SPEOS 用於HUD圖像生成顯示器(PGU)之優化設計

抬頭顯示器(Head Up Display)HUD的概念

抬頭顯示器(Head Up Display),簡稱HUD,是目前普遍運用在航空器上的飛行輔助儀器。抬頭的意思是指飛行員不需要低頭就能夠看到他需要的重要資訊。最早出現在軍用飛機上,降低飛行員需要低頭查看儀表的頻率,避免注意力中斷以及喪失對環境狀況意識(Situation Awareness)的掌握。

因為HUD的方便性以及能夠提高飛行安全,近年來在汽車業也開始以類似的裝置作,以提高駕駛安全。HUD是利用光學反射的原理,將重要的資訊投射在一片玻璃或擋風玻璃上。使駕駛在往前方看的時候,能夠輕易的將外界的景象與HUD顯示的資料融合在一起。

PGU設計

以CATIA的建模功能,能快速建構LED光源陣列,也可選擇Speos資料庫裡各種型號LED來設定光源,再依PGU背光的需求使用Speos OSD(光學元件快速建構功能)來建立TIR Lens來達到準直光源的效果,而OSD的參數化設計模式能讓使用者只須輸入光學參數即可立即建構出所需光學元件,再以Speos搭配CATIA Design table功能優化OSD的光學參數來得到最佳的光源均齊度,接著使用多重陣列鏡來混光與控制光型角度,再以Diffuser均光,最後使用Speos 3D Texture功能來達

到光學膜片上各種微結構的設計以調整光型使光線更加準直。

TIR LENS 來達到準直光源的效果
使用膜片微結構來調整光型,使光線更加準直
PGU驗證

使用3D Energy Density sensor進行模擬以檢視最佳均勻面的位置,再搭配量測工具即得最佳均勻面的相對距離。接著進行Luminance模擬並使用Measurement template自定義法規項目來檢測亮度均勻性是否達到車廠與供應商的需求。

模擬結果均勻性分析
3D Energy Density sensor檢視空間中能量分布
優化過程模擬結果
HUD系統整合

PGU優化完成後即可套用至HUD光學系統做整合,整合後的模擬架構就包含了擋風玻璃、反射鏡與PGU,然後進行模擬可得影像畸變的視覺化效果,進而可以讓使用者做更直觀的判讀與呈現。

與HUD光學系統的整合包括反射鏡與擋風玻璃
SPEOS Hud Optical Design integrated in CAD assembly features
與HUD系統整合後,即可做不同座高下各種虛像變形的分析