太阳光模拟器：在电动天窗直射工况下HUD测试中的应用

抬头显示（HUD）系统通过将车速、导航等信息投射至驾驶员视野前方，已成为提升驾驶安全性的核心配置。然而，当车辆电动天窗开启时，直射阳光不仅带来杂散光干扰，更会通过热能作用导致 HUD 光学组件变形，引发虚像偏移。紫创测控Luminbox深耕太阳光模拟器技术创新，其全光谱、高稳定性的模拟系统为HUD 测试提供了可靠实验基础，可助力电动天窗直射工况下的HUD测试。

一、太阳光模拟器HUD测试环境的构建

太阳光模拟器在一系列输入角度上模拟太阳光

复现电动天窗直射工况需构建热 - 光耦合测试平台，其精度取决于太阳光模拟器性能，该模拟器需满足三项关键指标：

光谱匹配性，符合 AM1.5G 标准，保证可见光与红外热能比例同真实太阳光一致，避免光谱偏差导致热效应失真；

辐照强度与均匀性，稳定提供 1000W/m² 辐照度（等效正午阳光），光斑区域均匀性控制在 ±5% 内，确保 HUD 组件受热一致；

角度可控性，支持 0°-90° 入射角度调节以模拟不同时段太阳高度角，可聚焦照射 PGU 模块、反射镜等关键部件。

被测 HUD 按实车参数固定于模拟驾驶舱，与驾驶员眼点相对位置误差≤±1mm。太阳光模拟器测试中监控温湿度，控制照射时长（0-120 分钟），覆盖短时暴晒与长时照射场景。

二、HUD热效应与虚像偏移机理的测试

直射阳光透过天窗形成的高能量光斑，在 HUD 表面形成 “热焦点”，热效应显著。HUD 组件材料热膨胀系数不同：PGU 外壳为压铸铝（约 23×10⁻⁶/℃），反射镜支架常用 PBT + 玻纤（约 30×10⁻⁶/℃），光学镜片为玻璃（约 8×10⁻⁶/℃）。太阳光模拟器光斑照射下，局部 10 分钟内升至 60-80℃，未受照区域约 30℃，形成温度梯度。

非均匀热负荷引发差异化膨胀：金属支架伸缩致反射镜法线偏移 0.1°，塑料壳体变形使 PGU 光源位移 5μm。经 100-500 倍光学系统放大，2-3 米处虚像偏移 1-5cm，超出 ±1.5cm 范围，影响信息可读性。

三、HUD虚像偏移量的高精度动态捕捉技术测试

HUD的构造

借助太阳光模拟器系统实时捕捉偏移，核心是 “眼点还原 - 特征追踪 - 精度计算” 闭环设计。先三维定位还原驾驶员主视区 “眼点”（距方向盘 650-750mm，高 700-800mm），固定 500 万像素以上工业相机，配远心镜头（畸变率 < 0.1%）消透视偏差。

HUD 投射特制测试图案，边缘对比度≥90% 以提识别精度。照射前采基准图像记特征点坐标，照射中相机 10 帧 / 秒拍摄，经亚像素边缘检测算法提取实时坐标，计算水平（X 轴）与垂直（Y 轴）偏移量（单位：mm）。

四、HUD杂散光干扰下的测量精度保障

HUD系统外侧眩光形成示意图

直射阳光产生的杂散光会降低虚像对比度，需通过多维度技术抑制干扰。

太阳光模拟器光学滤波：相机镜头加窄带通滤光片（半带宽≤10nm），中心波长匹配 HUD 光源，杂散光透过率≤0.1%。

图案与成像优化：用≥10,000cd/m² 高亮度 LED 提信噪比，相机 HDR 模式（3 次曝光合成，动态范围 120dB）避免过曝或暗部丢失。时序上同步模拟器与相机触发，通过 100 帧平均算法将噪声降至 0.5 像素以内，确保测量稳定性。

电动天窗直射工况下的 HUD 测试，是验证智能驾驶交互系统可靠性的关键环节。通过高精度太阳光模拟器复现真实热 - 光环境，结合亚像素级测量技术，可精准量化虚像偏移规律，为 HUD 结构优化、热管理设计提供数据支撑。

Luminbox 全光谱准直型太阳光模拟器

紫创测控Luminbox 全光谱准直型太阳光模拟器为跨行业材料提供高精度老化测试与性能验证，能精准模拟自然光环境，支持光谱/ 亮度 / 色温调控。

全光谱覆盖：350nm-1100nm 光谱，贴近自然光权重

高动态亮度：2 米处 20,000-150,000Lux，满足 HUD 亮度响应测试

强光抗扰验证：直射模拟复现图像模糊/ 重影问题场景

多场景适应：支持日间/ 夜间 / 隧道等光照动态切换测试

紫创测控Luminbox 全光谱准直型太阳光模拟器以精密光学的工程化应用，可有效缩短从基础研究到工业验证的周期，为电动天窗直射工况下HUD测试提供可靠的“人工太阳”。将实验室级创新转化为产业化能力，助力能源材料、环境技术、航空航天等领域的技术革新。