[发明专利]一种非成像透镜的设计方法

摘要

本发明涉及一种非成像透镜的设计方法，照明的区域为矩形区域，采用分组的样本曲线构造透镜出射表面，每两条样本曲线为一组，分为主样本曲线和辅助样本曲线，将光源辐射空间和照明区域细分为光通量对应相等的单元，在离散的光线与受照区域网格节点之间建立对应关系，根据主样本曲线上各样本点处的入射和出射光线求解主样本曲线和辅助样本曲线上所有样本点的坐标，拟合得到所有样本曲线，再求出通过所有样本曲线的自由曲面，作为透镜出射表面。本方法能够减小透镜表面法线方向的偏差，使照明区域内光通量的实际分布与预期分布更加一致，提高照明均匀度和能量利用率。透镜表面没有曲率突变的过渡连接面，便于制造。

主权项

一种非成像透镜的设计方法，其特征在于，照明的区域为矩形区域，透镜出射表面采用样本曲线构造，共有n+1条样本曲线，依次表示为SL1，SL2，...，SLn+1，每条样本曲线包括m+1个样本点，分组求解样本曲线，每两条样本曲线为一组，一条为主样本曲线，一条为辅助样本曲线，将光源的辐射空间和所述矩形区域细分为光通量对应相等的单元，光源辐射空间按角度细分，将光源离散为(m+1)×(n+1)条光线，在离散的光线与所述矩形区域的网格节点之间建立一一对应关系；根据主样本曲线上各样本点处的入射光线和出射光线求解主样本曲线和辅助样本曲线上所有样本点的坐标，通过拟合得到所有样本曲线，求出所有样本曲线后，通过拟合得到通过所有样本曲线的自由曲面，作为透镜出射表面；所述将光源辐射空间按角度细分，具体包括：以光源中心为坐标原点O，X轴和Y轴分别与所述矩形区域的宽度和长度方向平行，光源主轴与Z轴重合，矩形区域的对称中心位于XOZ平面内，建立球面坐标系统，X轴为球面坐标系统的主轴，将光源辐射的总立体角Ω细分为m×n个单元，其中m为球面坐标系统中角θ的取值区间A的细分数，n为角的取值区间B的细分数，m和n均取偶数，区间A采用等间隔方式细分，步长Δθ＝Θ/m，其中，Θ为角θ的取值范围；区间B按组等间隔细分，从区间下限开始，每2个细分单元为一组，相邻两组之间的间隔为其中，Φ为角的取值范围，区间B每组内两个单元的步长之比其中，0＜k＜2，i＝1，3，5，...，n‑1，在处取一条光线，对应于第i个圆锥面与第j个扇面的交线，整个光源被离散为(m+1)×(n+1)条光线，光源细分单元表示为Ωij，其中，i＝1，2，...，m，j＝1，2，...，n，由相邻的第i和第i+1个圆锥面和第j和第j+1个扇面围成。