专利名称：一种超材料单元结构的绘制方法
一种超材料单元结构的绘制方法
技术领域：
本发明涉及超材料领域，特别涉及一种超材料单元结构的绘制方法。
背景技术：
传统的晶格绘制方法是采用串行遍历的方式绘制的，即逐行的按一定间隔绘制超材料单元结构的晶格，这种方式的不足在于，不能保证晶格图形的对称性，也因此造成晶格图形的不对称性，特别是在某些特殊晶格图形的应用下。如图3所示，倘若采用顺行方式从左至右，从上至下，依次遍历，超材料的预留边缘不对称，内部晶格的折射率设计则需要每个分别设计。在制造菲涅尔透镜时，需要的超材料形状为圆形，对折射率的设置也是以中 心点为圆心，依次向外根据不同的半径设置相应的折射率的，计算出一个晶格的折射率，可通过圆心对称得出其它对称点的折射率；倘若超材料的圆形可用区域晶格数不通过圆心对称，则每个晶格的折射率需单独计算，大大提高了超材料的设计复杂度。现有的绘制方法是逐行遍历绘制出晶格的位置，在某一区域中以指定的晶格大小，依次绘制出晶格的位置，但由于晶格的大小与超材料的大小无法做到整除，所以就会出现晶体与超材料边缘的宽度不一致，如图3所示，边缘会出现不对称的现象，这种不对称性会造成超材料单元结构设计以及优化变得更为复杂，不同的超材料单元结构也会增多。而对于其它的一些特殊图形，如圆形，现有技术就更无法绘制了。
发明内容本发明针对现有的晶格绘制方法是采用从左至右依次遍历的方式绘制，容易造成晶格图形的不对称，则增加了晶格的设计复杂度，从而导致设计的效率低下。从而提供了一种超材料单元晶格的绘制方法，包括以下步骤初始化超材料的可用区域，确定可用区域的中心点以及可用区域的边界；以中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满可用区域且可用区域内的单元晶格未超出边界。在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，以中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满可用区域且可用区域内的单元晶格未超出边界，具体包括以中心点为对称中心，纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标；判断当前绘制的单元晶格与边界的距离是否小于预设尺寸，若否，则继续纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出边界且紧靠边界的单元晶格与边界的距离小于预设尺寸。在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，以中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满可用区域且可用区域内的单元晶格未超出边界，具体包括以中心点为对称中心，横向对称绘制预设尺寸的单元晶格；计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标；判断当前绘制的单元晶格与边界的距离是否小于预设尺寸，若否，则继续横向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次横向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出边界且紧靠边界的单元晶格与边界的距离小于预设尺寸。在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，初始化超材料的可用区域包括设置预留边缘，确定可用区域。
在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，可用区域为除去预留边缘的超材料区域。在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，可用区域为圆形。在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，可用区域为正方形。在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，可用区域为梯形。在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，可用区域为多边形。在本发明的超材料单元晶格的绘制方法中，可用区域为长方形。本发明通过确定可用区域的中心点以及可用区域的边界，以所述中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格，大大的提高了单元晶格绘制的效率，降低了超材料单元结构设计的复杂度。
图I是本发明的超材料单元晶格绘制方法的流程图；图2是本发明的超材料单元晶格绘制方法实施例的流程图；图3是现有技术的超材料单元晶格绘制方法的示意图；图4是本发明的超材料单元晶格绘制方法的示意图；图5是本发明的绘制圆形可用区域的示意图；图6是本发明的超材料晶格单元绘制方法的细化流程图；图7是本发明另一实施例的超材料单元晶格绘制方法的示意图；图8是本发明的超材料单元晶格的绘制系统的结构示意图；图9是图8所示的绘制单元802的结构示意图；图10是图8所示的绘制单元802的另一结构示意图。
具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。图I是本发明对超材料单元晶格绘制方法的流程图，图6是本发明对超材料晶格单元绘制方法的细化流程图。一种超材料单元晶格的绘制方法，包括两大步骤步骤SI :初始化超材料的可用区域，确定可用区域的中心点以及可用区域的边界；
进一步的，设置超材料预留边缘大小，从而确定中心点的位置；如图3所示，确定超材料的中心点后，以中心点为对称点，对称的预留边缘大小。本发明的创新点在于，超材料的可用区域为除去预留边缘的超材料区域，可用区域可以为圆形、方形或者梯形。步骤S2 :以中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满可用区域且可用区域内的单元晶格未超出边界。步骤二具体包括如下步骤，如图2所示；S21、以中心点为对称点，纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；S22、计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标；
S23、判断当前绘制的单元晶格与边界的距离是否小于预设尺寸，若否，则继续纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出边界且紧靠边界的单元晶格与边界的距离小于预设尺寸。本发明的创新点在于，以横向扩展顺序为例，如图4所示，以X轴上的点为对称中心，纵向依次沿与Y轴平行的方向对称绘制预设尺寸的单元晶格；步骤SI之后，上述的绘制方法中步骤S2还可描述如下，如图6所示I :以晶格大小为间隔，从中心向四周依次遍历整个超材料的可用区域，计算当前遍历单元晶格的中心点坐标以及四个顶点坐标；2:判断当前遍历的单元晶格是否属于超材料的可用区域，若是，跳至步骤3，若否，跳至步骤I ;3 :记录当前遍历的单元晶格的中心点坐标以及四个顶点坐标；4 :判断超材料可用区域是否遍历完成，若否，跳至步骤1，若是，退出循环。进一步地，从中心向四周依次遍历超材料的可用区域的顺序为以超材料中心为起点，纵向对称扩展上下晶格，直至该纵行晶格扩展至可用区域之外，再横向对称的扩展至中心点左边第一个晶格，右边第一个晶格，再分别以左边第一个晶格、右边第一个晶格为中心，纵向对称扩展上下晶格，直至该纵行晶格扩展至可用区域之外；依此类推，扩展横向轴至可用区域之外。从中心向四周遍历顺序也不仅仅限于上述方法。例如，如图5，需要绘制一个圆形超材料，先确定该超材料的中心点(0，0)，以该中心点为对称点，关于X轴对称，纵向分别对称绘制上下晶格如(0，1)，(0，-1)，(0,2),
(0，-2)......直至该纵行晶格扩展完毕，每次扩展均对该晶格四个顶点进行计算，以判
断该扩展点是否在超材料可用区域，若是，绘制该晶格，记录该晶格中心点，以及四个顶点的坐标。例如，计算中心点在(0,0),尺寸为Ixl的晶格的四个顶点即为(0.5,0.5),(0. 5，-0. 5)，(-0. 5,0. 5)，(-0. 5，-0. 5)，每计算出顶点坐标即判断是否属于超材料可用区域，若是，则绘制该晶格，记录相应的中心点坐标。在完成对中心点(0，0)的扩展后，以中心点为对称中心，关于Y轴对称,横向扩展至左边第一个晶格(-1,0),右边第一个晶格(1,0),再如上述步骤，纵向对称扩展上下晶格，直至该纵向的超材料可用区域纵向绘制完成为止。依次类推，直至超材料可用区域绘制完成。当然，本发明的步骤S2还可以适用于横向扩展绘制单元晶格的情况。此情况下，步骤S2包括以下步骤，详见图7所示
S21’、以所述中心点为对称中心，横向对称绘制预设尺寸的单元晶格；S22’、计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标；S23’、判断当前绘制的单元晶格与所述边界的距离是否小于所述预设尺寸，若否，则继续横向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离所述中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次横向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出所述边界且紧靠所述边界的单元晶格与所述边界的距离小于所述预设尺寸。图8还示出了一种超材料单元晶格的绘制系统800，包括初始化单元801、绘制单元 802。初始化单元801，用于初始化超材料的可用区域，确定所述可用区域的中心点以及所述可用区域的边界；绘制单元802，用于以所述中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格 直至绘制的多个单元晶格充满所述可用区域且所述可用区域内的单元晶格未超出所述边界。其中绘制单元802包括第一绘制单元8021、第一计算单元8022、第一判断单元8023，如图9所示。第一绘制单元8021，用于以所述中心点为对称中心，纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；第一计算单元8022，用于计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标；第一判断单元8023，用于判断当前绘制的单元晶格与所述边界的距离是否小于所述预设尺寸，若否，则继续纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离所述中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出所述边界且紧靠所述边界的单元晶格与所述边界的距离小于所述预设尺寸。除了纵向对称绘制单元晶格外，还可采用其他方法来实现，比如横向对称绘制。只要能够实现最后单元晶格充满整个可用区域即可。对于横向对称绘制情况，绘制单元802还可包括第二绘制单元8021’、第二计算单元8022’、第二判断单元8023’，如图10所示。第二绘制单元8021’，用于以所述中心点为对称中心，横向对称绘制预设尺寸的单元晶格；第二计算单元8022’，用于计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标；第二判断单元8023’，用于判断当前绘制的单元晶格与所述边界的距离是否小于所述预设尺寸，若否，则继续横向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离所述中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次横向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出所述边界且紧靠所述边界的单元晶格与所述边界的距离小于所述预设尺寸。本发明针对现有技术不足，绘制超材料晶格按照串行方式依次绘制，而导致超材料晶格绘制过程中出现不对称的现象使得超材料单元结构的设计和优化更为复杂，本发明针对该不足，提出了一种超材料单元晶格的绘制方法，有效的提高了单元晶格绘制的效率。在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行 种修改。
权利要求
1.一种超材料单元晶格的绘制方法，其特征在于，包括以下步骤 初始化超材料的可用区域，确定所述可用区域的中心点以及所述可用区域的边界； 以所述中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满所述可用区域且所述可用区域内的单元晶格未超出所述边界。
2.根据权利要求I所述的超材料单元晶格的绘制方法，其特征在于，以所述中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满所述可用区域且所述可用区域内的单元晶格未超出所述边界，具体包括 以所述中心点为对称中心，纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格； 计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标； 判断当前绘制的单元晶格与所述边界的距离是否小于所述预设尺寸，若否，则继续纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离所述中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出所述边界且紧靠所述边界的单元晶格与所述边界的距离小于所述预设尺寸。
3.根据权利要求I所述的超材料单元晶格的绘制方法，其特征在于，以所述中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满所述可用区域且所述可用区域内的单元晶格未超出所述边界，具体包括 以所述中心点为对称中心，横向对称绘制预设尺寸的单元晶格； 计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标； 判断当前绘制的单元晶格与所述边界的距离是否小于所述预设尺寸，若否，则继续横向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离所述中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次横向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出所述边界且紧靠所述边界的单元晶格与所述边界的距离小于所述预设尺寸。
4.根据权利要求I所述的超材料单元晶格的绘制方法，其特征在于，初始化超材料的可用区域包括 设置预留边缘，确定可用区域。
5.根据权利要求I所述的超材料单元晶格的绘制方法，其特征在于，所述可用区域为除去预留边缘的超材料区域。
6.根据权利要求I所述的超材料单元晶格的绘制方法，其特征在于，所述可用区域为圆形。
7.根据权利要求I所述的超材料单元晶格的绘制方法，其特征在于，所述可用区域为正方形、长方形或梯形。
8.一种超材料单元晶格的绘制系统，其特征在于，包括 初始化单元，用于初始化超材料的可用区域，确定所述可用区域的中心点以及所述可用区域的边界； 绘制单元，用于以所述中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满所述可用区域且所述可用区域内的单元晶格未超出所述边界。
9.根据权利要求8所述的超材料单元晶格的绘制系统，其特征在于，所述绘制单元包括 第一绘制单元，用于以所述中心点为对称中心，纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；第一计算单元，用于计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标； 第一判断单元，用于判断当前绘制的单元晶格与所述边界的距离是否小于所述预设尺寸，若否，则继续纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离所述中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次纵向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出所述边界且紧靠所述边界的单元晶格与所述边界的距离小于所述预设尺寸。
10.根据权利要求8所述的超材料单元晶格的绘制系统，其特征在于， 第二绘制单元，用于以所述中心点为对称中心，横向对称绘制预设尺寸的单元晶格； 第二计算单元，用于计算当前绘制的单元晶格的中心点坐标以及顶点坐标； 第二判断单元，用于判断当前绘制的单元晶格与所述边界的距离是否小于所述预设尺寸，若否，则继续横向对称绘制预设尺寸的单元晶格；若是，则以距离所述中心点预设尺寸的正整数倍的位置为对称中心，依次横向对称绘制预设尺寸的单元晶格直至所绘制的单元晶格未超出所述边界且紧靠所述边界的单元晶格与所述边界的距离小于所述预设尺寸。
全文摘要
本发明涉及一种超材料单元晶格的绘制方法，方法包括以下步骤初始化超材料的可用区域，确定可用区域的中心点以及可用区域的边界；以中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格直至绘制的多个单元晶格充满可用区域且可用区域内的单元晶格未超出边界。本发明通过确定可用区域的中心点以及可用区域的边界，以所述中心点为坐标原点依次对称绘制预设尺寸的单元晶格，大大的提高了单元晶格绘制的效率，降低了超材料单元结构设计的复杂度。
文档编号G06F17/50GK102768689SQ201110112010
公开日2012年11月7日 申请日期2011年4月30日 优先权日2011年4月30日
发明者何振明, 刘斌, 刘若鹏, 季春霖, 栾琳 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院