提高车载平视显示器观看亮度的微结构膜设计

庹长富; 吕国强; 徐立业; 冯奇斌; 王梓

doi:10.37188/OPE.20212908.1822

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提高车载平视显示器观看亮度的微结构膜设计

现代应用光学 | 更新时间：2021-09-01

- 提高车载平视显示器观看亮度的微结构膜设计
- Design of micro-structure film for improving viewing brightness of vehicle head-up display
- 光学精密工程 2021年29卷第8期页码：1822-1831
- 作者机构：
  
  1.合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥 230009
  2.合肥工业大学特种显示技术国家工程实验室现代显示技术省部共建国家重点实验室光电技术研究院，安徽合肥 230009
  3.合肥工业大学电子科学与应用物理学院，安徽合肥 230009
- 作者简介：
  
  [ "庹长富（1994-），男，贵州黔南人，硕士研究生，2018年于湖北工业大学获得学士学位，主要从事光学微结构设计等方面的研究。E-mail：1584238801@qq.com" ]
  [ "王　梓（1991-），男，安徽合肥人，副研究员，2012年、2017年于中国科学技术大学分别获得学士、博士学位，主要从事全息3D显示、微纳光学结构设计等方面的研究。E-mail：wangzi@hfut.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  安徽省科技重大专项(2019b05050001)
- DOI：10.37188/OPE.20212908.1822
  中图分类号： TN141.9
- 收稿日期：2020-12-27，
  
  修回日期：2021-02-23，
  
  纸质出版日期：2021-08-15
- 稿件说明：
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庹长富,吕国强,徐立业等.提高车载平视显示器观看亮度的微结构膜设计[J].光学精密工程,2021,29(08):1822-1831.

TUO Chang-fu,LÜ Guo-qiang,XU Li-ye,et al.Design of micro-structure film for improving viewing brightness of vehicle head-up display[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(08):1822-1831.
庹长富,吕国强,徐立业等.提高车载平视显示器观看亮度的微结构膜设计[J].光学精密工程,2021,29(08):1822-1831. DOI： 10.37188/OPE.20212908.1822.

TUO Chang-fu,LÜ Guo-qiang,XU Li-ye,et al.Design of micro-structure film for improving viewing brightness of vehicle head-up display[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(08):1822-1831. DOI： 10.37188/OPE.20212908.1822.

摘要

车载平视显示器可以将驾驶员需要低头查看的信息以虚像的形式直接显示在驾驶员的视线方向上，有效地减少因视线偏离驾驶方向导致的交通事故。当前的平视显示器产品在其眼盒（Eyebox）区域以外仍然存在部分虚像，导致Eyebox区域亮度降低、系统光效不高等问题。本文以像源图像单列像素点的散射角度作为设计单元，设计了一种光学微结构薄膜来调控投影光线的方向，将投影光线更多地聚集于Eyebox区域内。对该微结构膜进行了建模仿真、实际加工和实验测试，测试结果表明Eyebox区域上的平均亮度提高了31.7%左右。该方法可有效提高平视显示器的观看亮度和系统光效，一定程度上减少了Eyebox区域外的杂散光线，减少了驾驶室内的光污染。

Abstract

Vehicle head-up displays can directly display information required by a driver to view the direction of the driver's sight line as a virtual image， which effectively reduces traffic accidents caused by sight deviation from the driving direction. Current head up display products have some virtual images outside the eyebox area， which leads to problems of low brightness in this area and low light efficiency of the system. We take the scattering angle of single row pixels in the source image as the design unit and design an optical microstructure film to control the direction of the projection light， so that the projection light is more concentrated in the eyebox area. The test results indicate that the average brightness of the eyebox area increased by 31.7%. This method can effectively improve the viewing brightness and system lighting efficiency of the head up display and reduce both light pollution in a cab and the stray light outside the eyebox area.

关键词

Keywords

references

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