基于微分方程数值解的自由曲面透镜的设计

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基于微分方程数值解的自由曲面透镜的设计

光学仪器与光学设计 | 更新时间：2025-09-01

- 基于微分方程数值解的自由曲面透镜的设计
- Freeform surface lens design based on numerical solutions of differential equations
- 光学技术 2013年39卷第3期页码：267-271
- 作者机构：
  
  1. 1:深圳大学光电工程学院
  2. 2:北京理工大学珠海学院信息学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  北京理工大学珠海学院产学研项目(2011B050102005)
- DOI：10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2013.03.014
  中图分类号：
- 纸质出版：2013
- 稿件说明：
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程发超, 牛丽红, 苏秉华, 等. 基于微分方程数值解的自由曲面透镜的设计[J]. 光学技术, 2013,39(3):267-271.

Freeform surface lens design based on numerical solutions of differential equations[J]. 2013, 39(3): 267-271.
程发超, 牛丽红, 苏秉华, 等. 基于微分方程数值解的自由曲面透镜的设计[J]. 光学技术, 2013,39(3):267-271. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2013.03.014.

Freeform surface lens design based on numerical solutions of differential equations[J]. 2013, 39(3): 267-271. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2013.03.014.

为满足目标面上均匀照明的需求

设计了一款自由曲面透镜。根据LED光源的发光特点

结合光学成像的特性

非成像光学原理和能量守恒定理

推导出实现光能量在目标面上均匀分布的自由曲面面形的微分方程

采用matlab的ode算法求出面形上的离散坐标点

对离散坐标点拟合后得到透镜模型

通过光学模拟仿真软件对透镜模型进行光线追迹。结果表明

配光角度为80°的透镜

透镜的口径与光源发光面宽度之比大于等于9时

目标面上的照度均匀性大于0.9

光能利用率约为85%。该设计方法可以快速精确地设计出所需的透镜

而且透镜结构紧凑

单颗就能实现均匀照明

有利于LED光源照明系统的小型化。

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