 表(biao)示圖(tu)像投影的距(ju)離。在汽車 HUD 中(zhong)，VID 表(biao)示圖(tu)像出現在道路上的距(ju)離。
AR 技術(shu)背后(hou)的理念是在(zai)現實世(shi)界(jie)之上疊(die)加數字信息，增強駕駛(shi)員對當(dang)下情景的了解并(bing)改善其駕駛(shi)體驗。FOV 越大，虛擬圖像距離越長，顯(xian)示的效果也就越好(hao)。
一直以(yi)來，設計 AR 顯(xian)示(shi)(shi)面臨的兩項較大(da)挑戰(zhan)是(shi)亮度和(he)太陽能負載的問題(ti)。AR 顯(xian)示(shi)(shi)需(xu)要盡(jin)可(ke)能寬和(he)亮，這就需(xu)要成像儀發出(chu)大(da)量(liang)光(guang)。駕(jia)駛員還需(xu)要盡(jin)可(ke)能遠(yuan)(yuan)地將(jiang)圖(tu)(tu)像投射到(dao)(dao)(dao)道路上。當今的 HUD 可(ke)達到(dao)(dao)(dao)的 FOV 為7到(dao)(dao)(dao)8度或更小，并且可(ke)以(yi)在(zai)前方2.0到(dao)(dao)(dao)2.5米的道路上“投射”圖(tu)(tu)像。這些圖(tu)(tu)像看起來像漂浮在(zai)汽車(che)的引擎(qing)蓋上。人們希望(wang)通過 AR HUD 使圖(tu)(tu)像投射到(dao)(dao)(dao)更遠(yuan)(yuan)的地方，使圖(tu)(tu)像真正(zheng)做(zuo)到(dao)(dao)(dao)增強并與駕(jia)駛員的視野(ye)互動。
為了(le)延(yan)長(chang)虛擬圖(tu)像(xiang)(xiang)的(de)(de)距(ju)離，設計(ji)放(fang)(fang)大倍(bei)(bei)數為25到30倍(bei)(bei)的(de)(de)系統(tong)已屢見不(bu)鮮，但這樣(yang)的(de)(de)設計(ji)弊端是太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)負載（即太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)）集中(zhong)于 HUD 成像(xiang)(xiang)儀(yi)面(mian)板上極(ji)小塊區(qu)域時會產生過大負荷熱量。這種(zhong)高(gao)倍(bei)(bei)數放(fang)(fang)大會將(jiang)成像(xiang)(xiang)儀(yi)面(mian)板移向距(ju)離 HUD 光學器件(jian)焦點更近(jin)的(de)(de)地(di)方，從而(er)提(ti)高(gao)單位面(mian)積太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)的(de)(de)集中(zhong)度(du)，如圖(tu)2所(suo)示。
請注意，這(zhe)不(bu)是環(huan)境溫度問題，而是由(you)于太陽能(neng)得到聚(ju)焦以(yi)及(ji)進入系統的光線(xian)更多(duo)（由(you)于 AR HUD 的眩(xuan)光陷波器較大），從(cong)而產生了過(guo)熱(re)的技術(shu)問題。
利用 DLP® 技術獨特的(de)中間散射屏(ping)(ping)結構，可以設計(ji)出能夠承(cheng)受(shou)由太陽光放大所產生(sheng)熱(re)負荷的(de) HUD。如圖3 所示，基于(yu) DLP 技術的(de) HUD 可以將圖像(xiang)投(tou)射到(dao)散射屏(ping)(ping)上，然后 HUD 光學器(qi)件(jian)將其(qi)放大并投(tou)射到(dao)擋風玻(bo)璃上，從(cong)而呈現在駕駛員的(de)視(shi)線中。在 TFT HUD 中，TFT 面板連接到(dao) HUD 光學器(qi)件(jian)，取代了(le)散射屏(ping)(ping)和輔助電子(zi)器(qi)件(jian)。
為(wei)了更好地理解為(wei)什(shen)么散(san)(san)射屏具有優勢(shi)，我們不妨(fang)來看(kan)(kan)看(kan)(kan)散(san)(san)射屏與傳統 TFT 面板(ban)的(de)(de)物理特(te)性（圖(tu)4）。散(san)(san)射屏具有的(de)(de)兩大主(zhu)要優勢(shi)在于可在更高的(de)(de)溫度中工(gong)作，此外(wai)(wai)散(san)(san)射屏不會吸收大量的(de)(de)太陽(yang)入射可見光譜，這一(yi)點(dian)更加重要。（光譜的(de)(de)紅外(wai)(wai)[IR]和紫(zi)外(wai)(wai)[UV]部分很容易被(bei)過(guo)濾。）
入射的太(tai)陽能(neng)(neng)負(fu)載(zai)通過(guo) HUD 光學器件聚焦(jiao)到散射器上，就像用于 TFT 面(mian)板(ban)時一樣。但在散射器中，透射光實際(ji)上被散開，消除了 HUD 光學器件的放大效應(ying)，因此能(neng)(neng)夠更加(jia)簡(jian)單地應(ying)對熱(re)負(fu)載(zai)問題(ti)。通過(guo) TFT 面(mian)板(ban)，太(tai)陽能(neng)(neng)被吸收，且可以(yi)(yi)輕松(song)地將面(mian)板(ban)的工作溫(wen)度(du)提(ti)高(gao)到較大額定值以(yi)(yi)上。正是這種太(tai)陽能(neng)(neng)負(fu)載(zai)帶來的優(you)勢以(yi)(yi)及其卓越的亮度(du)、對比度(du)和色域，助力汽車制造商和一級供應(ying)商設(she)計和推出新一代(dai) AR HUD。
其他資源
文章(zhang)作者：德(de)州儀器 Mike Firth
