CN114415367A - 透镜设计方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于照明技术领域，提供了一种透镜设计方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质，包括：根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，其中，所述折射光线为所述光源经过折射后得到的光线；根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据；根据所述初始参数和所述多个采样点各自的位置数据确定所述曲面透镜的目标曲面形状，其中，所述光源经过所述目标曲面形状的所述曲面透镜后得到符合所述目标光线形状的折射光线。通过上述方法，可以精准获得折射光线的目标形状，进而实现光源发光方向的定向改变。
Description
技术领域
本申请属于照明技术领域，尤其涉及一种透镜设计方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质。
背景技术
自由曲面透镜是一种外表面为自由曲面的透镜。其中，自由曲面是指表面形状不能被连续加工的，具有传统加工成型的任意性特点的曲面。由于自由曲面具有灵活的空间布局和设计自由度等优点，使用自由曲面不仅可以极大地简化光学系统的结构，还可以轻松地实现复杂的能量分布要求。因此，自由曲面透镜的应用越来越广泛。
现有技术中，设计自由曲面透镜的自由曲面形状时，通常是正向设计。即先设计初始的自由曲面形状，然后根据该形状获得折射光线的形状，再将折射光线的形状与希望得到的折射光线的目标形状进行比对，根据比对结果调整自由曲面形状。现有的这种设计方法，步骤繁琐，需要反复修正自由曲面形状；并且通常是由操作人员根据经验进行调整，调整过程的随机性较强，无法精准地获得折射光线的目标形状。
发明内容
本申请实施例提供了一种透镜设计方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质，可以精准获得折射光线的目标形状，进而实现光源发光方向的定向改变。
第一方面，本申请实施例提供了一种透镜设计方法，包括：
根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，其中，所述折射光线为所述光源经过折射后得到的光线；
根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据；
根据所述初始参数和所述多个采样点各自的位置数据确定所述曲面透镜的目标曲面形状，其中，所述光源经过所述目标曲面形状的所述曲面透镜后得到符合所述目标光线形状的折射光线。
本申请实施例中，根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状计算曲面透镜的初始参数，再根据初始参数迭代计算出曲面透镜的曲面形状。相当于从待生成的折射光线的目标光线形状入手，逆向设计曲面透镜的曲面形状，通过上述方法，无需反复修正计算出的曲面形状，大大提高了透镜设计的效率；并且能够精准地获得折射光线的目标形状，进而实现光源发光方向的定向改变，有效提高了透镜设计的成功率。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述光源的发光参数包括所述光源的发射光束的第一角度范围；
所述折射光线的目标光线形状包括所述折射光线的折射光束的第二角度范围；
所述根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，包括：
根据所述第一角度范围确定第一角度，其中，第一角度为第一入射光线和横轴的夹角，所述第一入射光线为所述发射光束中的一条光线，所述横轴为所述第一角度范围的一条边界所在的直线；
根据预设变量和所述第一角度计算第二角度，其中，所述预设变量由所述第一角度范围和所述第二角度范围确定，所述第二角度为第二出射光线与所述横轴的夹角，所述第二出射光线为第一出射光线经所述曲面透镜的出光面折射后得到的光线，所述第一出射光线为所述第一入射光线经所述曲面透镜的入光面折射后得到的光线；
根据所述第一角度和所述第二角度计算第三角度，其中，所述第三角度为第一出射光线与所述横轴的夹角，所述初始参数包括所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述光源的发光参数还包括第一起始点的坐标，其中，所述第一起始点为所述第一入射光线与所述曲面透镜的入光面的交点；
所述根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据，包括：
第一次迭代过程中，根据所述第三角度和所述第一起始点的坐标计算第二起始点的坐标，其中，所述第二起始点为所述第二出射光线与所述曲面透镜的出光面的交点；
根据所述第一角度和所述第三角度计算第一法向角，其中，所述第一法向角为第一法向量与所述横轴的夹角，所述第一法向量为与所述第一起始点对应的法线相垂直的向量；
根据所述第二角度和所述第三角度计算第二法向角，其中，所述第二法向角为第二法向量与所述横轴的夹角，所述第二法向量为与所述第二起始点对应的法线相垂直的向量；
根据所述第一起始点的坐标、所述第二起始点的坐标、所述第一法向角和所述第二法向角计算第一采样点的坐标和第二采样点的坐标，其中，所述第一采样点为第二入射光线与所述曲面透镜的入光面的交点，所述第二入射光线为第四角度对应的入射光线，所述第四角度由所述第一角度确定，所述第二采样点为第三出射光线与所述曲面透镜的出光面的交点，所述第三出射光线为所述第二入射光线经所述曲面透镜的入光面折射后得到的光线。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第一起始点的坐标、所述第二起始点的坐标、所述第一法向角和所述第二法向角计算第一采样点的坐标和第二采样点的坐标，包括：
根据所述第一法向角和所述第一角度计算第一斜率和第二斜率，其中，所述第一斜率为所述第一法向量的斜率，所述第二斜率为所述第二入射光线的斜率；
根据所述第一法向角和所述第一起始点的坐标计算第一终点的坐标，其中，所述第一终点为所述第一法向量与所述横轴的交点；
根据所述第一斜率、所述第二斜率和所述第一终点的坐标，计算所述第一采样点的坐标；
根据所述第二法向角、所述第二起始点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第二法向角、所述第二起始点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标，包括：
根据所述第二法向角和所述第三角度计算第三斜率和第四斜率，其中，所述第三斜率为所述第二法向量的斜率，所述第四斜率为所述第三出射光线的斜率；
根据所述第二法向角和所述第二起始点的坐标计算第二终点的坐标，其中，所述第二终点为所述第二法向量与所述横轴的交点；
根据所述第三斜率、所述第四斜率、所述第二终点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第三斜率、所述第四斜率、所述第二终点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标，包括：
根据所述第一采样点的坐标计算第一截距；
根据所述第四斜率和所述第一截距确定第一直线方程；
根据所述第三斜率和所述第二终点的坐标确定第二直线方程；
根据所述第一直线方程和所述第二直线方程计算所述第二采样点的坐标。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据，包括：
第i次迭代过程中，根据第i-1次迭代过程计算出的采样点的坐标计算下一采样点的坐标，其中，i为小于或等于N的正整数，所述N为迭代总次数，所述N由所述第一角度和预设的间隔角度确定。
第二方面，本申请实施例提供了一种透镜设计装置，包括：
计算单元，用于根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，其中，所述折射光线为所述光源经过折射后得到的光线；
迭代单元，用于根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据；
确定单元，用于根据所述初始参数和所述多个采样点各自的位置数据确定所述曲面透镜的目标曲面形状，其中，所述光源经过所述目标曲面形状的所述曲面透镜后得到符合所述目标光线形状的折射光线。
第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面中任一项所述的透镜设计方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述的透镜设计方法。
第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的透镜设计方法。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的透镜设计方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的角度的示意图；
图3是本申请实施例提供的位置示意图；
图4是本申请实施例提供的曲面形状的示意图；
图5是本申请实施例提供的折射光线的光线形状的示意图；
图6是本申请实施例提供的透镜设计装置的结构框图；
图7是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。
参见图1，是本申请实施例提供的透镜设计方法的流程示意图，作为示例而非限定，所述方法可以包括以下步骤：
S101，根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，其中，所述折射光线为所述光源经过折射后得到的光线。
本申请实施例中，光源的发光参数包括所述光源的发射光束的第一角度范围和第一起始点的坐标，其中，所述第一起始点为所述第一入射光线与所述曲面透镜的入光面的交点。折射光线的目标光线形状包括所述折射光线的折射光束的第二角度范围。待生成的曲面透镜的初始参数包括第一角度、第二角度和第三角度。
可选的，初始参数的计算方法包括：
S1011，根据所述第一角度范围确定第一角度。
参见图2，是本申请实施例提供的角度的示意图。如图2所示，第一角度为第一入射光线和横轴的夹角，所述第一入射光线为所述发射光束中的一条光线，所述横轴为所述第一角度范围的一条边界所在的直线。
本申请实施例中，采用朗伯光源的发光角的角度范围作为第一角度范围。例如，朗伯光源的发光角的范围为136°，计算时可以计算一半角度，即第一角度∠1＝136/2＝68°。
S1012，根据预设变量和所述第一角度计算第二角度。
预设变量为，朗伯光源的发光角与光束角(输出角)的比值。本申请实施例中，预设变量由所述第一角度范围(朗伯光源的发光角)和所述第二角度范围(光束角)确定。继续S10111中的示例，第二角度∠3＝∠1/I，其中，I为预设变量，I＝136/90(136为第一角度范围，90为第二角度范围)。
如图2所示，所述第二角度为第二出射光线与所述横轴的夹角，所述第二出射光线为第一出射光线经所述曲面透镜的出光面折射后得到的光线，所述第一出射光线为所述第一入射光线经所述曲面透镜的入光面折射后得到的光线。
S1013，根据所述第一角度和所述第二角度计算第三角度。
如图2所示，所述第三角度为第一出射光线与所述横轴的夹角。
具体的，第三角度∠2＝(∠1+∠3)h。其中，h预设值，该值决定了透镜轮廓的凸起方向与形态。可选的，h＝0.5。
S102，根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据。
S103，根据所述初始参数和所述多个采样点各自的位置数据确定所述曲面透镜的目标曲面形状，其中，所述光源经过所述目标曲面形状的所述曲面透镜后得到符合所述目标光线形状的折射光线。
下面介绍S102中的迭代计算过程。
在第一次迭代过程中，包括以下步骤：
1、根据第一角度∠1和第三角度∠2计算第一法向角α1。
如图2所示，第一法向角为第一法向量与所述横轴的夹角，所述第一法向量为与所述第一起始点对应的法线相垂直的向量。
首先计算入光面的第一折射角θ1，sin(θ1)×1.429249-sin(θ1+∠1-∠2＝0。如图2所示，第一折射角第一出射光线与法线的夹角。
计算入光面的第一入射角λ1＝θ1+(∠1-∠2)。如图2所示，第一入射角为第一入射光线与法线的夹角。
根据λ1计算
2、根据第二角度∠3和第三角度∠2计算第二法向角β1。
如图2所示，第二法向角为第二法向量与所述横轴的夹角，所述第二法向量为与所述第二起始点对应的法线相垂直的向量。第二法向角的计算方式与第一法向角的计算方式相同。具体的：
计算出光面的第二折射角θ2，sin(θ2)×1.429249-sin(θ2+(∠2-∠3＝0，计算出光面的第二入射角λ2＝θ2+(∠2-∠3)，根据λ2计算
3、根据第一起始点坐标(X1，Y1)和第三角度∠2计算第二起始点坐标(Xp2，Yp2)。
第一起始点坐标表示曲面透镜的起点与光源的横纵距离分别为X1和Y1。可选的，光源的发光参数中的第一起始点坐标可以仅包括X1，根据∠1可以计算出Y1，即Y1＝tan(∠1÷(180÷π)×X1。
参见图3，是本申请实施例提供的位置示意图。如图3所示，在∠2对应的第二出射光线上截取t1，即曲面透镜的初始厚度(该值为预设值)，计算第二起始坐标如下：
t2＝(sin(∠2)×t1)÷tan(∠2)；
Xp1＝t2+X1,Yp1＝(sin(∠2)×t1)+Y1；
其中，t2为第一起始点与第二起始点之间的横轴距离。
4、计算第一斜率k1、第二斜率k2、第三斜率kp1和第四斜率kp2。
如图3所示，第一斜率为所述第一法向量的斜率，第二斜率为所述第二入射光线的斜率，第三斜率为所述第二法向量的斜率，第四斜率为所述第三出射光线的斜率。
具体的，第一斜率k1＝tan(α1)，第二斜率k2＝tan(∠1)，第三斜率kp1＝tan(β1)，第四斜率
其中，
precision为迭代精度，该步骤中的h取值与第三角度∠2计算公式中的h取值保持一致。
5、计算第一采样点f1的坐标和第二采样点f2的坐标。
首先计算第一终点的坐标和第二终点的坐标。如图3所示，第一终点为所述第一法向量与所述横轴的交点，第二终点为所述第二法向量与所述横轴的交点。第一采样点为第二入射光线与所述曲面透镜的入光面的交点，所述第二入射光线为第四角度对应的入射光线，所述第四角度由所述第一角度确定，所述第二采样点为第三出射光线与所述曲面透镜的出光面的交点，所述第三出射光线为所述第二入射光线经所述曲面透镜的入光面折射后得到的光线。
本申请实施例中，需要迭代计算各个采样点的位置，迭代精度如步骤4所述为precision。相应的，第四角度为∠1-precision。需要说明的是，迭代精度越小，迭代次数越多，计算出的曲面透镜的曲面形状越精确；迭代精度越大，迭代次数越少，计算出的曲面透镜的曲面形状越粗糙。可以根据实际需要设定迭代精度。本申请实施例中，迭代次数为朗伯光源的一半除以迭代精度。
具体的，第一终点的坐标
Y2＝0。第二终点的坐标
Yp2＝0。
根据第一斜率、第二斜率和第一终点的坐标建立直线方程：
y1(x)＝k2·x；
y2(x)＝k1(x-X2)；
其中，y1(x)为第二入射光线所在直线的方程，y2(x)为第一法向量对应的法线所在直线的方程。将两个方程联立求解，可以得到第一采样点f1的坐标。
根据第三斜率、第四斜率和第二终点的坐标建立直线方程：
y3(x)＝kp2·(x+b)；
y4(x)＝kp1(Xp2-x)；
其中，y3(x)为第三出射光线所在直线的方程，y4(x)为第二法向量对应的法线所在直线的方程。由于f1的坐标(a,c)已知，可以计算出y3(x)中的第一截距b＝c÷kp2-a。将两个方程联立求解，可以得到第二采样点f2的坐标。
至此完成了一次迭代。在第二次迭代过程中，将第一次迭代过程中计算出的第一采样点f1作为第一起始点，将第二采样点f2作为第二起始点，并将第四角度∠1-precision作为第二次迭代过程中的第一角度，按照上述步骤继续进行计算。依次迭代，可以得到多个采样点的坐标。
可选的，可以将计算出的多个采样点的坐标依次存储在Excel表格中，以便于后续读取数据。
需要说明的是，本申请实施例中的迭代次数等于朗伯光源的一半除以迭代精度。可能会出现除不尽的情况，该情况下，将会导致无法为相应的数据分配excel单元格。为了解决该问题，可以对除数取整，
利用这些采样点的坐标可以仿真出曲面透镜的曲面形状。参见图4，是本申请实施例提供的曲面形状的示意图。如图4所示，左侧的曲线表示曲面透镜的入光面，右侧的曲线表示曲面透镜的出光面。由上述S1011可知，迭代计算过程中，可以针对朗伯光源的发光角的一半进行计算，相应的，得到的透镜的曲面形状是不完整的。可以将已获得的曲面形状对称翻折，得到另一半的曲面形状，进而得到完整的曲面形状。
可选的，可以一边计算采样点的坐标，一边生成曲面形状。这就涉及到存储数据和读取数据的同步问题。一种解决方式为，设置标志数据，将标志数据存储到Excel的特定单元格内，随着迭代次数的更新，对该特定单元格内的标志数据进行更新。这样，在读取数据时，可以根据该特定单元格内的标志数据判断当前数据的存储和读取状态是否同步。
可选的，可以利用仿真出的曲面透镜的曲面形状进行光源的折射仿真，根据仿真出的折射光线的光线形状与目标光线形状的差异，对透镜的曲面形状进行微调。
参见图5，是本申请实施例提供的折射光线的光线形状的示意图。图5中的(a)所示为原始的折射光线的光线形状，图5中的(b)所示为通过设计后的曲面透镜折射后的折射光线的光线形状。由该图可知，通过本申请实施例中的方法，可以实现光源发光方向的定向改变。
本申请实施例中，根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状计算曲面透镜的初始参数，再根据初始参数迭代计算出曲面透镜的曲面形状。相当于从待生成的折射光线的目标光线形状入手，逆向设计曲面透镜的曲面形状，通过上述方法，无需反复修正计算出的曲面形状，大大提高了透镜设计的效率；并且能够精准地获得折射光线的目标形状，进而实现光源发光方向的定向改变，有效提高了透镜设计的成功率。进一步的，根据上述透镜设计方法设计出的曲面透镜应用于灯具上，即可将灯具的光源精准地折射出所需要的光线形状。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述的透镜设计方法，图6是本申请实施例提供的透镜设计装置的结构框图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
参照图6，该装置包括：
计算单元61，用于根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，其中，所述折射光线为所述光源经过折射后得到的光线。
迭代单元62，用于根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据。
确定单元63，用于根据所述初始参数和所述多个采样点各自的位置数据确定所述曲面透镜的目标曲面形状，其中，所述光源经过所述目标曲面形状的所述曲面透镜后得到符合所述目标光线形状的折射光线。
可选的，所述光源的发光参数包括所述光源的发射光束的第一角度范围；所述折射光线的目标光线形状包括所述折射光线的折射光束的第二角度范围。
相应的，计算单元61还用于：
根据所述第一角度范围确定第一角度，其中，第一角度为第一入射光线和横轴的夹角，所述第一入射光线为所述发射光束中的一条光线，所述横轴为所述第一角度范围的一条边界所在的直线；
根据预设变量和所述第一角度计算第二角度，其中，所述预设变量由所述第一角度范围和所述第二角度范围确定，所述第二角度为第二出射光线与所述横轴的夹角，所述第二出射光线为第一出射光线经所述曲面透镜的出光面折射后得到的光线，所述第一出射光线为所述第一入射光线经所述曲面透镜的入光面折射后得到的光线；
根据所述第一角度和所述第二角度计算第三角度，其中，所述第三角度为第一出射光线与所述横轴的夹角，所述初始参数包括所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度。
可选的，所述光源的发光参数还包括第一起始点的坐标，其中，所述第一起始点为所述第一入射光线与所述曲面透镜的入光面的交点。
相应的，迭代单元62还用于：
第一次迭代过程中，根据所述第三角度和所述第一起始点的坐标计算第二起始点的坐标，其中，所述第二起始点为所述第二出射光线与所述曲面透镜的出光面的交点；
根据所述第一角度和所述第三角度计算第一法向角，其中，所述第一法向角为第一法向量与所述横轴的夹角，所述第一法向量为与所述第一起始点对应的法线相垂直的向量；
根据所述第二角度和所述第三角度计算第二法向角，其中，所述第二法向角为第二法向量与所述横轴的夹角，所述第二法向量为与所述第二起始点对应的法线相垂直的向量；
根据所述第一起始点的坐标、所述第二起始点的坐标、所述第一法向角和所述第二法向角计算第一采样点的坐标和第二采样点的坐标，其中，所述第一采样点为第二入射光线与所述曲面透镜的入光面的交点，所述第二入射光线为第四角度对应的入射光线，所述第四角度由所述第一角度确定，所述第二采样点为第三出射光线与所述曲面透镜的出光面的交点，所述第三出射光线为所述第二入射光线经所述曲面透镜的入光面折射后得到的光线。
可选的，迭代单元62还用于：
根据所述第一法向角和所述第一角度计算第一斜率和第二斜率，其中，所述第一斜率为所述第一法向量的斜率，所述第二斜率为所述第二入射光线的斜率；
根据所述第一法向角和所述第一起始点的坐标计算第一终点的坐标，其中，所述第一终点为所述第一法向量与所述横轴的交点；
根据所述第一斜率、所述第二斜率和所述第一终点的坐标，计算所述第一采样点的坐标；
根据所述第二法向角、所述第二起始点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标。
可选的，迭代单元62还用于：
根据所述第二法向角和所述第三角度计算第三斜率和第四斜率，其中，所述第三斜率为所述第二法向量的斜率，所述第四斜率为所述第三出射光线的斜率；
根据所述第二法向角和所述第二起始点的坐标计算第二终点的坐标，其中，所述第二终点为所述第二法向量与所述横轴的交点；
根据所述第三斜率、所述第四斜率、所述第二终点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标。
可选的，迭代单元62还用于：
根据所述第一采样点的坐标计算第一截距；
根据所述第四斜率和所述第一截距确定第一直线方程；
根据所述第三斜率和所述第二终点的坐标确定第二直线方程；
根据所述第一直线方程和所述第二直线方程计算所述第二采样点的坐标。
可选的，迭代单元62还用于：
第i次迭代过程中，根据第i-1次迭代过程计算出的采样点的坐标计算下一采样点的坐标，其中，i为小于或等于N的正整数，所述N为迭代总次数，所述N由所述第一角度和预设的间隔角度确定。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
另外，图6所示的透镜设计装置可以是内置于现有的终端设备内的软件单元、硬件单元、或软硬结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到所述终端设备中，还可以作为独立的终端设备存在。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图7是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。如图7所示，该实施例的终端设备7包括：至少一个处理器70(图7中仅示出一个)处理器、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述至少一个处理器70上运行的计算机程序72，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述任意各个透镜设计方法实施例中的步骤。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端设备7的举例，并不构成对终端设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
所称处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器70还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器71在一些实施例中可以是所述终端设备7的内部存储单元，例如终端设备7的硬盘或内存。所述存储器71在另一些实施例中也可以是所述终端设备7的外部存储设备，例如所述终端设备7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述终端设备7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种透镜设计方法，其特征在于，包括：
根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，其中，所述折射光线为所述光源经过折射后得到的光线；
根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据；
根据所述初始参数和所述多个采样点各自的位置数据确定所述曲面透镜的目标曲面形状，其中，所述光源经过所述目标曲面形状的所述曲面透镜后得到符合所述目标光线形状的折射光线。
2.如权利要求1所述的透镜设计方法，其特征在于，所述光源的发光参数包括所述光源的发射光束的第一角度范围；
所述折射光线的目标光线形状包括所述折射光线的折射光束的第二角度范围；
所述根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，包括：
根据所述第一角度范围确定第一角度，其中，第一角度为第一入射光线和横轴的夹角，所述第一入射光线为所述发射光束中的一条光线，所述横轴为所述第一角度范围的一条边界所在的直线；
根据预设变量和所述第一角度计算第二角度，其中，所述预设变量由所述第一角度范围和所述第二角度范围确定，所述第二角度为第二出射光线与所述横轴的夹角，所述第二出射光线为第一出射光线经所述曲面透镜的出光面折射后得到的光线，所述第一出射光线为所述第一入射光线经所述曲面透镜的入光面折射后得到的光线；
根据所述第一角度和所述第二角度计算第三角度，其中，所述第三角度为第一出射光线与所述横轴的夹角，所述初始参数包括所述第一角度、所述第二角度和所述第三角度。
3.如权利要求2所述的透镜设计方法，其特征在于，所述光源的发光参数还包括第一起始点的坐标，其中，所述第一起始点为所述第一入射光线与所述曲面透镜的入光面的交点；
所述根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据，包括：
第一次迭代过程中，根据所述第三角度和所述第一起始点的坐标计算第二起始点的坐标，其中，所述第二起始点为所述第二出射光线与所述曲面透镜的出光面的交点；
根据所述第一角度和所述第三角度计算第一法向角，其中，所述第一法向角为第一法向量与所述横轴的夹角，所述第一法向量为与所述第一起始点对应的法线相垂直的向量；
根据所述第二角度和所述第三角度计算第二法向角，其中，所述第二法向角为第二法向量与所述横轴的夹角，所述第二法向量为与所述第二起始点对应的法线相垂直的向量；
根据所述第一起始点的坐标、所述第二起始点的坐标、所述第一法向角和所述第二法向角计算第一采样点的坐标和第二采样点的坐标，其中，所述第一采样点为第二入射光线与所述曲面透镜的入光面的交点，所述第二入射光线为第四角度对应的入射光线，所述第四角度由所述第一角度确定，所述第二采样点为第三出射光线与所述曲面透镜的出光面的交点，所述第三出射光线为所述第二入射光线经所述曲面透镜的入光面折射后得到的光线。
4.如权利要求3所述的透镜设计方法，其特征在于，所述根据所述第一起始点的坐标、所述第二起始点的坐标、所述第一法向角和所述第二法向角计算第一采样点的坐标和第二采样点的坐标，包括：
根据所述第一法向角和所述第一角度计算第一斜率和第二斜率，其中，所述第一斜率为所述第一法向量的斜率，所述第二斜率为所述第二入射光线的斜率；
根据所述第一法向角和所述第一起始点的坐标计算第一终点的坐标，其中，所述第一终点为所述第一法向量与所述横轴的交点；
根据所述第一斜率、所述第二斜率和所述第一终点的坐标，计算所述第一采样点的坐标；
根据所述第二法向角、所述第二起始点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标。
5.如权利要求4所述的透镜设计方法，其特征在于，所述根据所述第二法向角、所述第二起始点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标，包括：
根据所述第二法向角和所述第三角度计算第三斜率和第四斜率，其中，所述第三斜率为所述第二法向量的斜率，所述第四斜率为所述第三出射光线的斜率；
根据所述第二法向角和所述第二起始点的坐标计算第二终点的坐标，其中，所述第二终点为所述第二法向量与所述横轴的交点；
根据所述第三斜率、所述第四斜率、所述第二终点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标。
6.如权利要求5所述的透镜设计方法，其特征在于，所述根据所述第三斜率、所述第四斜率、所述第二终点的坐标和所述第一采样点的坐标，计算所述第二采样点的坐标，包括：
根据所述第一采样点的坐标计算第一截距；
根据所述第四斜率和所述第一截距确定第一直线方程；
根据所述第三斜率和所述第二终点的坐标确定第二直线方程；
根据所述第一直线方程和所述第二直线方程计算所述第二采样点的坐标。
7.如权利要求3所述的透镜设计方法，其特征在于，所述根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据，包括：
第i次迭代过程中，根据第i-1次迭代过程计算出的采样点的坐标计算下一采样点的坐标，其中，i为小于或等于N的正整数，所述N为迭代总次数，所述N由所述第一角度和预设的间隔角度确定。
8.一种透镜设计装置，其特征在于，包括：
计算单元，用于根据光源的发光参数和待生成的折射光线的目标光线形状，计算待生成的曲面透镜的初始参数，其中，所述折射光线为所述光源经过折射后得到的光线；
迭代单元，用于根据所述初始参数进行迭代计算，获得所述曲面透镜上多个采样点各自的相对于所述初始参数的位置数据；
确定单元，用于根据所述初始参数和所述多个采样点各自的位置数据确定所述曲面透镜的目标曲面形状，其中，所述光源经过所述目标曲面形状的所述曲面透镜后得到符合所述目标光线形状的折射光线。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
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