庹長(zhǎng)富，呂國(guó)強(qiáng)，徐立業(yè)，馮奇斌，王 梓*

（1.合肥工業(yè)大學(xué) 儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.合肥工業(yè)大學(xué) 特種顯示技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室 現(xiàn)代顯示技術(shù)省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室光電技術(shù)研究院，安徽 合肥 230009；3.合肥工業(yè)大學(xué) 電子科學(xué)與應(yīng)用物理學(xué)院，安徽 合肥 230009）

1 引 言

車載平視顯示器（Head Up Display，HUD）是將汽車行駛信息以及導(dǎo)航、短信、電話和郵件等信息進(jìn)行圖像化后，通過(guò)光學(xué)元件和擋風(fēng)玻璃形成的成像系統(tǒng)在人眼視野前方2~5 m處形成虛像的一種輔助駕駛工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)駕駛員駕駛過(guò)程中低頭查看儀表信息的平均時(shí)間約為1~3 s，以城市道路60 km/h的平均車速計(jì)算，駕駛員注意力離開(kāi)路面3 s，相當(dāng)于閉著眼睛駕駛50 m，因此導(dǎo)致了很多的交通事故［1］。抬頭顯示技術(shù)可以一定程度上緩解駕駛信息交互和行車安全之間的矛盾。

車載HUD主要有擋風(fēng)玻璃HUD（Wind‐shield HUD，WHUD）和組合型HUD（Combiner HUD，CHUD）兩類。前者顯示效果好，成本較高；后者聯(lián)動(dòng)性差并且需要占用額外的空間，但其價(jià)格便宜，使用范圍廣。隨著我國(guó)汽車市場(chǎng)的不斷增大，以及人們安全意識(shí)的不斷提高，對(duì)車載HUD的需求不斷增加。車載HUD的質(zhì)量要求也不斷提高，如更高的顯示亮度，更好的成像質(zhì)量，更強(qiáng)的環(huán)境融合效果，以及同樣顯示質(zhì)量下更低的能耗等。近年來(lái)，武晨晨等人通過(guò)設(shè)計(jì)光學(xué)微結(jié)構(gòu)膜提高車載HUD微投影系統(tǒng)的背光亮度，以提高像源圖像的亮度從而提高HUD的顯示亮度［2］；歐高焓等人針對(duì)具有高的成像質(zhì)量和環(huán)境融合效果的車載AR-HUD，設(shè)計(jì)了一種基于離軸反射的汽車AR-HUD光路系統(tǒng)［3］；Yan等人設(shè)計(jì)并制作了用于微型平視顯示器的微結(jié)構(gòu)膜［4］；Okumura等人制作并分析了反射式微結(jié)構(gòu)陣列對(duì)HUD成像質(zhì)量的影響［5］。但是，目前對(duì)于優(yōu)化系統(tǒng)提高系統(tǒng)光效等方面的研究還比較少。

本文分析了HUD固定的眼盒觀看區(qū)域外依然存在投影光線的原因，通過(guò)分析HUD成像系統(tǒng)的等效光路，計(jì)算出每個(gè)像素點(diǎn)上散射光線完全進(jìn)入Eyebox區(qū)域內(nèi)時(shí)的散射角度，并設(shè)計(jì)光學(xué)微結(jié)構(gòu)將該角度以外一定范圍內(nèi)的光線調(diào)控至Eyebox區(qū)域內(nèi)。

2 分析和設(shè)計(jì)

2.1 車載HUD系統(tǒng)

車載HUD系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由信息圖像化處理單元（Picture Generation Unit，PGU）、微投影系統(tǒng)和反射式成像系統(tǒng)三部分組成。PGU將顯示信息轉(zhuǎn)換成圖像數(shù)據(jù)傳輸給投影儀，投影儀將圖像投射到散射屏幕上形成像源圖像；散射光線進(jìn)入與之匹配的反射成像系統(tǒng)中，最后反射到使用者的眼部附件附近形成Eyebox。

圖1 車載HUD系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)Fig.1 Basic structure of vehicle HUD system

圖2 HUD系統(tǒng)的雜散光Fig.2 Stray light in HUD system

2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的分析與推算

HUD反射成像系統(tǒng)的等效光路如圖3所示。其中，OE表示具有一定焦距f的透鏡組，用于對(duì)像源圖像在觀看側(cè)進(jìn)行成像，所成的實(shí)像就是在Eyebox區(qū)域內(nèi)透過(guò)擋風(fēng)玻璃觀看到的虛像的物；θA和θT分別表示投影散射屏幕在水平方向的實(shí)際散射角和最適散射角，根據(jù)屏幕亮度視角的定義，這里將θA和θT定義為散射角度的半高半寬（Half Width at Half Maxim，HWHM），即亮度值下降為最大亮度50%處的角度。為了方便描述，將投影儀發(fā)出的光線稱為主光線，主光線在散射屏幕上發(fā)生散射后與主光線傳播方向不一致的光線稱為散射光線。通過(guò)分析HUD系統(tǒng)的等效光路可以發(fā)現(xiàn)，投影光線投射到Eyebox觀看區(qū)域以外的主要原因有：（1）散射屏幕的實(shí)際散射角θA過(guò)大，如圖3（a）所示，對(duì)于第i列像素點(diǎn)發(fā)出的具有一定發(fā)散角度的光線，當(dāng)θA>θT時(shí)，散射光線進(jìn)入成像系統(tǒng)后投射到Eyebox以外的區(qū)域；如圖3（b）所示，當(dāng)θA=θT時(shí)，投影光線剛好全部投射到Eyebox區(qū)域內(nèi)，此時(shí)的散射角度θT為最適散射角度；（2）投影儀發(fā)出的主光線經(jīng)過(guò)成像系統(tǒng)后，沒(méi)有會(huì)聚在Eyebox中心點(diǎn)處，導(dǎo)致分布于主光線兩側(cè)的散射光線總會(huì)有一側(cè)的部分光線落入Eyebox區(qū)域之外。

圖3 車載平視顯示器的光路Fig.3 Optical path of head-up display rehicle

這兩個(gè)影響因素之間也存在著一定的聯(lián)系。根據(jù)調(diào)研，設(shè)置其固定的系統(tǒng)參數(shù)如表1所示。表中，Dev為Eyebox到虛像之間的距離；Le為Eye‐box的 尺 寸 參 數(shù)；Dew為Eyebox到 擋 風(fēng) 玻 璃 之 間的距離；Lv為虛像尺寸；Dwo為擋風(fēng)玻璃到OE之間的距離；Ls為像源尺寸；Dwv為擋風(fēng)玻璃到虛像之間的距離；Dos為OE到像源之間的距離；x為屏幕上任意一點(diǎn)到屏幕中心的距離；h為投影距離。記第i列像素的中心點(diǎn)的位置xi為該列像素點(diǎn)的計(jì)算位置，基于屏幕的對(duì)稱性，因此只考慮屏幕上右半部分像素點(diǎn)的情況，xi=(i-0.5)×d（i=1，2，…，640），d為像素寬度。根據(jù)放大率γ公式（1）、高斯成像公式（2）以及等效光路的幾何關(guān)系［5，8］，可得第i列像素的最適散射角θiT的表達(dá)式為：

表1 HUD系統(tǒng)參數(shù)表Tab.1 Parameters of HUD system

由散射屏幕的散射特性可知，θiT的角平分線就是xi點(diǎn)發(fā)出的主光線，且該光線過(guò)Eyebox中心點(diǎn)，再根據(jù)式（1）和式（2）可推導(dǎo)出該列像素點(diǎn)上任意點(diǎn)x的主光線偏轉(zhuǎn)角βi(x)為：

由此得到屏幕上所有像素點(diǎn)主光線的偏轉(zhuǎn)角度。

2.3 微結(jié)構(gòu)的面型設(shè)計(jì)

為了解決上述2個(gè)問(wèn)題，微結(jié)構(gòu)面型設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)步驟：首先分析圖3所示的等效光路，計(jì)算主光線需要通過(guò)微結(jié)構(gòu)所達(dá)到的偏轉(zhuǎn)角度，并根據(jù)這組關(guān)系計(jì)算出一個(gè)菲涅爾透鏡實(shí)現(xiàn)投影主光線的偏轉(zhuǎn)。但是由于散射屏幕的散射角度過(guò)大，因此下一步是將每列像素點(diǎn)發(fā)出的散射光線收縮至式（3）計(jì)算的最適散射角度θiT。

微結(jié)構(gòu)膜在應(yīng)用時(shí)與散射屏幕的距離非常貼近，微結(jié)構(gòu)與像素點(diǎn)的寬度均在幾十微米量級(jí)，因此需要將每列像素點(diǎn)看作一個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)展光源進(jìn)行微結(jié)構(gòu)面型設(shè)計(jì)。針對(duì)收縮擴(kuò)展光源調(diào)控面型的設(shè)計(jì)，Wu等人提出了一種根據(jù)特定的輸入、輸出條件進(jìn)行迭代計(jì)算的方法［9］。但是該方法只適用于擴(kuò)展光源能量為對(duì)稱分布的面型，且確定初始面型的方法沒(méi)有與特定輸出條件相聯(lián)系，導(dǎo)致最后結(jié)果與特定輸出條件之間存在一定的偏差。

據(jù)介紹，加拿大是世界上最大的氯化鉀生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)之一，已知儲(chǔ)量為幾十億噸，按目前全世界的需求水平來(lái)計(jì)算，可供開(kāi)采幾百年，加拿大目前的氯化鉀生產(chǎn)能力達(dá)到3000萬(wàn)噸/年。自1972年成立以來(lái)，加拿大鉀肥公司已銷售近2億噸鉀肥，覆蓋60個(gè)國(guó)家，超過(guò)125位客戶，其中已累計(jì)向中國(guó)供應(yīng)4000多萬(wàn)噸鉀肥。

本文在上述方法的基礎(chǔ)上提出了一種針對(duì)擴(kuò)展光源能量分布為非對(duì)稱分布的面型設(shè)計(jì)方法。該方法在確定擴(kuò)展光源輸入和輸出條件的前提下，將能反映輸出特點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)面型作為計(jì)算完整面型的初始面型，然后通過(guò)迭代計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)初始（偏轉(zhuǎn)）面型的優(yōu)化補(bǔ)償，得到滿足要求的完整面型。迭代計(jì)算的過(guò)程是在初始面型上劃分出n個(gè)等間距的采樣點(diǎn)，從初始面型的一端開(kāi)始計(jì)算擴(kuò)展光源的邊界光線在一個(gè)采樣點(diǎn)處的出射角度，并保持面型上該采樣點(diǎn)以后的所有采樣點(diǎn)處出射光線都為該出射角度；通過(guò)光線反向追跡確定計(jì)算點(diǎn)處出射光線在擴(kuò)展光源上的入射亮度，根據(jù)在微結(jié)構(gòu)面型上各點(diǎn)處以特定角度出射的光線的亮度積分等于出射光線在該角度下的光強(qiáng)這一性質(zhì)［10］，在初始面型另一端的端點(diǎn)的切線上計(jì)算出一個(gè)新的面型數(shù)據(jù)點(diǎn)。重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程，直至面型上某一采樣點(diǎn)上的出射光線的角度等于式（3）計(jì)算的最適散射角度，此時(shí)迭代計(jì)算結(jié)束。

2.3.1 偏轉(zhuǎn)面型計(jì)算

本文根據(jù)式（4）進(jìn)行具有偏轉(zhuǎn)作用的菲涅爾透鏡的設(shè)計(jì)。圖4（a）所示為主光線偏轉(zhuǎn)示意圖。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所使用的投影儀的參數(shù)可知，主光線入射角為：θ(x)=actan(x60)，x為各列像素點(diǎn)到屏幕中心垂線之間的距離，偏轉(zhuǎn)面型的作用就是將θ(x)偏轉(zhuǎn)到βi(x)，使所有像素點(diǎn)中心的主光線均會(huì)聚于Eyebox中心點(diǎn)，中心點(diǎn)兩側(cè)的主光線按理想光路的成像特性分布在像素中心點(diǎn)兩側(cè)。圖4（b）為計(jì)算的初始面型的部分面型，C1iC2i為第i列像素點(diǎn)所需要的偏轉(zhuǎn)面型，其寬度等于像素點(diǎn)的寬d。

圖4 初始面型Fig.4 Initial profile

在進(jìn)行面型迭代計(jì)算之前，需要先根據(jù)實(shí)際情況確定輸入和輸出的條件。如圖5（a）所示，當(dāng)入射光線以一定角度θ(x)穿過(guò)散射屏幕上一點(diǎn)時(shí)，其光線能量分布一般為余弦-冪函數(shù)，且對(duì)稱分布在θ(x)的兩側(cè)［11-12］。因此，建立散射屏幕上各點(diǎn)的亮度函數(shù)L(x，α)：

式中α為該點(diǎn)處散射光線的角度范圍，滿足α∈[θ(x)-θA，θ(x)+θA]。對(duì)實(shí)驗(yàn)所使用的散射屏幕進(jìn)行測(cè)量得θA=±22°，根據(jù)對(duì)θA的定義取式（5）的冪指數(shù)為9；L0為待定系數(shù)。因此，散射屏幕上單列素點(diǎn)i在散射角α范圍內(nèi)的總光通量?Diff為：

由于投影圖像具有很好的亮度均勻性，可將投影光線設(shè)置為朗伯發(fā)光強(qiáng)度：I=I0×cosθ，則單列像素點(diǎn)i上的總光通量?Pro為：

假設(shè)系統(tǒng)為能量無(wú)損系統(tǒng)，則有：?Diff=?Pro，由此確定出L(x，α)中的參數(shù)L0。

如圖5（b）所示，對(duì)于每一列像素點(diǎn)i的輸出目標(biāo)光強(qiáng)函數(shù)Ii(δ)，應(yīng)該具有兩個(gè)必要的特征：（1）Ii(δ)應(yīng)是一個(gè)HWHM值 為θT的函數(shù)；（2）由于輸出函數(shù)是一個(gè)光強(qiáng)函數(shù)（定義一個(gè)點(diǎn)的能量分布），即需要以該像素寬度上某一點(diǎn)的特征來(lái)代表整個(gè)像素點(diǎn)的特征，因此以該像素上中心點(diǎn)xi處主光線的出射角度βi(xi)作為整個(gè)像素點(diǎn)輸出光強(qiáng)函數(shù)的特征。結(jié)合輸入函數(shù)的特點(diǎn)，將第i列像素點(diǎn)的輸出光強(qiáng)分布函數(shù)假設(shè)為：

圖5 輸入輸出條件Fig.5 Input and output conditions

其中：δ為該像素點(diǎn)輸出光強(qiáng)的角度范圍，滿足δ∈[βi(xi)-θT，βi(xi)+θT]，Ii0為待定系數(shù)。根據(jù)2.2對(duì)θiT的推算，取式（8）的冪指數(shù)為26，則出射光線在δ范圍內(nèi)的總光通量?out可表示為：

忽略微結(jié)構(gòu)對(duì)光線能量的吸收，則有：?Diff=?out，由此可確定Ii(δ)的參數(shù)Ii0。

2.3.2 迭代面型計(jì)算

確定好輸入和輸出條件后，開(kāi)始在初始面型C1iC2i上進(jìn)行迭代計(jì)算。根據(jù)對(duì)輸出條件的分析可知，特定出射角度δ是關(guān)于βi(xi)對(duì)稱分布的，因此以βi(xi)為界把微結(jié)構(gòu)的迭代計(jì)算分為左右兩部分：通過(guò)對(duì)δ∈[βi(xi)，βi(xi)+θT]內(nèi) 的 遍歷，完成對(duì)右側(cè)迭代面型的計(jì)算；通過(guò)對(duì)δ∈[βi(xi)-θT，βi(xi)]內(nèi)的遍歷，完成對(duì)左側(cè)迭代面型的計(jì)算。

這里以像素點(diǎn)i右側(cè)迭代面型的計(jì)算為例，對(duì)迭代過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明。如圖6（a）所示，首先在C1iC2i上的n個(gè)等間距采樣點(diǎn)Pj（j=1，2，…，n）處對(duì)出射角δ1=βi(xi)的光線進(jìn)行反向追跡，計(jì)算入射光線xj Pj在擴(kuò)展光源S1iS2i上的位置xj和入射 角αj，根 據(jù) 式（5）計(jì) 算Pj的 亮 度 值L(xj，αj)，L(xj，αj)構(gòu)成一個(gè)關(guān)于出射光線間距l(xiāng)的亮度函數(shù)fδ1(l)，記 兩 邊 界 光 線 之 間 的 距 離 為lδ1，有l(wèi)∈[0，lδ1]；則C1iC2i上的出射光強(qiáng)I(δ1)等于亮度函數(shù)fδ1(l)在［0，lδ1］上的積分［10］，如下：

根據(jù)式（10）在Pn的切線上確定一點(diǎn)Pn+1，使得：I(δ1)=Ii(δ1)，Pn+1就是右側(cè)迭代面型上的第一點(diǎn)。如圖6（b）所示，連接S2i Pn+1，根據(jù)折射定律計(jì)算Pn+1點(diǎn)處以δ1角度出射的切線，為計(jì)算下一點(diǎn)Pn+2做準(zhǔn)備。連接S1i P2，即讓擴(kuò)展光源的左邊界點(diǎn)以α2入射，重復(fù)計(jì)算Pn+1點(diǎn)的方法，在Pn+1的切線上得到Pn+2點(diǎn)及其切線，直到在面型上存在一點(diǎn)Mr，使得S2i Mr的角度α等于S2i點(diǎn)的最大散射角αmax。對(duì)于像素點(diǎn)i有：αmax=arctan((xi+0.5d)/60)+θA。根據(jù)多次計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)α=αmax時(shí)，出射光線的角度δmax也在δ=βi(xi)+θT這個(gè)最大出射角附近。因此，可以認(rèn)為完成了右側(cè)迭代面型的計(jì)算。

圖6 迭代面型計(jì)算過(guò)程Fig.6 Calculation process of iterative profile

如 圖6（c）所 示，對(duì) 于 出 射 角δ∈[βi(xi)-θT，βi(xi)]內(nèi)的左側(cè)迭代面型，計(jì)算方法是相同的，不同之處是需要從初始面型C1iC2i右側(cè)的Pn-1點(diǎn)向左側(cè)P1（C1i）點(diǎn)進(jìn)行亮度積分計(jì)算，得到面型上的數(shù)據(jù)點(diǎn)。直至面型上存在如圖6（d）所示的一點(diǎn)Ml，使得光線S1i Ml的入射角度α等于該點(diǎn)最小散射角度αmin=arctan((xi-0.5d)/)60-θA，此時(shí)完成了左側(cè)迭代面型的計(jì)算。

重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程，完成對(duì)屏幕上右半部分像素點(diǎn)的微結(jié)構(gòu)面型計(jì)算，然后鏡像得到左半部分像素點(diǎn)的微結(jié)構(gòu)。最后，將設(shè)計(jì)好的二維微結(jié)構(gòu)形貌向垂直方向進(jìn)行拉伸形成柱狀光學(xué)微結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該列像素點(diǎn)水平方向散射角度的調(diào)控，幾乎不改變垂直方向上光線的出射角度［13］。

3 實(shí) 驗(yàn)

3.1 設(shè)計(jì)結(jié)果及仿真分析

圖7（a）為根據(jù)上述設(shè)計(jì)方法使用MATLAB編程計(jì)算的微結(jié)構(gòu)膜的一半，圖7（b）為i=640時(shí)的微結(jié)構(gòu)面型。該微結(jié)構(gòu)膜是由每個(gè)像素點(diǎn)的微結(jié)構(gòu)排列在相應(yīng)的位置形成，將其鏡像得到微結(jié)構(gòu)膜的另一半。

圖7 微結(jié)構(gòu)面型Fig.7 Microstructure profile

如圖8（a）所示，使用LightTools光學(xué)仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)膜進(jìn)行建模仿真。以點(diǎn)光源的光線作為投影儀發(fā)出的光線，使用遠(yuǎn)場(chǎng)接收器測(cè)量出射光線的空間光強(qiáng)分布。圖8（b）為有微結(jié)構(gòu)和無(wú)微結(jié)構(gòu)膜時(shí)調(diào)控方向光強(qiáng)分布的仿真結(jié)果。該結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)增亮膜可以將散射膜的HWHM值從±22°縮小到±14°左右。

圖8 仿真結(jié)果Fig.8 Simulation results

如圖9所示，根據(jù)圖3等效光路的幾何關(guān)系，計(jì)算像源面型上各點(diǎn)±22°和±14°內(nèi)的出射光線經(jīng)過(guò)成像系統(tǒng)后在Eyebox平面上的位置，坐標(biāo)原點(diǎn)為光軸方向。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，有微結(jié)構(gòu)膜時(shí)（±14°）進(jìn)入Eyebox區(qū)域的光通量比沒(méi)有微結(jié)構(gòu)（±22°）時(shí)增加了40%左右。圖10為使用Light‐Tools光學(xué)仿真軟件得到的HUD系統(tǒng)仿真模型。圖11（a）和圖11（b）分別為有無(wú)微結(jié)構(gòu)膜時(shí)Eye‐box區(qū)域內(nèi)的光強(qiáng)分布，可以看出，有微結(jié)構(gòu)膜時(shí)最大光強(qiáng)提高了36%左右，平均光強(qiáng)提高了33.6%左右。

圖9 ±22°和±14°光線在Eyebox面的位置Fig.9 Position of±22 ° and±14 ° lights on eyebox plane

圖10 HUD系統(tǒng)的仿真模型Fig.10 Simulation model of HUD system

圖11 HUD系統(tǒng)的光強(qiáng)分布Fig.11 Intensity distribution of HUD system

3.2 實(shí)際加工及實(shí)驗(yàn)測(cè)試

微結(jié)構(gòu)形貌的加工使用德國(guó)Heidelberger公司的MLA100型無(wú)掩膜光刻機(jī)完成，并使用Carl Zeiss公司的LSM700型激光共聚焦顯微鏡對(duì)加工的微結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行檢測(cè)。圖12（a）是對(duì)實(shí)際加工的微結(jié)構(gòu)形貌的檢測(cè)結(jié)果；圖12（b）為設(shè)計(jì)面型與實(shí)際面型的對(duì)比，可以看出實(shí)際加工的面型與設(shè)計(jì)面型基本一致。以光刻加工的微結(jié)構(gòu)形貌作為模板，采用納米壓印技術(shù)將微結(jié)構(gòu)形貌壓印到透明的PET材料上，形成如圖12（c）所示的微結(jié)構(gòu)增亮膜。

圖12 微結(jié)構(gòu)膜加工結(jié)果Fig.12 Preparation result of microstructure film

為了測(cè)試所設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)膜對(duì)HUD系統(tǒng)的增亮效果，本文參照2.1設(shè)置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，搭建了如圖13（a）所示的HUD實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的OE使用滿足口徑和焦距需求的菲涅爾投影透鏡實(shí)現(xiàn)［14］，其顯示效果如圖13（b）所示。圖13（c）是使用日本TOPCON公司的BM-7A型亮度計(jì)在暗室環(huán)境下對(duì)虛像上多個(gè)矩形亮斑中心點(diǎn)處的亮度進(jìn)行測(cè)試［15］，測(cè)量點(diǎn)的平均亮度如表2所示。由測(cè)量結(jié)果可知，在使用微結(jié)構(gòu)增亮膜后其平均亮度約為362.8 nit，比沒(méi)有微結(jié)構(gòu)膜的情況提高了31.7%左右。

圖13 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及結(jié)果Fig.13 Experimental setup and results

4 結(jié) 論

本文提出了一種微結(jié)構(gòu)膜設(shè)計(jì)方法，對(duì)所設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)膜進(jìn)行了仿真、加工和檢測(cè)，得到了與設(shè)計(jì)形貌基本一致的微結(jié)構(gòu)形貌，然后搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)微結(jié)構(gòu)膜的增亮效果進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)膜能有效地將Eyebox區(qū)域以外的投影光線調(diào)控到Eyebox觀看區(qū)域內(nèi)，使該區(qū)域的平均亮度提高31.7%左右。該方法不僅提高了HUD的顯示亮度和系統(tǒng)光效，同時(shí)也減少了雜散光對(duì)駕駛?cè)藛T的影響。