基于单光机的双光路车载平视显示光学系统设计

基于传统增强现实型平视显示器的设计只能显示单一虚像,并且可能会导致驾驶者在行驶中产生视觉疲劳,从而引发安全事故。本文提出一种采用单一的数字光处理光机(DLP光机)使其分拆出两块图像生成单元的方法。改变光路物距并结合两块自由曲面反射镜,搭建离轴反射式双光路车载平视显示光学系统,最终实现双投影虚像显示。其中采用5.74 inch DLP光机,设置的视野眼盒大小为130 mm×50 mm,远投影视场角10°×3°,近投影视场角4°×1°,虚像投影距离分别为3.8 m和7.5 m。该设计结果不仅能保证近投影虚像面和远投影虚像面同时或者分时显示,也能提高驾驶者的视觉体验感。

双自由曲面平视显示系统光学模组优化设计

为了保证增强现实式平视显示系统(AR-HUD)的虚像像质清晰、虚像距离更远,在视场角更大需求的基础上应尽可能减小AR-HUD的体积。采用自由曲面离轴双反射系统,设计了一款虚像距离为10 m、视场角为10°×5°的虚像显示光路。该光路用孔径光阑偏移范围(Eyebox)模拟驾驶员视野移动范围并分为9个结构,利用多重结构进行优化仿真,每个视场光斑均落于艾里斑之内,图像的调制传递函数均接近衍射极限,畸变、动态像差值均小于行业规定值。满足成像要求后绘制了平视显示系统(HUD)防尘膜并进行光害仿真分析,避免太阳光害进入人眼。最后,绘制AR-HUD外壳,测得其体积为10 L,并通过用户界面(UI)图像对显示效果进行仿真,验证了设计的正确性与可行性。

微形大孔径鱼眼车载镜头光学设计

将典型反远摄镜头设计方法与PWC法相结合,从理论模型出发搭建初始结构,借助光学设计软件ZEMAX辅助设计。得到一款工作波段436 nm、486 nm、546 nm、587 nm、656 nm,F#1.5,全视场角160°,光学总长18.5 mm,可应用于车载后视系统的镜头,比市场上现有产品指标有明显提升,镜头高低温性能稳定、公差合理。结果表明将反远摄理想模型、PWC法及实际需求结合,设计效果好,镜头性价比高、性能优异,为相关领域的镜头设计提供有益借鉴。