1 惠州市华阳多媒体电子有限公司，广东 惠州 516006
2 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
3 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
为了保证增强现实式平视显示系统（AR-HUD）的虚像像质清晰、虚像距离更远，在视场角更大需求的基础上应尽可能减小AR-HUD的体积。采用自由曲面离轴双反射系统，设计了一款虚像距离为10 m、视场角为10°×5°的虚像显示光路。该光路用孔径光阑偏移范围（Eyebox）模拟驾驶员视野移动范围并分为9个结构，利用多重结构进行优化仿真，每个视场光斑均落于艾里斑之内，图像的调制传递函数均接近衍射极限，畸变、动态像差值均小于行业规定值。满足成像要求后绘制了平视显示系统（HUD）防尘膜并进行光害仿真分析，避免太阳光害进入人眼。最后，绘制AR-HUD外壳，测得其体积为10 L，并通过用户界面（UI）图像对显示效果进行仿真，验证了设计的正确性与可行性。
光学设计 平视显示系统 自由曲面 光学系统 多重结构 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0922001
1 中国航空工业集团公司第一飞机设计研究院, 西安 710089
2 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
首先,阐述了机载光波导平视显示技术的基本原理, 说明了其技术先进性和可行性,介绍了该技术目前的国内外研究现状; 然后,分析了机载光波导平视显示涉及的关键技术, 展示了其所能达到的基本参数指标; 最后, 分析了机载光波导平视显示技术的发展趋势, 并说明了其技术瓶颈和应用前景。
平视显示 光波导显示 光学系统设计 关键技术 head-up display light-guided display optical system design critical technology
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京10049
3 苏州胜利精密制造科技股份有限公司, 江苏 苏州 215000
针对汽车AR-HUD显示虚像视距更远、虚像视场角更大的需求, 采用自由曲面离轴反射光路结构, 设计了一种焦距为-309 mm, 虚像视距为7.5 m, 虚像视场角为9.8°×5.5°的虚像显示光路。为保证驾驶员观察到的虚像的清晰度, 结合人眼典型分辨角为1′, 源图像显示模块采用分辨率为854×480 pixel的背投式DLP微投影系统。将人眼与虚像显示光路作为整体进行设计, 使用Eyebox(孔径光阑偏移范围)模拟驾驶员眼睛活动范围, 对于不同的孔径光阑位置, 该光学系统的虚像面在奈奎斯特空间频率0.33 lp/mm处, 中心视场MTF值大于0.6, 全视场MTF值大于0.3。此外, 使用蒙特卡罗方法对该系统取不同入瞳位置时进行了初步公差分析, 系统90%的MTF值大于0.49, 表明该系统容差能力较强。
光学设计 平视显示 离轴反射 自由曲面 optical design head up display off-axis reflection free-form surface
1 中国民航大学,天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津 300300
2 中国民航大学, 安全科学与工程学院，天津 300300
3 中国民航大学, 天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津 300300
平视显示系统作为影响飞机飞行安全的关键系统，其失效可导致可控飞行撞地(Controlled Flight into Terrain)的灾难性事故，而传统的以部件故障独立为前提的安全性评估方法难以满足综合化航电系统的高度耦合、资源共享特性，无法得到全面有效的安全性分析，给民机安全性带来了隐患。采用Safety Case理论构建平视显示系统的安全性评估模型，建立安全性目标与安全性证明材料间的追溯关系，能够实现对平视显示系统的安全性评估。结果表明，基于Safety Case理论的民机平视显示系统安全性评估模型能够详细阐述系统安全目标被安全证据满足的过程。
综合模块化航空电子 Safety Case理论 安全性评估 平视显示系统 integrated modular avionics Safety Case safety analysis head-up display system
1 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471009
2 洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471009
针对全息波导显示系统中输入光栅、转折光栅和输出光栅的光栅参量不一致, 导致系统设计和光栅制作难度增大的问题.对比正常配置和锥形配置下的光栅方程, 可得全息波导显示系统中全息光栅具有相同周期需要满足转向光栅60°锥形配置.由此提出波导侧面装有反射镜的三光栅单波导板显示构型, 其中三个光栅周期完全相同, 输入光栅和转向光栅条纹走向一致.使用光学设计软件CODE V对该构型进行仿真, 验证了该构型的可行性.与传统全息波导显示构型相比, 侧面反射镜的光路折叠作用使得该构型系统无效显示面积和耦合效率损失减小；三个光栅周期相同且输入光栅和转向光栅条纹走向一致, 可以降低系统设计和全息光栅制作难度.该构型可以用于虚拟现实显示或者头戴式显示.
全息波导 衍射光栅 构型设计 体全息 虚拟显示 头戴式显示 平视显示 Holographic waveguide Diffraction grating Configuration design Volume hologram Virtual reality display Wearable display Head up display
教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海市现代光学系统重点实验室, 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
针对在平视显示技术中对高性能全息光栅快速检测的要求, 本文提出一种全自动测量及记录系统。该系统基于步进电机精密旋转台及 labview编程控制技术。运用该系统对采用卤化银制备的全息透射位相型光栅的多种光学性能全自动检测。通过对不同波段 360°全方位入射条件下光栅的透射率变化, 分析光栅的衍射特性, 并得到优化光栅衍射效率的制备方法。全息光栅 360°检测装置能够在平视显示技术中为全息光栅的放置位置提供有效的数据支持。
信息光学 全息光栅 透射测量 衍射效率 平视显示 information optics holographic grating transmission measurement diffraction efficiency head-up display
平视显示器又称抬头显示器, 是在20世纪60年代问世的具有电子特色的航空产品, 主要应用于战斗机。而今, 平视显示技术已经被广泛地应用于汽车工业。首先综述了车载平视显示技术的发展历史, 阐述了显示原理, 在此基础上总结了车载平视显示技术的发展现状与典型的结构形式, 最后对车载平视显示技术未来的发展提出展望。
汽车 平视显示 光学系统 automobile Head-Up Display(HUD) optical system
中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院， 上海 200436
从民用飞机适航的角度出发，介绍了平视显示系统的组成与架构，阐述了系统设计和安装过程中应遵循的基本准则。以B737和B787飞机上的平视显示系统为例，说明了民用飞机平视显示系统的发展历程与发展趋势，并对平视显示系统的扩展应用——增强飞行视景系统的基本组成、适航要素作了初步研究。
平视显示系统 增强飞行视景系统 主飞行显示器 多功能显示器 HUD Enhanced Flight Vision System (EFVS) primary flight display multi-function display
简述了用于测试平视显示器和照相枪主要性能的火控校靶仪的功能需求、工作原理和设计方案,包括光学系统和机械结构.照相枪校靶镜的线视场达到了(35.36±0.5) mm;OB读数观测镜视场达到了24°,屈光度为+3°～-4°,水平调整和垂直调整均为180°;分划板的精度为1′,且中心交点的不同心度小于±0.01,刻线不直度不大于0.002;照相枪校平玻璃上的十字中心和平视显示器光环中心相重合的公差为±°3 mil,平视显示器光环中心同靶板上的照相枪校准点的公差为20 mm.
照相枪 平视显示?? 校靶仪
