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體積全像在許多類型的光學(xué)系統(tǒng)中很受歡迎，例如：抬頭顯示器（HUD）、擴(kuò)增實(shí)境（AR）和虛擬實(shí)境（VR）的頭戴型顯示器（HMD）。全像能夠?qū)?em>光線繞射到任何所需的角度，其波長和角度的選擇性使其能夠創(chuàng)造更輕、更緊密的光學(xué)系統(tǒng)。OpticStudio長期以來一直支持理想全像的模擬。然而，為了準(zhǔn)確地說明體積全像的特性，除了考慮繞射光線的傳播方向外，還必須考慮繞射效率、材料收縮或折射率變化等因素。

5.3 日光雜散光干擾分析Inverse_Sun仿真還原強(qiáng)光下三類光學(xué)現(xiàn)象： 白色區(qū)域：太陽光照射儀表臺啞光皮革后，經(jīng)風(fēng)擋反射進(jìn)入人眼視野； 純黑區(qū)域：光線入射波導(dǎo)光柵后無反射，形成視覺暗區(qū)； U型灰色區(qū)域：HUD外殼反射光經(jīng)風(fēng)擋二次反射形成雜散光，即便采用納米黑材料仍無法完全消除。

2.1系統(tǒng)光路原理（圖1）micro-LED圖像源發(fā)出的光線，先經(jīng)放大鏡組與折疊平面鏡投射到擴(kuò)散屏形成實(shí)像；擴(kuò)散屏上的光線再經(jīng)自由曲面鏡M1、M2兩次反射放大后，投射到汽車擋風(fēng)玻璃，最終反射進(jìn)入駕駛員眼盒，形成距離7.7m、尺寸86.85inch的虛擬圖像。

同時，考慮環(huán)境因素對系統(tǒng)的影響，設(shè)置環(huán)境光強(qiáng)度為 10000lux，模擬強(qiáng)光環(huán)境下的顯示效果，啟動 OAS 軟件的光線追跡功能，對光束在系統(tǒng)中的傳播過程進(jìn)行模擬。（反射投影式）（直接顯示式）總結(jié)本案例通過 OAS 光學(xué)軟件對 AR - HUD 光波導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行全面模擬與分析，充分驗證了光波導(dǎo)技術(shù)在解決當(dāng)前 AR - HUD 技術(shù)瓶頸方面的顯著優(yōu)勢。

它用於將光在圖像平面上從非均勻分佈空間轉(zhuǎn)換為均勻輻照度分佈。使用透鏡陣列的數(shù)位投影系統(tǒng)通常與具有提供半準(zhǔn)直入射光的拋物面反射器的燈組件結(jié)合使用。目前，它們主要用於 LCD 數(shù)位元元投影光引擎，以向空間光調(diào)製器照明平面提供均勻照明。在上圖中可以看到透鏡陣列。 （這張照片由 In Vision 提供，www.in-vision.at）。陣列中每個單獨(dú)的光學(xué)元件的形狀可以是正方形或矩形。

光學(xué)相干斷層掃描（OCT）是一種斷層成像系統(tǒng)，可以根據(jù)從圖像反射或散射的光生成橫截面或三維圖像。 醫(yī)用組織成像是該系統(tǒng)的最典型應(yīng)用，因為OCT安全且具有高分辨率，儘管光可以穿透的深度限制在毫米量級。OCT測量系統(tǒng)依賴於邁克森干涉儀 (Michelson interferometer)，使得從參考物反射的光與樣品之間的相干性表明散射光源自樣品中與參考鏡的位置相對應(yīng)的深度。

圖像創(chuàng)建：圖像生成單元將數(shù)據(jù)處理成圖像 光投影：然后，光源將圖像投影到目標(biāo)表面 放大：光被反射或折射，以放大光束 光學(xué)組合：數(shù)字圖像顯示在組合器表面，并與真實(shí)場景視圖同時出現(xiàn)抬頭顯示器設(shè)計抬頭顯示器涉及人類感知，而這使其設(shè)計和測試變得非常復(fù)雜。

借助 OAS 軟件的光線追跡功能，可清晰看出初始結(jié)構(gòu)的 LCD 所接收反射光在形狀和大小上的偏差情況。通過反向追跡，模擬遠(yuǎn)處虛像和 LCD 所發(fā)出的光進(jìn)入駕駛員眼睛的過程，為后續(xù)的優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)。優(yōu)化與調(diào)整在 OAS 軟件中，支持對同一模型進(jìn)行序列追跡和非序列追跡，并提供蒙特卡羅和分裂兩種光線傳播模式，能夠?qū)崿F(xiàn)正向追跡和反向追跡。

開啟偏振分析、衍射效率計算、足跡分析及 PSF/MTF 評估功能，精準(zhǔn)捕捉光束耦入、波導(dǎo)內(nèi)全反射、擴(kuò)瞳及耦出全過程的光場分布、能量衰減與像質(zhì)變化，保障仿真數(shù)據(jù)的客觀性與針對性，為系統(tǒng)性能量化評估提供穩(wěn)定可靠的檢測基礎(chǔ)。

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。

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。

本文介紹了HUD設(shè)計實(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）的光線被一個平面鏡反射，進(jìn)入一個自由曲面鏡。

下圖是HUD局部放大圖。離開液晶面板（LCD）的光線被一個平面鏡反射，進(jìn)入一個自由曲面鏡。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。出于這個原因，在這種情況下使用了逆向追跡。

（獲取附件聯(lián)系工作人員）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。

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。

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。

接下來我們以找尋外部雜散光為例，看一下具體的設(shè)定步驟：a.定義材料，我們需要對參與的仿真的每個結(jié)構(gòu)進(jìn)行材料定義，對于HUD 仿真分析，我們定義用到的材料有：反射鏡 : VOP-> Opaque & SOP -> mirror，周邊結(jié)構(gòu)件 :VOP -> Qpaque & SOP -> library -> 黑色塑料，擋風(fēng)玻璃 : VOP -> optic & SOP -> optical polished

(2) 光線在 “哪裡” 分裂的？(3) “哪一條” 光線是入射光？ “哪一條” 是反射光？又 “哪一條” 是穿透光？上面圖表描繪了用 “場 (field)” 來處理薄膜光學(xué)的概念。某個角度的一道入射平面波會在下面兩個介面中反覆交錯無數(shù)次：空氣到膜層介面以及膜層到基板介面。在每一次的交錯中，就相應(yīng)產(chǎn)生一道穿透以及一道反射光場，最後這些光場會在同調(diào)的假設(shè)下相加。

HUD設(shè)計及仿真分析 SPEOS中的HUD光學(xué)設(shè)計功能可以進(jìn)行HUD光路設(shè)計，根據(jù)用戶定義的標(biāo)準(zhǔn)和輸入，優(yōu)化反射鏡和組合器的光學(xué)形狀，以提供更佳的成像質(zhì)量。整個設(shè)計過程和CAD平臺無縫結(jié)合，不需要在設(shè)計過程中導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

初始的文件名為“HUD_Step2_reversed.zar” OpticStudio有一個內(nèi)置工具“轉(zhuǎn)換為NSC組”，可以將序列表面轉(zhuǎn)換為非序列元件；或者將整個序列系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為非序列系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換反射鏡時，如果基板厚度大于0，則會將反射鏡轉(zhuǎn)換為復(fù)合透鏡物體，其厚度等于反射鏡基板厚度。因此，在這個文件中，我們將反射鏡4、6、8和11的厚度設(shè)置為5毫米。