HUD設(shè)計(jì)的案例
官方免費(fèi) | 智能輔助HUD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真評(píng)估
直播背景
當(dāng)今汽車行業(yè)自動(dòng)駕駛正在迅速發(fā)展中，在自動(dòng)駕駛中最基本的輔助顯示系統(tǒng)就是HUD，它能在駕駛員需要不可預(yù)知的情況下接管汽車，進(jìn)入手動(dòng)駕駛時(shí)持續(xù)的把道路提示警告信息提供給駕駛員，以避免交通事故的發(fā)生。因此，HUD與汽車系統(tǒng)相結(jié)合可以顯示更多有效信息，同時(shí)提供可靠的、清晰的3D視覺圖像，滿足系統(tǒng)安全性要求，都對(duì)供應(yīng)商以及OEM提出了更高的要求。
Ansys SPEOS HUD是專業(yè)用于汽車抬頭顯示器設(shè)計(jì)和分析的直觀應(yīng)用工具，將光學(xué)設(shè)計(jì)集成到CAD平臺(tái)，評(píng)價(jià)光學(xué)設(shè)計(jì)和視覺性能。光學(xué)設(shè)計(jì)功能提供了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與CAD結(jié)構(gòu)的建模功能，專業(yè)提供HUD光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和CAD結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一體化方案；光學(xué)分析功能提供光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最終效果的仿真分析，在CAD環(huán)境中提供直觀的可視化來分析和理解與虛擬圖像缺陷相關(guān)的高級(jí)光學(xué)概念，包括分析光學(xué)設(shè)計(jì)成像效果，分析CAD結(jié)構(gòu)和其他輔助結(jié)構(gòu)對(duì)于HUD成像光學(xué)性能影響；同時(shí)，可以通過視覺可視化仿真功能展示給駕駛員HUD顯示內(nèi)容，客觀評(píng)定圖像質(zhì)量，進(jìn)一步通過駕駛模擬、環(huán)境模擬和HUD顯示內(nèi)容結(jié)合，提供最佳解決方案。
研討會(huì)內(nèi)容簡(jiǎn)介：
Ansys SPEOS HUD在汽車抬頭顯示的設(shè)計(jì)與分析功能介紹，包括HUD的設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)置，HUD設(shè)計(jì)優(yōu)化功能，HUD成像雜散光分析，HUD動(dòng)態(tài)視覺體驗(yàn)。
講師簡(jiǎn)介：
劉洋，Ansys SBU光學(xué)應(yīng)用工程師，負(fù)責(zé)Ansys SPEOS光學(xué)仿真技術(shù)工作，為多個(gè)行業(yè)客戶提供光學(xué)解決方案、咨詢和技術(shù)支持，在航空照明設(shè)計(jì)、駕駛艙內(nèi)飾人機(jī)工效分析等方面有豐富的經(jīng)驗(yàn)。
適用人群
汽車主機(jī)廠和零部件供應(yīng)商，光學(xué)工程師，設(shè)計(jì)工程師等相關(guān)人士
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展開 Zemax和其它光學(xué)軟件在汽車HUD設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
會(huì)議內(nèi)容
汽車抬頭顯示器HUD能夠讓駕駛員安全有效地讀取行車過程中的重要信息，包括車速、警示信號(hào)、導(dǎo)航指示等ADAS信息，所以關(guān)于HUD的相關(guān)設(shè)計(jì)是汽車駕艙中的重要技術(shù)方向。對(duì)于如何更好地設(shè)計(jì)和分析HUD抬頭顯示器，光研科技南京有限公司特別為大家舉辦一場(chǎng)主題為《Ansys光學(xué)解決方案在HUD中的應(yīng)用》的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)！
本次研討會(huì)將首先對(duì)HUD和其發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)做簡(jiǎn)單的介紹，然后再為大家講解Ansys光學(xué)解決方案中如何設(shè)計(jì)和分析HUD系統(tǒng)的問題，其中包含工作流中Zemax、Speos和Lumerical分別在HUD設(shè)計(jì)中的詳細(xì)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)HUD微觀到宏觀的設(shè)計(jì)，并模擬真實(shí)環(huán)境下駕駛員視角的場(chǎng)景信息，以此衡量HUD的整體設(shè)計(jì)效果。歡迎大家預(yù)約報(bào)名！
會(huì)議時(shí)間
2023年3月16日10:00-11:00
講師介紹
劉寧寧|光研科技南京有限公司技術(shù)經(jīng)理
哈爾濱工程大學(xué)光學(xué)工程碩士學(xué)位。負(fù)責(zé)光學(xué)解決方案項(xiàng)目、中國(guó)地區(qū)光學(xué)軟件的技術(shù)和培訓(xùn)課程，在光學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)、技術(shù)指導(dǎo)、課程培訓(xùn)等方面積累了大量的實(shí)戰(zhàn)和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。
先后主導(dǎo)了AR-HUD、汽車智能大燈、冬奧會(huì)定制項(xiàng)目、VR眼鏡、Tof鏡頭、VCSEL準(zhǔn)直光路、熒光檢測(cè)系統(tǒng)等項(xiàng)目的開發(fā)和制作。在LED照明、激光、光通信等光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，也有著豐富的設(shè)計(jì)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，曾負(fù)責(zé)省科技廳支撐項(xiàng)目LED矩陣照明系統(tǒng)開發(fā)，教育照明系統(tǒng)項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)，LED拷貝臺(tái)項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)。同時(shí)在LED產(chǎn)品的光色電、安規(guī)檢測(cè)等方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。
共發(fā)表相關(guān)專利7篇。曾受聘于南京理工大學(xué)電光院，作為兼職教師，為期五年。指導(dǎo)數(shù)名研究生畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。
展開 Ansys SPEOS汽車抬頭顯示器（HUD）的設(shè)計(jì)與分析
翻譯：上海安世亞太
概述
Ansys SPEOS HUD Design & Analysis提供了專門開發(fā)汽車抬頭顯示器（HUD）的先進(jìn)功能。在設(shè)計(jì)早期識(shí)別潛在問題，以在開發(fā)過程中大幅改進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)。
有了直觀易懂的功能，可以從開始設(shè)計(jì)或進(jìn)行即時(shí)設(shè)計(jì)，從而直接在CAD環(huán)境中優(yōu)化布局和形狀。為不同身高的駕駛員生成設(shè)計(jì)變化，并顯示HUD系統(tǒng)所需的光學(xué)體。
圖2 根據(jù)具體定義的最優(yōu)配置比較
通過SPEOS HUD Design & Analysis，根據(jù)擋風(fēng)玻璃形狀和封裝限制（這些限制要求高度緊湊的設(shè)計(jì)），研究抬頭顯示器的技術(shù)可行性。自動(dòng)化工具有助于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并提高圖像的感知質(zhì)量。具體而言，該工具可以：
優(yōu)化布局和形狀
生成旋轉(zhuǎn)軸
計(jì)算駕駛員身高變化的角度
自動(dòng)顯示所需光學(xué)體
該功能可以對(duì)圖像質(zhì)量進(jìn)行客觀鑒定，并比較多個(gè)可選擇的光學(xué)和視覺性能，根據(jù)自己的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)來衡量合規(guī)性。
圖3 玻璃厚度對(duì)重像可視化影響的評(píng)估
HUD光學(xué)設(shè)計(jì)
圖4 成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟
通過自動(dòng)優(yōu)化光學(xué)反射器布局和形狀，Ansys SPEOS HUD光學(xué)設(shè)計(jì)幫助您為汽車抬頭顯示器創(chuàng)建完整的光學(xué)系統(tǒng)。這種優(yōu)化保證了從指定的三維eyebox或head motion box、目標(biāo)圖像和擋風(fēng)玻璃形狀獲得最高質(zhì)量的虛擬圖像。
圖5 從不同eyebox位置評(píng)估圖像
初始表面生成的反射器形狀與幾何運(yùn)算自然兼容。這有助于避免幾何變換、手動(dòng)轉(zhuǎn)移操作、多產(chǎn)品定義和模具設(shè)計(jì)的特定過程造成的精度損失。
SPEOS HUD光學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)設(shè)計(jì)多自由曲面反射器：根據(jù)力學(xué)約束交互定義元件數(shù)量、距離和方向。
展開 免費(fèi)線上研討會(huì) | 使用 Ansys Speos 設(shè)計(jì) HUD 解決方案
HUD（Heads-up-display）中文簡(jiǎn)稱抬頭顯示，是一種光學(xué)器件，其工作原理與投影儀基本相同，將需要顯示的信息投影到駕駛員前方的透明介質(zhì)（玻璃等）上。
圖源網(wǎng)絡(luò)
按照產(chǎn)品的迭代，一般我們可以把市面上車載HUD產(chǎn)品分為C-HUD、W-HUD、AR-HUD和全景HUD等四類。其中C-HUD（組合抬頭顯示）發(fā)展最早，逐漸面臨淘汰；W-HUD（擋風(fēng)玻璃抬頭顯示）是目前技術(shù)主流，發(fā)展迅速；AR-HUD是未來發(fā)展趨勢(shì)之一，但受限于技術(shù)及成本，商業(yè)化應(yīng)用處于起步階段；全景HUD則處于技術(shù)早期，商業(yè)化應(yīng)用有待突破。
對(duì)于如何能更好地設(shè)計(jì)與分析 HUD 抬頭顯示器，武漢宇熠將于2023年4月3日舉辦一場(chǎng)免費(fèi)線上研討會(huì)—— 『使用 Ansys Speos 設(shè)計(jì) HUD 解決方案』。
本次會(huì)議有助于幫助大家深入交流 HUD 抬頭顯示的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及趨勢(shì)，了解使用 Ansys Speos 在 HUD設(shè)計(jì)方向的流程化設(shè)計(jì)思路以及 Ansys Speos 與 Ansys Zemax 聯(lián)合設(shè)計(jì)的解決方案。
展開 
Ansys Zemax｜HUD 設(shè)計(jì)實(shí)例
說明
本文介紹了HUD設(shè)計(jì)實(shí)例。
實(shí)例說明
規(guī)格如下：
顯示器尺寸：24*8mm
眼盒尺寸：100*40mm
放大倍率：5 （虛像尺寸 120*40mm）
虛像距離：1.8m
最終光學(xué)系統(tǒng)的整體布局如下圖所示。
從HUD發(fā)出的光被擋風(fēng)玻璃反射并到達(dá)司機(jī)的眼睛。
司機(jī)看到擋風(fēng)玻璃后的虛像。
下圖是HUD局部放大圖。
離開液晶面板（LCD）的光線被一個(gè)平面鏡反射，進(jìn)入一個(gè)自由曲面鏡。
由自由曲面鏡反射的光線再次被平面鏡反射，然后進(jìn)入擋風(fēng)玻璃。
在這樣的光學(xué)系統(tǒng)中，入瞳是駕駛員的眼睛。
如果光線從LCD開始，光瞳位于許多鏡面之外，這就很難找到光瞳的位置。出于這個(gè)原因，在這種情況下使用了逆向追跡。
如果光束是從駕駛員看到的虛像開始的，入瞳的位置就不會(huì)受到光學(xué)器件的影響。然而，需要注意的是，逆向追跡的慧差，畸變以及垂軸色差跟原系統(tǒng)是互逆關(guān)系。
鏡頭數(shù)據(jù)編輯器如下所示。
平面鏡被照亮了兩次，因此平面9的坐標(biāo)斷點(diǎn)的參數(shù)拾取了平面7。
入瞳被設(shè)定為圓周直徑為108毫米，這是駕駛員眼睛位置的變化范圍。
定義一個(gè)100×40毫米的矩形孔徑，只提取必要的光線。
視場(chǎng)尺寸由虛像的大小來定義。
優(yōu)化是通過設(shè)置優(yōu)化向?qū)磉M(jìn)行的，具體方法如下。
對(duì)于這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，將 "光瞳積分法 "設(shè)置為 "矩形陣列"，因?yàn)槿胪蔷匦蔚摹?勾選 "刪除漸暈光線 "以刪除光圈平面內(nèi)漸暈的光線。
評(píng)價(jià)函數(shù)設(shè)置如下：
第12行定義了Y方向的放大率，第16行定義了X方向的放大率。
展開 ZEMAX軟件技術(shù)應(yīng)用專題：HUD系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文介紹了HUD設(shè)計(jì)實(shí)例。此文為翻譯帖，出處為：規(guī)格如下：顯示器尺寸：24*8mm眼盒尺寸：100*40mm放大倍率：5 （虛像尺寸 120*40mm）虛像距離：1.8m最終光學(xué)系統(tǒng)的整體布局如下圖所示。從HUD發(fā)出的光被擋風(fēng)玻璃反射并到達(dá)司機(jī)的眼睛。司機(jī)看到擋風(fēng)玻璃后的虛像。
下圖是HUD局部放大圖。離開液晶面板（LCD）的光線被一個(gè)平面鏡反射，進(jìn)入一個(gè)自由曲面鏡。由自由曲面鏡反射的光線再次被平面鏡反射，然后進(jìn)入擋風(fēng)玻璃。
在這樣的光學(xué)系統(tǒng)中，入瞳是駕駛員的眼睛。如果光線從LCD開始，光瞳位于許多鏡面之外，這就很難找到光瞳的位置。 出于這個(gè)原因，在這種情況下使用了逆向追跡。如果光束是從駕駛員看到的虛像開始的，入瞳的位置就不會(huì)受到光學(xué)器件的影響。 然而，需要注意的是，逆向追跡的慧差，畸變以及垂軸色差跟原系統(tǒng)是互逆關(guān)系。
鏡頭數(shù)據(jù)編輯器如下所示。平面鏡被照亮了兩次，因此平面9的坐標(biāo)斷點(diǎn)的參數(shù)拾取了平面7。入瞳被設(shè)定為圓周直徑為108毫米，這是駕駛員眼睛位置的變化范圍。定義一個(gè)100×40毫米的矩形孔徑，只提取必要的光線。視場(chǎng)尺寸由虛像的大小來定義。
優(yōu)化是通過設(shè)置優(yōu)化向?qū)磉M(jìn)行的，具體方法如下。對(duì)于這個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，將 "光瞳積分法 "設(shè)置為 "矩形陣列"，因?yàn)槿胪蔷匦蔚摹９催x "刪除漸暈光線 "以刪除光圈平面內(nèi)漸暈的光線。
評(píng)價(jià)函數(shù)設(shè)置如下：第12行定義了Y方向的放大率，第16行定義了X方向的放大率。
進(jìn)行優(yōu)化后，設(shè)置每個(gè)面的有效直徑。你可以在光跡圖中檢查通過每個(gè)表面的光通量直徑。
在目前的光學(xué)系統(tǒng)中，面6和面10的孔徑必須相等。
圖像模擬是一個(gè)很有效的評(píng)估成像系統(tǒng)的質(zhì)量。
設(shè)置如下：
結(jié)果如下，顯示了圖像的模糊和畸變。這是整個(gè)眼盒的光線的成像效果。由于人類瞳孔的直徑約為2-8毫米，實(shí)際可見的模糊度將小于這個(gè)數(shù)字。
展開 SPEOS | SPEOS HUD 設(shè)計(jì)功能
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ZEMAX | HUD 設(shè)計(jì)實(shí)例
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展開 Ansys Zemax / Ansys Speos | 如何使用Ansys光學(xué)解決方案設(shè)計(jì)和分析 HUD系統(tǒng)
在本篇文章中，我們將展示如何使用Ansys光學(xué)解決方案設(shè)計(jì)和分析HUD系統(tǒng)。首先，Ansys OpticStudio用于設(shè)計(jì)和優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的光學(xué)性能。完成此階段后，在Ansys Speos中執(zhí)行詳細(xì)的分析和驗(yàn)證，其中HOA（HUD Optical Analysis）功能可根據(jù)自定義的真實(shí)指標(biāo)驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的光學(xué)性能。最后，Speos把設(shè)計(jì)的HUD數(shù)據(jù)集成到真實(shí)環(huán)境中，將駕駛員看到的內(nèi)容可視化到模擬結(jié)果中。
操作流程概述
HUD系統(tǒng)多用于汽車或飛機(jī)，為駕駛員在其視野范圍內(nèi)提供視覺信息。它由一個(gè)顯示器和一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)為駕駛員創(chuàng)建虛影像。光學(xué)系統(tǒng)和顯示屏被放置在儀表板下方。
第一步：OpticStudio 中進(jìn)行HUD系統(tǒng)定義
第一步是在OpticStudio中定義HUD系統(tǒng)。規(guī)格包括虛擬圖像距離、視場(chǎng)范圍、放置空間、擋風(fēng)玻璃定義、眼位和PGU （Picture Generation Unit）。定義系統(tǒng)后，我們可以使用OpticStudio優(yōu)化工具優(yōu)化鏡面并檢查性能。
第二步：將最后的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)從OpticStudio導(dǎo)出到Speos
OpticStudio最后的設(shè)計(jì)可以導(dǎo)出到Speos。Speos包含的HOD和HOA設(shè)計(jì)分析模塊可在Premium和Enterprise版本下作為附加組件使用，該模塊可以量化汽車HUD系統(tǒng)的虛擬圖像質(zhì)量。
展開 線上免費(fèi)講座 | 光學(xué)鏡頭——離軸系統(tǒng)、HUD 系統(tǒng)等設(shè)計(jì)
由墨光光學(xué)工程師為大家講解此次直播課程，主要講解內(nèi)容圍繞
離軸系統(tǒng)、HUD 系統(tǒng)等設(shè)計(jì)
開展，課程直播亮點(diǎn)如下：
1、自由曲面概述
2、離軸系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)及優(yōu)化
3、HUD 初始設(shè)計(jì)及優(yōu)化
參與方式：
請(qǐng)關(guān)注武漢墨光公眾號(hào)，并掃描下方二維碼，添加墨光工作人員企業(yè)微信邀您入群即可參與線上直播
直播時(shí)間：2021年8月10日
（周二晚：19:00-20:00)
電話：18696118912
郵箱：market@asdoptics.com
光學(xué)軟件供應(yīng) 軟件定制開發(fā)
科學(xué)計(jì)算軟件 機(jī)械設(shè)計(jì)軟件
光學(xué)軟件培訓(xùn) 光學(xué)解決方案
光學(xué)儀器設(shè)備 光學(xué)鏡頭設(shè)計(jì)
高校輔助教學(xué)方案 BSDF測(cè)量
衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)開發(fā)
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電話：18696118912
展開 Ansys Zemax｜在設(shè)計(jì)抬頭顯示器(HUD)時(shí)需要使用哪些工具？
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汽車抬頭顯示器或汽車平視顯示器，也被稱為HUD，是在汽車中顯示數(shù)據(jù)的透明顯示器，不需要用戶低頭就能看到他們需要的重要資訊。這個(gè)名字的由來是由于該技術(shù)能夠讓飛行員在頭部“向上”并向前看的情況下查看信息，而不是斜著眼睛看下面的儀表。
這篇文章節(jié)選了在設(shè)計(jì)和分析抬頭顯示器（HUD）的性能時(shí)所使用的 OpticStudio 工具。
HUD 概述
下面是 HUD 的簡(jiǎn)圖。液晶顯示器（LCD）會(huì)發(fā)光，這些光被構(gòu)成 HUD 的兩個(gè)鏡子反射，然后再被擋風(fēng)玻璃反射，最后進(jìn)入駕駛員的眼睛。駕駛員看到的是位于道路上的虛像，該虛像為駕駛員提供例如速度等信息。
駕駛員在駕駛過程中會(huì)移動(dòng)頭部改變視角。視窗（eyebox）是一個(gè)虛擬空間，代表駕駛員在該空間內(nèi)都能看到虛像。
讓我們來看一個(gè) HUD 系統(tǒng)示例，其規(guī)格參數(shù)如下。
虛像距離: 2 m
顯示車輛當(dāng)前的行駛速度
結(jié)構(gòu)限制：HUD 將主要受到儀表盤下可用空間的限制。擋風(fēng)玻璃將充當(dāng)分光鏡。
視窗: 駕駛員眼睛的位置將位于一個(gè)寬度為 ± 50mm，高度為 ± 20mm的空間內(nèi)。
人眼瞳孔：在亮光下為2至4毫米，在黑暗中為4至8毫米。在本示例中，它將被設(shè)定為4毫米。
LCD 顯示屏尺寸為寬 ± 12.5mm，高 ± 5mm。
放大倍數(shù) = 6
設(shè)計(jì) HUD 的步驟
從虛像到顯示器：設(shè)計(jì)是在序列模式下反向進(jìn)行的。為什么呢？因?yàn)閺鸟{駛員看到的虛像開始模擬很方便。這樣就可以將光闌面放置在系統(tǒng)前方，即視窗所在的位置。在光闌面放置矩形孔徑以表述對(duì)眼睛位置的約束。
從顯示器到虛像：之后在序列模式下將系統(tǒng)反轉(zhuǎn)，這將能夠“真實(shí)”模擬人眼在汽車前進(jìn)方向上看到的畫面的成像質(zhì)量。
展開 領(lǐng)取視頻 | 使用 Zemax OpticStudio 設(shè)計(jì)汽車抬頭顯示器（HUD）
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Zemax OpticStudio 如何模擬抬頭顯示（HUD）系統(tǒng)
通過這篇文章我們了解到如何在 OpticStudio 中創(chuàng)建抬頭顯示系統(tǒng)。抬頭顯示系統(tǒng)是一個(gè)透視顯示系統(tǒng)，它的作用在于在用戶不改變視角的情況下為用戶提供數(shù)據(jù)，最大程度的讓駕駛員的視線保持在路面上。為了實(shí)現(xiàn)透視顯示，系統(tǒng)必須在擋風(fēng)玻璃前形成一個(gè)虛像。該虛像的尺寸必須與儀表盤相近且不阻礙駕駛員的視線。另外，駕駛員應(yīng)該在一定空間內(nèi)都能看到該虛像，這個(gè)空間也叫視窗 (eyebox)。抬頭顯示系統(tǒng)有多種光路結(jié)構(gòu)，這篇文章和我們分享了其中一種。
今天我們?yōu)榇蠹覝?zhǔn)備了使用 Zemax OpticStudio 設(shè)計(jì)汽車抬頭顯示器（HUD）的學(xué)習(xí)視頻，方便大家學(xué)習(xí)交流。
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視頻內(nèi)容
HUD 設(shè)計(jì)概述
序列模式反向光路系統(tǒng)搭建。
展開 
6/7 LS-DYNA 鋰電池多物理場(chǎng)擠壓、針刺仿真
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隨著高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)抬頭顯示器 (HUD)的需求也日漸增長(zhǎng)。在設(shè)計(jì)HUD時(shí)，不僅需要考慮光學(xué)性能，還需要考慮呈現(xiàn)給駕駛員的視覺感知和復(fù)雜環(huán)境對(duì)HUD的視覺影響，因此，工程師亟需一種快速有效的方法來設(shè)計(jì)、優(yōu)化、測(cè)試和驗(yàn)證HUD。Ansys可提供業(yè)界領(lǐng)先的解決方案，用于虛擬測(cè)試和驗(yàn)證HUD設(shè)計(jì)。
隨著Zemax加入Ansys大家庭，光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Zemax OpticStudio、光學(xué)仿真工具Speos以及微納光學(xué)仿真設(shè)計(jì)工具Lumerical可聯(lián)合助力HUD設(shè)計(jì)。通過Zemax OpticStudio完成光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化及公差分析，Lumerical可實(shí)現(xiàn)特性需求的 HUD 微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真，最終通過Speos完成系統(tǒng)級(jí)仿真。三款工具應(yīng)用在HUD不同階段的設(shè)計(jì)分析與聯(lián)合，進(jìn)而加快設(shè)計(jì)流程。
本次研討會(huì)上多位Ansys應(yīng)用工程師將詳細(xì)介紹三款A(yù)nsys光學(xué)產(chǎn)品如何聯(lián)合為HUD行業(yè)提供解決方案。針對(duì)時(shí)下熱點(diǎn)話題，基于體全息和表面浮雕光柵的AR-HUD，會(huì)上也將展開討論。
展開 ZEMAX軟件技術(shù)應(yīng)用專題：在設(shè)計(jì)抬頭顯示器(HUD)時(shí)需要使用哪些工具？
在設(shè)計(jì)抬頭顯示器(HUD)時(shí)需要使用哪些工具？
汽車抬頭顯示器或汽車平視顯示器，也被稱為HUD，是在汽車中顯示數(shù)據(jù)的透明顯示器，不需要用戶低頭就能看到他們需要的重要資訊。這個(gè)名字的由來是由于該技術(shù)能夠讓飛行員在頭部“向上”并向前看的情況下查看信息，而不是斜著眼睛看下面的儀表。
這篇博文介紹了在設(shè)計(jì)和分析抬頭顯示器（HUD）的性能時(shí)所使用的 OpticStudio 工具。
HUD 概述
下面是 HUD 的簡(jiǎn)圖。液晶顯示器（LCD）會(huì)發(fā)光，這些光被構(gòu)成 HUD 的兩個(gè)鏡子反射，然后再被擋風(fēng)玻璃反射，最后進(jìn)入駕駛員的眼睛。駕駛員看到的是位于道路上的虛像，該虛像為駕駛員提供例如速度等信息。
駕駛員在駕駛過程中會(huì)移動(dòng)頭部改變視角。視窗（eyebox）是一個(gè)虛擬空間，代表駕駛員在該空間內(nèi)都能看到虛像。
讓我們來看一個(gè) HUD 系統(tǒng)示例，其規(guī)格參數(shù)如下。
虛像距離: 2 m
顯示車輛當(dāng)前的行駛速度
結(jié)構(gòu)限制：HUD 將主要受到儀表盤下可用空間的限制。擋風(fēng)玻璃將充當(dāng)分光鏡。
視窗: 駕駛員眼睛的位置將位于一個(gè)寬度為 ± 50mm，高度為 ± 20mm的空間內(nèi)。
人眼瞳孔：在亮光下為2至4毫米，在黑暗中為4至8毫米。在本示例中，它將被設(shè)定為4毫米。
LCD 顯示屏尺寸為寬 ± 12.5mm，高 ± 5mm。
放大倍數(shù) = 6
設(shè)計(jì) HUD 的步驟
從虛像到顯示器：設(shè)計(jì)是在序列模式下反向進(jìn)行的。為什么呢？因?yàn)閺鸟{駛員看到的虛像開始模擬很方便。這樣就可以將光闌面放置在系統(tǒng)前方，即視窗所在的位置。在光闌面放置矩形孔徑以表述對(duì)眼睛位置的約束。
從顯示器到虛像：之后在序列模式下將系統(tǒng)反轉(zhuǎn)，這將能夠“真實(shí)”模擬人眼在汽車前進(jìn)方向上看到的畫面的成像質(zhì)量。
展開 Zemax與Lumerical實(shí)現(xiàn)衍射光波導(dǎo)形式HUD設(shè)計(jì)與仿真【8月20日直播】
隨著智能車載系統(tǒng)的發(fā)展與智能駕駛體驗(yàn)需求的增加，車載抬頭顯示 HUD 系統(tǒng)作為信息顯示的媒介，能夠?qū)x表盤信息、傳感器獲得的輔助駕駛信息和與環(huán)境融合的現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)信息完美地呈現(xiàn)給駕駛者，使駕駛者無需低頭觀看儀表，極大地提升了駕駛的安全性和體驗(yàn)感。
相較于傳統(tǒng)的車載HUD，AR-HUD擁有更大的FOV（10°*3°以上）和更大的虛擬屏幕尺寸（70寸以上），因此能結(jié)合更遠(yuǎn)的虛像距離（10米以上）、顯示更豐富的信息，從而具備更好的交互效果。
目前AR-HUD實(shí)現(xiàn)的主流方案是使用圖像生成單元PGU投影圖像至擴(kuò)散膜后，經(jīng)兩級(jí)自由曲面反射鏡反射至擋風(fēng)玻璃后反射，讓圖像光進(jìn)入人眼。但該HUD系統(tǒng)的體積大，一般在10L以上，這也影響了AR-HUD的廣泛應(yīng)用進(jìn)程。
而基于衍射光波導(dǎo)的AR-HUD方案，可以憑借其平板光波導(dǎo)超薄的結(jié)構(gòu)和二維擴(kuò)瞳能力，極大減小對(duì)光機(jī)體積的需求，這也是未來HUD發(fā)展的重要方向。
衍射光波導(dǎo)可以改變光信息傳播的方向和能量，進(jìn)而引導(dǎo)光信息從波導(dǎo)內(nèi)部傳輸?shù)饺搜郏浜诵暮碗y點(diǎn)在于出瞳處均勻的復(fù)制N次入射光瞳，使出瞳面積/出光面積大幅度增大。這種設(shè)計(jì)極大的優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得AR光學(xué)成像系統(tǒng)體積急劇縮小，引起產(chǎn)業(yè)矚目。
基于此，Ansys將于8月20日推出「衍射光波導(dǎo)的HUD聯(lián)合工作流」主題網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)。本次研討會(huì)將討論如何通過Ansys光學(xué)產(chǎn)品進(jìn)行HUD的設(shè)計(jì)和仿真，并重點(diǎn)介紹如何結(jié)合 Ansys Zemax與Lumerical的動(dòng)態(tài)連接工作流程進(jìn)行衍射光波導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，助力AR-HUD的產(chǎn)品研發(fā)，加速上市流程。
展開 Ansys Zemax｜在設(shè)計(jì)抬頭顯示器(HUD)時(shí)需要使用哪些工具？
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概要
汽車抬頭顯示器或汽車平視顯示器，也被稱為HUD，是在汽車中顯示數(shù)據(jù)的透明顯示器，不需要用戶低頭就能看到他們需要的重要資訊。這個(gè)名字的由來是由于該技術(shù)能夠讓飛行員在頭部“向上”并向前看的情況下查看信息，而不是斜著眼睛看下面的儀表。
這篇文章節(jié)選了在設(shè)計(jì)和分析抬頭顯示器（HUD）的性能時(shí)所使用的 OpticStudio 工具。
HUD 概述
下面是 HUD 的簡(jiǎn)圖。液晶顯示器（LCD）會(huì)發(fā)光，這些光被構(gòu)成 HUD 的兩個(gè)鏡子反射，然后再被擋風(fēng)玻璃反射，最后進(jìn)入駕駛員的眼睛。駕駛員看到的是位于道路上的虛像，該虛像為駕駛員提供例如速度等信息。
駕駛員在駕駛過程中會(huì)移動(dòng)頭部改變視角。視窗（eyebox）是一個(gè)虛擬空間，代表駕駛員在該空間內(nèi)都能看到虛像。
讓我們來看一個(gè) HUD 系統(tǒng)示例，其規(guī)格參數(shù)如下。
虛像距離: 2 m
顯示車輛當(dāng)前的行駛速度
結(jié)構(gòu)限制：HUD 將主要受到儀表盤下可用空間的限制。擋風(fēng)玻璃將充當(dāng)分光鏡。
視窗: 駕駛員眼睛的位置將位于一個(gè)寬度為 ± 50mm，高度為 ± 20mm的空間內(nèi)。
人眼瞳孔：在亮光下為2至4毫米，在黑暗中為4至8毫米。在本示例中，它將被設(shè)定為4毫米。
LCD 顯示屏尺寸為寬 ± 12.5mm，高 ± 5mm。
放大倍數(shù) = 6
設(shè)計(jì) HUD 的步驟
從虛像到顯示器：設(shè)計(jì)是在序列模式下反向進(jìn)行的。為什么呢？因?yàn)閺鸟{駛員看到的虛像開始模擬很方便。這樣就可以將光闌面放置在系統(tǒng)前方，即視窗所在的位置。在光闌面放置矩形孔徑以表述對(duì)眼睛位置的約束。
從顯示器到虛像：之后在序列模式下將系統(tǒng)反轉(zhuǎn)，這將能夠“真實(shí)”模擬人眼在汽車前進(jìn)方向上看到的畫面的成像質(zhì)量。
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