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一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜制造技术

技术编号:40747863 阅读:21 留言:0更新日期:2024-03-25 20:05
本发明专利技术提供一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜,该透镜结构能针对高斯分布的光源,通过对光强空间分布的整形以及能量调整,实现大角度下光源均匀照明,以满足如TOF相机、均匀照明等方面的需求。本发明专利技术提供的设计方法加入了规划的思想,解决了因高斯分布的光束能量无法积分而难以设计透镜的问题,收敛速度快,设计的自由曲面面型光滑连续。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学设计领域,尤其是涉及一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜


技术介绍

1、tof相机是一种利用飞行时间原理进行深度测量的相机。tof相机通常由发光单元、接收单元和透镜组成,而透镜在这个系统中发挥着关键作用。现有的tof相机在大角度探测下,当边缘倾斜角较大时,边缘的回波信号能量相对中心能量的目标反射率较低,会导致边缘因为信号幅值过低从而出现像素上的空洞。因此,我们通过设计透镜,构建一个能量满足余割分布的光源,填补像素空洞,使得在经过大角度的视场下,接收器能接收到的边缘回波能量和中心能量接近。

2、tof相机常用透镜有自由曲面透镜和双发透镜,相较双发透镜,自由曲面透镜灵活性更高,可以通过数值优化等方法更好的控制曲面形状与参数,抑制散射与反射,实现更好的光学性能。目前常用的自由曲面透镜的设计方法,针对lambo分布的led光源,利用有限元方法划分光源,满足矩形均匀照明的光照条件,该方法具有普适性,但也存在无法针对高斯分布的光源进行设计、光源背对目标面出现暗区、设计方法复杂和制造加工技术要求高等缺点。>

<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜,其特征在于:所述自由曲面透镜,包括高斯分布的光源、入射曲面,出射曲面和侧连接面,所述自由曲面透镜的内表面与外表面均由多段曲线构成,根据高斯分布的入射光线和出射光线的方向与能量建立函数关系,利用菲涅耳定律、能量守恒定律和折射定律推导而成,每段曲线之间光滑连续。

2.根据权利要求1中所述的一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜,其特征在于,所述自由曲面透镜设计包括:

3.根据权利要求1-2中所述的一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜,其特征在于:上限函数是一个向下逼近高斯函数曲线的线性函数。

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【技术特征摘要】

1.一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜,其特征在于:所述自由曲面透镜,包括高斯分布的光源、入射曲面,出射曲面和侧连接面,所述自由曲面透镜的内表面与外表面均由多段曲线构成,根据高斯分布的入射光线和出射光线的方向与能量建立函数关系,利用菲涅耳定律、能量守恒定律和折射定律推导而成,每段曲线之间光滑连续。

2.根据权利要求1中所述的一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜,其特征在于,所述自由曲面透镜设计包括:

3.根据权利要求1-2中所述的一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜,其特征在于:上限函数是一个向下逼近高斯函数曲线的线性函数。

4.根据权利要求1-2中所述的一种利用函数上下界拟合进行规划的自由曲面透镜,其特征在于:下限函数是一个向上逼近高斯函数曲线的指数函数。

5.根据权利要求1-2中所述的一种利...

【专利技术属性】
技术研发人员:王元庆黄钰涵强盛志
申请(专利权)人:南京大学
类型:发明
国别省市:

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