车载抬头显示器又被称为平视显示系统,是一种基于增强道路交通安全的视觉辅助驾驶系统。由于车体架构的不同以及反射镜等结构件厂商的加工标准存在差异,使得车载抬头显示器的成像效果存在不稳定性,进而导致公差分析复杂度也随之提升。本文针对两种典型的车载抬头显示器进行公差分析研究,总结完整的公差分析流程,分析获得车载抬头显示器二级反射镜、一级反射镜、PGU及整机公差与系统成像之间的相关性,并输出各结构件敏感程度。随之针对关键公差影响因素分析,可降低系统设计难度、提升光路优化速度,并改善像质使其更好的满足行业要求。本文针对平视显示系统的公差展开分析研究,主要工作有以下几个方面:第一,针对行业环境,搭建单曲车载抬头显示器及双曲车载抬头显示器两款典型系统,阐述车载抬头显示器的系统架构以及工作原理,明确系统成像的像质评价标准以及计算方法。经研究,两款抬头显示器优化设计结果能够满足对平视显示系统的公差进行分析。第二,在逆向光路中,进行多模式下蒙特卡洛分析,获得ZEMAX对系统架构的公差分析结果。同时运用ARtrix HUD Tools进行光路转换,获得正向光路下多模式蒙特卡洛公差分析结果,通过正、逆向光路公差分析对比总结,分析蒙特卡洛公差分析方法对两种车载抬头显示器系统的公差分析适用性。结果表明,宏观的蒙特卡洛分析对系统的公差分析适用性较低。第三,本次研究的关键部分,即结合系统成像的像质评价标准,运用控制变量法,在一定公差范围内,不断改变系统各光学件及整机自由度的偏移、倾斜公差量,通过分析改变前后的系统成像效果,特别是对动态像差的影响,输出敏感程度,获得各自由度公差改变与像质之间的影响关系。然后通过搭建实验平台,验证理论与实际的一致性。结合理论与实验结果,表明通过系统成像进行公差分析研究,对平视显示系统的公差分析更加全面,满足对车载抬头显示器公差的分析要求。