这篇博文节选了在设计和分析抬头显示器（HUD）的性能时所使用的 OpticStudio 工具。（获取附件联系工作人员）
下面是 HUD 的简图。液晶显示器（LCD）会发光，这些光被构成 HUD 的两个镜子反射，然后再被挡风玻璃反射，最后进入驾驶员的眼睛。驾驶员看到的是位于道路上的虚像，该虚像为驾驶员提供例如速度等信息。
驾驶员在驾驶过程中会移动头部改变视角。视窗（eyebox）是一个虚拟空间，代表驾驶员在该空间内都能看到虚像。
让我们来看一个 HUD 系统示例，其规格参数如下。
虚像距离: 2 m显示车辆当前的行驶速度结构限制：HUD 将主要受到仪表盘下可用空间的限制。挡风玻璃将充当分光镜。视窗: 驾驶员眼睛的位置将位于一个宽度为 ± 50mm，高度为 ± 20mm的空间内。人眼瞳孔：在亮光下为2至4毫米，在黑暗中为4至8毫米。在本示例中，它将被设定为4毫米。LCD 显示屏尺寸为宽 ± 12.5mm，高 ± 5mm。放大倍数 = 6
设计 HUD 的步骤
从虚像到显示器：设计是在序列模式下反向进行的。为什么呢？因为从驾驶员看到的虚像开始模拟很方便。这样就可以将光阑面放置在系统前方，即视窗所在的位置。在光阑面放置矩形孔径以表述对眼睛位置的约束。
从显示器到虚像：之后在序列模式下将系统反转，这将能够“真实”模拟人眼在汽车前进方向上看到的画面的成像质量。
最后，系统将被转换为非序列（NSC）模式，该模式下，用户可以进行杂散光分析，从而实现更加真实的模拟。在该模式下，将显示驾驶员使用 HUD 看到的真实图像。
第一步：从虚像到显示器（反向）
设计选择:HUD 的初始设计是一个折叠系统，这保证了它在仪表盘下可以保持足够小的尺寸。HUD 由两面镜子组成：一面平面镜，还有一面是自由曲面。镜子的优点在于不会在成像系统中引入任何色差。自由曲面的镜子还需要进行优化。
为了方便起见，我们建立了一个模板，其中包含了所有初始元素以及整个挡风玻璃的自由曲面模型。挡风玻璃由扩展多项式面型模拟。让我们一起来看看这个文件是如何建立的。
系统选项:孔径：视