近年来,道路交通技术和汽车安全技术已经成为研究的热点,尤其是基于汽车辅助驾驶技术的研究更是引起了全世界的关注。车载视觉辅助驾驶系统是一种基于增加道路交通安全的技术手段,旨在增大驾驶员的视觉范围,消除驾驶视野盲区,缩短视觉干扰时间。本文所研究的抬头显示器系统HUD是一种车载视觉辅助系统,驾驶员通过该系统即可在平视范围内观察到叠加在路况上的重要行车信息的虚像,消除了因低头而产生的视觉盲区,增加了行车安全。本文针对车载抬头显示系统展开研究,主要工作有以下几个方面:第一,介绍了车载抬头显示系统的图像源—DLP微型投影机的光学设计方案,投影机采用RTIR的结构形式,照明部分采用复眼透镜进行匀光和光斑尺寸的调整,投影成像镜头为三片式远心光路设计。成像效果表明,此投影成像系统的像质均匀性好、对比度高、分辨率优,满足作为车载抬头显示系统图像源的使用要求。第二,进行了车载抬头显示系统的光学设计,利用ZEMAX多重结构设计功能模拟了人眼在EYEBOX内不同位置处的观察情形,结合设计指标要求和像差与性能分析图对不同结构组态的光路系统进行了成像质量分析,结果表明,系统很好得平衡了像差,光学系统设计合理,设计结果满足车辆人机工程学的要求,驾驶员可以获得较好的视觉效果。第三,提出了基于柱面变形投影镜头的后装车载抬头显示系统的结构,分析了在引入柱面变形投影镜头前后抬头显示系统尺寸的变化,分析结果证明柱面变形投影镜头可有效减小抬头显示装置的厚度。设计了应用于抬头显示系统的柱面变形投影镜头,经此镜头投影后,图像的垂直方向相对于水平方向被压缩。依据各个光学特性曲线图和像差曲线图,分析了该变形投影镜头的成像质量,分析结果表明,该设计合理地平衡了像差,镜头设计满足成像质量要求。