[发明专利]基于XY多项式的LED自由曲面照明系统的设计方法

权利要求书

1.一种基于XY多项式的LED自由曲面照明系统的设计方法，包括：

S10：在一三维直角坐标系Oxyz中根据一LED点光源及其在一接收面所形成的照明视场获得一自由曲面的一系列数据点，其中，所述LED点光源所发射的光线经过所述自由曲面在所述照明视场实现均匀照明，每一数据点包括一坐标值Q_i＝(x_i,y_i,z_i)(i＝1,2,…,n)和一法向量N_i＝(u_i,v_i,-1)(i＝1,2,…,n)，所述自由曲面的表达式为：

S11：获得所述坐标值Q_i＝(x_i,y_i,z_i)(i＝1,2,…,n)与所述自由曲面在z方向坐标差值的平方和其中，

S12：获得所述数据点的法向量N_i＝(u_i,v_i,-1)(i＝1,2,…,n)与所述自由曲面法向量n_i的矢量差的模值的平方和

其中，

S13：获得评价函数f(P)＝e₁(P)+we₂(P)，其中，w为权重且大于0；

S14：选择不同的权重w，并令所述评价函数f(P)的梯度从而获得多组不同的P及其对应的多个自由曲面面形z＝f(x,y；P)；

S15：获得具有最佳的成像质量的最终自由曲面面形Ω_opt；以及

S16：根据所述最终自由曲面面形Ω_opt构建一自由曲面透镜实体，从而获得所述LED自由曲面照明系统。

2.如权利要求1所述的照明系统的设计方法，其特征在于，所述多个数据点为通过微分方程法获得。

3.如权利要求1所述的照明系统的设计方法，其特征在于，所述评价函数f(P)的梯度满足公式：

4.如权利要求1所述的照明系统的设计方法，其特征在于，所述XY多项式自由曲面以三阶XY多项式曲面、四阶XY多项式曲面、五阶XY多项式曲面或六阶XY多项式曲面为原型。

5.如权利要求1所述的照明系统的设计方法，其特征在于，所述步骤S15进一步包括：

S151，获得该不同的自由曲面面形z＝f(x,y；P)的弥散斑均方根半径；以及

S152，选择具有最小弥散斑均方根半径的自由曲面面形z＝f(x,y；P)为最终自由曲面面形Ω_opt。

6.如权利要求1所述的照明系统的设计方法，其特征在于，所述LED点光源的发光半角小于等于20°。

7.如权利要求6所述的照明系统的设计方法，其特征在于，所述LED点光源的发光半角小于等于10°。