OAS光學(xué)軟件 | MLA 投影燈案例分析

01/簡(jiǎn)介

MLA（微透鏡陣列）投影燈是面向微型投影、標(biāo)識(shí)照明與車(chē)載氛圍顯示的微光學(xué)核心器件，通過(guò)微米級(jí)透鏡陣列實(shí)現(xiàn)高精度光場(chǎng)調(diào)控，可顯著提升光線利用率、投影均勻性與成像清晰度。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)迭代，易出現(xiàn)陣列匹配偏差、成像畸變、亮度不均及雜散光干擾等問(wèn)題。本案例依托 OAS 光學(xué)軟件，完成 MLA 投影燈全鏈路建模、光線追跡、性能分析與參數(shù)優(yōu)化，為器件工程化提供精準(zhǔn)仿真依據(jù)。

02/案例設(shè)置與操作

? 模型構(gòu)建

基于 OAS 軟件三維建模與微結(jié)構(gòu)元件庫(kù)，搭建 MLA 投影燈完整光學(xué)模型，其核心光學(xué)結(jié)構(gòu)包括 LED 光源、核心模組及光闌。

LED光源是系統(tǒng)的“引擎”提供能量輸入，設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合適功率的 LED，并將發(fā)散、不均勻的光線進(jìn)行匯聚準(zhǔn)直，提升系統(tǒng)效率的同時(shí)為后續(xù)光路做準(zhǔn)備。

核心模組主要是由玻璃基板以及微透鏡陣列構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)“芯片”，模組入光面由上百個(gè)微型透鏡組成，主要是將入射光聚焦到中間層；模組中間層是圖像掩膜，通過(guò)光刻工藝實(shí)現(xiàn)了所需的投影圖像陣列；模組出光面同樣是一層微透鏡陣列結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)將掩膜上的圖案精確成像并投射到目標(biāo)面，每個(gè)透鏡單元投影的疊加最終形成明亮清晰的最終圖像。

光闌用于阻擋雜散光，能夠消除投影成像過(guò)程中鬼影等問(wèn)題。

導(dǎo)入 LED 實(shí)測(cè)光譜、發(fā)散角、配光曲線與光通量參數(shù)；按微米級(jí)加工公差定義微透鏡口徑、曲率、陣列排布與面型精度；通過(guò)軟件輕量化 CAD 內(nèi)核完成光機(jī)一體化裝配，嚴(yán)格控制元件同軸度與間距公差，確保模型與實(shí)際加工裝配高度一致。

? 參數(shù)配置

在 OAS 參數(shù)化界面完成關(guān)鍵光學(xué)參數(shù)配置：設(shè)定光源工作功率、準(zhǔn)直透鏡入射孔徑與視場(chǎng)角；對(duì) MLA 芯片設(shè)置單元透鏡焦距、陣列周期、占空比及表面膜層透過(guò)率實(shí)現(xiàn)亮度均勻性調(diào)控，使整體亮度差異控制在15%以?xún)?nèi)，避免出現(xiàn)暗區(qū)與亮斑；配置投影物鏡焦距、F 數(shù)與畸變控制目標(biāo)；添加雜散光探測(cè)器與輻照度分析面，設(shè)置能量閾值與接收范圍，剔除系統(tǒng)噪聲與無(wú)效雜散光信號(hào)，保障分析數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。

? 分析優(yōu)化

采用 OAS序列與非序列光線追跡引擎，生成 MLA 投影燈三維光線軌跡傳播圖，直觀呈現(xiàn)子光線準(zhǔn)直、聚焦與成像全過(guò)程。利用軟件像質(zhì)評(píng)估工具，獲取 MTF、點(diǎn)列圖、波前誤差與畸變曲線，量化評(píng)價(jià)成像清晰度；通過(guò)輻照度分布分析，優(yōu)化微透鏡排布與光源匹配關(guān)系，提升投影面均勻性；借助雜散光路徑提取與關(guān)鍵面篩選功能，定位散射源頭并優(yōu)化膜層與結(jié)構(gòu)，將雜散光抑制至設(shè)計(jì)閾值以下。

03/總結(jié)

OAS 憑借微結(jié)構(gòu)建模、光機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)、全面像質(zhì)分析與雜散光管控能力，可為 MLA 投影燈及同類(lèi)微光學(xué)器件提供從概念設(shè)計(jì)到工程驗(yàn)證的一體化解決方案，有效縮短研發(fā)周期、提升產(chǎn)品可靠性與性能上限。