汽車HUD
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
汽車HUD的視頻教程
智能輔助HUD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真評(píng)估
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(jué)體驗(yàn)。
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汽車光學(xué)仿真與分析
課程背景： 本次研討會(huì)聚焦汽車光學(xué)前沿領(lǐng)域，研討會(huì)中使用武漢二元科技旗艦產(chǎn)品-OAS光學(xué)軟件，軟件完全國(guó)產(chǎn)自主可控，支持幾何光學(xué)和物理光學(xué)跨尺度計(jì)算。 通過(guò) OAS 光學(xué)軟件深入剖析汽車光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。光學(xué)工程師將圍繞車燈、HUD、汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)等關(guān)鍵方向，分享實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討創(chuàng)新思路，助力企業(yè)提升汽車光學(xué)設(shè)計(jì)水平。
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汽車HUD的實(shí)例教程
其中WHUD和AR-HUD是利用汽車前擋風(fēng)玻璃把虛像光線反射到駕駛員眼睛中，CHUD是利用一塊透明玻璃板反射虛像到駕駛員眼睛中，透明玻璃板正對(duì)駕駛員放置于汽車前擋風(fēng)玻璃與儀表臺(tái)之間。其中把虛像反射到駕駛員眼睛中的汽車前擋風(fēng)玻璃或者透明玻璃板叫做汽車 HUD 的組合器，其作用是使駕駛員能夠同時(shí)看到虛像與車外環(huán)境③。三種類型HUD的技術(shù)與功能優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下表1：
平視顯示器技術(shù)目前仍處于研發(fā)與應(yīng)用的早期階段，HUD 的發(fā)展仍面臨諸多技術(shù)難點(diǎn)。第一，圖像焦點(diǎn)到眼睛的距離仍然很短，這一參數(shù)極大的限制著HUD 的顯示效果。第二，溫升控制。HUD 一般布置在儀表的前方，完全暴露在太陽(yáng)光下，因此HUD 雖然在駕駛艙內(nèi)使用，但也經(jīng)受著高溫環(huán)境的考驗(yàn)。
未來(lái)HUD的研發(fā)將有以下幾大趨勢(shì)：第一，HUD 將不斷由C-HUD、W-HUD 向AR-HUD發(fā)展，AR-HUD可以追蹤人眼位置，引入補(bǔ)償算法將導(dǎo)航信息與地面結(jié)合；第二，基于波導(dǎo)技術(shù)的AR-HUD 其空間容量具有較大裝車優(yōu)勢(shì)④，未來(lái)有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用有源全息波導(dǎo)技術(shù)；第三，單一處理器是HUD 的技術(shù)趨向，具備強(qiáng)大計(jì)算能力的單一處理器支持一芯多屏，實(shí)現(xiàn)“中控液晶儀表+HUD+其他功能”的融合體驗(yàn)。隨著人機(jī)工程、工業(yè)設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)等學(xué)科的不斷發(fā)展，HUD的設(shè)計(jì)要旨必然隨之發(fā)生變化。例如，在自動(dòng)駕駛的情景下，HUD將不再需要出現(xiàn)在前擋風(fēng)玻璃上，可能轉(zhuǎn)變?yōu)樽谎诱钩龅囊粔K半透明玻璃；具備手勢(shì)、語(yǔ)音甚至腦電波交互等功能。
展開 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(guò)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(wèn)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 HUD光學(xué)分析
Ansys SPEOS HUD光學(xué)分析是一種自動(dòng)化功能，用戶只需要輸入PGU、反射器、擋風(fēng)玻璃或者Combiner屏幕，就可以對(duì)汽車抬頭顯示器虛擬圖像的質(zhì)量進(jìn)行鑒定。可以在幾分鐘而不是幾天內(nèi)，快速提供一流的HUD反射器形狀設(shè)計(jì)，并進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能分析。
該功能方便了相關(guān)內(nèi)部部門（負(fù)責(zé)HMI電氣、封裝、安裝玻璃和GD&T的部門)之間的溝通，方便了客戶和供應(yīng)商之間的溝通。為力學(xué)和光學(xué)提供了統(tǒng)一的數(shù)字化樣機(jī)經(jīng)驗(yàn)，提升了全球?qū)用娴膮f(xié)作。
圖7 HUD圖像質(zhì)量分析
自動(dòng)化分析易于執(zhí)行：這種智能嵌入式軟件無(wú)需用戶掌握光學(xué)專業(yè)的知識(shí)。它提供了描述系統(tǒng)性能的光學(xué)衡量指標(biāo)，包括圖像失真、圖像清晰度、重像和視差。該分析還能提供直觀的可視化效果，以便更好地理解先進(jìn)的光學(xué)和視覺(jué)概念。分析報(bào)告可以基于汽車標(biāo)準(zhǔn)，也可以根據(jù)特定汽車制造商的光學(xué)衡量指標(biāo)定義和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)定制。
此外，SPEOS HUD光學(xué)分析能夠分析具有基于三維NURBS或測(cè)量網(wǎng)格表面的幾何定義的HUD的性能。您可以執(zhí)行抬頭顯示器的逆向工程來(lái)評(píng)估已經(jīng)制造出來(lái)的擋風(fēng)玻璃的性能，以提出校正畸變?cè)O(shè)計(jì)變更方案。
可視化HUD外殼材質(zhì)對(duì)投影圖像的影響。通過(guò)改變外殼材質(zhì)，可消除左側(cè)圖片上可見的明顯的雜散光，如右圖所示。左右圖對(duì)比表明，即使在掠射角下，也能保證極低反射率。
最后，分析功能可以生成彎曲變形數(shù)據(jù)，以對(duì)預(yù)失真圖像校正進(jìn)行反饋。也可以導(dǎo)入彎曲變形信息。在這兩種情況下，通過(guò)仿真車輛嵌入式軟件的變形過(guò)程來(lái)計(jì)算光學(xué)衡量指標(biāo)，以反映整個(gè)HUD系統(tǒng)的光學(xué)性能。
CNC兼容性
SPEOS HUD Design & Analysis與計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)加工兼容。用戶可以直接將有關(guān)SPEOS生成的光學(xué)表面的信息導(dǎo)出為多項(xiàng)式系數(shù)。
展開 作者 | HYZY
出品 | 焉知
知圈 | 進(jìn)“芯片社群”請(qǐng)加微信13636581676，備注芯片
一、 HUD技術(shù)起源
抬頭顯示系統(tǒng)HUD（Head-up display）是一項(xiàng)從反射器瞄準(zhǔn)器中演變而來(lái)的技術(shù)，二戰(zhàn)前用在q械瞄具和戰(zhàn)斗機(jī)瞄具上。二戰(zhàn)之后，HUD技術(shù)開始逐步應(yīng)用到戰(zhàn)斗機(jī)上，可將速度、高度、雷達(dá)信息、瞄準(zhǔn)器等顯示在戰(zhàn)斗機(jī)的座艙罩或透明板上，飛行員不必低頭，即可看到所需要的重要信息。
到了現(xiàn)代，戰(zhàn)斗機(jī)上的HUD逐漸被頭盔式顯示器（HMDS）取代，包括美軍的F35和我軍的J20都已應(yīng)用HMDS。
圖 1 戰(zhàn)斗機(jī)及汽車上的HUD
到了上世紀(jì)八十年代，通用汽車收購(gòu)了航天和國(guó)防制造公司Hughes Aircraft，之后HUD技術(shù)開始在汽車上出現(xiàn)。1988年，通用汽車在Oldsmobile Cutlass Supreme Indy 500 Pace Car上應(yīng)用了HUD，是世界上首款采用HUD技術(shù)的汽車。最初的汽車HUD系統(tǒng)顯示的信息有限并且顏色單一。
自此之后，HUD系統(tǒng)開始逐漸裝備在跑車和高檔轎車中，且其技術(shù)開始朝著信息化、數(shù)字化的方向發(fā)展：
1991年，豐田在皇冠Majesta上搭載了HUD；
1997年，通用在其車型“Corvette”第五代車型上首次搭載了彩色顯示HUD；
2003年，寶馬成為了歐洲第一家使用HUD技術(shù)的汽車公司，奔馳、奧迪也隨后開始使用HUD技術(shù)。
在HUD技術(shù)發(fā)展的前期階段，因?yàn)轱@示效果差、成本高，一直沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用，甚至被認(rèn)為是雞肋。直到2020年，奔馳S級(jí)發(fā)布AR-HUD（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)型抬頭顯示系統(tǒng)），HUD再次得到廣泛關(guān)注。
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Zemax OpticStudio 如何模擬抬頭顯示（HUD）系統(tǒng)
通過(guò)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。
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汽車HUD的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
汽車HUD的最新內(nèi)容
? 其他領(lǐng)域：醫(yī)療內(nèi)窺鏡（聚合物光波導(dǎo)）、激光雷達(dá)、工業(yè)檢測(cè)、汽車 HUD，市場(chǎng)需求持續(xù)擴(kuò)容。
盡管產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，仍存在四大技術(shù)瓶頸：
? 光效 - 視場(chǎng) - 輕薄 “不可能三角”：提升視場(chǎng)角（>60°）則光效驟降，追求超薄則工藝難度飆升。
? 全彩化難題：光柵色散導(dǎo)致 RGB 三色光耦合效率不均，色偏、彩虹效應(yīng)難以根除。
一期一會(huì) | 什么是抬頭顯示器（HUD）？2個(gè)月前
除了推動(dòng)汽車發(fā)展之外，HUD技術(shù)還有望幫助人們?cè)卺t(yī)療、基礎(chǔ)設(shè)施和通信等多個(gè)行業(yè)中保持對(duì)任務(wù)的專注。
當(dāng)前，越來(lái)越多的汽車廠商更注重人機(jī)交互體驗(yàn)，使汽車AR-HUD開始承載更豐富、更細(xì)膩的功能和顯示任務(wù)。
以虛擬場(chǎng)景為基礎(chǔ)的AR-HUD仿真測(cè)試手段，大大提升了產(chǎn)品開發(fā)迭代效率，降低開發(fā)成本，在行業(yè)內(nèi)得到了越來(lái)越多的關(guān)注，AR-HUD的仿真測(cè)試涵蓋MIL/SIL/HIL/DIL等不同階段，以VTD為基礎(chǔ)的仿真測(cè)試方案可以沿用相同的數(shù)據(jù)鏈路架構(gòu)，滿足不同的測(cè)試需求。
</p><p> </p><p>自由曲面廣泛的應(yīng)用在以下領(lǐng)域：投影鏡頭、衍射光學(xué)器件、頭盔式顯示器、車燈反射面、LED 照明系統(tǒng)、汽車 HUD 抬頭顯示、離軸系統(tǒng)等等。</p><p> </p><p>本文將在課程六十六中的自由曲面初始結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上展示使用 SYNOPSYS 軟件進(jìn)行離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及優(yōu)化過(guò)程。
</p><p><br></p><p>自由曲面廣泛的應(yīng)用在以下領(lǐng)域：投影鏡頭、衍射光學(xué)器件、頭盔式顯示器、車燈反射面、LED照明系統(tǒng)、汽車HUD抬頭顯示、離軸系統(tǒng)等等。</p><p><br></p><p>本文將展示使用synopsys軟件進(jìn)行離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><br></p><p>第一步是繪制設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖。
汽車抬頭顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)
? 紅外輻射基礎(chǔ)理論
? 紅外材料的選擇
? SYNOPSYS紅外鏡頭初始結(jié)構(gòu)自動(dòng)搜索
? 玻璃搜索優(yōu)化功能
? SYNOPSYS無(wú)熱化分析
? 變焦鏡頭介紹
? ZSEARCH 變焦鏡頭初始結(jié)構(gòu)搜索
? 8倍和45倍變焦鏡頭設(shè)計(jì)實(shí)例
? 變焦鏡頭凸輪曲線
第三天
? 光學(xué)膜層的定義、設(shè)計(jì)和優(yōu)化
? SYNOPSYS鬼像分析和優(yōu)化
尤其在當(dāng)代這個(gè)科技發(fā)展迅速的時(shí)代，這款軟件在AR，VR，汽車HUD，以及半導(dǎo)體電子等行業(yè)都有不錯(cuò)的應(yīng)用，Ansys Zemax所提供的功能都能夠解決很多實(shí)用的問(wèn)題。
Day2 : SYNOPSYS 成像設(shè)計(jì)
SYNOPSYS 初始結(jié)構(gòu)搜索指令詳解；
從零開始設(shè)計(jì)五片式透鏡；
光學(xué)成像質(zhì)量分析；
MTF與空間頻率；
對(duì)比度和分辨率；
SYNOPSYS 中 MTF 的優(yōu)化；
FFB 反射式自由曲面系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
HUD 汽車抬頭顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)
尤其在當(dāng)代這個(gè)科技發(fā)展迅速的時(shí)代，這款軟件在AR，VR，汽車HUD，以及半導(dǎo)體電子等行業(yè)都有不錯(cuò)的應(yīng)用，Ansys Zemax所提供的功能都能夠解決很多實(shí)用的問(wèn)題。
現(xiàn)在，隨著最新版本Ansys 2023 R1的發(fā)布，這兩個(gè)平臺(tái)都推出了新功能，使用戶能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)和性能優(yōu)化到更高水平，可以設(shè)計(jì)和構(gòu)建系統(tǒng)，針對(duì)從AR可穿戴設(shè)備到汽車抬頭顯示（HUD）的各種應(yīng)用生成更清晰、準(zhǔn)確的圖像。
