双自由曲面准直透镜设计方法和双自由曲面准直透镜与流程

技术特征：
1.一种双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，包括：确定自由曲线的迭代初始坐标参数；依据所述初始坐标参数设定迭代策略；依据所述迭代策略，计算出所述自由曲线的轨迹离散坐标；依据所述轨迹离散坐标建立实体透镜模型；利用光学仿真软件对所述实体透镜模型进行光线追踪，并对所述迭代策略进行校正；其中，所述自由曲线为光学透镜的表面曲线，所述迭代策略基于非成像光学理论，利用能量守恒定律和菲涅耳定律推导而成，且所述迭代策略采用了边缘光线进行设计。2.根据权利要求1所述的双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，所述确定自由曲线的迭代初始坐标参数的步骤，包括：确定所述光学透镜的出射面和入射面初始点位置，并确定初始发散角；确定所述入射面的初始旋转曲线，并设定曲线函数f1；确定所述入射面的初始迭代离散点。3.根据权利要求2所述的双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，所述确定所述光学透镜的出射面和入射面初始点位置，并确定发散角的步骤，包括：设定光源中心点为o，两端点分别为o1和o2；设定所述光学透镜的出射面的初始点a1，并设置经过a1点出射的两条边缘光线对称于o1o2中垂线，且的夹角为设定所述光学透镜的入射面的初始点b1，且所述入射面的初始点b1位于oa1的连线上。4.根据权利要求3所述的双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，所述确定所述入射面的初始旋转曲线，并设定曲线函数f1的步骤，包括：设定b
n
为光线与初始旋转曲线的右交点，b
‑
n
为光线与初始旋转曲线的左交点，所述初始旋转曲线为调节曲线参数以设定曲线函数f1，使得光线满足菲涅尔定律，同时光线满足菲涅尔定律。5.根据权利要求4所述的双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，所述确定所述入射面的初始迭代离散点的步骤，包括：将所述初始旋转曲线均匀分为2n段，并保证每段弧长相等，得到多个初始迭代离散点；其中，所述光源经过多个所述初始迭代离散点的光线在进入所述光学透镜后不会相交。6.根据权利要求5所述的双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，所述依据所述初始坐标参数设定迭代策略的步骤，包括：引出光线经透镜折射后与过a1及其斜率ka1的直线相交于a2；依据设置出射光线及其夹角为可获得a2的斜率ka2；
逆向光线方向，入射一条光线，经a2折射后与过b
n
，斜率为kb
n
的直线相交于b
n 1
，并保证逆向光线最终过o2，并根据折射定律可求出过b
n 1
的斜率kb
n 1
。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，所述依据所述迭代策略，计算出所述自由曲线的轨迹离散坐标的步骤，包括：优化初始条件，通过matlab计算软件求出自由曲线的轨迹离散坐标。8.根据权利要求1
‑
6任一项所述的双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，所述依据所述轨迹离散坐标建立实体透镜模型的步骤，包括：将所述轨迹离散坐标导入3d建模软件形成3d结构。9.根据权利要求1
‑
6任一项所述的双自由曲面准直透镜设计方法，其特征在于，利用光学仿真软件对所述实体透镜模型进行光线追踪，并对所述迭代策略进行校正的步骤，包括：通过tracepro光学仿真软件测试所述光学透镜的出射面不同位置的出光光场的畸变程度，对迭代策略进行调控，并依据调控结果进行参数的反馈。10.一种双自由曲面准直透镜，其特征在于，其采用如权利要求1
‑
9任一项所述的双自由曲面准直透镜设计方法制备而成。

技术总结
本发明的实施例提供了一种双自由曲面准直透镜设计方法和双自由曲面准直透镜，涉及光学透镜技术领域，本发明提供的双自由曲面准直透镜设计方法，基于非成像光学理论，利用能量守恒定律和菲涅耳定律，完成了双自由曲面准直透镜的迭代策略的推导，依托该迭代策略进行的准直透镜设计。该设计方法在原有点光源设计基础上，采用边缘光线进行设计，这将大大提高原有模型精度。此外，采用双自由面进行准直光束调控，使得调控自由度极大提升，本发明跳出现有方程求解思路，结合能量守恒定律，采用巧妙、新颖的能量映射方式进行了双自由曲面离散点的数值迭代求解。的数值迭代求解。的数值迭代求解。


技术研发人员：张志清 许毅钦 夏智锋 邢景超 李鸿 古志良 张强 洪宇 赵维 陈志涛
受保护的技术使用者：广东省科学院半导体研究所
技术研发日：2021.07.01
技术公布日：2021/9/24