一种用于点光源配光的自由曲面光学元件的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种用于点光源配光的自由曲面光学元件的设计方法。属于非成像光学技术领域。本发明专利技术根据设计要求设置自由曲面光学元件的具体结构，根据折射定律和能量守恒定率在计算机的辅助下，设计出满足预定照明要求的自由曲面，使光源的出射光经该自由曲面偏折后在目标照明区域产生预定的照明光斑，如带有“ZJU”字样的圆形照明光斑和均匀的矩形照明光斑。该自由曲面光学元件的某一表面为自由曲面，该自由曲面通过曲面拟合离散数据点得到。本发明专利技术设计效率高，能实现复杂照明，能获得连续的自由曲面，实现了曲面的可加工。折射型和反射型自由曲面光学元件均可以用光学树脂等材料借助注塑成型技术来实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非成像光学及照明
，尤其涉及。
技术介绍
根据点光源(如LED)的强度分布和目标照明要求设计一个光学曲面来实现预定的配光要求，这是个逆向设计问题，一直是非成像光学研究的热点和难点。由于自由曲面具有灵活的空间布局和设计自由度等优点，采用自由曲面不仅可极大简化光学系统的结构，还可轻松实现复杂的照明要求，因此自由曲面设计对解决该逆向问题有着举足轻重的作用。 目前,通常采用优化设计和“Partial Differential Equation (F1DE) ”方法来设计自由曲面以解决该逆向照明问题。优化设计借助某种优化算法，通过不断改变优化变量来减少评价函数直至获得满足设计要求的曲面。照明优化通常要求在每次优化迭代中追击大量的光线以减小模拟统计噪声，且优化设计的结果非常依赖于优化变量的选取、评价函数的构建以及优化算法。对于一个复杂的照明，通常需要成千上万个离散数据点来构建自由曲面，这是优化设计无法实现的。PDE方法的设计思想是将该逆向设计问题转化成一个一阶偏微分方程组，并通过数值求解该方程组来构建自由曲面。相比较优化设计，PDE方法具有更高的设计效率，并能实现复杂的照明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于点光源配光的自由曲面光学元件的设计方法，其特征在于具体步骤如下：（1）设置自由曲面光学元件的结构，根据初始设计参数对其进行自由曲面设计；（2）以光源为坐标原点建立直角坐标系，对步骤（1）所确定的自由曲面光学元件所需设计的自由曲面上的任意一点P的坐标用球坐标表示为目标照明面上与点P对应的目标点T的坐标用直角坐标表示为T(x,y,z)；矢量P为点P的位置矢量，是一个由原点指向点P的矢量，矢量T为点T的位置矢量，是一个由原点指向点T的矢量，根据折射定律noO＝niI+P1N，建立点P和目标点T之间的坐标关系x=Px+(z-Pz)niIx+P1NxniIz+P1Nzy=Py+(z-Pz)niI...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李海峰，吴仍茂，张雅琴，刘鹏，王会会，杨洋，侯佳，郑臻荣，刘旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：