一种矩形照射光斑的透镜设计方法

摘要

本发明公开一种矩形照射光斑的透镜设计方法，首先将矩形光斑等分成多个长条小矩形区域，分别取每一小矩形的同一方向的一长边,以过该长边和光源的平面为入射面，在该入射面上，将光源位于光轴的一侧的发光区域按照发光强度随发光角度的分布规律划分成多个小角，并使分布在每个小角内的光线的光通量相等；再将每一入射面上的长边划分成与小角一一对应的多个小段，根据折射定律，依次求得透镜在每一入射面上的第一面和第二面的各特征点，分别将该特征点连成两个网格状结构，再分别将连个网格状结构用两个平滑的曲面连接起来，形成透镜形状。本发明设计方法简单，直观，可根据实际精度要求灵活设计。

主权项

一种矩形照射光斑的透镜设计方法，设计步骤如下：a)、将矩形光斑沿长边或宽边等分成多个长条小矩形，分别取每一小矩形的同一方向的一长边,并分别以光源和所取的每一边所在的平面为入射面，在每一入射面内，将光源位于光轴的一侧的发光区域按照发光强度随发光角度的分布规律划分成多个小角，并使分布在每个小角内的光线的光通量相等；b)、将所述每一入射面上的小矩形的长边划分成多个小段，将所述小段与所述小角依次一一对应，调整各小段的长度使其与光源到该小段上的被照点的距离平方成反比，与该被照点的照度成正比；以所述小段中边缘小段作为起始被照小段，以边缘点为起始被照点，即对应了一个所述小角，根据透镜第一面离开光源的距离要求，在与起始被照点对应的入射光线上取一点作为透镜第一面上的起始特征点，在该点处，平行于光源与起始被照点连线的直线同入射光线形成一夹角，为透镜的起始光线偏折角，根据预定的比例，将所述起始光线偏折角分成第一偏折角和第二偏折角，角分线作为入射光线经过透镜第一面后的折射线，通过折射定律以及对应的所述小角，求出与起始特征点相邻的第二特征点，该第二特征点对应与起始被照点相邻的第二被照点，按照上述相同的步骤，依次求出各个被照点所对应的第一面上的各特征点的位置；在经过所述第一面上的起始特征点后的折射线上，根据透镜厚度要求取一点作为透镜第二面上的起始特征点，采用与求得第一面上的特征点类似的方法，求得第二面上的各特征点的位置；c)、将上述依次求得的所有入射面上的第一面的各特征点和第二面的各特征点分别连成两个网格状结构，再将所述的两个网格状结构分别用两个平滑的曲面连接起来，即构成透镜的第一面和第二面，连接透镜第一面边缘和第二面边缘的连接面为非通光面，其形状可根据透镜的具体安装要求进行设计，从而构成透镜的整体形状。