一种透明光学元件以及光场透过透明光学元件的调整方法技术

本发明专利技术提供一种透明光学元件以及光场透过透明光学元件的调整方法，所述调整方法包括如下步骤：S1：对进入透明光学元件的微透镜阵列的入射光进行光场追迹；S2：第一入射光场通过透明光学元件的微透镜阵列的出射光进行光场追迹；S3：第二入射光场穿过观察者的晶状体并形成出射光，对出射光进行追迹，且出射光通过观察者视网膜并形式投射光场；S4：获得观察者视网膜上分布的光场强度；S5：根据观察者视网膜上分布的光场强度得到观察者视网膜像素强度分布的均方误差，以均方误差最小值为目标进行优化。本发明专利技术利用随机分布的微透镜阵列利用反射的原理来实现消眩光，光场经过微透镜表面，使得镜面反射能量大幅降低，达到防眩光的效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
一种透明光学元件以及光场透过透明光学元件的调整方法


[0001]本专利技术涉及微纳光学领域，尤其涉及一种透明光学元件以及光场透过透明光学元件的调整方法。

技术介绍

[0002]防眩光是将入射到物体表面的太阳光或者灯光，通过散射或者反射的方式，减少其镜面反射，从而进入观察者眼镜的反射光线变少，使得观察者的眼镜不受较强反射光线的照射，保护观察者的用眼健康，尤其是在使用越来越普及的电子屏幕时。
[0003]现有的大量应用的防眩光实现技术是基于使用微纳米结构实现对入射光的散射。光波照射到纳米结构的颗粒，根据米氏散射理论，光波会被散射到各个方向，从而镜面反射，或者接近镜面反射角度的光波的能量就会大幅衰减，达到防眩光的效果。
[0004]现有公开的关于微纳结构的专利有很多：专利CN202020554713公开了喷涂的纳米微球、专利CN202011568502公开纳米二氧化钛颗粒、专利CN202010271937公开纳米级二氧化硅颗粒、专利CN201911280712公开氧化铝细沙、专利CN201810316083公开纳米银颗粒以及专利CN201711477623公开防眩光涂料。
[0005]现有防眩光微纳米粒子的散射具有如下缺点：第一，生产容易产生散射粒子的不均匀分布，对于高PPI,例如手机屏幕的显示,容易产生肉眼可见的散点；第二，生产成本相对较高；第三，由于粒子的散射效应，导致透过率偏低等。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种使得出光元件出射的光在人眼实现均匀分布且达到防炫目效果的透明光学元件以及光场透过透明光学元件的调整方法。
[0007]本专利技术提供一种光场透过透明光学元件的调整方法，所述透明光学元件包括微透镜阵列，包括如下步骤：
[0008]S1：对进入透明光学元件的微透镜阵列的入射光进行光场追迹，形成第一入射光场；
[0009]S2：第一入射光场通过透明光学元件的微透镜阵列的出射光进行光场追迹，形成第二入射光场；
[0010]S3：第二入射光场穿过观察者的晶状体并形成出射光，对出射光进行追迹，且出射光通过观察者视网膜并形式投射光场；
[0011]S4：获得观察者视网膜上分布的光场强度；
[0012]S5：根据观察者视网膜上分布的光场强度得到观察者视网膜像素强度分布的均方误差，以均方误差最小值为目标进行优化。
[0013]进一步地，观察者视网膜像素强度分布的均方误差的计算方法如公式(5)：
[0014][0015]MSE为观察者视网膜的像素强度分别的均方误差；M为观察者视网膜上的像素点，
为每个像素点上的光强度分布，I
Ret，Ave
为像素点的平均值。
[0016]进一步地，根据优化算法计算公式(5)中的观察者视网膜的像素强度分布的均方误差的最小值作为优化目标。
[0017]进一步地，步骤S5中，还包括取得优化后根据微透镜阵列的每个微透镜的计算公式，获得所述观察者视网膜的像素强度分别的均方误差的最小值，据此对微透镜阵列的每个微透镜进行优化调整，其中“优化调整”的具体步骤为：
[0018]所述计算公式为公式(4)，公式(4)具体为：
[0019]h
i
(x，y)＝
‑
a
i
(x2+y2)+c
i
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0020]其中，h
i
为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的高度；a
i
为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的曲率的变量；c
i
为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的高度调整变量，i为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的编号，(x,y)为每个微透镜面型的位置坐标；对于不同的a
i
和c
i
，在观察者视网膜上就能得到不同的观察者视网膜上分布的光场强度；根据得出了不同的观察者视网膜上分布的光场强度的分布，则进行优化函数和均匀度。
[0021]进一步地，步骤S4中，获得观察者视网膜上分布的光场强度为公式(3)：
[0022]I
Ret
(x，y；z
Ret
)＝||E
out
(x，y；z
Ret
)||2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0023]其中，I
Ret
是指在观察者视网膜上分布的光场强度；E
out
为离开透明光学元件的微透镜阵列的光场，即为第一入射场。
[0024]进一步地，第一入射场和第二入射场之间的关系如公式(1)：
[0025][0026]其中，(x，y，z)为传播到透明光学元件的微透镜阵列的初始坐标；E
in
为进入透明光学元件的微透镜阵列的光场，即第二入射场；(x，y，z)为传播到透明光学元件的微透镜阵列上的离开坐标；为傅里叶变换；为傅里叶逆变换；exp(ikz)是传播因子，i是虚数标识，k是传播方向的波矢大小，z是传播距离。
[0027]进一步地，透明光学元件的微透镜阵列的第一入射场传播到透明光学元件的第微透镜阵列第二入射场，利用场追迹的方式，如公式(2)所示：
[0028][0029]其中，(x，y，z
after
)为光场离开透明光学元件的微透镜阵列上的位置坐标；(x，y，z
before
)为进入透明光学元件的微透镜阵列上的位置坐标；P
in
为入射场传播到光学元件表面，P
out
光学元件表面传播到出射场,B
LPIS
为透过光学元件的矢量系数。
[0030]本专利技术还提供一种透明光学元件，包括面向出光元件的第一表面以及与所述第一表面相对设置的第二表面，所述第二表面包括若干在曲率、高度、位置中一项或者几项呈随机分布的微透镜；所述微透镜的表面为透光曲面；所述出光元件发出的光场穿过所述第一表面后、由所述第二表面射出后形成均匀光场。
[0031]进一步地，相邻微透镜的边缘相互拼接形成所述第二表面，使得所述第二表面形成拓扑结构。
[0032]进一步地，若干微透镜的边缘分别与一个或若干个平面随机间隔拼接，形成所述
第二表面。
[0033]本专利技术通过随机的微透镜阵列，利用光的反射原理，可以实现防眩光的目的，并且提升透射效率，相对于周期分布的微透镜阵列，可以消除和手机像素点的摩尔干涉条纹；随机微透镜阵列可以实现可控设计，使得微透镜实现均匀分布，从而防眩光效果更均匀；随机微透镜阵列可以实现可控设计，可使用不同形貌的微透镜以减少雾度。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光场透过透明光学元件的调整方法，所述透明光学元件包括微透镜阵列，其特征在于，包括如下步骤：S1：对进入透明光学元件(20)的微透镜阵列的入射光进行光场追迹，形成第一入射光场；S2：第一入射光场通过透明光学元件(20)的微透镜阵列的出射光进行光场追迹，形成第二入射光场；S3：第二入射光场穿过观察者(30)的晶状体并形成出射光，对出射光进行追迹，且出射光通过观察者视网膜(40)并形式投射光场；S4：获得观察者视网膜(40)上分布的光场强度；S5：根据观察者视网膜(40)上分布的光场强度得到观察者视网膜像素强度分布的均方误差，以均方误差最小值为目标进行优化。2.根据权利要求1所述的光场透过透明光学元件的调整方法，其特征在于，观察者视网膜像素强度分布的均方误差的计算方法如公式(5)：MSE为观察者视网膜的像素强度分别的均方误差；M为观察者视网膜上的像素点，为每个像素点上的光强度分布，I
Ret，Ave
为像素点的平均值。3.根据权利要求2所述的光场透过透明光学元件的调整方法，其特征在于，根据优化算法计算公式(5)中的观察者视网膜的像素强度分布的均方误差的最小值作为优化目标。4.根据权利要求2所述的光场透过透明光学元件的调整方法，其特征在于，步骤S5中，还包括取得优化后根据微透镜阵列的每个微透镜的计算公式，获得所述观察者视网膜的像素强度分别的均方误差的最小值，据此对微透镜阵列的每个微透镜进行优化调整，其中“优化调整”的具体步骤为：所述计算公式为公式(4)，公式(4)具体为：h
i
(x，y)＝
‑
a
i
(x2+y2)+c
i
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，h
i
为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的高度；a
i
为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的曲率的变量；c
i
为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的高度调整变量，i为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的编号，(x，y)为每个微透镜面型的位置坐标；对于不同的a
i
和c
i
，在观察者视网膜上就能得到不同的观察者视网膜上分布的光场强度；根据得出了不同的观察者视网膜上分布的光场强度的分布，则进行优化函数和均匀度。5.根据权利要求1所述的光场透过透明光学元件的调整方法，其特征在于，步骤S4中，获得观察者视网膜(40)上分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：史瑞，娄飞，
申请(专利权)人：深圳市雕拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：