超透镜阵列获取方法、超透镜阵列及匀光系统与流程

本技术涉及透镜领域，具体涉及一种超透镜阵列获取方法、超透镜阵列及匀光系统。

背景技术：

1、在激光光学、照明、医疗美容等领域，常常需要对光源所发射光线进行匀光处理。相关技术中，为了减小透镜阵列的体积，采用由周期性排列的超透镜构成的周期超透镜阵列，作为用于匀光的透镜阵列，而周期超透镜阵列在面临光源所发射光线为相干光的情况时，其匀光性能偏低。

技术实现思路

1、本技术的一个目的在于提出一种超透镜阵列获取方法、超透镜阵列及匀光系统，由本技术所提供方法得到的超透镜阵列，在减小了透镜阵列的体积的同时，即使光源所发射光线为相干光，也能够保证出射光线既充分满足预期的发散角，又充分满足预期的匀光性能。

2、根据本技术实施例的一方面，公开了一种超透镜阵列获取方法，所述方法包括：

3、对光源所发射光线入射至周期微透镜阵列进行模拟，得到经所述周期微透镜阵列调制的出射光线；其中，所述周期微透镜阵列包括至少两个周期性排列的微透镜；

4、对所述周期微透镜阵列中的每一个微透镜的圆锥系数进行优化，输出优化后周期微透镜阵列，并对所述优化后周期微透镜阵列中的每一个微透镜的口径以及曲率半径进行随机化，使得所述出射光线满足预期的匀光性能以及预期的发散角，得到口径随机且曲率半径随机的随机微透镜；

5、基于每一个随机微透镜的矢高，计算得到所述每一个随机微透镜所对应的目标相位；

6、基于所述每一个随机微透镜所对应的目标相位，获取对所述光源进行匀光时，每一个超透镜所需提供的相位；

7、基于所述每一个超透镜所需提供的相位，获取用于对所述光源进行匀光的超透镜阵列。

8、在本技术的一示例性实施例中，所述光源为垂直腔面发射激光器vcsel，或者vcsel阵列。

9、在本技术的一示例性实施例中，对所述周期微透镜阵列中的每一个微透镜的圆锥系数进行优化，包括：

10、在非相干条件下，对所述周期微透镜阵列中的每一个微透镜的圆锥系数进行优化，直到所述出射光线在非相干条件下满足预期的匀光性能以及预期的发散角。

11、在本技术的一示例性实施例中，所述光源所发射光线为相干光；对所述优化后周期微透镜阵列中的每一个微透镜的口径以及曲率半径进行随机化，使得所述出射光线满足预期的匀光性能以及预期的发散角，包括：

12、在相干条件下，对所述优化后周期微透镜阵列中的每一个微透镜的曲率半径和口径进行随机化，直到所述出射光线在相干条件下满足预期的匀光性能以及预期的发散角。

13、在本技术的一示例性实施例中，基于每一个随机微透镜的矢高，计算得到所述每一个随机微透镜所对应的目标相位，包括：

14、采用如下公式计算得到所述目标相位：

15、

16、其中，r为所述随机微透镜上的对应离散位置的半径，为所述随机微透镜上的对应离散位置所对应的目标相位，λ为所述光源所发射光线的波长，zr为所述随机微透镜上的对应离散位置的矢高，max(zr)为所述随机透镜上的最大矢高，n为所述随机微透镜的折射率。

17、在本技术的一示例性实施例中，基于所述每一个随机微透镜所对应的目标相位，获取对所述光源进行匀光时，每一个超透镜所需提供的相位，包括：

18、按照超透镜与所述随机微透镜之间的一一匹配关系，将所述每一个随机微透镜所对应的目标相位分配至对应的超透镜，得到所述每一个超透镜所对应的目标相位；

19、基于所述每一个超透镜所对应的目标相位，获取所述每一个超透镜所需提供的相位。

20、在本技术的一示例性实施例中，基于所述每一个随机微透镜所对应的目标相位，获取对所述光源进行匀光时，每一个超透镜所需提供的相位，包括：

21、基于所述每一个随机微透镜所对应的目标相位，获取所述随机微透镜阵列所对应的目标相位；

22、按照超透镜在所述超透镜阵列中的目标分布位置，将所述每一个超透镜与所述随机微透镜阵列所对应的目标相位进行匹配，得到所述每一个超透镜所对应的目标相位；

23、基于所述每一个超透镜所对应的目标相位，获取所述每一个超透镜所需提供的相位。

24、在本技术的一示例性实施例中，基于所述每一个超透镜所对应的目标相位，获取所述每一个超透镜所需提供的相位，包括：

25、将所述每一个超透镜所对应的目标相位，确定为所述每一个超透镜所需提供的相位。

26、在本技术的一示例性实施例中，在对光源所发射光线入射至周期微透镜阵列进行模拟之前，所述方法还包括：对所述光源所发射光线施加准直相位；

27、基于所述每一个超透镜所对应的目标相位，获取所述每一个超透镜所需提供的相位，包括：将所述准直相位与所述每一个超透镜所对应的目标相位进行叠加，得到所述每一个超透镜所需提供的相位。

28、在本技术的一示例性实施例中，对所述光源所发射光线施加准直相位，包括：

29、采用二元面对所述光源所发射光线施加准直相位。

30、根据本技术实施例的一方面，公开了一种超透镜阵列，所述超透镜阵列由上述任一项方法实施例所提供的方法生成得到；所述超透镜阵列用于对光源所发射光线进行匀光。

31、根据本技术实施例的一方面，公开了一种匀光系统，所述匀光系统包括：光源；用于对光源所发射光线进行匀光的超透镜阵列；所述超透镜阵列由上述任一项方法实施例所提供的方法生成得到。

32、根据本技术实施例的一方面，公开了一种超透镜阵列获取装置，所述装置包括：

33、模拟模块，配置为对光源所发射光线入射至周期微透镜阵列进行模拟，得到经所述周期微透镜阵列调制的出射光线；其中，所述周期微透镜阵列包括至少两个周期性排列的微透镜；

34、优化及随机化模块，配置为对所述周期微透镜阵列中的每一个微透镜的圆锥系数进行优化，输出优化后周期微透镜阵列，并对所述优化后周期微透镜阵列中的每一个微透镜的口径以及曲率半径进行随机化，使得所述出射光线满足预期的匀光性能以及预期的发散角，得到口径随机且曲率半径随机的随机微透镜；

35、随机微透镜相位计算模块，配置为基于每一个随机微透镜的矢高，计算得到所述每一个随机微透镜所对应的目标相位；

36、超透镜相位获取模块，配置为基于所述每一个随机微透镜所对应的目标相位，获取对所述光源进行匀光时，每一个超透镜所需提供的相位；

37、超透镜阵列获取模块，配置为基于所述每一个超透镜所需提供的相位，获取用于对所述光源进行匀光的超透镜阵列。

38、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如上述任一实施例所提供的方法。

39、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，使计算机执行如上述任一实施例所提供的方法。

40、本技术实施例中，模拟得到光源所发射光线经周期微透镜阵列调制的出射光线之后，对周期微透镜阵列中的每一个微透镜的圆锥系数进行优化，从而使得出射光线在能够满足预期的发散角的同时，能够满足一部分的预期的匀光性能，由此输出得到优化后周期微透镜阵列。然后对优化后周期微透镜阵列中的每一个微透镜的口径以及曲率半径进行随机化，得到口径随机且曲率半径随机的随机微透镜，由此有效降低光源所发射光线通过不同微透镜时相互之间的干涉程度，从而使得出射光线充分满足预期的发散角的同时，还能够充分满足预期的匀光性能。然后基于每一个随机微透镜的矢高，计算得到每一个随机微透镜所对应的目标相位。然后基于每一个随机微透镜所对应的目标相位，获取对光源进行匀光时，每一个超透镜所需提供的相位。然后基于每一个超透镜所需提供的相位，获取用于对光源进行匀光的超透镜阵列。通过这种方法得到的超透镜阵列，在减小了透镜阵列的体积的同时，即使光源所发射光线为相干光，也能够保证出射光线既充分满足预期的发散角，又充分满足预期的匀光性能。

41、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。

42、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。