[发明专利]二次光学透镜后模自由曲面的设计方法、终端及存储介质

说明书

本发明公开一种二次光学透镜后模自由曲面的设计方法、终端及存储介质，该设计方法包括：获取入射至后模自由曲面部分光线的角度范围后，将角度范围进行若干等分，得到若干角度区间；根据目标角度及初始配光曲线调整因子，计算得到点光源下的每一角度区间对应的出射光角度；根据初始平衡系数与平衡算法，计算得到面光源下的每一角度区间对应的出射光角度；根据面光源下的每一角度区间对应的出射光角度，通过迭代法算出初始后模自由曲面后，对初始后模自由曲面进行光学模拟操作，得到初始配光曲线；分析初始配光曲线的曲线状态，并在初始配光曲线出现波动缺陷时，不断调整初始配光曲线调整因子与初始平衡系数，直至达到目标配光效果。本技术方案，可有效解决传统透镜后模鳞面设计方法较难实现杂散光和副光斑的有效控制的难题。

技术领域

本发明涉及透镜设计技术领域，特别涉及一种二次光学透镜后模自由曲面的设计方法、终端及存储介质。

背景技术

通常，纯亮面的二次光学透镜在匹配LED光源时容易出现较明显的色差现象。在照明领域，最常见的消色差方式即为在透镜表面添加珠面、鱼鳞面乃至砂面，通过衍射出光的方式来减弱色差，因而，在二次光学透镜的设计过程中，需进行珠面、鱼鳞面乃至砂面的添加设计，在实际设计过程中，我们发现，相较于后模鳞面的结构，前模珠面和砂面的方式通过软件优化及母线调整的方式较易实现，这是因为，后模鳞面的结构完全脱离平滑母线的基本特征，每层鳞面对应的曲面都不和母线重叠，此时单独通过优化或调整母线曲率很难实现目标配光曲线和光分布特征。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种二次光学透镜后模自由曲面的设计方法、终端及存储介质，其旨在解决传统透镜后模鳞面设计方法较难实现杂散光和副光斑的有效控制的难题。

为实现上述目的，本发明提供的一种二次光学透镜后模自由曲面的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：获取入射至后模自由曲面部分光线的角度范围后，将所述角度范围进行若干等分，得到若干角度区间；根据目标角度及初始配光曲线调整因子，计算得到点光源下的每一所述角度区间对应的出射光角度；根据初始平衡系数与平衡算法，计算得到面光源下的每一所述角度区间对应的出射光角度；根据所述面光源下的每一所述角度区间对应的出射光角度，通过迭代法算出初始后模自由曲面后，对所述初始后模自由曲面进行光学模拟操作，得到初始配光曲线；分析所述初始配光曲线的曲线状态，并在所述初始配光曲线出现波动缺陷时，不断调整所述初始配光曲线调整因子与所述初始平衡系数，直至达到目标配光效果。

可选地，所述获取入射至后模自由曲面部分光线的角度范围的步骤具体包括：根据已知透镜的外型尺寸，给定所述透镜的光学尺寸；根据所述光学尺寸及折射定律，计算得到所述角度范围。

可选地，所述将所述角度范围进行若干等分，得到若干角度区间的步骤具体包括：将所述角度范围进行N等分，得到N个小角度范围，N为正整数；将每一所述小角度范围进行M等分，得到M个所述角度区间，M为大于N的正整数。

可选地，所述根据目标角度及初始配光曲线调整因子，计算得到点光源下的每一所述角度区间对应的出射光角度的步骤具体包括：依次令每一所述小角度范围的尾端光线入射至光斑的中心点，并根据环带光通量法则求出每一所述角度区间对应的环带光通量；赋予每一所述角度区间对应的环带对应的光强比值为1，且所述初始配光曲线调整因子假定模拟后光强极坐标配光曲线存在一个预设角度与预设幅度的凹槽；根据所述光强比值、所述预设角度与预设幅度，依次求出每一所述角度区间对应的不平整区间角度、光强分布控制因数与调整后光强分布；根据每一所述角度区间对应的调整后光强分布、所述目标角度及光通量计算公式，依次求出每一所述角度区间对应的光线映射的环带面积及点光源下的每一所述角度区间对应的出射光角度。