基于目标照射需求的准直透镜设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于目标照射需求的准直透镜设计方法。具体为：建坐标系；选取光源、透镜边缘点坐标和目标面范围；给定透镜边缘点初始法线方向；以透镜边缘点为首个透镜采样点，改变该点法线方向直至根据计算投射在目标面指定范围；由透镜采样点法线方向和其移动距离求解下个透镜采样点，直至点接近坐标轴；光源为圆形对称面光源时，将采样点相连建模获得轮廓母线，将该母线旋转一周得非球面透镜面；光源为非圆形对称面时，将光源、采样点与目标面同绕光轴旋转后，重复采样，旋转360

【技术实现步骤摘要】
基于目标照射需求的准直透镜设计方法


[0001]本专利技术属于光学设计和测量
，具体涉及一种基于目标照射需求的准直透镜设计方法。

技术介绍

[0002]激光光源的性能非常良好，因此可以应用在探测、成像、制造等领域。而激光光束的质量好坏往往决定了激光所能应用的场景以及能取得结果的好坏，简单来说，激光光束的评价标准有光束发散角、光强大小等。而在测距、成像、探测等领域，限制激光光束的应用的主要原因来自于光束的发散角，大量光线由于发散角的存在无法照射到目标面上，从而从目标面反射回来的光线数量稀少，探测难度大，造成了探测距离、探测精度都受到限制的结果。
[0003]针对提升激光在探测理论的应用范围，对光束的评价从最实用的角度来说，就是希望激光光束能够以最少的能量损失均匀照射在目标上，即利用最小的光斑完全均匀照亮目标。通过透镜的调控，使得激光光束能够以最大功率，最小的光斑完全照亮目标，在目标面上光线反射达到探测面上，就能实现更高强度的信号返回，实现更高精度、更远距离的探测。因此，如果能实现在目标面上的精准照射，对于激光在各个领域的应用都具有及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于目标照射需求的准直透镜设计方法，其特征在于，准直透镜是通过对目标的光斑进行控制达成准直的目的，设计的结果为自由曲面透镜；设计方法具体为：(1)建立空间坐标系，空间坐标系的中心为光源的中心，光源为非圆形对称面，光源在x
‑
z平面上，则光轴为空间坐标系的y轴；(2)选取光源边缘点、透镜边缘点的坐标以及目标面的指定范围；光源边缘点为O：(0，0，s
i
)、O'：(0，0，s
′
i
)，O和O'分别为光源与z轴相交线段的两个端点；透镜边缘点坐标为P0：(0,y
o
，z
o
)，y0为透镜边缘与光源距离，z0为透镜口径大小；目标面的指定范围在点A(0，y，a
i
)与点A'(0，y，a
′
i
)连接的线段上，y为目标面与光源的距离；(3)给定透镜边缘点的初始法线方向，利用折射定律计算两个光源边缘点所在位置的点光源发出的两条光线在通过透镜边缘点后，投射在目标面上的位置；(4)以透镜边缘点作为第一个透镜采样点，改变第一个透镜采样点的法线方向直至两个光源边缘点所在位置的点光源发出的两条光线，在折射定律计算后光线投射的位置在目标面的指定范围内，记录此时满足目标照射需求时的透镜采样点对应的法线方向，并计算法线对应的斜率；(5)根据满足目标照射需求时的上一个透镜采样点对应的斜率k，以及给定的透镜采样点在z轴方向的移动距离
△
，求解下一个透镜采样点P
i+1
坐标，下一个透镜采样点P
i+1
选取在通过上一个透镜采样点坐标的切线上，P
i+1
坐标为：(0,y
i+1
,z
i+1
),其中：z
i+1
＝z

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令豹，沈晓慧，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：