多焦点菲涅尔透镜阵列的设计与性能分析

作     者：周海波 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李海彬;张航

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：非成像光学 配光设计 菲涅尔透镜 多焦点 阵列透镜 蜂窝式 

摘      要：汽车前照灯是汽车照明系统中较为重要的一部分,它能有效提高行车安全性。目前,由于汽车灯源种类繁多,设计汽车前照灯的方法也不断推陈出新。本文设计的多焦点菲涅尔透镜能适用于以激光二级管等聚束性较好的光源作为照明光源的前照灯设计中。本文利用了菲涅尔透镜的聚光性能,在此基础上增加了偏转阵列结构。两者相结合,使得光线经过透镜阵列后既有汇聚的作用,又能使焦点发生一定的偏离,并落到设定位置,形成设定的图形。首先,文中菲涅尔透镜主要以几何光学定律和非成像光学理论为设计核心。应用相关软件,先对单个菲涅尔透镜进行考察。分析不同直径、焦距和环带宽度的情况下,对焦点造成的影响。通过比较落在焦平面上的焦斑半径、亮度和光效等数据,选出合理的一组,作为组成阵列的单元透镜。其次,本文分别设计了以“工、“大两字为目标图形的透镜阵列,将图形各点与阵列中各单元透镜形成的焦点建立对应关系。得到的透镜一侧是菲涅尔透镜的阵列,另一侧是具有偏转效应的斜面。仿真后所得图形符合设计要求。最后,本文将焦距不同的两种透镜组合到同一个透镜阵列中,使得平行光经过阵列之后在不同焦平面上形成不同的图形。光学仿真结果显示此方法合理可行。