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本文为使用OpticStudio工具设计优化HUD抬头显示器系统的第三部分,主要包含演示了如何使用OpticStudio非序列模式工具正向分析HUD系统的性能以及后续可能的扩展分析。 &HqBlRo caL\ d 上两篇文章中(第一部分点此查看 ,第二部分点此查看 ),我们主要介绍了如何以逆向方式对于HUD系统进行建模,以及根据分析系统的初始性能,并结合具体设计指标了解如何对系统进行控制与优化。本篇文章将主要结合OpticStudio非序列模式功能进行正向HUD系统性能的整体评估。(联系我们获取文章附件) 4?c0rC< Pt/F$A{Cj 最终步骤:从显示器到虚像(正向) QGnUPiD^ H^jcWwy: 翻转系统 perhR!#J 翻转系统不是直接一步到位的。镜头数据编辑器中的元件翻转工具有一些限制,HUD系统肯定会破坏这些限制,因为该系统包含坐标间断和非标准表面。 4!-/m7%eF aoGns46Y k:z)Sw }RUK?:lEA 棘手的部分是Z轴是“翻转的”。对于像HUD这样的非对称系统,该工具无法正常工作。 r(g#3i4Q 9x#Tj/5% yB4eUa!1 e[db?f2! 另一种解决方案如下所述: 9r 5( •在镜头数据编辑器中,选择Make Double Pass工具: Fh}GJE vJ>o9:(6 HcGbe37Xq j/1f|x q<cxmo0S nHQWO
该系统在表面12上包含一个反射面,该反射就是LCD。只有我们系统的之后部分才值得关注。 oKPG0iM: )k81 •表面24是新的STOP表面。首先可以固定表面24的半直径,将“孔径”更改为“按光阑大小浮动”,然后将“STOP”表面设置为表面24。 AH^ud*3F `6v24?z cvjZ$Fcc%( k8,s<m •系统需要整理:删除从“虚像”到“显示器”中定义的所有表面;从表面1到11。设计结果可以在表面13上移除,表面13的厚度是固定值2000mm。“物面厚度(表面0)”设置为0mm。 P9M%B2DQ6f -=qHwcId •表面13即STOP面可以设置为全局坐标参考表面。系统如下所示: ">q?(i\ }synU]^7\ "J2v8c yp<)v(8|' eyos6Qi 1+xi1w}3a •现在,视场数据编辑器中的视场必须重新定义为LCD视场尺寸: ,E2c9V' n]3Z~HoZ w]US-7 %z-n2% 系统性能 -#r= •光斑尺寸(模糊):可以在Afocal image Space中检查图像清晰度,STOP的大小等于白天的瞳孔尺寸,它的直径是4毫米。 e+y%M ^j2z\yo ?8q4texf[ b\H,+|iK 光斑的模糊低于2’,1’大约是人眼的分辨率。 B+2.:Zn6 s^/2sjoL •图像模拟:HUD将对车辆的速度进行成像。图像模拟工具可以让用户了解HUD系统图像质量: J5}?<Dd: pAyUQe;X# Us3zvpy)o WP PDvB DK|/|C}6 iAXF;'|W 0SJ(Ln`0K '~xiD?: •发散/会聚(双目视差):驾驶员的双眼将通过光学系统观看虚像。每只眼睛看到同一图像点的方向之间通常有一个很小的角度差异。垂直(上/下)角度差被称为双会聚。水平(左/右)角度差称为收敛。可以使用结果文件“HUD_Step1_MF_after_optim_2_eyes.zar”进行检查。瞳孔直径为4mm,瞳孔间距设置为50mm。对于视觉系统,这些值的典型极限在1.0 mrad的数量级上,因此系统在该极限范围内。
&0OH:P% q'%!qa+ 步骤3:非序列模式 vhN6_XD o)H|
#9h5 直接转换为NSC组(非序列组) tD]vx`0> 系统现在已准备好导出到非序列进行进一步分析。 i"n1E@
8x9;3{R 初始的文件名为“HUD_Step2_reversed.zar” /Ur]U
w :d@RN+U OpticStudio有一个内置工具“转换为NSC组”,可以将序列表面转换为非序列元件;或者将整个序列系统转换为非序列系统。转换反射镜时,如果基板厚度大于0,则会将反射镜转换为复合透镜物体,其厚度等于反射镜基板厚度。因此,在这个文件中,我们将反射镜4、6、8和11的厚度设置为5毫米。该文件现在已准备好进行转换。 >n%ckL|rG %< Jj[F 4r9AU mJqw E/_n}$Z )Zrn?KM @`HW0Y_: 一旦转换了文件,就需要进行一些整理。下面的列表说明了不同的步骤。最后的非序列文件可以在文章的顶部下载: _SQ]\Z /L` + “HUD_Step3_NONSEQ_after_tidying_up.zar” S0;s
7X#c •在全局坐标系中定义所有的物体: 5E2T*EXSh xC2y/? TU9$5l/;g z/i&Lpr: •只保留一个光源:以视场1为中心,第4行的椭圆光源。删除所有其它光源(第1行至第3行和第5行至第12行)。将该光源更改为“矩形光源”,其宽度为±12.5mm,尺寸为±5mm。将布局光线的数量设置为10: i$H9~tPs -c%'f&P (>gb9n
,+FiP{` •逆追迹光线: y>ePCDR3 b3q&CJ4| :PBW=W cY.5z:7u~v •删除在序列模式中对翻转系统有用的表面2以及表面3。删除所有空物体。 `Nv7c{M^ •删除平面反射镜:在非序列模式下只需要一个平面反射镜(删除第10-14行)。 dRBWJ/ 1T •将风挡玻璃的材料改为N-BK7(第14行)。 (1%A@4 •将Eyebox(第15行)更改为Detector Color(检测器颜色),并添加约为-8度的Tilt(倾斜)X。速度将显示在Detector Color的底部。眼盒尺寸为X半宽=50mm,Y半宽=20mm。将X中的像素数设置为400,将Y中的像素数目设置为200。此外,Detector Color半角设置为X 20度和Y 10度,并且添加了180度的倾斜Y和倾斜Z,使得最终图像在右方向上显示。 HcHwvf6y JC7:0A^ C%"aj^u ;;Jx1Q •将检测器25更改为矩形光源,并将注释更改为“虚像”。添加-8度的“倾斜X”,并将“Y位置”更改为275 mm,以使其位于探测器的中心。 H )Ze{N 20条布局光线,X半宽=1000mm,Y半宽=500mm,光源距离=2000,翻转光线。 "nU] 2 G1wJ]ar Bm&6 5]2 p>%G •删除所有其他探测器(16至24)。 "FLiSz%ME 在这一点上,来自LCD窗口的布局光线似乎与风挡玻璃没有相互作用。风挡玻璃是一个布尔原生对象:它是矩形体积和由2个扩展多项式曲面组成的复合透镜。 ccy q~ 要了解发生了什么,让我们通过取消勾选“Do Not Draw Object”选项卡中的“不绘制对象”选项来绘制矩形体积: TmJXkR.5 mH )i p-,Bq!aG$ ,
jCE
hb 三维布局显示“光源”位于矩形体积内,矩形体积是布尔体的父对象之一。在这种情况下,需要启用Source的Inside Of f标识才能指向布尔对象。还需要在NSCE(非序列数据编辑器)中的布尔物体之后定义光源,以便内部能正常工作。 @R ;&P |