非成像光学元件的设计方法

摘要

本发明公开一种非成像光学元件的设计方法，包括作为光源一方的物方和作为被照面一方的像方，本发明引入光通量线的概念，所述光通量线是指具有确定能量的光线矢量；根据物方的光强分布，按照光强与立体角的乘积与能量成正比的规律，将物方的光强分布转换为光通量线分布；根据像方的照度分布要求，先转换为像方的光强分布，再按照与前述相同的规律，转换为光通量线分布，遵循能量守恒定律，本发明中即为光通量线守恒定律，表现为物方与像方的光通量线总数相等且一一对应；分别对所述各对光通量线逐个使用折射定律或反射定律，将求得的各个折射小面或反射小面依次连接起来，得到光学元件的形状。该方法采用一种新的光学设计理念，简便、直观、适用性很强。

主权项

一种非成像光学元件的设计方法，包括作为光源一方的物方和作为被照面一方的像方，其特征在于：引入光通量线的概念，所述光通量线是指具有确定能量的光线矢量；以下为本发明的设计步骤：1)、根据物方的光强分布，按照光强与立体角的乘积与能量成正比的规律，将物方的光强分布转换为光通量线分布；2)、根据像方的照度分布要求，先转换为像方的光强分布，再按照与前述相同的规律，转换为光通量线分布，遵循能量守恒定律，本发明中即为光通量线守恒定律，表现为物方与像方的光通量线总数相等且一一对应；3)、对单面通光的光学元件，分别对所述各对光通量线逐个使用折射定律或反射定律，将求得的各个折射小面或反射小面依次连接起来，得到光学元件的形状；4)、对双面通光的光学元件，先规定第一个面在整个系统中对光线折射或反射的能力比重，确定光通量线经过第一面后的分布，将其作为光学元件方的光通量线分布，在物方光通量线与光学元件方光通量线以及光学元件方光通量线与像方光通量线之间建立起一一对应关系，分别对各对光通量线逐个使用折射定律或反射定律，将求得的各个折射面或反射面连接起来，得到光学元件第一面和第二面的形状；