HUD光學設計
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
HUD光學設計的視頻教程
智能輔助HUD系統的設計與仿真評估
光學設計功能提供了光學系統的設計與CAD結構的建模功能，專業提供HUD光學系統設計和CAD結構設計的一體化方案；光學分析功能提供光學系統設計最終效果的仿真分析，在CAD環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的高級光學概念，包括分析光學設計成像效果，分析CAD結構和其他輔助結構對于HUD成像光學性能影響；同時，可以通過視覺可視化仿真功能展示給駕駛員HUD顯示內容，客觀評定圖像質量，進一步通過駕駛模擬
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HUD光學設計的實例教程
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。
展開 基于三維結構模型和材料真實物理屬性，SPEOS可以定性/定量地進行燈具的配光分析、法律法規驗證、照度模擬分析、路面照度分析、點亮/不點亮效果模擬、設計和諧性驗證等。
車載成像系統虛擬驗證
SPEOS可以通過數字化建模為攝像頭、激光雷達傳感器等提供測試環境，快速直觀地將駕駛環境中攝像頭、激光雷達的成像結果模擬出來。結合CAD平臺，可以根據攝像頭和激光雷達的三維造型、物理屬性、約束條件，仿真傳感器系統采集的數據，用于驗證攝像頭和激光雷達結構對成像的影響，探測器晶片對成像質量的影響，如CCD的光譜敏感性、動態范圍、白平衡、像素大小與分布等對攝像頭成像產生的影響，可以在早期設計階段方便地評估不同設計方案在感知性能方面的區別。
HUD設計及仿真分析
SPEOS中的HUD光學設計功能可以進行HUD光路設計，根據用戶定義的標準和輸入，優化反射鏡和組合器的光學形狀，以提供更佳的成像質量。整個設計過程和CAD平臺無縫結合，不需要在設計過程中導入導出數據。
SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經過光路投射到前擋風玻璃的成像效果，根據HUD和擋風玻璃光學屬性、構型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證并優化光路中膜片對重影的改善效果。
展開 圖2 SPEOS支持的光學設計類型
基于三維結構模型和材料真實物理屬性，SPEOS可以定性/定量地進行燈具的配光分析、法律法規驗證、照度模擬分析、路面照度分析、點亮/不點亮效果模擬、設計和諧性驗證等。
圖3 外部燈具仿真模擬結果
圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗證
??車載成像系統虛擬驗證
SPEOS可以通過數字化建模為攝像頭、激光雷達傳感器等提供測試環境，快速直觀地將駕駛環境中攝像頭、激光雷達的成像結果模擬出來。結合CAD平臺，可以根據攝像頭和激光雷達的三維造型、物理屬性、約束條件，仿真傳感器系統采集的數據，用于驗證攝像頭和激光雷達結構對成像的影響，探測器晶片對成像質量的影響，如CCD的光譜敏感性、動態范圍、白平衡、像素大小與分布等對攝像頭成像產生的影響，可以在早期設計階段方便地評估不同設計方案在感知性能方面的區別。
圖5 SPEOS成像仿真流程及仿真結果
??HUD設計及仿真分析
SPEOS中的HUD光學設計功能可以進行HUD光路設計，根據用戶定義的標準和輸入，優化反射鏡和組合器的光學形狀，以提供更佳的成像質量。整個設計過程和CAD平臺無縫結合，不需要在設計過程中導入導出數據。
SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經過光路投射到前擋風玻璃的成像效果，根據HUD和擋風玻璃光學屬性、構型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證并優化光路中膜片對重影的改善效果。
圖6 HUD仿真分析結果
應用&案例
SPEOS的典型用戶包括上汽、廣汽、北汽、PATAC、吉利、一汽、東風等OEM的整車集成部門/總布置部門/電子電器部門，以及華域、馬瑞利、Valeo等汽車電子電器/車燈供應商。
展開 圖2 SPEOS支持的光學設計類型
基于三維結構模型和材料真實物理屬性，SPEOS可以定性/定量地進行燈具的配光分析、法律法規驗證、照度模擬分析、路面照度分析、點亮/不點亮效果模擬、設計和諧性驗證等。
圖3 外部燈具仿真模擬結果
圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗證
- 車載成像系統虛擬驗證
SPEOS可以通過數字化建模為攝像頭、激光雷達傳感器等提供測試環境，快速直觀地將駕駛環境中攝像頭、激光雷達的成像結果模擬出來。結合CAD平臺，可以根據攝像頭和激光雷達的三維造型、物理屬性、約束條件，仿真傳感器系統采集的數據，用于驗證攝像頭和激光雷達結構對成像的影響，探測器晶片對成像質量的影響，如CCD的光譜敏感性、動態范圍、白平衡、像素大小與分布等對攝像頭成像產生的影響，可以在早期設計階段方便地評估不同設計方案在感知性能方面的區別。
圖5 SPEOS成像仿真流程及仿真結果
- HUD設計及仿真分析
SPEOS中的HUD光學設計功能可以進行HUD光路設計，根據用戶定義的標準和輸入，優化反射鏡和組合器的光學形狀，以提供更佳的成像質量。整個設計過程和CAD平臺無縫結合，不需要在設計過程中導入導出數據。
SPEOS中的HUD仿真功能可以仿真DLP經過光路投射到前擋風玻璃的成像效果，根據HUD和擋風玻璃光學屬性、構型、相對位置等考慮人眼視覺，分析重影等問題，驗證并優化光路中膜片對重影的改善效果。
圖6 HUD仿真分析結果
應用&案例
SPEOS的典型用戶包括上汽、廣汽、北汽、PATAC、吉利、一汽、東風等OEM的整車集成部門/總布置部門/電子電器部門，以及華域、馬瑞利、Valeo等汽車電子電器/車燈供應商。
展開 直播背景
當今汽車行業自動駕駛正在迅速發展中，在自動駕駛中最基本的輔助顯示系統就是HUD，它能在駕駛員需要不可預知的情況下接管汽車，進入手動駕駛時持續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生。因此，HUD與汽車系統相結合可以顯示更多有效信息，同時提供可靠的、清晰的3D視覺圖像，滿足系統安全性要求，都對供應商以及OEM提出了更高的要求。
Ansys SPEOS HUD是專業用于汽車抬頭顯示器設計和分析的直觀應用工具，將光學設計集成到CAD平臺，評價光學設計和視覺性能。光學設計功能提供了光學系統的設計與CAD結構的建模功能，專業提供HUD光學系統設計和CAD結構設計的一體化方案；光學分析功能提供光學系統設計最終效果的仿真分析，在CAD環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的高級光學概念，包括分析光學設計成像效果，分析CAD結構和其他輔助結構對于HUD成像光學性能影響；同時，可以通過視覺可視化仿真功能展示給駕駛員HUD顯示內容，客觀評定圖像質量，進一步通過駕駛模擬、環境模擬和HUD顯示內容結合，提供最佳解決方案。
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。
講師簡介：
劉洋，Ansys SBU光學應用工程師，負責Ansys SPEOS光學仿真技術工作，為多個行業客戶提供光學解決方案、咨詢和技術支持，在航空照明設計、駕駛艙內飾人機工效分析等方面有豐富的經驗。
適用人群
汽車主機廠和零部件供應商，光學工程師，設計工程師等相關人士
報名方式
請掃碼下方二維碼
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1837905293/index?
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授課時間：：2026/5/28（四）-5/29（五）（各城市并行開課）
課程時數：2天/城市
授課地點：深圳市光明區鳳凰街道尚智科技園1棟B座1503
課程講師：訊技光電工程師隊
課程費用：3600RMB/1人次
(課程包含課程材料費、開票稅金、午餐費)
課程簡介
Course Introduction
光柵是現代光學系統中最為常用的一種衍射光學元件
CODEⅤ光學成像設計軟件18天前
[圖片]
說明
本文介紹了HUD設計實例。
實例說明
規格如下：
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
最終光學系統的整體布局如下圖所示。
從HUD發出的光被擋風玻璃反射并到達司機的眼睛。
司機看到擋風玻璃后的虛像。
下圖是HUD局部放大圖
<p><strong>引言</strong></p><p>火炮身管內壁的燒蝕、裂紋等疵病直接影響火炮使用安全性，Ф30~Ф85mm小口徑炮膛的檢測對設備的空間適配性、成像質量和三維測量能力提出嚴苛要求，而傳統內窺系統存在成像失真、適配性差、無法三維測量等痛點。Zemax作為全球領先的光學系統設計與仿真平臺，憑借建模、優化、像質評價與公差分析的全流程能力，成為攻克炮膛檢測內窺鏡光學系統設計難題的核心工具
什么是光波導設計 的“坑”？
光波導作為 AR/VR 顯示、光通信、光子集成芯片等領域的核心光學組件，正驅動下一代光電產業的技術革新。但從設計到量產的全流程中，跨尺度物理建模、多物理場耦合、光柵參數優化、雜散光抑制等核心難題，讓大多的光學工程師反復陷入設計陷阱。
當前主流光學軟件在光波導場景下存在顯著功能短板，而行業高速擴張的需求與設計工具的滯后性形成尖銳矛盾
填寫完對光學系統的設計技術要求之后就可以在窗體右側的繪圖框內繪制光學系統方案草圖。繪圖框的基本尺寸默認為一張橫排的A4圖紙。如果根據系統總體尺寸的要求需要調整繪圖框圖紙圖幅的尺寸，可以利用界面是文字框從 “圖幅選擇”中選擇，點擊“圖幅選擇”后會出現一個下拉式菜單，從中選擇所常用的圖幅尺寸代號，如果不滿足還可以選擇“自定義”，給定需要的橫向尺寸和縱向尺寸，如圖3-1。如果需要調整圖紙橫排或豎排的形式
寫在前面
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