Entwurf und Modellierung eines Head-up-Displays für Kraftfahrzeuge mit Ansys Optical

EyeLights entwickelt Augmented-Reality-Systeme zur Unterstützung der Steuerung verschiedener Fahrzeuge.

Inspiriert von den Technologien, die in Kampfjets eingesetzt werden, sind diese Head-up-Displays (HUD) futuristische Geräte, die Augmented Reality direkt in das Sichtfeld des Fahrers bringen. Mit einer Präsenz überall auf der Welt und einem starken Fokus auf Forschung und Entwicklung ist EyeLights ständig auf der Suche nach neuen Lösungen, um die Mobilität von morgen zu revolutionieren.

Die größte Herausforderung besteht darin, ein Sichtfeld (FOV) zu haben, das groß genug ist, um Augmented-Reality-Displays (Computer Vision: Erkennung von Fußgängern, Linien, Verkehrselementen usw.) mit einer relativ komfortablen Eyebox zu ermöglichen, die alle Fahrerperzentile abdeckt. Eine echte Herausforderung, da die von den Automobilherstellern zugewiesenen Volumina im Vergleich zu den gewünschten Sichtfeldern immer kleiner werden.

Die zweite Herausforderung besteht darin, in der Eyebox eine ausreichende Helligkeit und Auflösung für große Sichtfelder über weite Entfernungen zu erreichen, damit die vom System projizierten Anzeigen über weite Entfernungen unabhängig von den Umgebungslichtverhältnissen sichtbar sind.

Dank der optischen Simulationssoftware von Ansys ist EyeLights in der Lage, die Leistung seiner Augmented-Reality-Systeme zu quantifizieren und zu optimieren. EyeLights ist daher in der Lage, Prototypen und Demonstratoren nahe an der Produktion herzustellen.

Indem EyeLights seine Fähigkeiten im Bereich des optischen Designs im eigenen Haus unterbringt, vermeidet das Unternehmen die Vergabe von Unteraufträgen und wahrt absolute Vertraulichkeit bei seinen innovativen Konzepten. Die Tatsache, dass wir über Optikdesigner verfügen, die auf die Softwarepakete SPEOS und ZEMAX spezialisiert sind, bedeutet, dass Konzepte in sehr kurzer Zeit erforscht und validiert werden können, was die optische Forschung und Entwicklung beschleunigt und uns in die Lage versetzt, täglich Innovationen zu entwickeln.

Mit dem HUD-Tool von SPEOS können optische Systeme schnell aufgebaut und dimensioniert werden, um die erreichbare Leistung innerhalb des vom Kunden zugewiesenen Volumens zu bewerten. EyeLights ist somit in der Lage, Machbarkeitsstudien mit einem hohen Maß an Vertrauen in die endgültige Leistung durchzuführen, die den Automobilherstellern mitgeteilt werden kann.

Die optische Modellierung mit ZEMAX, insbesondere die Verwendung von Optimierungs- und Toleranzmodulen, hat die Qualität der Prototypensysteme verbessert.

Dank des Start-up-Programms ermöglichte Ansys EyeLights die Beschaffung des optischen Pakets für den Einsatz von SPEOS und ZEMAX und die Erforschung ihrer Möglichkeiten innerhalb eines Budgets, das mit dem eines jungen innovativen Unternehmens vereinbar ist.

Das Design, die Optimierung und die Tolerierung eines leistungsstarken HUD-Systems erfordert den Einsatz einer professionellen optischen Simulationssoftware.

EyeLights entwickelt optische Systeme für Augmented Reality. Mit dem Simulationstool ZEMAX modellieren und optimieren sie präzise jede optische Oberfläche. Das SPEOS HUD-Modul wird verwendet, um das Rendering ihrer Systeme zu simulieren, bevor sie gebaut werden.

Die optischen Simulationswerkzeuge ermöglichen einen Arbeitsablauf, wie er im Folgenden beschrieben wird:

• Aufbau der optischen Konfiguration mit dem SPEOS HUD Modul, Dimensionierung und Analyse der erreichbaren Leistung
• Optimierung der optischen Flächen der dimensionierten Konfiguration mit ZEMAX, um die beste Leistung innerhalb des vorgegebenen Volumens zu erreichen
• Bewertung mit dem entsprechenden Werkzeug in ZEMAX, um die Leistung der Optiken und Halterungen für das HUD zu analyisieren
• Import des ZEMAX-optimierten Systems in SPEOS und Überprüfung des Systems mit dem SPEOS HUD-Analysetool
• Korrektur etwaiger digitaler Fehler in den Quellbildern anhand der vom HUD-Analysetool generierten Daten und Simulation fotorealistischer Renderings der virtuellen Bilder.