CN109522597B - 一种基于风挡面型重构的车载ar-hud设计方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法
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。
第一步，通过以下两种方法捕获风挡结构模型：一是通过厂家得到理论风挡结构模型；二是通过高精度扫描设备对实际风挡进行扫描，得到拟采用风挡结构模型，本实施例中选用Creaform便携式三维扫描仪。
将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；
第二步，通过光学设计软件对风挡结构模型的显示区域进行采点，采点数目不小于1万，以保证最终拟合面型结果精度，本实施例中光学设计软件选用Zemax软件。
第三步，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，以供光学设计人员作为设计输入进行设计；
通常所生成面型方程为Zernike Polynomial、Fringe Zernike Polynomial、XYpolynomial等自由曲面方程，但不限于此；
以Zernike多项式为例，自由曲面的描述公式为：
Figure BDA0001829683660000031
其中：c为顶点曲率；R为归一化后的半径；k为二次项系数；为各项系数；为各项系数对应的公式表达式。
通过c、k，可以唯一确定一个自由曲面面型。
拟合完成时，检查拟合RMS残差值，以保证拟合精度在要求范围内。
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，如图2所示，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。

Claims (7)

1.一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。
2.根据权利要求1所述的一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法，其特征在于，所述汽车风挡结构模型通过汽车厂家获得。
3.根据权利要求1所述的一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述的一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法，其特征在于，所述的面型方程可以是Zernike Polynomial、Fringe Zernike Polynomial或XYpolynomial自由曲面方程。
5.根据权利要求1所述的一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法，其特征在于，所述的光学设计软件选用Zemax。
6.根据权利要求1所述的一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法，其特征在于，所述的采点的数目不小于1万。
7.根据权利要求3所述的一种基于风挡面型重构的车载AR-HUD设计方法，其特征在于，所述高精度扫描设备选用Creaform便携式三维扫描仪。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110567684B (zh) * 2019-08-14 2021-10-15 福建省万达汽车玻璃工业有限公司 一种能够用于抬头显示玻璃设计开发的检测系统及方法
CN112595257B (zh) * 2020-11-19 2022-08-05 江苏泽景汽车电子股份有限公司 一种用于hud显示的风挡玻璃面型检测方法
CN114792035A (zh) * 2022-05-06 2022-07-26 奇瑞汽车股份有限公司 优化汽车风挡玻璃型面的方法和装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102736247A (zh) * 2012-06-28 2012-10-17 天津大学 基于加工公差约束的光学自由曲面棱镜面型参数优化方法
CN108646410A (zh) * 2018-04-19 2018-10-12 惠州市华阳多媒体电子有限公司 一种汽车风挡式抬头显示器的横向光学系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8317344B2 (en) * 2010-06-08 2012-11-27 Nikon Corporation High NA annular field catoptric projection optics using Zernike polynomial mirror surfaces
US20180039080A1 (en) * 2016-08-03 2018-02-08 Panasonic Automotive Systems Company Of America, Division Of Panasonic Corporation Of North America Head up display with reduced package depth and volume

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102736247A (zh) * 2012-06-28 2012-10-17 天津大学 基于加工公差约束的光学自由曲面棱镜面型参数优化方法
CN108646410A (zh) * 2018-04-19 2018-10-12 惠州市华阳多媒体电子有限公司 一种汽车风挡式抬头显示器的横向光学系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
离轴反射式双通道头盔显示器光学系统设计;周学鹏等;《激光杂志》;20180625(第06期);全文 *

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