抬頭顯示
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-26
抬頭顯示的視頻教程
智能輔助HUD系統的設計與仿真評估
研討會內容簡介： Ansys SPEOS HUD在汽車抬頭顯示的設計與分析功能介紹，包括HUD的設計及參數設置，HUD設計優化功能，HUD成像雜散光分析，HUD動態視覺體驗。
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抬頭顯示的實例教程
什么是抬頭顯示器？
抬頭顯示器（HUD）是一種增強現實（AR）系統，它將直接在您的水平視線內呈現信息，因此您不必移開視線就能讀取信息。 顧名思義，它有助于駕駛員將視線始終集中于道路，在讀取信息的同時抬頭正視前方。
抬頭顯示器的應用有哪些？
雖然抬頭顯示器在車輛駕駛中的應用最廣為人知，但其實該技術有許多其他用途。只要是操作人員需要同時觀察真實世界和查看數字信息的場景，HUD就可以提供幫助。比如，飛機、軍用車輛和重型機械等有人駕駛的系統，都是HUD的理想的用例。在這些情況下，信息會被投影到操作人員可以直接查看的位置，操作人員無需將目光從道路、天空或手頭的任務上移開。
HUD的另一個常見應用領域是電子游戲。增強現實頭戴式設備采用了HUD技術，使游戲玩家能夠看到游戲場景以及他們所處的真實物理環境。在這種應用下，游戲會創造出一種混合現實體驗，游戲玩家可以直接看到與玩家狀態相關信息（如生命值、尋路和游戲統計數據）。
此外，遠程醫療在全球的應用，也增加了抬頭顯示器在醫療領域的應用。在臨床護理、教育培訓、護理團隊協作、甚至是AI指導的手術中，采用HUD技術的頭戴式顯示器和智能眼鏡為醫療專業人員提供了免手持操作的便利。
抬頭顯示器的類型
多種不同類型的抬頭顯示器，可滿足特定的用戶需求，無論是對于需要關注飛機交通的飛行員，還是需要留意咖啡桌邊緣的游戲玩家。環境、成本限制和用戶舒適度等諸多因素都會影響如何為應用選擇合適的HUD類型。
但是，雖然可能因行業和用例而異，但大多數HUD都同樣由三大部分組成，即光源（如LED）、反射器（如擋風玻璃、組合器或平面透鏡）和放大系統。
所有HUD都具有光源（圖像生成單元）和反射圖像的表面。（大多數情況下，此表面是透明的，使用戶能夠透過它看到現實世界的物體）。在光源和反射表面之間，通常有一個放大光學系統。
展開 來源 ：鉅亨網
奇景光電5月19
日宣布，最新的 LCoS 相位調變 (phase modulation) 技術，可應用在汽車擴增實境抬頭顯示器(AR HUD)，提供全息影像顯示，可直接投射在駕駛視線的擋風玻璃上。
奇景指出，以 LCoS 相位調變作為全息影像顯示的車用 AR 抬頭顯示器平臺，相較一般抬頭顯示器方案，不僅可達到更明亮、更高對比度的影像質量，而且還可以同時顯示多個焦點平面影像，并具有更低功耗、更低成本和更小外形尺寸等特點。
奇景以提供兩個焦點平面的車用 AR 抬頭顯示器為例，使用奇景 LCoS 相位調變技術的產品，可將汽車儀表板信息，直接投射在駕駛視線內的汽車擋風玻璃上，顯示在焦點 50 公分處的焦點平面。
此外，還可同時投射導航地圖或實時導航等訊息在擋風玻璃上，顯示在焦點約 10 公尺處的焦點平面上，將訊息融入實際環境中，讓駕駛能更自然及安全的接收來自車上各種駕駛輔助訊息。
AR 抬頭顯示器也搭配專有的計算機計算全息演算計算引擎，可演算實時 AR 融合訊息，以及進行影像失真調整，以適應不同的擋風玻璃曲率。
奇景光電執行長吳炳昌表示，AR 抬頭顯示器將成為汽車重要關鍵配備之一，奇景 LCoS 相位調變可在車用 AR 抬頭顯示器中達到多焦點全息顯示，并打破目前抬頭顯示器通用標準。
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Zemax OpticStudio 如何模擬抬頭顯示（HUD）系統
通過這篇文章我們了解到如何在 OpticStudio 中創建抬頭顯示系統。抬頭顯示系統是一個透視顯示系統，它的作用在于在用戶不改變視角的情況下為用戶提供數據，最大程度的讓駕駛員的視線保持在路面上。為了實現透視顯示，系統必須在擋風玻璃前形成一個虛像。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，駕駛員應該在一定空間內都能看到該虛像，這個空間也叫視窗 (eyebox)。抬頭顯示系統有多種光路結構，這篇文章和我們分享了其中一種。
今天我們為大家準備了使用 Zemax OpticStudio 設計汽車抬頭顯示器（HUD）的學習視頻，方便大家學習交流。
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視頻內容
HUD 設計概述
序列模式反向光路系統搭建。
展開 在奔馳的AR-HUD系統上，AR（增強現實）技術令導航信息與實際路面信息疊加，導航信息的顯示更為直接且易于理解。且AR-HUD結合ADAS功能，可以實時進行道路危險警示和預告路況，提升駕駛安全性。
圖 2 奔馳S AR-HUD
二、 HUD技術的意義
1. 提升駕駛安全性
正常駕駛時，人眼需要在道路和儀表之間來回切換，容易導致視覺疲勞和注意力分散。一項美國的研究表明，假設車輛行駛速度是120km/h，如果駕駛者的視線偏離路面2秒以上，車輛會行駛超過65m的距離。
HUD技術的最大意義就是可以讓駕駛者不用將視線從路面上挪開就能獲取大量的信息：駕駛員查看HUD上的信息，需要低頭5°~10°，而查看組合儀表需要低頭20°~25°。
圖 3 HUD解決低頭看儀表痛點
2. 提升人機交互體驗
除了提升駕駛安全性外，HUD技術還可進一步提升人機交互體驗。一方面，HUD可讓車況、智能駕駛等信息的顯示更為高效；另一方面，HUD還可大幅增強導航的顯示效果，使二維導航邁向實景導航。
圖 4 AR-HUD實景導航
隨著人們對駕駛安全意識的不斷增強，科學技術的不斷發展，HUD系統會不斷普及到中低檔汽車中，讓普通人也能享受到科技帶來的安全享受。
三、 HUD的分類
汽車HUD主要有三種類型：組合型抬頭顯示系統C-HUD（Combiner-HUD）、風擋型抬頭顯示W-HUD（Windshield-HUD）和增強現實型抬頭顯示系統AR-HUD（Augmented Reality HUD）。
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展開 翻譯：上海安世亞太
概述
Ansys SPEOS HUD Design & Analysis提供了專門開發汽車抬頭顯示器（HUD）的先進功能。在設計早期識別潛在問題，以在開發過程中大幅改進光學系統。
有了直觀易懂的功能，可以從開始設計或進行即時設計，從而直接在CAD環境中優化布局和形狀。為不同身高的駕駛員生成設計變化，并顯示HUD系統所需的光學體。
圖2 根據具體定義的最優配置比較
通過SPEOS HUD Design & Analysis，根據擋風玻璃形狀和封裝限制（這些限制要求高度緊湊的設計），研究抬頭顯示器的技術可行性。自動化工具有助于光學系統設計并提高圖像的感知質量。具體而言，該工具可以：
優化布局和形狀
生成旋轉軸
計算駕駛員身高變化的角度
自動顯示所需光學體
該功能可以對圖像質量進行客觀鑒定，并比較多個可選擇的光學和視覺性能，根據自己的驗收標準來衡量合規性。
圖3 玻璃厚度對重像可視化影響的評估
HUD光學設計
圖4 成像系統的設計步驟
通過自動優化光學反射器布局和形狀，Ansys SPEOS HUD光學設計幫助您為汽車抬頭顯示器創建完整的光學系統。這種優化保證了從指定的三維eyebox或head motion box、目標圖像和擋風玻璃形狀獲得最高質量的虛擬圖像。
圖5 從不同eyebox位置評估圖像
初始表面生成的反射器形狀與幾何運算自然兼容。這有助于避免幾何變換、手動轉移操作、多產品定義和模具設計的特定過程造成的精度損失。
SPEOS HUD光學設計自動設計多自由曲面反射器：根據力學約束交互定義元件數量、距離和方向。
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車載電子與網絡通信(Automotive Electronics & Connectivity)
智能座艙硬件：車載顯示屏、抬頭顯示系統(HUD)、全液晶儀表、艙駕一體化終端。
車載網絡：車載以太網、CAN總線、車載無線通信(5G/V2X)、數據安全與網關。
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自由曲面光學的一些關鍵應用包括：
抬頭顯示器（HUD）
望遠鏡
成像系統
光束整形和照明應用
汽車前照燈
紅外透鏡
AR/VR頭戴式顯示設備
衍射光學
像差波前
雖然自由曲面光學設計有時是為了優化和改善光學系統的現狀，但如果沒有自由曲面，許多應用將不具備商業可行性。
例如，衛星上使用的望遠鏡需要多個反射鏡來引導光線。
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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，是在汽車中顯示數據的透明顯示器，不需要用戶低頭就能看到他們需要的重要資訊。這個名字的由來是由于該技術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。
這篇文章節選了在設計和分析抬頭顯示器（HUD）的性能時所使用的 OpticStudio 工具。
光線追跡的最大應用領域是所有涉及鏡頭的實際應用，從常規攝像頭到手機攝像頭、抬頭顯示器、望遠鏡、AR/VR頭顯、前照燈、內窺鏡以及照明系統（醫療或建筑），不一而足。
在光學及光子設計中使用光線追跡
光線追跡可用于評估光學組件的性能并改進其設計，以滿足嚴格的規范要求。一些評估的參數包括組件對光的聚焦程度、光源傳輸到圖像（用于顯示器）中的能量、圖像顏色深度以及光學組件的對比度質量。
Ansys | 雙折射是什么？1個月前
因此，在智能手機、抬頭顯示器（HUD）和AR/VR頭顯設備等高性能技術中使用的所有塑料透鏡，都需要考慮應力雙折射。
光學器件中的應力雙折射主要有兩大來源：制造過程和安裝過程。在制造過程中，注塑成型等工藝會導致透鏡冷卻時其內部產生殘余應力，因為外緣冷卻速度比內部更快。
此外，將透鏡固定到其支架或外殼中時，該過程產生的機械應力會改變塑料透鏡內部的折射率分布。
一些主要的MicroLED使用示例包括：
智能手表和健身手環等可穿戴技術
MicroLED電視
增強/虛擬現實（AR/VR）眼鏡和耳機
汽車和航空航天行業的抬頭顯示器（HUD）
中央集群顯示器
汽車前照燈
高速光通信
柔性可拉伸的顯示器
使用Ansys進行MicroLED仿真
工程師可以首先通過仿真方法來可視化LED或顯示器的工作表現
此外，使用抬頭顯示器（HUD）進行導航的飛行員也可能會受到影響，因為雜散光引起的眩光會降低其視線范圍內重要信息的可讀性。
醫療準確性：在諸如核磁共振成像掃描儀、X射線機、皮膚鏡和激光眼科手術系統等的醫療成像設備中，雜散光會產生偽影、低圖像對比度和失真，從而影響準確診斷和成功治療。
AR/VR體驗：無縫的沉浸式體驗，是數字現實大放異彩的原因。
例如，在開發抬頭顯示器（HUD）時，他觀察到了不必要的雜散光線的行為。
“通過使用Speos軟件進行分析，我清楚地了解到了一些不必要的反射光線的行為，然后由此制作出可以阻擋它們的表面。”
最終，這些重大發現能夠真正對寶馬集團的利潤產生影響。
什么是增強現實（AR）？2個月前
顯示器包括眼鏡和頭戴式顯示設備、抬頭顯示器、智能手機、平板電腦和投影儀等。
增強現實的類型
增強現實主要有兩種類型——基于標記的AR和無標記的AR。在基于標記的AR中，物理標記（如二維碼）被用作將虛擬體驗附加到真實對象上的一種簡單方法，而無需對象識別和追蹤。在無標記的AR中，不需要標記。其通過多個傳感器根據顏色、圖案和位置等線索協調信息，以識別環境中的項目。
顯示器包括眼鏡和頭戴式顯示設備、抬頭顯示器、智能手機、平板電腦和投影儀等。
增強現實的類型
增強現實主要有兩種類型——基于標記的AR和無標記的AR。在基于標記的AR中，物理標記（如二維碼）被用作將虛擬體驗附加到真實對象上的一種簡單方法，而無需對象識別和追蹤。在無標記的AR中，不需要標記。其通過多個傳感器根據顏色、圖案和位置等線索協調信息，以識別環境中的項目。
