汽車抬頭顯示器
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-12-21
汽車抬頭顯示器的視頻教程
智能輔助HUD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真評估
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，評價(jià)光學(xué)設(shè)計(jì)和視覺性能。
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汽車抬頭顯示器的實(shí)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(fā)汽車抬頭顯示器（HUD）的先進(jìn)功能。在設(shè)計(jì)早期識別潛在問題，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
自動顯示所需光學(xué)體
該功能可以對圖像質(zhì)量進(jìn)行客觀鑒定，并比較多個可選擇的光學(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 玻璃厚度對重像可視化影響的評估
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。
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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 的簡圖。液晶顯示器（LCD）會發(fā)光，這些光被構(gòu)成 HUD 的兩個鏡子反射，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移動頭部改變視角。視窗（eyebox）是一個虛擬空間，代表駕駛員在該空間內(nèi)都能看到虛像。
讓我們來看一個 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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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 的簡圖。液晶顯示器（LCD）會發(fā)光，這些光被構(gòu)成 HUD 的兩個鏡子反射，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移動頭部改變視角。視窗（eyebox）是一個虛擬空間，代表駕駛員在該空間內(nèi)都能看到虛像。
讓我們來看一個 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 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 的簡圖。液晶顯示器（LCD）會發(fā)光，這些光被構(gòu)成 HUD 的兩個鏡子反射，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移動頭部改變視角。視窗（eyebox）是一個虛擬空間，代表駕駛員在該空間內(nèi)都能看到虛像。
讓我們來看一個 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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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。
在汽車中，抬頭顯示器使用AR，直接在駕駛員的視線范圍內(nèi)為其提供有關(guān)速度和其它車輛性能的信息。
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梅賽德斯-奔馳MBUX導(dǎo)航
Aryve機(jī)場地圖
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的未來
隨著引領(lǐng)AR技術(shù)發(fā)展的AI技術(shù)的不斷進(jìn)步，AR的發(fā)展前景將更加廣闊。未來，可穿戴AR設(shè)備將促進(jìn)導(dǎo)航、娛樂和健康追蹤以便攜、時(shí)尚的方式融入我們的日常生活。
在汽車中，抬頭顯示器使用AR，直接在駕駛員的視線范圍內(nèi)為其提供有關(guān)速度和其它車輛性能的信息。
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增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的未來
隨著引領(lǐng)AR技術(shù)發(fā)展的AI技術(shù)的不斷進(jìn)步，AR的發(fā)展前景將更加廣闊。未來，可穿戴AR設(shè)備將促進(jìn)導(dǎo)航、娛樂和健康追蹤以便攜、時(shí)尚的方式融入我們的日常生活。
寫在前面
仿真、模擬、有限元分析、多物理場……這些術(shù)語是不是早已成為每位仿真人的“日常”？大家是否知曉其背后的技術(shù)原理和演進(jìn)趨勢，正深刻地改變著世界？Ansys全新推出【Simulation Topics】系列專題，邀您一起探索仿真世界。本專題將以“一期一會”的形式，攜手各領(lǐng)域?qū)＜遥瑖@Ansys全產(chǎn)品線的技術(shù)優(yōu)勢，帶您深入解析流體、結(jié)構(gòu)、電子設(shè)計(jì)及電磁仿真、光學(xué)、光子學(xué)、半導(dǎo)體、自動駕駛、汽車
</li><li><strong style="color: rgb(61, 170, 214);">汽車：</strong>雖然PCB可被用于所有現(xiàn)代汽車的抬頭顯示器、安全氣囊、高級駕駛輔助系統(tǒng)等應(yīng)用，但其在電動汽車中發(fā)揮著尤為關(guān)鍵的作用，因?yàn)樗鼈児芾碇姍C(jī)的運(yùn)行和電力輸送。
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03 如何使用 Ansys Zemax 進(jìn)行光柵建模
☆ 使用DLL建模光柵
☆ DLL 參數(shù)
☆ Ansys Zemax 光柵參數(shù)
☆ 案例：衍射光波導(dǎo)
04 設(shè)計(jì)汽車抬頭顯示器（HUD）
☆HUD 設(shè)計(jì)概述
☆序列模式反向光路系統(tǒng)搭建
☆序列模式正向光路系統(tǒng)搭建
☆非序列模式中系統(tǒng)建立及模擬
☆總結(jié)
05 使用 Ansys Speos
本文為使用OpticStudio工具設(shè)計(jì)優(yōu)化HUD抬頭顯示器系統(tǒng)的第三部分，主要包含演示了如何使用OpticStudio非序列模式工具正向分析HUD系統(tǒng)的性能以及后續(xù)可能的擴(kuò)展分析。
上兩篇文章中(第一部分點(diǎn)此查看，第二部分點(diǎn)此查看)，我們主要介紹了如何以逆向方式對于HUD系統(tǒng)進(jìn)行建模，以及根據(jù)分析系統(tǒng)的初始性能，并結(jié)合具體設(shè)計(jì)指標(biāo)了解如何對系統(tǒng)進(jìn)行控制與優(yōu)化。本篇文章將主要結(jié)合OpticStudio
本文為使用OpticStudio工具設(shè)計(jì)優(yōu)化HUD抬頭顯示器系統(tǒng)的第三部分，主要包含演示了如何使用OpticStudio非序列模式工具正向分析HUD系統(tǒng)的性能以及后續(xù)可能的擴(kuò)展分析。
上兩篇文章中，我們主要介紹了如何以逆向方式對于HUD系統(tǒng)進(jìn)行建模，以及根據(jù)分析系統(tǒng)的初始性能，并結(jié)合具體設(shè)計(jì)指標(biāo)了解如何對系統(tǒng)進(jìn)行控制與優(yōu)化。本篇文章將主要結(jié)合OpticStudio
本文為使用OpticStudio工具設(shè)計(jì)優(yōu)化HUD抬頭顯示器系統(tǒng)的第二部分，主要包含演示了如何使用OpticStudio工具設(shè)計(jì)分析抬頭顯示器（HUD）性能，即全視場像差（FFA）和NSC矢高圖。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
上篇文章中（點(diǎn)擊查看原文），我們主要介紹了如何以逆向方式對于HUD系統(tǒng)進(jìn)行建模，下一步我們將根據(jù)分析系統(tǒng)的初始性能，并結(jié)合具體設(shè)計(jì)指標(biāo)了解如何對系統(tǒng)進(jìn)行控制與優(yōu)化。
