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第３５卷第４期２０１４年７月应用光学ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓＶｏｌ．３５Ｎｏ．４Ｊｕｌ．２０１４文章编号：１００２－２０８２（２０１４）０４－０５９８－０５基于ＬＥＤ阵列与漫反射自由曲面的均匀照明光源设计刘百芬，金小龙，祝振敏（华东交通大学电气与电子工程学院，江西南昌３３００１３）摘要：提出一种由平面ＬＥＤ阵列与高漫反射率自由曲面构成的间接照明方式。
基于ＬＥＤ光源与理想漫反射表面的朗伯特性，构建照明系统的数学模型。
根据目标平面预期的光强分布，建立一组微分方程，利用数值方法求解得到漫反射自由曲面的面形轮廓，通过光学软件对该漫反射光源系统实体模型进行非序列光线追迹仿真，模拟结果显示检测区域辐照均匀度达到９０％以上，验证了该方案设计均匀照明光源的正确性与有效性。
关键词：应用光学；均匀照明；自由曲面；漫反射中图分类号：ＴＮ３６４．２；ＴＭ９２３．０１文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．５７６８／ＪＡＯ２０１４３５．０４０１００８ＵｎｉｆｏｒｍｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎＬＥＤａｒｒａｙａｎｄｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｆｒｅｅｆｏｒｍｓｕｒｆａｃｅＬｉｕＢａｉｆｅｎ，ＪｉｎＸｉａｏｌｏｎｇ，ＺｈｕＺｈｅｎｍｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｉｎｄｉｒｅｃｔｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｗｉｔｈｆｌａｔＬＥＤａｒｒａｙａｎｄｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｆｒｅｅｆｏｒｍｓｕｒｆａｃｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＬａｍｂｅｒｔｉａｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＬＥＤｓａｎｄｉｄｅａｌｄｉｆｆｕｓｅｓｕｒ－ｆａｃｅ，ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ．Ａｓｅｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｑｕａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｅｘｐｅｃｔｅｄｅｎｅｒｇｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔａｒｇｅｔｐｌａｎｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｓｏｌｖｉｎｇｔｈｅｓｅｅｑｕａ－ｔｉｏｎｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ，ｔｈｅｏｕｔｌｉｎｅｏｆｔｈｅｄｉｆｆｕｓｅｓｕｒｆａｃｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｂｙｉｍｐｏｒｔｉｎｇｔｈｅｅｎｔｉｔｙｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｔｏｏｐｔｉｃａｌｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｐｅｒｆｏｒｍｎｏｎ－ｓｅｑｕｅｎ－ｔｉａｌｒａｙｔｒａｃｉｎｇ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｒｒａｄｉａｎｃｅｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｒｅａｉｓａｂｏｖｅ９０％ａｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｃｏｒｒｅｃｔａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｐｐｌｉｅｄｏｐｔｉｃｓ；ｕｎｉｆｏｒｍｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ；ｆｒｅｅｆｏｒｍｓｕｒｆａｃｅ；ｄｉｆｆｕｓｅｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ引言在机器视觉测量系统中，光源的光照均匀程度和照明强度会对采集图像的分辨率和检测目标的对比度产生重要影响［１－３］。
基于同步多曲面法的发光二极管机器视觉照明设计
基于同步多曲面法的发光二极管机器视觉照明设计是一种利用多种发光二极管的同步照明技术，既能有效降低背景照明，又能提供更好的照明细节。
同步多曲面法的照明设计，照明的光强都是以固定的照度分布进行设计的，以获得最佳的照明模式，增加了图像的明暗度，增加曝光时间和调整照明细节。
使用多种发光二极管可以更好地满足不同照明要求，并最大限度地减少背景照明噪声。
同步多曲面法的发光二极管照明设计，可以有效提高机器视觉图像处理质量，更好地提升产品质量和效率。
解析汽车前照灯系统光学设计原理及方法发布时间：2021-12-16T03:01:30.287Z 来源：《科技新时代》2021年10期作者：张康[导读] 汽车前照灯不仅是驾驶员观测前方行驶路况的重要工具，也是行车安全和交通规范的重要保障。
广州市佛达信号设备有限公司摘要：汽车前照灯不仅是驾驶员观测前方行驶路况的重要工具，也是行车安全和交通规范的重要保障。
本文以汽车前照大灯的发展概述作为切入点，介绍了汽车前照灯的设计方式与原理，并从优化光源、引入自适应技术、实现有效散热、选择反射器、测试光型与配光五个方面提出了优化汽车前照灯的设计措施，供参考。
关键词：汽车前照灯；光学设计；原理方法引言：通常来说，汽车前照灯指的是分布于汽车头部两侧，用于夜间行车的照明装置。
我国制订的《机动车运行安全技术条件》(GB 7258--2012)当中对前照灯的位置、照度以及设计方式进行了明确规范，相关从业人员应当对其进行深度研究，保障汽车前照大灯的设计水平满足交通安全与驾驶者的需求。
一、汽车前照大灯的发展概述从1886年世界上第一台汽车发明之日起，人们就开始对汽车的车灯进行研究。
19世纪末期，由于照明方式较为单一，常见的汽车照明工具主要是蜡烛和煤油灯[1]。
这类照明方式照度较弱，发光不稳定，但已经成为车灯的发展雏形。
到了20世纪初期和第一次世界大战期间，煤油灯与蜡烛很快被乙炔灯多替代，然而这种车灯仍会受到恶劣环境的严重影响，导致车灯熄灭。
随着科技的不断进步和发展，点灯逐渐走上了历史舞台，白炽灯、卤素灯、氙气大灯、LED灯等类型逐渐成为了车辆主流的灯具设计，在保障行车安全，实现有效观测的过程当中发挥了重要作用。
二、汽车前照灯的设计方式与原理常见的汽车前照灯主要由投射式前照灯、封闭式前照灯以及半封闭式前照灯三种类型构成。
投射式前照灯的主要构件包括发光光源、遮光器、反射器以及光学透镜。
光源将上部光线利用透镜投射向灯光当中的第二焦点，并通过配光镜进行聚焦向远方投射，形成远光，而下部光线则通过遮光器进行反射再行投入第二焦点，通过配光镜聚焦投向远方，形成近光。
LED道路照明系统的光学设计与发展趋势1、LED道路照明系统的背景介绍为了满足城市道路照明设计标准，传统的道路照明灯具往往采用耗电200瓦以上含水银的灯泡。
相比之下，到2009年，市场上发光二极管（LED）的光学效率已经超过了100lm/W，这意味着采用LED作光源的路灯，其耗电量将会大大的减少。
由于LED的超长寿命、不含汞和节能的特性，采用LED作光源的路灯来取代传统的LPS（低压钠灯）或MH（金属卤化物灯）是很好的选择。
目前，LED路灯在世界上各个国家都进行了测试。
为了解决能源紧缺和温室气体的排放问题，LED路灯在一些地方已经实用化，其中中国、北美以与欧洲的一些地区和都市的政府进行了积极的推广。
由于市场上出厂的LED大部分都是呈郎伯型（Lambertian 范围的出射光还是很多，这样就会给远处的车辆或行人造成眩光。
︒~90︒distribution）分布，中心光强比较强，而且是对称的圆形光斑分布，不能直接用于道路照明。
为了满足城市道路照明设计标准，LED路灯需要进行二次光学设计，以产生一个长方形、均匀分布的光斑，其配光曲线需要呈蝙蝠翼的形状。
另外，光学设计的好坏直接决定了LED路灯的效率，有的LED路灯加上了设计不好的二次透镜之后，有些光在透镜里面多次反射后损耗掉了或者是不能配到有效的区域，有些二次透镜虽然光斑形状和均匀度都可以，但出光效率却降低了将近一半。
还有，光学设计的好坏也均定了LED路灯有无眩光，有的设计得不好的透镜，虽然也可以产生一个长方形、均匀分布的光斑，配光曲线也可以呈蝙蝠翼，但由于没有采用截光设计，导致沿道路方向75好的光学设计应充分利用LED光源面积小这一优点，充分考虑光的利用率，将所有从LED芯片发出的光都分配到路面上，形成一个均匀度好、无眩光、配光曲线呈蝙蝠翼的光斑。
本文将基于这些因素来探讨LED道路照明系统的光学系统设计与发展趋势。
2、自由曲面二次光学的设计方法由于道路照明要求路灯的光斑是长方形，在垂直于道路的方向，其出射的光束是会聚的，而沿着道路的方向，其出射光束是发散的，并且有一个很大的视角。
一种优化LED照明的三维SMS设计方法蒋水秀;孙翔;冯华君;贾宁【摘要】The 2D Simultaneous Multiple Surfaces (SMS) design can realize the goal of palindrome lighting. But it can't realize the goal of lighting without rotational symmetry, such as rectangular beam desires. Thus, a 3D SMS method is introduced to optimize the LED lighting. A design example is presented to further verify the 3D SMS method, and a different rectangular illumination is produced by changing a different seed rib. The model of the freeform lens is constructed and the optical simulation is carried out. The results show that the light beams are controlled well by the 3D SMS method, the freeform lens is compact and efficient, and a target illumination without rotational symmetry is achieved.%二维SMS(多表面同时设计法)设计能实现旋转对称的照明目标,但不能实现像矩形光斑配光要求的非旋转对称的照明目标,为此介绍了一种优化LED照明的自由曲面透镜三维SMS 设计方法.通过研究三维SMS方法的设计过程,详细分析了三维初始曲线的选取对于设计效果的影响:可以通过初始曲线的选取来使整个系统具有不同的性质,实现不同的设计要求.通过一个实例设计对三维SMS方法进行说明,并且通过改变种子肋的选取来得到所需要的矩形照明光斑.结果表明:三维SMS设计方法在实际LED照明设计中光线的控制能力强,透镜结构紧凑、效率高,可实现特殊要求的非旋转对称照明目标.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2012(039)006【总页数】5页(P91-95)【关键词】三维SMS;LED照明;自由曲面透镜;非旋转对称【作者】蒋水秀;孙翔;冯华君;贾宁【作者单位】杭州科技职业技术学院,杭州311402;浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,杭州310027;浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,杭州310027;浙江大学现代光学仪器国家重点实验室,杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TN312+.80 引言LED作为一种新型的固态光源，在近几年得到越来越广泛的应用，如LED汽车前照灯、LED投影仪、LED路灯等[1-5]。
LED准直照明的自由曲面透镜设计Jin-Jia Chen, Te-Yuan Wang, Kuang-Lung Huang, Te-Shu Liu, Ming-Da Tsai, and Chin-Tang Lin1、电气工程学院国立彰化师范大学系，士达路，彰化50074，台湾2、光电与能源工程，明道大学，369文华路，Peetow，彰化52345，台湾* jjchen@.tw摘要：我们提出一个简单的镜头自由曲面设计方法应用到LED照明的准直。
该方法是从基本的几何光学分析及施工方法得出。
通过使用这种方法，一个高度准直透镜与为 1.0mm ×1.0毫米LED芯片的尺寸和86.5％下的±5度的视角的光学模拟的效率构成。
为了验证该透镜的实用性能，准直透镜的原型也制成，并且90.3％具有4.75度的射束角的光学效率被测量。
©2012美国光学学会OCIS代码：（220.2740）几何光学设计; （220.4298）非成像光学系统; （220.2945）照明设计; （230.3670）发光二极管。
参考文献1.H. Ries and J. Muschaweck, “Tailored freeform optical surfaces,”J. Opt. Soc. Am. A 19(3), 590–595 (2002).2.P. Benítez, J. C. Miñano, J. Blen, R. Mohedano, J. Chaves, O. Dross, M. Hernández, and W. Falicoff,“Simultaneous multiple surface optical design method in three dimensions,”Opt. Eng. 43(7), 1489–1502 (2004).3.Y. Ding, X. Liu, Z. R. Zheng, and P. F. Gu, “Freeform LED lens for uniform illumination,”Opt. Express 16(17),12958–12966 (2008).4.L. Sun, S. Jin, and S. Cen, “Free-form microlens for illumination applications,”Appl. Opt. 48(29), 5520–5527 (2009).5.F. R. Fournier, W. J. Cassarly, and J. P. Rolland, “Fast freeform reflector generation usingsource-target maps,”Opt. Express 18(5), 5295–5304 (2010).6.W. Zhang, Q. Liu, H. Gao, and F. Yu, “Free-form reflector optimization for general lighting,”Opt. Eng. 49(6), 063003 (2010).7.G. Wang, L. Wang, L. Li, D. Wang, and Y. Zhang, “Secondary optical lens designed in themethod of source-target mapping,”Appl. Opt. 50(21), 4031–4036 (2011).8.V. Medvedev and W. A. Parkyn, Jr., “Screen illumination apparatus and method,”US Patent6166860 (2000).9.D. Weigert and D. Chin, “Spotlight with an adjustable angle of radiation and with an aspherical front lens,”US Patent 6499862 B1 (2002).10.A. Domhardt, S. Weingaertner, U. Rohlfing, and U. Lemmer, “TIR Optics fornon-rotationallysymmetric illumination Design,”Proc. SPIE 7103, 710304, 710304-11 (2008).11.J.-J. Chen and C.-T. Lin, “Freeform surface design for a light-emitting diode–basedcollimating lens,”Opt. Eng. 49(9), 093001 (2010).12.D. Vázquez-Moliní, M. González-Montes, A. Álvarez, and E. Bernabéu, “High-efficiencylight-emitting diode collimator,”Opt. Eng. 49(12), 123001 (2010).13. J. Chaves, Introduction to Nonimaging Optics (CRC Press, Boca Raton, 2008), Chap. 8.14. L. Piegl and W. Tiller, The NURBS Book (Springer-Verlag, Berlin, 1997).1.简介在最近几年，由于LED光源的一般的照明应用中，例如LED灯泡，射灯，路灯，汽车大灯，等，许多灯制造商和设计者已经提出了各种LED发光技术的迅速增长。
第35卷第4期2009年7月 光学技术OPTICAL TECHN IQU EVol.35No.4J uly 2009 文章编号:100221582(2009)0420561205一种基于同步多曲面方法的L ED定向照明设计Ξ吴仍茂,屠大维,黄志华,赵其杰(上海大学机电工程与自动化学院,上海 200072)摘 要:提出了一种对大功率L ED出射光实现定向控制的投射器设计方法。
根据L ED的出射光分布以及预定的光分布范围选用折射2全反射(TIR)光学系统。
首先利用光学扩展量守恒以及同步多曲面方法求得TIR各折射面和全反射面轮廓曲线上点的坐标,然后再在U G中对坐标点进行曲线拟合得到轮廓曲线,进而得到TIR模型及适合数控加工的面形数据。
结果表明:用该种方法设计的投射系统结构紧凑、光能传输效率高;能有效地实现对L ED出射光的收集和定向控制;有助于L ED的应用和照明系统的后续设计。
关键词:应用光学;投射器;同步多曲面;L ED照明中图分类号:TN312+.8 文献标识码:ADesign of L ED directional illumination based on simultaneous multiple surface WU Reng2mao,T U Da2wei,H UANG Zhi2hua,ZH AO Qi2jie(College of Mechatronics Engineering and Automation,Shanghai University,Shanghai 200072,China) Abstract:A method of designing directional illumination for high power L ED is proposed.An optical system with Total Internal Reflection(TIR)is chosen,according to light distribution of the source and the desired light distribution of emergent rays.Points on profile curves of those refracting and internal reflecting surfaces are obtained with the extended conservation law and the simultaneous multiple surface method.Profile curves are obtained by curve fitting with these points in U G,and then model of the projector and data of the surface profiles for NC manufacture are obtained.The results show that,with this method,the projection system is compact and efficient,and it can collect and directionally control the light of L ED efficiently. This kind of projector is benefit for application of L ED and optical design of illumination system.K ey w ords:applied optics;projector;simultaneous multiple surface;L ED illumination1 引 言发光二极管(Light emitting diode,L ED)是21世纪非常具有竞争力的新型固体光源,具有效率高、光色纯、寿命长、可靠耐用、调整灵活、结构紧凑、工作电压低等优点[1]。
随着L ED技术的不断完善,以L ED为光源的照明系统不断增多,如L ED投影仪、L ED射灯和L ED手电等。
采用L ED作为光源既可减小照明系统的体积,又可延长照明系统的寿命。
然而由于L ED出射光范围大,单位光学扩展量所具有的光能与传统光源相比较低,直接采用L ED照明在大多数情况下难以满足照明灯具和器件所需要达到的性能指标,因此对以L ED为光源的照明系统进行二次光学设计是十分必要的[2]。
照明系统一般分为反射型、折射型、全内反射(Total internal reflection,TIR)和复合型[3]。
L ED 出射光范围大,反射型或折射型照明系统很难有效地调整L ED的全部出射光,而复合型照明系统往往不紧凑。
TIR利用折射和全内反射,可以有效地收集和调整L ED大范围的出射光,并保证照明系统紧凑[4]。
本文首先根据同步多曲面方法及光学扩展量守恒定律设计了一种能有效收集和调整L ED出光的定向投射器;然后通过一个具体的实例,对该种投射器的结构及光学特性进行分析和研究。
图1 通过光程计算光学扩展量2 光学扩展量光学扩展量描述了光学系统传输光能的能力,光束的光学扩展量等于光束在其角度和位置区域内的积分[5]。
在三维坐标z等于常数的平面内,光束的光165Ξ收稿日期:2008210213;收到修改稿日期:2008212215 E2m ail:xiaofeng-soso@;tdwshu@ 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60774102);上海市重点优势学科资助课题(Y0102)作者简介:吴仍茂(19842),男,江西省人,上海大学机电工程与自动化学院硕士研究生,主要从事L ED照明系统的研究。
导师简介:屠大维(19652),男,上海大学机电工程与自动化学院教授,博士,主要从事光电检测及图像处理、光机电一体化智能机械及系统的研究。
学扩展量可表示成E =∫d p d q d x d y (1)式中p =nL ,q =nM ,其中n 为光束所在介质的折射率,L 和M 为光线的方向余弦。
图1中,从光源S 1S 2出射并入射到目标T 1T 2上的光学扩展量为e =2×(S 1T 2-S 1T 1)(2)式中S 1T 2和S 1T 1表示光程。
对应三维下的光学扩展量为E =π24×(S 1T 2-S 1T 1)2(3) 光束经理想光学系统作用后,其光学扩展量不变,系统所接收的光束将全部传输至目标面[6]。
3 同步多曲面方法一般情况下,对于给定的两组光束来说,存在两个曲面,使入射光束经偏折后成对应的出射光束[7]。
在二维下,可利用同步多曲面方法求解由这两个曲面对应的轮廓曲线。
所谓同步多曲面方法[8],是指所有待求曲面的求解过程是同步进行的,其中一个待求曲面的求解结束意味着其余待求曲面的求解结束。
同步多曲面方法通过逐点求解的方式求解轮廓曲线的点,其中一条轮廓曲线上的一点可以通过另一条轮廓曲线上的已求点求得,如此反复便可同时求得两条轮廓曲线。
图2 同步多曲面方法原理以求解两个折射曲面实现对光源出射光的定向控制为例来阐述同步多曲面方法,如图2所示。
曲线A B 和曲线CD 分别为曲面A B 和曲面CD 的轮廓曲线,介质n 和介质n 1为两种不同的介质。
点S 1和点S 2为光源S 1S 2的两个边缘点,由点S 1和点S 2出射的光束经曲线A B 和曲线CD 折射后分别对应波前W 1和波前W 2。
已知其中一条曲线上的一点和曲线在该点的法线(如点P 0和曲线A B 在点P 0处的法线),以及点S 1(点S 2)到波前W 1(波前W 2)的光程l 。
边缘光线S 1P 0经曲线A B 折射后,折射光线为P 0P 1,根据已知条件可求得点P 1及曲线CD 在点P 1的法线。
边缘光线S 2P 2经曲线A B 折射后,折射光线为P 2P 1,根据已求点P 1、曲线CD 在点P 1的法线以及光程可求得点P 2及曲线A B 在点P 2的法线。
如此反复,便可同时求得曲线A B 和曲线CD 的点,然后拟合已求点可得曲线A B 和曲线CD 。
在利用同步多曲面方法求解轮廓曲线时,应考虑光源的所有边缘光线,并要求轮廓曲线上除端点之外的每个点仅有两条边缘光线通过。
图2中,光线1和光线2分别对应边缘光线S 2P 2和边缘光线S 1P 0。
根据边缘光线原理,位于边缘光线S 1P 0和边缘光线S 2P 2之间的所有光源的出射光,经曲线A B 和曲线CD 折射后将分布于光线1和光线2之间。
因此,利用同步多曲面方法设计的光学系统能有效收集和调整扩展光源的出射光。
4 照明系统设计本文旨在设计一种定向投射器,该种投射器能有效收集大功率L ED 的出射光,并使收集的L ED 出射光经投射器作用后分布在光轴两侧预定的光分布范围内。
图3为投射器示意图。
为方便设计加工,曲面EC 取为圆锥面,轮廓曲线EC 斜率的选取应保证经曲面FM 和曲面N Q 全反射后的光线在曲面EC 上不产生全反射。
使曲面A B 和曲面CD 实现对光源小角度内出光的收集和调整,使曲面A T 、曲面FM 、曲面TV 及曲面N Q 实现对光源大角度内出光的收集和调整。
图3 投射器示意图已知光源出光的光学扩展量为E ,根据光学扩展量守恒定律及式(1)可得E =4S sin 2θ(4)式中:θ为预定的光分布角度,即所要求的经投射器作用后的出射光与光轴的最大夹角,如图3所示;S 为投射器出光口处波前分别为W 1和W 2的所有光线组(如图中的光线3和光线4、光线5和光线6265光 学 技 术 第35卷等)的交点在垂直于光轴的平面内形成的投影面积。
由上式可求得该投影面积为S =E4sin 2θ(5)由式5和图3可知,角度θ决定投影面积S ,进而决定投射器的出光口半径。
该投射器的设计方法:首先根据大功率L ED 的出光分布及预定的光分布角度θ,结合光学扩展量守恒定律及边缘光线原理,利用同步多曲面方法求解A B 、CD 、A T 、FM 、TV 及N Q 上的点;然后拟合已求点得到相应的曲线。
4.1 折射面到折射面的设计图4 折射面到折射面的设计入射到曲面A B 上的从光源小角度内的出光,经曲面A B 和曲面CD 折射后成满足预定角度范围的光分布,曲面A B 和曲面CD 的设计过程如图4所示。
初始条件是起始点P 0、点P 1的纵坐标、波前W 1和波前W 2。
考虑到投射器的紧凑,在选取点P 0时应参考光源的外形尺寸。
根据点P 0,由式(2)可求得二维下由芯片出射入射到曲线A B 的光束的光学扩展量e =2×(S 2P 0-S 1P 0)(6)根据光学扩展量守恒定律以及预定的光分布角度θ,可求得由曲线CD 对应的出光口半径r =S 2P 0-S 1P 02sin θ(7) 为实现对所有入射到曲线A B 上的光束的有效收集和调整,要求边缘光线S 2P 0经曲线A B 折射后入射到曲线CD 上的点P 1再经曲线CD 折射成波前为W 1的出射光;边缘光线S 1P 0经曲线A B 折射后入射到曲线CD 上的点P 3再经曲线CD 折射成波前为W 1的出射光;边缘光线S 2P 2经曲线A B 折射后入射到曲线CD 上的点P 1再经曲线CD 折射成波前为W 2的出射光。
