HUD抬头显示光学解决方案

客户面临的挑战

• Ghost - 鬼影是HUD设计中的一个重要指标，但如何根据具体定义确定合适的挡风玻璃楔角以使“鬼影”图像最小化？

• Coating film - 挡风玻璃上的光学镀膜可以进一步减少鬼影或增加投影图像的对比度，如何选择/设计最佳的光学镀膜来实现这一目的？

HUD行业生态链

Ansys解决方案

Ansys HUD解决方案-多工具整合工作流

HUD Specification Definition

客户目标

• Requirement Definition - 快速指定HUD虚拟映像需求，能够解决不同的ADAS用例:NAV, ACC, LDW

• Packaging Constraints - 快速验证HUD设计可行性与包装约束

Ansys解决方案

• Visual target - 在平台上创建场景，在Speos中定义HUD目标，让工程师看到他定义的内容，最后进行评估 (Speos)

• Quick selection - 在获得HUD目标后，使用Speos的HUD功能创建一个快速的HUD项目和分析，有助于他们选择或验证空间大小 (Speos)

效益分析

• Save time - 减少物理原型和原型测试，加快设计迭代

• Exchange data - 快速交换OEM和供应商的数据，并保护彼此的IP

HUD optical design

客户目标

• Easy-to-use - 易用的光学设计工具

• Parameters optimization - 设置多变量优化HUD光学系统

• Reduce Ghost - 如何减少Ghost，找到最佳的楔角

• Exchange data - OEM和供应商之间轻松交换数据

Ansys解决方案

• Design to simulation - 为HUD的整个工作流程提供从光学设计到光学模拟，Zemax完成设计部分，需要优化更多的操作数(Zemax & Speos)

• Light analysis -利用Speos软件对光路和杂散光进行分析，并在CAD平台上完成。对于鬼影，我们既可以进行量化评价，也可以进行感知质量评价(Speos)

效益分析

• Professional optical design - Zemax具有灵活的计算函数和大量用于光学优化的操作数

• Whole analysis - Zemax可进行专业的光学分析和公差分析。通过Speos，可以获得OEM定制的分析报告，方便评估

• Open API - Speos和Zemax都为二次开发提供了丰富的API接口

HUD Optical Coating Film Design

客户目标

• Reduce development cost - 通过实际验证关键的工程要求，例如显示对比度、亮度、背景透明度

• Maximize the device performance - 通过优化多层薄膜或/和等离子体效应的极化敏感涂层

Ansys解决方案

• Physics-based photonics modelling for microscopic scale, 全波光学模拟(Lumerical)

• Data exchange - 利用传输和反射光信息记录在涂层文件中

• Physics-based optical modelling for macroscopic scale - 杂散光分析，人类感知模拟(Speos)

效益分析

• Increased Display brightness - 更灵活地适应不同的天气情况;

• Save Time - 虚拟测试代替现场测试可以大大节省时间;

• Save Costing - 节省昂贵的多微结构薄膜原型测试和挡风玻璃测试

HUD Stray Light Analysis

客户目标

• Stray light - 避免制造后的杂散光

• Light path analysis - 如何分析车辆中的HUD光路

• Scenarios analysis - 分析不同场景下的HUD性能

• Glare influential - 评估图像和眩光对人们的影响

Ansys解决方案

• Whole structures analysis - Speos可以分析车辆中的HUD光路，并考虑与HUD相关的所有部件(Speos)

• Physical simulation - Speos是基于物理特性的模拟，可以分析不同材料对HUD的影响(Speos)

效益分析

• Save costing and time - 减少物理原型设计和原型测试，可以加快设计迭代

• Prevent problems - 在上车之前，先测试原型并降低成本，防止问题出现

• Scenes simulation - 基于多种场景来评估HUD性能

• Wave optical to ray optical - 分析和判断材料，以提高HUD光学性能

HUD Picture Generation Unit (PGU) Solar Load Study

客户目标

• Virtually evaluate PGU在一天中不同时间的太阳能负荷

• Prevent damage 由光学系统在塑料部件或PGU上集中的太阳光引起的

• Optimize AR HUD 镜面系统和包装，以避免长时间暴露在PGU上

Ansys解决方案

• Physics-based optical solver: 通过反向光线追踪发现最坏情况下的太阳位置(Speos)

• Accurate solar load modeling: 使用物理上准确的太阳源，根据一天中的时间，一年中的时间和地理位置匹配强度(Speos)

• Materials and multi-physics: 根据材料的临界值测试最大辐照度值，耦合热机械分析以验证结构耐久性(MDS, Mechanical)

效益分析

• Avoided late change 通过及早检测太阳灼伤，为一个HUD模块节省60万美元

• Save weeks of testing 通过用完全虚拟的测试取代现场测试

HUD STOP(Structure/Thermal Optical) Analysis

客户目标

• Environment influence - 在车辆行驶过程中，环境复杂，HUD需要适应不同的环境

• High temperature influence - 防止内部工作环境温度升高，导致光学结构变形

Ansys解决方案

• Optical simulation – Zemax 和 Speos 可以基于物理场进行光学仿真分析 (Speos & Zemax)

• Environment model and Real physical property - 创建基于物理的环境场景，分析HUD在不同场景下的状态;(Speos)

• Multi physical simulation - 从Speos获取光学仿真结果，然后将其导出到Workbench进行热分析;根据材料的性质获得最大辐照度值，STOP分析可以验证结构的耐久性(Speos & Mechanical)

效益分析

• In advance find problem - 上车前，避免晒伤

• 避免因工作环境温度升高而引起结构变形

• Save costing and time - 减少原型测试，节省成本和时间

HUD Image Visualization

客户目标

• Performance evaluation - 需要评估HUD视觉性能

• PQ of different people - 需要测试多eyebox的HUD性能，并通过动态方法评估HUD

• Ghost evaluation - 评价HUD的鬼影效果，鬼影是HUD的重要评价指标

Ansys解决方案

• Huma vision - Ansys Speos具有人类视觉功能，可以模拟人们所看到的(Speos)

• Real physical property - 基于物理的车辆光学仿真，获取车辆HUD显示图像并评估场景融合(Speos)

• Environment model - 提供多种环境条件进行模拟，如白天阳光直射、夜景等场景(Speos)

效益分析

• Save costing and time - 减少物理原型设计和原型测试，同时快速评估供应商数据

• Visual evaluation - 使用视觉模拟评估 HUD

• Custom template - 提供API，为OEM和供应商创建标准模板

深圳市优飞迪科技有限公司成立于2010年，是一家专注于产品开发平台解决方案与物联网技术开发的国家级高新技术企业。

十多年来，优飞迪科技在数字孪生、工业软件尤其仿真技术、物联网技术开发等领域积累了丰富的经验，并在这些领域拥有数十项独立自主的知识产权。同时，优飞迪科技也与国际和国内的主要头部工业软件厂商建立了战略合作关系，能够为客户提供完整的产品开发平台解决方案。

优飞迪科技技术团队实力雄厚，主要成员均来自于国内外顶尖学府、并在相关领域有丰富的工作经验，能为客户提供“全心U+端到端服务”。