一种LED光束整形系统的设计方法及LED光束整形系统与流程

本技术涉及光学领域，具体涉及一种led光束整形系统的设计方法及led光束整形系统。

背景技术：

1、发光二极管led（light-emitting diode）光源在照明、工业检测、图像显示等领域均有着广泛的应用。很多时候，需要对led光源所发射光束进行整形，使得整形所得光束呈现出特定的光强分布，以满足特定的应用需求。相关技术所提出的用于对led光源所发射光束进行整形的系统，不利于系统的小型化与轻量化。

技术实现思路

1、本技术的一个目的在于提出一种led光束整形系统的设计方法及led光束整形系统。采用本技术所提供方法设计所得的led光束整形系统，能够有效减小系统的体积与重量，从而更有利于系统的小型化与轻量化。

2、根据本技术实施例的一方面，公开了一种发光二极管led光束整形系统的设计方法，所述led光束整形系统包括：led光源以及用于对所述led光源所发射光束进行整形的超透镜；所述方法包括：

3、以面光源确定所述led光束所发射光束照射在所述超透镜上的光强分布，将所述led光源所发射光束照射在所述超透镜上的光强分布，作为所述超透镜接收所得的光强分布，并将所述超透镜对于所述led光源所发射光束目标整形得到的目标光强分布，作为所述超透镜目标输出的光强分布；

4、获取所述超透镜为将其接收所得的光强分布映射为其目标输出的光强分布所需提供的相位；

5、基于所述相位，仿真得到所述led光束整形系统输出的光强分布，并检测所述led光束整形系统输出的光强分布与所述目标光强分布之间的差异是否满足预设要求；

6、若所述差异未满足所述预设要求，则调整所述超透镜目标输出的光强分布，重新获取所述相位，重新基于所述相位，仿真得到所述led光束整形系统输出的光强分布，并重新检测所述差异是否满足所述预设要求，直到所述差异满足所述预设要求，得到目标需求的所述led光束整形系统。

7、在本技术的一示例性实施例中，所述方法还包括：

8、基于所述超透镜的尺寸、所述超透镜对于所述led光源所发射光束目标接收的光能量比例，确定所述超透镜以所述尺寸匹配所述光能量比例时，所述超透镜与所述led光源之间的极限距离；

9、基于所述极限距离，设置所述超透镜与所述led光源之间的距离。

10、在本技术的一示例性实施例中，基于所述极限距离，设置所述超透镜与所述led光源之间的距离，包括：

11、控制所述超透镜与所述led光源之间的距离小于所述极限距离。

12、在本技术的一示例性实施例中，基于所述极限距离，设置所述超透镜与所述led光源之间的距离，包括：

13、控制所述超透镜与所述led光源之间的距离等于所述极限距离。

14、在本技术的一示例性实施例中，获取所述超透镜为将其接收所得的光强分布映射为其目标输出的光强分布所需提供的相位，包括：

15、将所述超透镜接收所得的光强分布映射为所述超透镜目标输出的光强分布，并基于映射结果确定所述超透镜上各处位置的出射光线的出射角；

16、基于所述超透镜上各处位置的出射光线的出射角，以及所述超透镜上各处位置的入射光线的入射角，获取所述相位。

17、在本技术的一示例性实施例中，调整所述超透镜目标输出的光强分布，包括：

18、获取相较于所述目标光强分布，所述led光束整形系统输出的光强分布在各处位置的光强增减方向；

19、在所述超透镜目标输出的光强分布的各处位置，沿对应的所述光强增减方向的反方向对光强进行调整。

20、在本技术的一示例性实施例中，所述目标光强分布在各处位置的光强均匀一致；在所述超透镜目标输出的光强分布的各处位置，沿对应的所述光强增减方向的反方向对光强进行调整，包括：

21、对所述led光束整形系统输出的光强分布进行取倒数处理以及归一化处理，得到所述led光束整形系统对应的反向的归一化光强分布；

22、对所述超透镜目标输出的光强分布进行归一化处理，得到所述超透镜对应的归一化光强分布；

23、将所述led光束整形系统对应的反向的归一化光强分布与所述超透镜对应的归一化光强分布进行叠加，得到叠加后光强分布，再对所述叠加后光强分布进行归一化处理，所述超透镜目标输出的光强分布调整完成。

24、在本技术的一示例性实施例中，所述超透镜用于对所述led光源所发射光束进行匀光；检测所述led光束整形系统输出的光强分布与所述目标光强分布之间的差异是否满足预设要求，包括：

25、检测所述led光束整形系统输出的光强分布的均匀度，并基于所述led光束整形系统输出的光强分布的均匀度与所述目标光强分布的均匀度，检测所述差异是否满足所述预设要求。

26、根据本技术实施例的一方面，公开了一种led光束整形系统，所述led光束整形系统采用上述任一项方法实施例所提供方法设计得到。

27、根据本技术实施例的一方面，公开了一种阵列式led光束整形系统，所述阵列式led光束整形系统包括至少两个上述实施例所提供的led光束整形系统；在所述阵列式led光束整形系统中，所有led光源的光线出射位置共面，所有超透镜的光线入射位置共面。

28、根据本技术实施例的一方面，公开了一种阵列式led光束整形系统的设计方法，所述方法用于设计上述实施例所提供的阵列式led光束整形系统；所述方法包括：

29、若相邻的所述led光束整形系统整形所得光束在拼接处的光强，大于原始的所述目标光强分布的边缘区域光强，并且所述拼接处的光强与原始的所述目标光强分布的边缘区域光强之间的光强差绝对值大于预设阈值，则将所述目标光强分布的中心区域光强升高，再以中心区域光强升高后的所述目标光强分布为更新后目标，重新设计得到所述led光束整形系统；

30、对重新设计所得的所述led光束整形系统进行复制、拼接，更新所述阵列式led光束整形系统，直到所述光强差绝对值小于或等于所述预设阈值。

31、根据本技术实施例的一方面，公开了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现以上任一项方法实施例。

32、根据本技术实施例的一方面，公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使所述计算机执行以上任一项方法实施例。

33、采用本技术所提供方法设计得到的led光束整形系统，是采用超透镜对led光源所发射光束进行整形。相比于折射透镜，超透镜具有更小的体积以及重量。并且，由于超透镜可以通过调控其微纳结构的材料、形状、深宽比等来调整其对于光束所施加的调制作用，因此相比于折射透镜，超透镜具有更高的调制自由度，因此即使对于光束应呈现出的特定的光强分布提出更为个性化的要求，本技术实施例也无需在原有系统的基础上继续引入更多光学调制元件，也便不会导致系统的体积与重量进一步增大。由此可见，采用本技术所提供方法设计所得的led光束整形系统，能够有效减小系统的体积与重量，从而更有利于系统的小型化与轻量化。

34、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。

35、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。