概述

隨著汽車智能座艙的普及，HUD的裝車率也隨之增加，未來也可能會成為車內座艙的標配。而HUD是一個由光學，機械，電子，軟件組成的復雜的高科技產品，其所在的汽車座艙是很復雜的環境。我們需要對HUD進行諸如投影，雜散光，熱，結構分析，以及駕駛員視角下的HUD顯示效果。

雜散光說明

HUD主要是給駕駛員成像顯示，所以雜散光尤其影響駕駛員的感知，嚴重的雜散光甚至會影響駕駛的安全。這樣不僅沒有帶來HUD應有的價值，提升智能座艙的駕乘體驗，還會帶來不必要的危險。所以消除，減弱雜散光是非常必要的。

在HUD系統內，我們按照雜散光來源分為內部雜散光和外部雜散光，其中內部雜散光多是由HUD的成相單元（PGU）的部分光線打到結構件上通過風擋玻璃反光進入到人眼引起，或者是漏光照射到風擋玻璃反光引起；外部雜散光則是由于太陽光照射引起， 一種照射到防塵罩引起反光，一種進入到HUD內部，在成像單元上形成太陽灼燒。

Speos分析雜散光

Speos是Ansys 公司旗下的一款專業的光學仿真分析工具，現在我們通過Speos的光路追跡功能實現HUD的雜散光分析。我們在做光路分析時，依據是光線可逆原則。

接下來我們以找尋外部雜散光為例，看一下具體的設定步驟：

a.定義材料，我們需要對參與的仿真的每個結構進行材料定義，對于HUD 仿真分析，我們定義用到的材料有：反射鏡 : VOP-> Opaque & SOP -> mirror，周邊結構件 :VOP -> Qpaque & SOP -> library -> 黑色塑料，擋風玻璃 : VOP -> optic & SOP -> optical polished

b.光源定義， 在eyebox位置創建等大小平面，對該平面定義為一個面光源，因為只是為了找光路，所以光通量，光譜我們都可以自由定義，推薦單光譜。光型定義為郎勃，擴散角為60°（可以依據需要改變，非固定值）。

c.探測器定義， 為了捕捉到光路，我們需要創建一個光強探測器來生成光路，找尋外部入射光方向。因為是外部太陽光，所以只需要半球探測器即可。參數如圖：

d.定義仿真，計算光學仿真。我們選擇direct simulation，在對話內選擇參與仿真的相關結構，光源以及探測器。然后輸入10^6光線，LXP功能改成true。并且對LXP相關的sensor進行勾選。

e.結果查看，分析光路，打開.lpf結果, 設置level 的value值0.1，我們這是為了盡量看到更多的結果。

從圖中我們可以看到，除了最上面白色的位置為正常光源，其他地方均為可以發生雜散光的入射角度。我們分析其中一部分來觀察。點擊measure，可以看到如下圖：

結語

根據我們以上的分析，接下來我們就可以設置諸如擋板，或者改變防塵罩曲率來讓按照這寫入射角度的太陽光進入不到人眼，來達到消除雜散光的目的。對于內部的雜光分析，過程和外部是一樣，只是變為更直接的分析，不需要先進行反向分析。

武漢宇熠科技是 ANSYS 全線產品中國區官方指定代理商，提供 Ansys Zemax、Ansys Lumerical、Ansys Speos 等軟件產品的培訓、銷售、技術支持、二次開發、解決方案及這些軟件相關全方位定制服務。

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