微透鏡陣列在汽車投影燈中的應(yīng)用

在智能汽車飛速發(fā)展的今天，汽車不再只是一種駕駛工具，它是家的延伸、辦公空間的拓展也是行動(dòng)的娛樂(lè)空間。而在充份發(fā)揮“光”的設(shè)計(jì)技術(shù)后，更直觀的體現(xiàn)個(gè)性化。想象一下當(dāng)你坐在駕駛座上，儀表盤(pán)的數(shù)字和圖標(biāo)不再是靜止的，而是動(dòng)態(tài)投影出的立體影像，仿佛在儀表盤(pán)上跳動(dòng)，為你提供最直觀的駕駛信息。在夜晚，車輛的底部投影出璀璨的光毯，不僅增加了行車的安全性，也大大提升了車輛的科技感和未來(lái)感。當(dāng)你打開(kāi)車門(mén)，地面上立刻出現(xiàn)歡迎光毯，而車門(mén)上則投影出車輛的標(biāo)志或者你的名字，這一切都讓你感到獨(dú)特和個(gè)性化。融合這些夢(mèng)幻又個(gè)性化的光學(xué)技術(shù)使科技與藝術(shù)得以完美結(jié)合，也帶給我們?nèi)碌鸟{駛體驗(yàn)。而將駕駛體驗(yàn)推向一個(gè)全新的維度的技術(shù)之一正是源于仿生學(xué)中昆蟲(chóng)復(fù)眼結(jié)構(gòu)的微透鏡陣列技術(shù)。

微透鏡陣列在汽車投影燈中的應(yīng)用

微透鏡陣列（Micro Lens Array，簡(jiǎn)稱MLA），是由許多直徑在1毫米或更小的微型透鏡組成的陣列，源于仿生學(xué)中的昆蟲(chóng)復(fù)眼結(jié)構(gòu)。這些陣列通常由玻璃基板和兩側(cè)的塑料透鏡陣列構(gòu)成，并主要應(yīng)用于汽車行業(yè)中的投影應(yīng)用，例如標(biāo)志投影儀或光毯燈。由于其尺寸較小且能夠?qū)D像投影到目標(biāo)表面上，因此非常適合這些應(yīng)用。

MLA采用半導(dǎo)體式晶圓量產(chǎn)工藝制造，并且切割成單個(gè)部件。這種工藝確保了光學(xué)元件與掩模版之間能實(shí)現(xiàn)高度對(duì)準(zhǔn)精度，這對(duì)于投影儀來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)橥ㄟ^(guò)透鏡投影出的圖像需要在遠(yuǎn)處精準(zhǔn)重疊，否則重疊的圖像就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位，導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。

微透鏡陣列的光學(xué)設(shè)計(jì)

在光學(xué)設(shè)計(jì)階段，LucidShape軟件能夠?qū)LA進(jìn)行精細(xì)的設(shè)計(jì)和調(diào)整，可自動(dòng)設(shè)計(jì)單個(gè)透鏡并生成矩形陣列。設(shè)計(jì)者可以在MF-Lens對(duì)話框中輕松調(diào)整透鏡陣列的尺寸和間距，為MLA的設(shè)計(jì)提供了極大的便利。

以一個(gè)5x5的透鏡陣列為例，每個(gè)透鏡的尺寸為1x1mm，透鏡層的厚度為0.2mm，由塑料制成；而玻璃層的厚度則為3mm。掩模版位于塑料透鏡材料內(nèi)部的玻璃層上方。

▲ 圖 一個(gè)5x5帶掩膜版的微透鏡陣列的示例，可以將符號(hào)投影到地面上

計(jì)算和處理掩模表面

在完成光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并確定投影區(qū)域后，設(shè)計(jì)者需要選擇圖像并計(jì)算相應(yīng)的掩模版。需要在LucidShape坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)生成所需圖像形狀的CAD表面并將其導(dǎo)入LucidShape,接著對(duì)其添加光線數(shù)據(jù)接收器。

通過(guò)運(yùn)行光線追跡功能，設(shè)計(jì)者可以收集進(jìn)入圖像表面的所有光線，并反向追蹤直至掩模版平面。位于掩模版平面上的照度接收器能夠收集照度分布，將其轉(zhuǎn)換成表面并導(dǎo)出到CAD進(jìn)行處理，而設(shè)計(jì)者將導(dǎo)出的表面處理成可用的掩模版表面后，可重新導(dǎo)入LucidShape并模擬驗(yàn)證。這一系列的精細(xì)操作保證了MLA的設(shè)計(jì)質(zhì)量和投影效果。

結(jié)論

微透鏡陣列（MLA）在汽車投影應(yīng)用中扮演著重要的角色。利用LucidShape軟件，可以高效地設(shè)計(jì)和優(yōu)化這些陣列。該軟件還能夠計(jì)算任意投影平面上目標(biāo)圖像的掩模版。盡管存在一定限制，但是通過(guò)使用多個(gè)掩模版和LED，設(shè)計(jì)者仍然可以創(chuàng)造出豐富的小型動(dòng)畫(huà)，從而使MLA的應(yīng)用更具靈活性。這項(xiàng)技術(shù)正在不斷發(fā)展，其應(yīng)用的可能性也在不斷擴(kuò)大，我們有理由相信，MLA將在未來(lái)帶給我們更多的驚喜。