一种具有圆形均匀照射光斑的透镜设计方法

摘要

一种具有圆形均匀照射光斑的透镜设计方法，光线经该透镜折射后的照射光斑为圆盘形，步骤为：以任一过光源光轴的平面为入射面，在该入射面上，将光源发光角和圆盘形光斑与入射面的交线按照一定规律分别划分成一一对应的小角和小段，以光源与被照点之间的连线方向作为经过透镜后的各折射光线方向，根据折射定律，确定各被照点所对应的透镜第一面上的各特征点的位置，再求得第二面上各特征点的位置，然后将各特征点依次连接起来，得到两条连续曲线，将该两条连续曲线绕光轴旋转，即得透镜表面。该方法可以设计出均匀照度的圆盘形光斑被照面，其照度均匀度能够达到96％，且几乎不存在无效光，大大提高光线利用率。

主权项

一种具有圆形均匀照射光斑的透镜设计方法，其设计步骤如下：a)、以任一过光源光轴的平面作为入射面，在所述入射面上，将光轴一侧的发光角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)、将被照面上的圆盘形光斑与所述入射面的交线段划分成多个小段，所述小段与所述小角一一对应，调整各小段的长度使其与光源到该小段上被照点的距离的平方成反比，与照度成正比。c)、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，即对应了所述的一个小角，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，通过折射定律以及所述的对应小角，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；d)、同上一步骤，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；e)、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，采用与得到第一面上的特征点类似的方法，求出第二面上的各特征点的位置；f)、将所述的第一面和第二面上的各特征点依次连接，分别形成两条连续曲线；g)、将所述两条曲线绕光源光轴旋转，形成透镜的表面。