[发明专利]光学器件构建方法

权利要求书

1.一种光学器件构建方法，其特征在于，所述光学器件应用于点光源，所述方法包括：

设定折射场景，包括点光源、出光曲面和被照面，其中，点光源的入射光线经过所述出光曲面发生折射后形成射向被照面的出射光线，被照面形成一个用于接收出射光线的圆形接收面，所述点光源与所述接收面的中心点的连线垂直于所述接收面；

设定所述接收面的半径为R，所述点光源到所述接收面的距离为H，所述接收面的中心点的照度为A，所述接收面边缘的照度为B；

以所述点光源为坐标原点建立平面直角坐标系，平面直角坐标系的y轴垂直于所述接收面，且经过所述接收面的中心点；

将所述接收面由中心点向外等面积分成N个环，获取所述接收面内第i环的半径r_i；

将第i环对应的入射光线与中心入射光线的夹角θ_i角度内的入射光线的光通量映射到所述接收面的前i环内的出射光线的光通量，基于r_i、A、B和N，获取θ_i的分布；

列出经过第i环的出射光线对应的折射点P_i点的切线方程、入射光线方程和出射光线方程，设定所述点光源在y轴上的光线对应的折射点P₀与点光源的距离为h，基于r_i、θ_i、H和h，获取P_i点的坐标；

对各折射点的坐标进行拟合得到所述出光曲面的母线，再围绕y轴旋转360度，得到所述光学器件的结构。

2.根据权利要求1所述的光学器件构建方法，其特征在于，获取所述接收面内第i环的半径r_i的步骤包括：获取每一环的面积，通过前i环的面积之和加上每一环的面积等于前(i+1)环的面积之和确定r_i；其中前(i+1)环的面积之和为pi*r_i+1^2＝pi*r_i^2+pi*R^2/N(1)，通过式(1)确定r_i。

3.根据权利要求1所述的光学器件构建方法，其特征在于，所述将第i环对应的入射光线与中心入射光线的夹角θ_i角度内的入射光线的光通量映射到所述接收面的前i环内的出射光线的光通量，基于r_i、A、B和N，获取θ_i的分布的步骤包括：

基于r_i、A、B和N，获取所述接收面前i环的出射光线的光通量与所述接收面的出射光线的总光通量的比值为第一比值；

获取θ_i角内的入射光线的光通量与入射光线的总光通量的比值为第二比值；

使得第一比值等于第二比值以获取θ_i的分布。

4.根据权利要求3所述的光学器件构建方法，其特征在于，所述基于r_i、A、B和N，获取所述接收面前i环的出射光线的光通量与所述接收面的出射光线的总光通量的比值为第一比值的步骤包括：

基于从所述接收面的中心点向外所述接收面上的照度均匀递减，得到

第一比值＝(A+A-(A-B)*i/N)/2*Pi*r_i^2/(A+B)/2*Pi*R^2   (2)。

5.根据权利要求4所述的光学器件构建方法，其特征在于，N大于或等于50。

6.根据权利要求3所述的光学器件构建方法，其特征在于，所述获取θ_i角内的入射光线的光通量与入射光线的总光通量的比值为第二比值的步骤包括：

基于朗伯光源光通量分布，得到

第二比值＝pi*I*sin(θ_i)^2/pi*I*sin(90*3.14/180)^2   (3)，其中，I为所述点光源的中心光强。