Ansys Zemax | 设计抬头显示器时要使用哪些工具 – 第一部分

• 视场：视场类型为物高，规格定义为矩形。在实际系统中，LDC显示器上的图像为虚像尺寸的6倍，因为当前的设计是逆向从虚拟图像到LCD显示器的，因此可以计算虚像的大小，并将其用作“视场编辑器”中定义视场大小的物高。液晶显示器尺寸为：宽度=±12.5毫米，高度=±5毫米。因此，物高尺寸应该是此值的6倍。
  视场宽度=±75毫米(6 x 12.5)，视场高度=±30毫米(6 x 5)

风挡玻璃

可以对整个风挡玻璃进行建模，也可以仅对HUD使用的风挡玻璃区域进行建模。

要找到“考察”区域，可以使用Footprint Diagram工具显示叠加在风挡玻璃表面上的光线迹点情况：

风挡玻璃建模：

风挡玻璃模型：

风挡玻璃可以用序列模式表面来描述，如自由曲面或非序列CAD零件。如果将其描述为插入序列系统的非序列CAD零件，则系统变为混合模式。这在从虚像到显示器的逆向系统建模时效果良好，但在正向工作时会出现问题，因为光阑面位于非序列结构表面之后（违反混合模式建模规则）。这也会使光线瞄准更加困难，并可能导致其它光线追迹问题。

一种解决方法是测量CAD零件的矢高，然后使用序列网格矢高表面对其进行建模。通过这种方式，系统保持在纯序列模式，OpticStudio可以将网格矢高表面转换为非球面类型表面。可在 Optimize...Convert Asphere Type 下找到对应转换工具。

将风挡玻璃转换为网格矢高表面：

非序列模式下的矢高分析是ZOS-API的扩展，用于测量CAD零件的矢高。

该分析使用探测光源光线并记录该探测光线击中NSC物体的位置。文件“HUD_windshield_sag.zar”可以在文章顶部下载。它包含风挡玻璃CAD零件和资源。

风挡玻璃的X和Y尺寸需要在NSC矢高图中进行设置。可以近似使用相机视图结合活动光标位置读取需要设置的X-Y：

可以为NSC矢高工具输入以下设置：

在设置中，您可以：

•取消勾选“移除XY倾斜”。NSC矢高不会将NSC物体的倾斜设置为0。

•勾选“保留保存的文件”，将.zmx和.zrd文件保存到当前文件夹。

NSC矢高图以伪彩色显示。如果在“设置”下，“显示”选项设置为“文本”，则它也可以显示为文本列表。然后可以保存此文本输出并将其转换为正确的数据格式.DAT，该数据可以用于网格矢高表面。为了简单起见，本示例中风挡玻璃采用扩展多项式曲面进行建模。

定位所有元件

这是一个表示所有元件位置的示意图：

可以利用以下实用工具将表面进行放置：

•坐标间断-返回：坐标间断面可以通过坐标返回来定义表面倾斜和偏心情况，可以在以下位置找到：Surface Properties…Tilt/Decenter。OpticStudio随后将计算该“坐标间断”面的对应参数，以便在该坐标间断面之后，局部坐标与先前序列表面的局部坐标相同。

•主光线计算：计算坐标间断面的倾斜和偏心，使其垂直于主光线并以主光线为中心：

现在我们已经完成了对于 HUD 系统的元件定位与设置，下一步我们可以根据当前的系统去评估系统的初始性能以及进行后续优化。

在后续的文章中，我们会进行进一步的介绍。