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HUD系统设计

  • 13 June 2022
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本文介绍车载HUD的设计示例。

 

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Best answer by yuan.chen 13 June 2022, 05:09

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本文介绍了HUD设计实例。

此文为翻译帖,出处为:平视显示器设计示例 | Zemax 社区

规格如下:

显示器尺寸:24*8mm

眼盒尺寸:100*40mm

放大倍率:5 (虚像尺寸 120*40mm)

虚像距离:1.8m

最终光学系统的整体布局如下图所示。

从HUD发出的光被挡风玻璃反射并到达司机的眼睛。

司机看到挡风玻璃后的虚像。

下图是HUD局部放大图。

离开液晶面板(LCD)的光线被一个平面镜反射,进入一个自由曲面镜。

由自由曲面镜反射的光线再次被平面镜反射,然后进入挡风玻璃。
 

在这样的光学系统中,入瞳是驾驶员的眼睛。

如果光线从LCD开始,光瞳位于许多镜面之外,这就很难找到光瞳的位置。 出于这个原因,在这种情况下使用了逆向追迹。

如果光束是从驾驶员看到的虚像开始的,入瞳的位置就不会受到光学器件的影响。 然而,需要注意的是,逆向追迹的慧差,畸变以及垂轴色差跟原系统是互逆关系。

 

镜头数据编辑器如下所示。

平面镜被照亮了两次,因此平面9的坐标断点的参数拾取了平面7。

入瞳被设定为圆周直径为108毫米,这是驾驶员眼睛位置的变化范围。

定义一个100×40毫米的矩形孔径,只提取必要的光线。

视场尺寸由虚像的大小来定义。

 

优化是通过设置优化向导来进行的,具体方法如下。

对于这个光学系统,将 "光瞳积分法 "设置为 "矩形阵列",因为入瞳是矩形的。

勾选 "删除渐晕光线 "以删除光圈平面内渐晕的光线。

 

评价函数设置如下:

第12行定义了Y方向的放大率,第16行定义了X方向的放大率。

进行优化后,设置每个面的有效直径。

你可以在光迹图中检查通过每个表面的光通量直径。

 

在目前的光学系统中,面6和面10的孔径必须相等。

图像模拟是一个很有效的评估成像系统的质量。
 

设置如下:

结果如下,显示了图像的模糊和畸变。

这是整个眼盒的光线的成像效果。

由于人类瞳孔的直径约为2-8毫米,实际可见的模糊度将小于这个数字。

 

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