模拟日光AR汽车HUD的光学特性太阳光模拟器

AR HUD 的光学特性

几何光学可描述物体、透镜和成像之间的关系。将物体放在透镜及其焦点之间将会形成放大且离实际物体有一定距离的虚像[4]。这便是 HUD 生成虚像的方法。源物体（在这里是散射屏或 TFT 面板）在 HUD 反光镜光学系统的焦距内。这使相应虚像投射出现在观看者前方一定距离之外。高斯成像方程表明，为了增加虚拟图像距离，我们必须使源物体更靠近光学系统的焦点，如图 1 所示。
在进入光学系统后，日光倾向于汇聚到一个焦点，如图 2 所示。这一原理同样适用于 HUD 光学器件。对于具有较远 VID 的 HUD，源物体的位置会离 HUD 光学器件的焦点较近，这有可能会提高相应设备上的光照集中度。传统 HUD 的虚拟图像距离 (VID) 约为 2.5m，所得虚像接近汽车的前保险杠。如此短的 VID 会造成光照集中度较低，因为显示面板并不非常靠近焦平面。而 AR HUD的较远 VID 则要求显示面板更为靠近焦平面，这会造成更多的日光聚集。ARHUD 的 VID 要求取决于具体实施情况且尚无定论，但是通常不会低于 7m 且常常需要更高[5]。VID 对屏幕上的太阳辐照度有很大影响。例如，图 3 展示了 7m 和 15m 两种 VID 配置下 TI AR HUD 原型的太阳辐照度。15m VID 会在屏幕上造成较高的太阳辐射集中度，因为与 7m 配置相比，此时屏幕离焦平面更近。我们必须仔细进行仿真和分析，以预测可能的太阳辐照度并实施缓解技术来防止过热。以下几个部分介绍了这样一种分析方法并提供了一些可能适用的缓解技术。

机载光电系统测试中常见的问题

日光太阳光模拟器校准检测HUD抬头显示器辅助检测项目
亮度	成像距离 VID	下视角	灰阶	矫正
色坐标	视场角	左视角	网格畸变	旋转
亮度均匀性	成像大小	像散	动态畸变	倾斜
竖直梯形	水平梯形	水平弯曲	重影	眼盒自动标定
旋转	竖直倾斜	水平倾斜	畸变

HUD干扰太阳光模拟器的原因是由于HUD产生的光束与太阳光模拟器的光束交叉作用，导致测试信号受到干扰。具体来说，在太阳光模拟器测试时，由于HUD的反光效果，HUD显示的光束往往会反射在测试物表面，并与太阳光模拟器的光束发生交叉作用。这种交叉作用会导致太阳光模拟器的光束信号被干扰，从而影响测试结果的准确度。