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2023-05-18 09:32 |
Ansys Zemax | 设计抬头显示器时要使用哪些工具 – 第三部分
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。 v|YJ2q?19 ~bX ) %jC 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) {:BY
IdX v1Jg8L= 最终步骤:从显示器到虚像(正向) R~XNF/QMl 4fdO Ow 翻转系统 fZJ O} 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。 (`K~p Z azpXE [attachment=117913] =zKbvwe%X kv?j]<WN 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。 !EO
2 'd|E>8fejG [attachment=117914] Ty"=3AvRLV :Nw7!fd 另一种解决方案如下所述: 4 {3<
` •在镜头数据编辑器中,选择Make Double Pass工具: fm^)u" jQ\/R~)O [attachment=117915] i]n ?zWo_h =?-
sazF& [attachment=117916] %c,CfhEV%& 3`\)Qm 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。 W/I D8+:i >dqeGM7Np> •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。 6dX l ny1H $^"_Fox]A\ [attachment=117917] ^Dhu8C( ]%/a'[ •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。 "J6aU t>>\U X •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\<^ih51 .TWX,# [attachment=117918] |{@_J #o-CG PE [attachment=117919] ;
+E@h=? s_ N]$3'[E •现在,视场数据编辑器中的视场必须重新定义为LCD视场尺寸: s|=.L&" Pxm~2PAm [attachment=117920] 1f`=U0 1)f~OL8o 系统性能 *]_GFixi •光斑尺寸(模糊):可以在Afocal image Space中检查图像清晰度,STOP的大小等于白天的瞳孔尺寸,它的直径是4毫米。 cxQ8/0^ 2Md'<. [attachment=117921] d[.JEgU tpi>$:e 光斑的模糊低于2’,1’大约是人眼的分辨率。 Z'sO9Sg8> y:+s*x6Vg •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: ~_Mz05J-\_ 2i~qihx5^ [attachment=117922] *!y.!v* Bswd20(w [attachment=117923] i\?P>:) Qvd$fY** [attachment=117924]
S*1Km& A{Q :,S) •发散/会聚(双目视差):驾驶员的双眼将通过光学系统观看虚像。每只眼睛看到同一图像点的方向之间通常有一个很小的角度差异。垂直(上/下)角度差被称为双会聚。水平(左/右)角度差称为收敛。可以使用结果文件“HUD_Step1_MF_after_optim_2_eyes.zar”进行检查。瞳孔直径为4mm,瞳孔间距设置为50mm。对于视觉系统,这些值的典型极限在1.0 mrad的数量级上,因此系统在该极限范围内。 s GP}>w-JZ R'q:Fc 步骤3:非序列模式 _('KNA~ H -,RzL/ 直接转换为NSC组(非序列组) nC5 系统现在已准备好导出到非序列进行进一步分析。 e
r;3TG~ vYNh0)$%F 初始的文件名为“HUD_Step2_reversed.zar” /U%Xs}A) @pD']=d}t 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。 x@]pUA1 lAwOp [attachment=117925] QAy9RQ0 g{cHh(S [attachment=117926] #)BdN ,e
~@ 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: 7^J-5lY3S Pl
}dA “HUD_Step3_NONSEQ_after_tidying_up.zar” O$%C(n( •在全局坐标系中定义所有的物体: }hFjl4`xa <Zc: [attachment=117927] ?)cNe:KY a]465FY •只保留一个光源:以视场1为中心,第4行的椭圆光源。删除所有其它光源(第1行至第3行和第5行至第12行)。将该光源更改为“矩形光源”,其宽度为±12.5mm,尺寸为±5mm。将布局光线的数量设置为10: #mX=Y>l /.\$%bua [attachment=117928] I^{PnrB %L./U$ •逆追迹光线: 1lNg} !)[K URW'*\Xjb [attachment=117929] oWpy^=D_ e6f!6a+% •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。 `C`_2y8 •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)。 h(I~HZ[K&T •将风挡玻璃的材料改为N-BK7(第14行)。 gtHk1 9 •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。 gTR:9E:B 56o?=| [attachment=117930] 'sm+3d ~`M GXd"o •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。 VYhZ0;' ' 20条布局光线,X半宽=1000mm,Y半宽=500mm,光源距离=2000,翻转光线。 IrXC/?^h KW.S)+<H& [attachment=117931] I ,AI$A N
L]:<FG •删除所有其他探测器(16至24)。 sf?D4UdIH 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。 ~R) Km`t 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: d*1@lmV* AdB5D_ Ir [attachment=117932] XTyn[n WZCX&ui | |