CN117590588A - 一种线性光源透镜参数确定方法及线性光源透镜 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种线性光源透镜参数确定方法及线性光源透镜。该方法包括：根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解线性光源透镜自由曲面上的轮廓点；基于轮廓点进行拟合得到线性光源透镜自由曲面的非球面方程；进行光学仿真建立模拟透镜模型，确定追迹照度数据；根据追迹照度数据以及目标照度数据确定优化函数，并基于优化函数对非球面方程进行迭代优化，确定光源透镜参数。上述方案能够基于目标照度数据反向求解线性光源透镜的参数，精确地得到满足要求的线性光源透镜，该方案具有更广泛的适用性和灵活性。
Description
技术领域
本申请涉及光学透镜设计技术领域，尤其涉及一种线性光源透镜参数确定方法及线性光源透镜。
背景技术
现有线性光源大多采用亚克力圆柱棒材进行聚光，实现高亮线光的设计。但是亚克力圆柱棒聚光后得到的光斑分布多维发散形，随着工作距离的增加，其目标面峰值照度、总照度也相对下降，呈类高斯分布。类高斯分布线性光源在进行视觉检测时，对于系统的抗干扰性较小。而非球面透镜的聚光后的光斑具有较强的抗干扰性。
采用传统的线性光源设计方法进行非曲面透镜设计时，设计方法单一、复杂，自由度低，难以设计出符合特定照度要求的光学透镜。
发明内容
本申请实施例提供了一种线性光源透镜参数确定方法及线性光源透镜，以根据已知的目标照度数据精确确定线性光源透镜参数。
根据本申请的一方面，提供了一种线性光源透镜参数确定方法，该方法包括：
根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及所述阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点；
基于所述轮廓点进行拟合得到所述线性光源透镜自由曲面的非球面方程；
根据所述非球面方程进行光学仿真建立模拟透镜模型，确定阵列光源的出射光线经过模拟透镜模型后的追迹照度数据；
根据所述追迹照度数据以及所述目标照度数据确定优化函数，并基于所述优化函数对所述非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数。
根据本申请的一方面，提供了一种线性光源透镜，所述线性光源透镜包括：
平面，作为阵列光源出射光线进入光学透镜的入射面；
自由曲面，所述自由曲面与所述平面相对，作为阵列光源出射光线射出光学透镜的出射面；其中，所述自由曲面根据本申请任一实施例所述的线性光源透镜参数确定方法确定。
本申请实施例的技术方案，根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解线性光源透镜自由曲面上的轮廓点；基于轮廓点进行拟合得到线性光源透镜自由曲面的非球面方程；根据非球面方程进行光学仿真，确定阵列光源经过自由曲面满足非球面方程的模拟透镜模型后的追迹照度数据；根据追迹照度数据以及目标照度数据确定优化函数，并基于优化函数对非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数。上述方案能够基于设定的目标照度数据反向求解线性光源透镜的参数，进而精确地得到满足要求的线性光源透镜，并且该方案能够适用于非球面透镜的设计，具有更广泛的适用性和灵活性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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是本申请实施例一提供的一种线性光源透镜参数确定方法的流程图；
图2是本申请实施例一提供的阵列光源与线性光源透镜相对位置示意图；
图3是本申请实施例二提供的一种线性光源透镜参数确定方法的流程图；
图4是本申请实施例二提供的出射光线光路示意图；
图5是本申请实施例三提供的一种线性光源透镜参数确定方法的流程图；
图6是本申请实施例三提供的追迹照度位置示意图；
图7是本申请实施例四提供的一种线性光源透镜示意图；
图8是本申请实施例四提供的另一线性光源透镜示意图；
图9是本申请实施例五提供的一种线性光源透镜参数确定装置的结构示意图；
图10是本申请实施例六提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“实际”、“预设”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1为本申请实施例一提供的一种线性光源透镜参数确定方法的流程图，本申请实施例可适用于对线性光源透镜进行设计的情况。典型的，本申请实施例可适用于确定非球面线性光源透镜的参数以对线性光源透镜进行设计的情况。该方法可以由线性光源透镜参数确定装置来执行，该线性光源透镜参数确定装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该线性光源透镜参数确定装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：
S110、根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及所述阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
其中，阵列光源可以为单颗光源呈“一”字排列得到的，线性光源透镜位于阵列光源连线的一侧，阵列光源与线性光源透镜之间的位置关系如图2所示，L1至Ln为阵列光源，P为线性光源透镜。一般情况下线性光源透镜在阵列光源连线上的投影位于阵列光源连线中点的预设范围内，并不会偏离很大。出射光线可以包括阵列光源发出的射向线性光源透镜的光线。传输特征数据可以包括阵列光源的出射光线在线性光源透镜中传输时的传输路径、入射点、出射点、入射角、折射角等特征数据，出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据可以根据出射光线在线性光源透镜中传输的光学规律进行确定。阵列光源的叠加光强可以根据阵列光源中各单颗光源在目标照面的光源强度进行叠加得到，单颗光源在目标照面的光源强度根据单颗光源自身的光源强度、出射角以及单颗光源与目标照面的相对位置关系确定。出射角为单颗光源与出射光线在线性光源透镜上的入射点的连线，以及入射面法线之间的夹角。目标照度为预先设置的值，反映阵列光源出射光线从线性光源透镜的自由曲面透过后需要达到的照度。
在本申请中，以单自由曲面为例，在设计线性光源透镜时，假设光线入射面为平面，出射面为自由曲面，则需要确定自由曲面的参数。自由曲面参数包括非球面圆锥系数、曲率以及其他常数系数等。为了使出射光线透过线性光源透镜时的照度能够达到目标照度数据，可以根据目标照度数据，以及出射光线在光学透镜中的传输原理，确定出射光线从线性光源透镜自由曲面上射出时的出射点，从而得到光学透镜自由曲面的轮廓点，进而确定自由曲面的参数，根据参数形成线性光源透镜。轮廓点的数量由出射点的数量决定，出射点的数量可以在求解中根据解的个数确定，解的个数可以根据自变量的取值数量确定，即在自变量的取值范围内选取预设数量个自变量，则得到预设数量个解，也就得到预设数量个出射点，即预设数量个轮廓点。
S120、基于所述轮廓点进行拟合得到所述线性光源透镜自由曲面的非球面方程。
在本申请实施例中，可以基于多个轮廓点进行拟合，从而得到自由曲面的非球面方程，拟合所采用的算法可以为最小二乘法等拟合算法。拟合得到非球面方程时轮廓点需满足数量为三个以上且不在同一直线上的要求，因此需要在上述实施例的轮廓点确定过程中确定至少三个自变量，求解至少三个轮廓点，并在确定至少三个轮廓点坐标后进行位置计算，确定至少包含三个轮廓点不在同一直线上。
S130、根据所述非球面方程进行光学仿真建立模拟透镜模型，确定阵列光源的出射光线经过模拟透镜模型后的追迹照度数据。
示例性的，在确定了非球面方程的过程中，可能会因为计算误差、拟合误差等造成非球面方程所确定的参数存在一定的误差，因此需要进一步优化，提高非球面方程中参数的精确性。具体的，可以通过光学仿真软件基于非球面方程建立线性光源透镜模型，模拟阵列光源，令阵列光源的出射光线经过线性光源透镜模型穿过，得到出射光线透过线性光源透镜模型后在不同位置处的追迹照度。
S140、根据所述追迹照度数据以及所述目标照度数据确定优化函数，并基于所述优化函数对所述非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数。
在本申请实施例中，为了使阵列光源的出射光线透过线性光源透镜后的照度能够尽可能地接近目标照度数据，因此可以根据追迹照度数据和目标照度数据确定优化函数，基于优化函数对非球面方程进行迭代优化，从而使出射光线透过基于非球面方程建立的模拟透镜模型后的照度能够更接近目标照度数据，满足实际的照度要求。在优化函数的值满足停止迭代的条件时，停止迭代，得到最终的非球面方程，将此时非球面方程中所包含的自由曲面的参数作为线性光源透镜参数。
本申请实施例的技术方案，根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解线性光源透镜自由曲面上的轮廓点；基于轮廓点进行拟合得到线性光源透镜自由曲面的非球面方程；根据非球面方程进行光学仿真，确定阵列光源经过自由曲面满足非球面方程的模拟透镜模型后的追迹照度数据；根据追迹照度数据以及目标照度数据确定优化函数，并基于优化函数对非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数。上述方案能够基于设定的目标照度数据反向求解线性光源透镜的参数，进而精确地得到满足要求的线性光源透镜，并且该方案能够适用于非球面透镜的设计，具有更广泛的适用性和灵活性。
实施例二
图3为本申请实施例二提供的一种线性光源透镜参数确定方法的流程图，本申请实施例以上述实施例为基础进行优化，未在本申请实施例中详尽描述的方案见上述实施例。如图3所示，本申请实施例的方法具体包括如下步骤：
S210、根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据，确定出射光线在线性光源透镜的出射点坐标的微分方程以及出射角的微分方程。
示例性的，如图4所示，其中O为阵列光源，Lens为线性光源透镜，Z为横坐标，Y为纵坐标，OP为阵列光源的其中一条出射光线。
点Q的纵坐标：
Q点入射角θ2与θ3折射角：
由Snell定律，可得：
sinθ＝n·sinθ1 (4)
sinθ3＝n·sinθ2 (5)
将(2)、(3)代入(5)得到：
化简(6)：
由几何关系可得：
接受面半径为r的均匀光斑，需建立y2与出射角θ的关系，对(1)(4)进行微分得到出射点坐标的微分方程和出射角的微分方程：
S220、根据阵列光源的叠加光强以及所述目标照度数据建立能量守恒公式的变形形式。
所述能量守恒公式确定过程包括：
根据单颗粒光源的理论光强与出射角确定单颗粒光源的出射光强，并将阵列光源中各单颗粒光源的出射光强进行叠加，得到阵列光源的叠加光强；
根据所述叠加光强以及阵列光源到所述线性光源透镜之间的立体角，确定所述阵列光源的实际光通量；
根据目标光照数据以及所述线性光源透镜自由曲面的面积，确定目标光通量；
令所述实际光通量与所述目标光通量相等，得到能量守恒公式。
假设阵列光源为LED朗伯光源，中心光强为I0，空间光强分布I(θ)＝I0sinθ，接受面照度分布E(r)，能量守恒定律得：
并对(11)取边界条件得到E0和I0的关系式：
将(12)代入(11)的微分形式得：
公式(13)可以看作一元多次方程求解r(r>0)。
S230、根据出射点坐标的微分方程、出射角的微分方程以及能量守恒公式的变形形式，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
根据出射点坐标的微分方程、出射角的微分方程以及能量守恒公式的变形形式，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点，包括：
将出射点坐标的微分方程和出射角的微分方程进行联立；
将变形形式带入至联立的微分方程中，得到出射点坐标与出射角之间的微分方程；
对出射点坐标与出射角之间的微分方程进行求解，得到所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
如图4所示，由公式(13)与公式(1)可以得到角度u与角度θ的之间关系。
将(9)(10)两式联立得：
由龙格库塔法可以求得(15)。
对出射点坐标与出射角之间的微分方程进行求解，得到所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点，包括：
在所述出射角的取值范围内按照预设步长取预设数量个出射角，带入出射点坐标与出射角之间的微分方程中求解出射点在第一方向的坐标；其中，第一方向为沿阵列光源中心与线性光源透镜自由曲面中心连线的方向；
根据折射定律确定出射点第一方向的坐标与第二方向的坐标之间的坐标关系，并根据所述坐标关系以及出射点在第一方向的坐标确定所述出射点在第二方向的坐标；
根据第一方向的坐标和第二方向的坐标确定出射点，作为线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
示例性的，在公式(17)中，出射角作为自变量，出射角的取值范围为图4中的O点与线性光源透镜上边缘点的连线，以及O点与线性光源透镜下边缘点的连线之间的夹角范围。在该取值范围内按照预设步长取预设数量个出射角，带入公式(17)中得到预设数量个z2的值。再根据公式(8)和公式(9)确定z2和y2之间的关系，并根据预设数量个z2的值，求解对应的y2的值，从而得到预设数量个出射点的坐标，进而得到预设数量个轮廓点。
S240、基于所述轮廓点进行拟合得到所述线性光源透镜自由曲面的非球面方程。
S250、根据所述非球面方程进行光学仿真建立模拟透镜模型，确定阵列光源的出射光线经过模拟透镜模型后的追迹照度数据。
S260、根据所述追迹照度数据以及所述目标照度数据确定优化函数，并基于所述优化函数对所述非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数。
本申请实施例提供了一种线性光源透镜参数确定方法，根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据，确定出射光线在线性光源透镜的出射点坐标的微分方程以及出射角的微分方程；根据阵列光源的叠加光强以及所述目标照度数据建立能量守恒公式的变形形式；根据出射点坐标的微分方程、出射角的微分方程以及能量守恒公式的变形形式，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。通过上述方案能够根据给定的目标照度数据，精准地对需要进行设计的光学透镜的自由曲面的轮廓点进行求解，进而拟合自由曲面方程得到光学透镜自由曲面的参数，使光学透镜对光线具有理想的聚光效果。
实施例三
图5为本申请实施例三提供的一种线性光源透镜参数确定方法的流程图，本申请实施例以上述实施例为基础进行优化，未在本申请实施例中详尽描述的方案见上述实施例。如图5所示，本申请实施例的方法具体包括如下步骤：
S310、根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及所述阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
S320、基于所述轮廓点进行拟合得到所述线性光源透镜自由曲面的非球面方程。
S330、根据所述非球面方程进行光学仿真建立模拟透镜模型，确定阵列光源的出射光线经过模拟透镜模型后的追迹照度数据。
S340、通过光学仿真确定出射光线经过模拟透镜模型后不同位置处的追迹照度数据，并确定出射光线透过所述线性光源透镜后不同位置处的目标照度数据。
示例性的，如图6所示，可以确定不同位置处的追迹照度数据和目标照度数据，从而准确地对多个位置处的照度进行检验，满足不同位置处的照度要求。
S350、根据不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据确定所述优化函数。
示例性的，可以将不同位置处的目标照度数据与不同位置处的追迹照度数据的绝对误差、相对误差等误差作为优化函数。
在本申请实施例中，根据不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据确定所述优化函数，包括：
将不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据的均方根误差作为所述优化函数。
示例性的，假设追迹照度数据为Ereal，目标照度数据为Eideal，则优化函数
S360、基于所述优化函数对所述非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数。
在本申请实施例中，基于所述优化函数对所述非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数，包括：
对所述非球面方程进行迭代优化，在每次迭代优化后再次通过仿真计算追迹照度数据，并根据追迹照度数据和目标照度数据更新所述优化函数；
基于更新后的优化函数继续对所述非球面方程进行的迭代，直到所述优化函数收敛或者所述优化函数值达到预设值，则停止迭代，并根据迭代优化后的非球面方程确定线性光源透镜参数。
示例性的，非球面方程的表达式为
其中非球面圆锥系数c，曲率k，以及系数αi可以作为优化变量迭代。在每次迭代优化过程中，对表达式中的优化变量进行迭代，迭代后继续基于更新后的非球面方程构建模拟透镜模型，模拟阵列光源在模拟透镜模型的光线传输得到追迹照度数据，再次基于追迹照度数据和目标照度数据计算优化函数，直到所述优化函数收敛或者所述优化函数值达到预设值，则停止迭代，将迭代优化后的非球面方程中的系数作为线性光源透镜参数。
本申请实施例提供了一种线性光源透镜参数确定方法，通过光学仿真确定出射光线经过模拟透镜模型后不同位置处的追迹照度数据，并确定出射光线透过所述线性光源透镜后不同位置处的目标照度数据；根据不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据确定所述优化函数。上述方案通过追迹照度数据和目标照度数据建立优化函数对非球面方程进行迭代优化，消除了在非球面方程拟合过程中引入的误差，提高了非球面方程的准确性，进而提高了光学透镜参数的精确性。
实施例四
图7为本申请实施例四提供的一种线性光源透镜的示意图，如图7所示，所述线性光源透镜包括：
平面，作为阵列光源出射光线进入光学透镜的入射面；
自由曲面，所述自由曲面与所述平面相对，作为阵列光源出射光线射出光学透镜的出射面；其中，所述自由曲面根据上述任一实施例所述的线性光源透镜参数确定方法确定。也就是自由曲面的参数即为上述任一实施例所述的线性光源透镜参数。
如图8所示，所述光学透镜还包括连接所述平面与所述自由曲面的柱体结构。
实施例五
图9为本申请实施例五提供的一种线性光源透镜参数确定装置的结构示意图，该装置可执行本申请任意实施例所提供的线性光源透镜参数确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图9所示，所述装置包括：
轮廓点确定模块410，用于根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及所述阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点；
非曲面方程拟合模块420，用于基于所述轮廓点进行拟合得到所述线性光源透镜自由曲面的非球面方程；
光学仿真模块430，用于根据所述非球面方程进行光学仿真建立模拟透镜模型，确定阵列光源的出射光线经过模拟透镜模型后的追迹照度数据；
迭代优化模块440，用于根据所述追迹照度数据以及所述目标照度数据确定优化函数，并基于所述优化函数对所述非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数。
在本申请实施例中，轮廓点确定模块410，具体用于：
根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据，确定出射光线在线性光源透镜的出射点坐标的微分方程以及出射角的微分方程；
根据阵列光源的叠加光强以及所述目标照度数据建立能量守恒公式的变形形式；
根据出射点坐标的微分方程、出射角的微分方程以及能量守恒公式的变形形式，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
在本申请实施例中，轮廓点确定模块410，具体用于：
将出射点坐标的微分方程和出射角的微分方程进行联立；
将变形形式带入至联立的微分方程中，得到出射点坐标与出射角之间的微分方程；
对出射点坐标与出射角之间的微分方程进行求解，得到所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
在本申请实施例中，轮廓点确定模块410，具体用于：
在所述出射角的取值范围内按照预设步长取预设数量个出射角，带入出射点坐标与出射角之间的微分方程中求解出射点在第一方向的坐标；其中，第一方向为沿阵列光源中心与线性光源透镜自由曲面中心连线的方向；
根据折射定律确定出射点第一方向的坐标与第二方向的坐标之间的坐标关系，并根据所述坐标关系以及出射点在第一方向的坐标确定所述出射点在第二方向的坐标；
根据第一方向的坐标和第二方向的坐标确定出射点，作为线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
在本申请实施例中，所述装置还包括：
叠加模块，用于根据单颗粒光源的理论光强与出射角确定单颗粒光源的出射光强，并将阵列光源中各单颗粒光源的出射光强进行叠加，得到阵列光源的叠加光强；
实际光通量确定模块，用于根据所述叠加光强以及阵列光源到所述线性光源透镜之间的立体角，确定所述阵列光源的实际光通量；
目标光通量确定模块，用于根据目标光照数据以及所述线性光源透镜自由曲面的面积，确定目标光通量；
令所述实际光通量与所述目标光通量相等，得到能量守恒公式。
在本申请实施例中，迭代优化模块440，具体用于：
通过光学仿真确定出射光线经过模拟透镜模型后不同位置处的追迹照度数据，并确定出射光线透过所述线性光源透镜后不同位置处的目标照度数据；
根据不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据确定所述优化函数。
在本申请实施例中，迭代优化模块440，具体用于：
将不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据的均方根误差作为所述优化函数。
在本申请实施例中，迭代优化模块440，具体用于：
对所述非球面方程进行迭代优化，在每次迭代优化后再次通过仿真计算追迹照度数据，并根据追迹照度数据和目标照度数据更新所述优化函数；
基于更新后的优化函数继续对所述非球面方程进行的迭代，直到所述优化函数收敛或者所述优化函数值达到预设值，则停止迭代，并根据迭代优化后的非球面方程确定线性光源透镜参数。
本申请实施例所提供的一种线性光源透镜参数确定装置可执行本申请任意实施例所提供的一种线性光源透镜参数确定方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例六
图10示出了可以用来实施本申请的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图10所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11线性光源透镜参数确定连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及线性光源透镜参数确定单元19，例如网卡、调制解调器、无线线性光源透镜参数确定收发机等。线性光源透镜参数确定单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如线性光源透镜参数确定方法。
在一些实施例中，线性光源透镜参数确定方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或线性光源透镜参数确定单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的线性光源透镜参数确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行线性光源透镜参数确定方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本申请的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程线性光源透镜参数确定装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本申请的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据线性光源透镜参数确定(例如，线性光源透镜参数确定网络)来将系统的部件相互连接。线性光源透镜参数确定网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过线性光源透镜参数确定网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请的技术方案所期望的信息，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。
Claims (10)
1.一种线性光源透镜参数确定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及所述阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点；
基于所述轮廓点进行拟合得到所述线性光源透镜自由曲面的非球面方程；
根据所述非球面方程进行光学仿真建立模拟透镜模型，确定阵列光源的出射光线经过模拟透镜模型后的追迹照度数据；
根据所述追迹照度数据以及所述目标照度数据确定优化函数，并基于所述优化函数对所述非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据、阵列光源的叠加光强以及所述阵列光源的出射光线从线性光源透镜自由曲面透过的目标照度数据，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点，包括：
根据阵列光源的出射光线在线性光源透镜中的传输特征数据，确定出射光线在线性光源透镜的出射点坐标的微分方程以及出射角的微分方程；
根据阵列光源的叠加光强以及所述目标照度数据建立能量守恒公式的变形形式；
根据出射点坐标的微分方程、出射角的微分方程以及能量守恒公式的变形形式，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据出射点坐标的微分方程、出射角的微分方程以及能量守恒公式的变形形式，求解所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点，包括：
将出射点坐标的微分方程和出射角的微分方程进行联立；
将变形形式带入至联立的微分方程中，得到出射点坐标与出射角之间的微分方程；
对出射点坐标与出射角之间的微分方程进行求解，得到所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对出射点坐标与出射角之间的微分方程进行求解，得到所述线性光源透镜自由曲面上的轮廓点，包括：
在所述出射角的取值范围内按照预设步长取预设数量个出射角，带入出射点坐标与出射角之间的微分方程中求解出射点在第一方向的坐标；其中，第一方向为沿阵列光源中心与线性光源透镜自由曲面中心连线的方向；
根据折射定律确定出射点第一方向的坐标与第二方向的坐标之间的坐标关系，并根据所述坐标关系以及出射点在第一方向的坐标确定所述出射点在第二方向的坐标；
根据第一方向的坐标和第二方向的坐标确定出射点，作为线性光源透镜自由曲面上的轮廓点。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述能量守恒公式确定过程包括：
根据单颗粒光源的理论光强与出射角确定单颗粒光源的出射光强，并将阵列光源中各单颗粒光源的出射光强进行叠加，得到阵列光源的叠加光强；
根据所述叠加光强以及阵列光源到所述线性光源透镜之间的立体角，确定所述阵列光源的实际光通量；
根据目标光照数据以及所述线性光源透镜自由曲面的面积，确定目标光通量；
令所述实际光通量与所述目标光通量相等，得到能量守恒公式。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述追迹照度数据以及所述目标照度数据确定优化函数，包括：
通过光学仿真确定出射光线经过模拟透镜模型后不同位置处的追迹照度数据，并确定出射光线透过所述线性光源透镜后不同位置处的目标照度数据；
根据不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据确定所述优化函数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据确定所述优化函数，包括：
将不同位置处目标照度数据与不同位置处追迹照度数据的均方根误差作为所述优化函数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述优化函数对所述非球面方程进行迭代优化，确定线性光源透镜参数，包括：
对所述非球面方程进行迭代优化，在每次迭代优化后再次通过仿真计算追迹照度数据，并根据追迹照度数据和目标照度数据更新所述优化函数；
基于更新后的优化函数继续对所述非球面方程进行的迭代，直到所述优化函数收敛或者所述优化函数值达到预设值，则停止迭代，并根据迭代优化后的非球面方程确定线性光源透镜参数。
9.一种线性光源透镜，其特征在于，所述线性光源透镜包括：
平面，作为阵列光源出射光线进入光学透镜的入射面；
自由曲面，所述自由曲面与所述平面相对，作为阵列光源出射光线射出光学透镜的出射面；其中，所述自由曲面根据权利要求1-8中任一项所述的线性光源透镜参数确定方法确定。
10.一种线性光源透镜，其特征在于，所述光学透镜还包括连接所述平面与所述自由曲面的柱体结构。
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