OpticStudio如何模拟抬头显示（HUD）系统

概述

这篇文章介绍了如何在OpticStudio中创建抬头显示系统。抬头显示系统是一个透视显示系统，它的作用在于在用户不改变视角的情况下为用户提供数据，最大程度的让驾驶员的视线保持在路面上。为了实现透视显示，系统必须在挡风玻璃前形成一个虚像。该虚像的尺寸必须与仪表盘相近且不阻碍驾驶员的视线。另外，驾驶员应该在一定空间内都能看到该虚像，这个空间也叫视窗(eyebox)

抬头显示系统有多种光路结构，本文将和大家分享其中一种结构。示例文件请从以下链接下载：

http://customers.zemax.com/ZMXLLC/media/Knowledge-Base/Attachments/HUD_Reverse.zar 

http://customers.zemax.com/ZMXLLC/media/Knowledge-Base/Attachments/HUD_Forward_Fresnel_Reflection.zar

简化光路

在设计光学系统之初，最好使用简化光路作为起始点。本例中我们将物面设为像面，反之亦然。这将允许我们在之后的设计中使用主光线求解类型。在镜头数据编辑器中，我们将驾驶员和虚像面的距离设为物面到第一个面的厚度。然后设置系统的出瞳也就是系统的第一个面为光阑面（STO）。现在我们暂时将挡风玻璃设置成反射镜。接下来的面为反射镜，用以将系统光路折叠。最后一个面的厚度为反射镜到液晶显示屏（像面）的距离。

这个布局图可以让光学工程师大体了解像面尺寸、视窗尺寸和最后一个元件所需的封装尺寸。为了让这些参数之间的关系更加清晰，将折叠光路展开是非常有帮助的一个方法。通过将反射镜的材料从镜面设为无、并调整坐标断点面的角度参数可以得到如下布局图：

橙色面表示仪表盘窗口。从这个布局图中可以清晰的看到视窗的直径，驾驶员到挡风玻璃的距离，驾驶员到虚像面的距离以及受仪表盘窗口尺寸限制的虚像面的大小。