光學(xué)仿真|優(yōu)化汽車內(nèi)部照明體驗

內(nèi)部照明包括衛(wèi)星導(dǎo)航/GPS,車頂燈,存儲、閱讀和環(huán)境照明,例如光導(dǎo)或光管。上述每一種照明類型都會影響駕駛員的舒適性和安全性。工程師需要平衡光學(xué)要求(例如均勻性)以及與性能和成本相關(guān)的其它重要規(guī)范。得益于多物理場仿真,工程師可以考慮復(fù)雜的人性化設(shè)計,同時滿足核心工程設(shè)計約束條件。
環(huán)境照明的設(shè)計注意事項
在為汽車設(shè)計尋找盡可能最佳的照明配置和材料選擇時,工程師面臨著諸多光學(xué)挑戰(zhàn)。以下因素會顯著影響駕駛員對于汽車內(nèi)部環(huán)境照明的體驗。
漏光
通過仿真,工程師可以在現(xiàn)場評估光導(dǎo)等組件,以觀察光的行為表現(xiàn)(圖1)。由此,他們可以找到機會糾正缺陷。優(yōu)化棱鏡和內(nèi)部組件可以改進光導(dǎo)本身,但如果不將光導(dǎo)集成到系統(tǒng)中,就無法真實地了解光的行為。通過在設(shè)計流程的早期階段執(zhí)行此類分析,工程師可獲得更多的機會來進行利于成本控制的缺陷糾正。

比色分析
通過仿真,工程師可以測量不同CIE色彩空間中的顏色坐標(圖2),以確保它們符合規(guī)范并評估光源的質(zhì)量。

顯示器的易讀性
對于任何給定的相對視覺性能(參見ISO 15008:2003),工程師通過實現(xiàn)具有盡可能高的分辨率(和盡可能低的成本)的顯示器來提高可讀性。仿真軟件可提供相對視覺性能測試來計算對比度,同時考慮字體大小、背景顏色、前景顏色和距離。該測試有助于工程師了解駕駛員是否易于讀取文本或圖像。
陽光反射
在黑暗中或強烈的陽光下進行測試可以更準確地了解光源質(zhì)量,因為這會考慮到更高風(fēng)險的狀況。如果駕駛員由于陽光反射而無法看清導(dǎo)航地圖,這可能是一大安全問題。仿真可以幫助工程師識別出光線能夠照射駕駛員眼睛時的關(guān)鍵太陽方位(圖3)。由此,工程師可以測量統(tǒng)一的眩光等級,以了解可能出現(xiàn)眩光的位置,以及它對駕駛員而言是否可控。

針對儀表板眩光效應(yīng)的設(shè)計注意事項
當陽光照射到車輛儀表板上并反射到駕駛員和乘員的眼中時,他們就會受到眩光的困擾。通過設(shè)置一致的太陽方位條件,工程師可以對儀表板上的不同皮革和塑料進行仿真,以更好地了解乘員可能遭遇的眩光效應(yīng)等級。此外,工程師還可以確保裝飾性的鍍鉻元件既時尚又實用,同時不會對駕駛員造成干擾,也不會在關(guān)鍵的太陽方位條件下導(dǎo)致潛在的安全風(fēng)險。對于一種給定的裝飾材料,工程師可以評估多種不同的太陽方位。
偏光太陽鏡的效果
許多顯示器會使用偏振光,因此當車內(nèi)乘員佩戴偏光太陽鏡時,這可能會妨礙他們查看顯示器。除了探索汽車內(nèi)部的偏振效應(yīng)之外,制造商還采用仿真來測試擋風(fēng)玻璃的偏振涂層。這些涂層可將那些不適合照射進汽車的多余光線反射出去。
亮度
在設(shè)計汽車時,仿真輻照度或強度等光量非常重要,但人眼感知到的光線最為重要。亮度仿真對于測量到達給定點的光量至關(guān)重要。例如,在圖3中該點是駕駛員的眼睛位置。工程師可以更進一步,根據(jù)駕駛員的反應(yīng)時間、眼部條件和眼齡等參數(shù),將亮度與人眼能感知到的亮度一同顯示。例如,感知到的眩光效果會因觀察者的年齡而有所不同。除了根據(jù)法規(guī)或可測量的規(guī)范進行測試之外,通過仿真人類視覺,工程師還可以虛擬體驗產(chǎn)品,好像身臨其境一般(圖4)。?

面向未來的設(shè)計
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,抬頭顯示器(HUD)等內(nèi)部照明技術(shù),在幫助駕駛員和乘員更舒適地使用自動駕駛功能方面發(fā)揮了重要作用。抬頭顯示器使用環(huán)境檢測來提供信息反饋,并直接顯示車輛傳感器所能感知到的信息。這種透明度有助于讓駕駛員建立信任。一些制造商也在努力建立行人的信任感,當自動駕駛汽車停下來時,它會為行人投射出一些標志,比如人行橫道標記。