[发明专利]一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法

说明书

本发明属于光学显示技术领域，涉及一种基于风挡面型重构的车载AR‑HUD设计方法，通过面型拟合的方法，将汽车风挡结构模型转化为适用于开展光学设计的面型方程系数。以所生成的自由曲面面型方程系数在光学设计软件中重构风挡面，并展开AR‑HUD光学系统设计。其中，AR‑HUD光学系统主要包括汽车风挡1、反射镜2、折转反射镜3以及像源4，由像源4发出的光线通过折转反射镜3入射到反射镜2，再投影到汽车风挡1上，人眼通过汽车风挡1可看到成像在汽车前方的虚像。本方法解决了AR‑HUD设计过程中风挡设计输入1捕获的难题，同时保证了风挡结构模型转化为光学设计输入的精度，有利于设计出成像质量更好地AR‑HUD光学系统。

技术领域

本发明属于光学显示技术领域，涉及一种基于风挡面型重构的HUD设计方法，本发明可应用于车载AR-HUD等光学系统设计。

背景技术

在风挡型HUD光学系统设计过程中，往往只能捕获到风挡的理论结构模型，不能作为光学系统设计输入，现有的技术中，通常采用汽车风挡玻璃成像面的近似面型来作为光学系统设计输入，例如将风挡面型近似为球面、柱面等面型，然后直接采用球面、柱面方程，并预估近似系数来完成光学系统的设计输入，这种采用近似面型的方法会引入较大的误差，对HUD系统成像质量影响较大。本发明所述方法，通过面型拟合，将风挡结构模型转化为适用于光学系统设计的风挡面型方程系数，从而设计出更加理想的HUD光学系统。同时，汽车风挡面型尺寸较大，实际加工所得面型与理论模型误差在3mm左右，可通过高精度扫描设备对风挡进行扫描，得到结构模型，再通过本方法进行面型拟合，可显著减小风挡加工误差对像质造成的影响。

发明内容

本发明的目的是提供基于风挡面型重构的HUD设计方法，解决风挡型HUD光学系统设计过程中风挡面型设计输入捕获难题。

技术方案

一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法，其特征在于：通过面型拟合的方法，将汽车风挡结构模型转化为适用于开展光学设计的面型方程系数，具体实现为，将汽车风挡结构模型进行坐标转化，使其坐标原点为HUD使用者眼点位置，并保证x、y、z轴方向与所设计HUD光学系统保持一致；通过光学设计软件对风挡结构模型的显示区域进行采点；通过算法对所采集点进行分析拟合，生成所需要的面型方程系数。

所述汽车风挡结构模型通过汽车厂家获得。

所述汽车风挡结构模型通过高精度扫描设备对实际风挡进行扫描获得。

所述的面型方程可以是Zernike Polynomial、Fringe Zernike Polynomial或XYpolynomial自由曲面方程。

所述的光学设计软件选用Zemax。

所述的采点的数目不小于1万。

所述高精度扫描设备选用Creaform便携式三维扫描仪。

有益效果

本发明解决了风挡型HUD设计过程中风挡面型数据捕获难题；

本发明通过对实际风挡扫描数据进行拟合，可以有效减小风挡实际加工与理论模型之间的误差对成像质量所造成的影响；

本发明所述的拟合方法精度在0.1-10um之间，远小于加工所造成的误差，保证了设计结果的可实现性；

使用本发明的光学系统可以在追求大显示视场的同时，获得大的出瞳范围；

附图说明

图1为本发明设计方法流程示意图。

图2为本发明一实施例的基于风挡面型重构所设计的车载AR-HUD光学系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。参见图1。