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光学设计与制造
自由曲面车载抬头显示器的光学设计及公差分析
下载:1439次
张杨柳
1,2
苏宙平
1,2,*
潘红响
1,2
陈兴涛
1,2
张文裕
1,2
作者单位
摘要
1
江南大学 理学院, 江苏 无锡 214122
2
江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
设计了一种自由曲面车载抬头显示器(Head-up Display,HUD)光学系统.在HUD光学系统初始结构设计中,基于种子曲线扩展算法,对HUD中两个自由曲面上的采样数据点进行计算,并拟合成扩展多项式.将设计的HUD光学系统初始结构进行光线追迹,验证了设计结果.结果表明,在0.5 mm光线采样间隔下,初始光学系统的性能达到了衍射极限,可作为进一步全视场优化的起点.对系统进行优化,利用多重结构模拟人眼在孔径光阑移动范围(眼动范围)内的观察情况,对于不同的孔径光阑位置,光学系统的调制传递函数在6 lp/mm下均大于0.5,接近衍射极限,并且系统畸变小于2%.最后对系统中的自由曲面反射镜进行面形公差分析,两个曲面在其各自面形公差峰谷值分别为0.42
μ
m和0.62
μ
m下的调制传递函数均高于0.3,完全满足现在自由曲面加工精度.
抬头显示器
种子曲线扩展法
自由曲面
采样间隔
公差分析
Head up display
Seed curve extension algorithm
Freeform surface
Sample point interval
Tolerance analysis
PDF全文
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光子学报
2020, 49(9): 0922002
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