提高汽车光学仿真精度的五种方法

在设计汽车光学系统时，尽可能精确地了解将在车辆内部和外部使用的材料的光学特性非常重要。这将为您提供准确的数据来模拟和评估光学系统以及它们如何与材料相互作用。您将能够更快地创建准确的原型，并对仿真结果充满信心。

光散射测量如何改善光学产品开发的具体示例包括：

量化的产品外观质量

访问纳米级表面粗糙度数据，实现更准确的光学产品仿真

在光学设计评估中访问真实世界的体积散射数据

Synopsys 提供高精度测量仪器，可让您获取材料的光学特性并将其导出以用于设计软件。在这篇博文中，我们将概述五种测量汽车设计项目表面和材料光学特性的方法。

1） 使用 Synopsys REFLET 180S 进行仪表板测量

Synopsys REFLET 180S 是 109动态测角光度计，提供高分辨率和灵活性，因为所有轴都可以以一小步移动。可以轻松调整光斑尺寸以聚焦于感兴趣的特定区域。

在本例中，我们使用 Synopsys REFLET 180S 测量了 Mold-Tech 制造的颗粒状仪表板表面的光学特性。例如，该表面的测量可用于评估所需的晶粒尺寸。它在研发中用于比较不同的颗粒，看看哪个反映最少，分散最多。目标是拥有尽可能大的漫射表面，以减少挡风玻璃中的反射，以确保驾驶员的安全。

下图显示了入射角为 3° 的仪表板样品的 5D 双向反射率分布函数 （BRDF） 的测量值。

BSDF 示例与 Synopsys Reflet 180 的仪表板表面

2） 使用 Synopsys Mini-Diff V2 进行汽车外观测量

Synopsys Mini-Diff V2是一款快速且易于使用的便携式设备。这款基于相机的散射计允许您一次获得 3D 双向散射分布函数 （BSDF），这要归功于 Synopsys 开发和组装的专利光学系统。在其他选项中，它可以提供有关表面颜色属性的详细数据。这对于渲染汽车视觉外观很有帮助。

在以下示例中，我们使用 Synopsys Mini-Diff V2 测量了汽车的固体漆面，如左图所示 （a）。

BSDF 示例与 Synopsys Mini-Diff V2 的汽车油漆

在图（b）中，显示了BRDF的3D透视图。借助软件中的横截面工具，您可以轻松地聚焦在感兴趣的区域，例如镜面反射峰值。

此外，Synopsys Mini-Diff V2 软件提供了一个 RGB 工具，该工具提供带有 RGB 表示的颜色信息，以及 CIE 颜色空间 （L*a*b） 坐标，这对于此应用非常重要。然后，您可以在一个平面中提取红色、绿色和蓝色曲线（如上图 （c） 所示）来研究颜色。例如，请注意，红色曲线呈现的散射水平低于预期的蓝色或绿色曲线。

3） 使用 Synopsys Mini-Diff VPro 进行防眩光屏幕测量

Synopsys Mini-Diff VPro 使您能够快速获得材料 3D BSDF 属性的动态高分辨率测量。它是一个基于相机的系统，也可以提供颜色信息。

在本例中，我们使用 Synopsys Mini-Diff VPro 来鉴定汽车内部显示屏上防眩光材料（薄扩散器）的性能。该材质可减少反射和眩光，使您可以轻松查看和聚焦正在显示的内容。

如下图所示，我们使用测量数据来比较两种显示器的性能：一种使用低防眩光材料，另一种使用高防眩光材料。

3D BSDF 地图的一个切片的表示形式，比较了低级别的防眩光与高水平的防眩光。镜面峰值越大，防眩光水平越低。

Synopsys Mini-Diff VPro 测量可让您快速了解哪种显示器在强光下最容易读取。

4） 使用 Synopsys REFLET 180S 对汽车光导进行体积散射测量

漫反射塑料通常用于汽车光导，因为它们提供了一种在空间上重新分布光的有效方法。为了准确模拟光导性能，您需要对悬浮在塑料中的微小颗粒引入的散射进行建模。体积散射 - 这是光学介质的体积特性，可在材料体积内散射光 - 是模拟塑料中光再分布的一种方法。

使用 Synopsys Reflet 180s 的体积散射测量示例 汽车内部照明材料

为了获得体积散射数据，我们使用 Synopsys REFLET 180S 测量四种不同厚度的漫反射塑料样品的 2D BTDF：1 毫米、2 毫米、3 毫米和 4 毫米。

一旦我们有了四个测量值，我们就可以将数据导入LightTools照明设计软件，并使用各种方法对光导进行建模，包括Gegenbauer和Mie粒子。我们关于漫反射塑料建模的 LightTools 白皮书更详细地描述了这一过程。

通过使用体积散射数据在 LightTools 中对光导进行建模，您可以准确地模拟其在均匀分布光方面的有效性。

审核编辑：郭婷