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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。 yCJ Fo `cx]e 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) Tirux ; >7!6nF3x, 最终步骤:从显示器到虚像(正向) c}3W:}lW ;"O&X<BX- 翻转系统 bs9aE<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。 C^QtSha %/>xO3"T [attachment=117913] {bO|409>W X1ZgSs+i 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。 [-&L8Un }HE6aF62O [attachment=117914] Kj=b[e% 0O k,oW{ 另一种解决方案如下所述: {lth+{&L# •在镜头数据编辑器中,选择Make Double Pass工具: }F+zs*S :V2bS [attachment=117915] kNu'AT#3| *9)SmSs [attachment=117916] )2,eFNB#n OB~X/ 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。 4tSv{B/} mDh1>>K'~ •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。 H:p Z-v* @aQ1khEd [attachment=117917] ogFKUD*h&> 9Lh|DK,nV/ •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。 nC {K$ \c[IbL07 •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: ~2EH OO{ nW"q [attachment=117918] nA?Hxos (HoqR [attachment=117919] TpA\9N#$ :';L/x> •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: `nUO l 2xw6 5z [attachment=117920] ??hJEE [sW.CK=3 系统性能 10#oG{9 •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。 : S$l"wrh\ Pmi#TW3X [attachment=117921] P;PQeXKw {brMqE>P# 光斑的模糊低于2’,1’大约是人眼的分辨率。 V|)>{Xdn ~)? •图像模拟:HUD将对车辆的速度进行成像。图像模拟工具可以让用户了解HUD系统图像质量: H A}f,),G B*htN [attachment=117922] I ];M7 ;Ut+yuy [attachment=117923] 0?WcoPU X0{/ydGF8 [attachment=117924] )Qm[[p nj ~lEVXea! •发散/会聚(双目视差):驾驶员的双眼将通过光学系统观看虚像。每只眼睛看到同一图像点的方向之间通常有一个很小的角度差异。垂直(上/下)角度差被称为双会聚。水平(左/右)角度差称为收敛。可以使用结果文件“HUD_Step1_MF_after_optim_2_eyes.zar”进行检查。瞳孔直径为4mm,瞳孔间距设置为50mm。对于视觉系统,这些值的典型极限在1.0 mrad的数量级上,因此系统在该极限范围内。 6.t',LTB 3Rm#-T s 步骤3:非序列模式 UZ8?[ 39{{7(hh 直接转换为NSC组(非序列组) )pw&c_x 系统现在已准备好导出到非序列进行进一步分析。 reo{*)% ,mPnQ? 初始的文件名为“HUD_Step2_reversed.zar” avmcw~
TF y {q*s8NY OpticStudio有一个内置工具“转换为NSC组”,可以将序列表面转换为非序列元件;或者将整个序列系统转换为非序列系统。转换反射镜时,如果基板厚度大于0,则会将反射镜转换为复合透镜物体,其厚度等于反射镜基板厚度。因此,在这个文件中,我们将反射镜4、6、8和11的厚度设置为5毫米。该文件现在已准备好进行转换。 %hlspI(J Bh&Ew
[attachment=117925] <"o"z2 )o!XWh [attachment=117926] W:i?t8y\y HxK$ 4I` 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: p}Fs'l?7Rq UDf9FnG}L “HUD_Step3_NONSEQ_after_tidying_up.zar” %tA57Pn> •在全局坐标系中定义所有的物体: uGdp@]z&8Q G
;?qWB, [attachment=117927] Bs`$ i ;& DN4#H` •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: 0"pVT%b EoX_KG{ [attachment=117928] >k']T/% F2(q>#<_ •逆追迹光线: ]IJRnVp% /R
X1UQ.s [attachment=117929] I
PE}gp XwM611 •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。 Ql?^
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SqG •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)。 6]Q3Yz^h •将风挡玻璃的材料改为N-BK7(第14行)。 l? #xAZx&_ •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。 Do?P<x o KsAH]2Q% [attachment=117930] "Clz'J]{ < | |