基于LED扩展光源环形均匀光斑的自由曲面透镜设计

提出了基于贝塞尔曲线控制点多参数优化自由曲面透镜的方法,利用该方法设计了一款适用于LED扩展光源并能在目标平面内实现环形均匀照度分布的自由曲面透镜.利用光线追迹软件模拟该透镜的光学性能,结果表明,在距离光源1000 mm处的目标平面内,实现了外半径为2 000 mm、内半径为1000 mm的环形均匀照度分布,照度均匀度为0.91,光能利用率为0.80,即该透镜在实现高照度均匀度光分布的同时仍能保持较高的光能利用率.     

基于微元能量映射的汽车LED近光灯透镜设计

针对常用汽车LED投射式照明系统近光灯光能利用率低的问题,根据非成像光学原理,研究了LED近光灯近光配光特性与光源光能量、光学自由曲面透镜参数之间的关系,在此基础上提出基于微元能量映射的LED汽车近光灯自由曲面透镜设计方法.为了验证该方法的可行性,利用切面迭代曲面构型法Rhino软件设计了汽车LED近光灯透镜,运用Tracepro光学软件构建了汽车LED近光灯照明系统,然后对该系统进行了计算机仿真.结果表明,所设计的LED近光灯自由曲面透镜产生的光型不但能满足近光灯法规要求,而且光能利用率较常用的汽车LED近光灯照明系统提高23.5%.     

基于自由曲面设计的LED光源系统光束准直研究

为了提高LED灯具效率和照明系统光效,提出了一种对光源光束进行准直设计的自由曲面透镜设计方法。基于LED的朗伯型光强分布特性,采用MATLAB进行全内反射(TIR)透镜自由曲面的数据计算,将获得的样条曲线导入SolidWorks中生成三维TIR结构,最后利用TracePro对TIR透镜进行光线追迹。准直模拟结果表明,光源的能量利用率在90.5%以上,光束的发散半角控制在±1.9°以内,得到了较好的准直效果,实现了较高的能量利用率。     

大功率发光二极管路灯的一次光学仿真设计

利用反光碗对芯片出射光的角度限制,应用自由透镜曲面对光的聚光和散光作用,研究大功率发光二极管(LED)的配光曲线.设计反光碗和一次光学透镜,通过优化一次光学系统的参数,实现路灯用大功率LED配光曲线具有蝙蝠翼型,接受面上的光斑呈矩形分布的特征.仿真结果表明:设计可以达到路灯要求的光分布,可实现照度均匀度高达0.846,...     

一种实现LED光源均匀照明的透镜设计

为解决大功率LED难以直接应用于照明的问题,设计了一款适用单芯片大功率LED的透镜,可在特定照明面上实现均匀照明。根据朗伯型光源辐射特性,采用折射和反射结构,先进行理论计算设计自由曲面面型,再利用Tracepro的交互式优化功能实现对透镜优化。优化得到的透镜经过软件模拟验证,在距离光源200 mm处直径为100 mm的目标照明面内照度均匀性优于87%;不考虑光能损失,光能利用率高于94%。     

基于图像变换的自由曲面光学透镜面形测量

对称中心的自由曲面光学透镜的光学表面面形测量 ,是光学加工制造领域的难题。为达到高精度测量 ,提出一种可用于自由曲面光学透镜在线光学测量方法。基于光学透镜的图像变换特性与其光学表面面形之间存在着的拓扑关系 ,通过对标准输入图像和经过待测自由曲面光学透镜变换后的输出图像进行智能辨识、分析和处理 ,求出该光学透镜的变换矩阵 ,并据此精确测量出待测光学透镜的曲面面形。实验结果表明 :基于图像变换的测量方法的测量误差小于 2～ 3μm,能够适用于自由曲面光学透镜的非接触、快速高精度测量     

复杂板块型灯具曲面CAD

阐述了复杂板块型灯具曲面ＣＡＤ中光线光路和被照表面的照度等光学性质的计算方法，并介绍了如何运用ＣＰＬＣＳ软件来设计复杂板块型灯具曲面。     

复杂板块型灯具曲面CAD

阐述了复杂板块型灯具曲面ＣＡＤ中光线光路和被照表面的照度等光学性质的计算方法，并介绍了如何运用ＣＰＬＣＳ软件来设计复杂板块型灯具曲面．     

照度计算在曲面图象灰度校正及生成中的应用

本文在研究典型光源条件下典型曲面上照度分布计算方法的基础上,获得非均匀照度条件下的曲面图象灰度校正方法及曲面图象生成方法,并通过计算机图象处理实验证实了其正确性。     

光在任意曲面上的反折射定律

本文从费马原理出发,运用矢量分析的方法证明了光在任意曲面上的反折射定律,得到了三维空间反折射定律的数学表达,解释了其物理意义,分析了该定律的适用范围和使用条件.对经典光学教学内容现代化建设具有实用价值.     

圆柱形光电探测器透镜聚光特性研究

运用透镜聚光原理,以光线追迹法建立平行光偏转角α与透镜焦距、光强分布的光学仿真模型,模拟仿真得到随偏转角α的变化焦平面聚焦光斑位置与光强分布图,进一步研究分析光焦斑位置大小变化、焦距长度和光强分布特性.结果表明:平行主光轴的入射光线经透镜后光斑区域集中、光强分布均匀,并且随α的增大,焦斑中心位置偏离主光轴越大,且焦斑区域的光强分布越不均匀.结论为光电探测器设计需要确定圆柱的高度和半径等参数提供了理论参考依据.     

LED光源气溶胶探测雷达光学准直结构优化设计

针对LED光源气溶胶探测光学雷达光能利用率偏低的问题,设计一种新型的雷达结构。它由双自由曲面准直匀光透镜和带有非球面镜的Kepler系统二级准直系统构成。准直透镜和Kepler系统前组单透镜使光聚焦于光阑处,再由带有非球面镜的透镜组准直出射。设计的仿真结果表明:光束发散角控制在3°以内,光能利用率达到43.027%,机械总长为207mm,与现有结构相比,光能利用率提高了12%,结构更为紧凑。     

大型LED双面广告灯箱矢量设计方法

针对发光二极管(LED)广告灯箱近距离、大面积、非对称照明的特点,提出一种基于配光曲线的LED广告灯箱反射面矢量设计方法.根据目标面照度分布要求,对比添加反射面前的目标面照度变化,得到满足均匀照明的广告灯箱配光曲线.使用剪裁法确定反射面的斜率,建立直射光线和反射光线的有效叠加和补偿,实现均匀照明的要求.运用LightTools软件对设计进行模拟仿真,结果表明:目标照度均匀度达到85%,能量利用率超过80%.     

线性激光位移传感器的结构优化设计

根据被测物体的表面反射模型,采用光线追踪法对用于自由曲面数字化的线性激光位移传感器进行了计算机仿真,利用复合形法进行了传感器结构参数优化,使用单片球面透镜替代非球面透镜获得了较好的线性关系。实验表明,采用该方法可以缩小传感的结构尺寸、提高精度,降低成本。     

透镜对线偏振光偏振状态影响的初步研究

根据琼斯矩阵理论,采用光线追迹的分析方法,推导得到线偏振光通过平凸透镜的偏振角改变量和出射面光强分布,主要讨论了光轴上点光源和平行光入射时,透镜出射面偏振状态的改变规律,理论与实验结果基本一致.     

基于光学仿真Tracepro软件对多面微结构导光板光学性能的研究

导光板是液晶显示器重要的组成元件之一，光线从侧面耦合进入导光板时，导光板表面的微结构会改变光线的传播路径，使其从导光板出光面（正面）均匀出光，因此导光板表面的微结构是实现均匀出光的关键。基于光学仿真Tracepro软件进行导光板表面的微结构的设计，在保证出光效率的基础上，使导光板的照度均匀度由54.3%提高至80.8%；并且在照度均匀度为80%左右的基础上，在出光面添加微结构，使得出光效率提高至60%。最后采用底面网点微结构远光源处密度大于近光源处密度的排列方式，使得导光板的照度均匀度得到明显提升，最大达到90.2%。     

两单轴晶体界面上光的折射

对两单轴晶体交界面上光的折射,根据光的电矢量满足的边界条件,得到了波法线满足的折射公式,同时,根据度规光学中光线径迹的零测地线方程导出的Fermat原理,推得了光线遵从的折射定律。文章所得解析公式完全可以确定折射光的波法线和光线的方向。     

两单轴晶体界面上光的折射

对两单轴晶体交界面上光的折射，根据光的电矢量满足的边界条件，得到了波法线满足的折射公式，同时，根据度规光学中光线径迹的零测地线方程导出的Fermat原理，推得了光线遵从的折射定律。文章所得解析公式完全可以确定折射光的波法线和光线的方向。     

面向曲面品质分析的极限反射法

结合反射线法和高亮线法各自的优缺点,通过对反射线法和高亮线法的简化及改进,提出了面向曲面品质分析的极限反射法。该方法将视点和光源向无穷远处映射,使得视点和光源能够用单位方向矢量v和a唯一确定,从而消除了视点及光源的选取对反射线生成的影响,同时继承了高亮线法计算效率高的特点,能够在现有硬件每件下实现曲面品质分析的交互操作。平面直线光源对应于极限反射线法,平面圆形光源对应于极限反射圆法。最后给出了极限反射法的具体例子。实例表明：极限反射法是一种理想的曲面品质检查方法。     

基于弦长参数的NURBS曲面设计

采用里森费尔德方法计算型值点间的弦长值，以此作为主要参数构造节点矢量，实现了用NURBS工具精确建模和自由曲面设计的目标，在此基础上，利用VC^ 开发自由曲面造型模块，根据输入的控制点自动生成NURBS曲面，并能实现曲面形状交互式修改。