随着汽车的普及， 交通安全问题受到越来多的关注。近几年汽车技术 交通安全问题受到越来多的关注。近几年汽车技术 已成为 全世界研究的热点，其中汽车辅助 驾驶技术可以为员提供必要全世界研究的热点，其中汽车辅助 驾驶技术可以为员提供必要驾驶信息，以保障安全。本文研究的汽车 HUD是一种视觉辅助驾驶系统， 是一种视觉辅助驾驶系统， 它能够 把行车 信息 投射成一个虚像， 显示在驾驶员 前方的一定距离处 ，使驾驶员 在平视状态下 即可 获取 车速、 转速、 油量 、实时导航等信息， 、实时导航等信息， 、实时导航等信息， 从而避免 驾驶员 因 低头 查看驾车信息而 产生的盲区时间，减少潜在交通事故 。
随着汽车 HUD的更新迭代 更新迭代 ，下一代汽车 HUD将与增强现实（ Augmented Reality，AR）技术 ）技术 相结合 ，不仅能显示 ，不仅能显示 仪表和导航信息 ，还可以对车外的实时道 ，还可以对车外的实时道 路环境 进行识别， 并显示出 相应的数据信息，这种汽车 HUD被称作 被称作 AR-HUD， 是目前汽车 HUD研发的前沿领域 研发的前沿领域 。汽车 AR-HUD要求显示的虚像 要求显示的虚像 视距更远、 虚 像尺寸 更大， 其光学系统中的像差也更难以矫正， 本文 主要研究 汽车 AR-HUD的 光学系统， 研究内容 如下：
第一， 调研了 汽车 HUD的发展 现状 ，对不同类型的汽车 HUD进行了技术 进行了技术 研究， 分析了 目前 国内外汽车 HUD产品的市场情况 ，总结了国内外对 ，总结了国内外对 AR-HUD的研究动态；
第二 ，从光学原理角度分析了 汽车 AR-HUD虚像显示原理 ，研究了其光学 系统中的 像差理论， 同时研究了自由曲面的设计与应用像差理论， 同时研究了自由曲面的设计与应用讨论了 光学设计的 一般 方法 ；
第三， 分析了汽车 AR-HUD光学系统的性能要求 光学系统的性能要求 ，提出了其光学系统的设 计指标 ，以某车型的前挡风玻璃面作为虚像与实景组合器， 设计了一种基于 离轴反射光路结构的汽车 AR-HUD光学系统 ，借助 Zemax软件 对光路进行了优 化，并对系统成像质量和 公差容错进行了 初步 分析；
第四，分析了 第四，分析了 汽车 AR-HUD产生重影 现象的原理，研究了消除产生重影 现象的原理，研究了消除产生重影 现象的原理，研究了消除的方法， 并推导出了相应公式， 为消除重影提供了理论依据；
第五，针对汽车 ，针对汽车 AR-HUD的源图像 的源图像 高亮度的要求 ，研究了汽车 HUD的源图 像显示技术， 设计了一款 用于 DLP光机的微投影物镜 ，并对其进行了成像质量 分析 ；

第六，提出了汽车 AR-HUD的虚像视距、 场角的虚像视距、 场角Eyebox测试方法， 设计搭建了原理性实 验光路，并对虚像进行测试结果显示数据与设计搭建了原理性实 验光路，并对虚像进行测试结果显示数据与设计搭建了原理性实 验光路，并对虚像进行测试结果显示数据与验数据具有一致性，说明了测试 方法是 可行 的。