基于激光投影的车载抬头显示光学系统的设计研究  

Research on the Design of Head-up Display Optical System Based on Laser Projection for Vehicle

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作  者:冯滢璇 杨娇 张瑞萌 刘子怡 周俊 Feng Yingxuan;Yang Jiao;Zhang Ruimeng;Liu Ziyi;Zhou Jun(College of Optical and Electronic Technology,China Jiliang University,Hangzhou,China)

机构地区:[1]中国计量大学光学与电子科技学院,浙江杭州

出  处:《科学技术创新》2025年第9期9-12,共4页Scientific and Technological Innovation

基  金:2023年国家级大学生创新创业训练计划项目“基于激光投影的车载抬头显示光学系统设计研究”(202310356026);浙江省教育厅科研项目“激光显示与成像系统中散斑抑制技术研究”(Y202147487);中国计量大学基本科研业务费项目(青年科技人才培育专项)“基于时空去相关的二维静态激光散斑抑制理论与方法研究”(2023YW27)。

摘  要:车载抬头显示系统(HUD)通过将行车信息投射成虚像至驾驶员视野前方,有效减少了视线转移,从而降低了交通事故风险,提升了行车安全性与便利性。本论文针对增强现实HUD(AR-HUD)对更大信息显示的需求,设计了一款光学成像系统,将虚像距离提升至7 m,视场角扩大至10°×3°,下视角为2.5°。研究内容包括挡风玻璃和自由曲面的详细仿真设计,以及反射光学成像系统的空间结构布局。通过Zemax软件对HUD系统进行仿真评价,结果表明该系统能够提供高质量的成像性能。本研究为HUD技术的发展提供了新的设计方案,有望进一步改善驾驶员的行车体验。The car-mounted heads-up display system(HUD)effectively reduces the risk of traffic accidents and improves driving safety and convenience by projecting driving information as a virtual image in front of the driver's field of view.This paper designed an optical imaging system for an augmented reality HUD(AR-HUD)to meet the demand for larger information display.The virtual image distance was increased to 7 m,the field of view was expanded to 10°×3°,and the downward viewing angle was 2.5°.The study includes detailed simulations and designs of the windshield and free-form surface,as well as the spatial structure layout of the reflective optical imaging system.The HUD system was simulated and evaluated using Zemax software,and the results show that the system can provide high-quality imaging performance.This study provides a new design scheme for the development of HUD technology,which is expected to further improve the driving experience of drivers.

关 键 词:车载抬头显示 光学设计 激光投影 增强现实 AR显示 

分 类 号:U463.6[机械工程—车辆工程] TP391.9[交通运输工程—载运工具运用工程]

 

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