微透鏡陣列在汽車投影燈中的應用

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的娛樂空間。而在充份發(fā)揮“光”的設計技術后，更直觀的體現(xiàn)個性化。想象一下當你坐在駕駛座上，儀表盤的數(shù)字和圖標不再是靜止的，而是動態(tài)投影出的立體影像，仿佛在儀表盤上跳動，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感。當你打開車門，地面上立刻出現(xiàn)歡迎光毯，而車門上則投影出車輛的標志或者你的名字，這一切都讓你感到獨特和個性化。融合這些夢幻又個性化的光學技術使科技與藝術得以完美結(jié)合，也帶給我們?nèi)碌鸟{駛體驗。而將駕駛體驗推向一個全新的維度的技術之一正是源于仿生學中昆蟲復眼結(jié)構(gòu)的微透鏡陣列技術。

微透鏡陣列在汽車投影燈中的應用

微透鏡陣列（Micro Lens Array，簡稱MLA），是由許多直徑在1毫米或更小的微型透鏡組成的陣列，源于仿生學中的昆蟲復眼結(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，并主要應用于汽車行業(yè)中的投影應用，例如標志投影儀或光毯燈。由于其尺寸較小且能夠?qū)D像投影到目標表面上，因此非常適合這些應用。

MLA采用半導體式晶圓量產(chǎn)工藝制造，并且切割成單個部件。這種工藝確保了光學元件與掩模版之間能實現(xiàn)高度對準精度，這對于投影儀來說至關重要，因為通過透鏡投影出的圖像需要在遠處精準重疊，否則重疊的圖像就會出現(xiàn)錯位，導致成像質(zhì)量下降。

微透鏡陣列的光學設計

在光學設計階段，LucidShape軟件能夠?qū)LA進行精細的設計和調(diào)整，可自動設計單個透鏡并生成矩形陣列。設計者可以在MF-Lens對話框中輕松調(diào)整透鏡陣列的尺寸和間距，為MLA的設計提供了極大的便利。

以一個5x5的透鏡陣列為例，每個透鏡的尺寸為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5x5帶掩膜版的微透鏡陣列的示例，可以將符號投影到地面上

計算和處理掩模表面

在完成光學系統(tǒng)設計并確定投影區(qū)域后，設計者需要選擇圖像并計算相應的掩模版。需要在LucidShape坐標系統(tǒng)內(nèi)生成所需圖像形狀的CAD表面并將其導入LucidShape,接著對其添加光線數(shù)據(jù)接收器。

通過運行光線追跡功能，設計者可以收集進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)換成表面并導出到CAD進行處理，而設計者將導出的表面處理成可用的掩模版表面后，可重新導入LucidShape并模擬驗證。這一系列的精細操作保證了MLA的設計質(zhì)量和投影效果。

結(jié)論

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