[发明专利]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

权利要求书

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；

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= (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，为像素点的平均值；

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：

(4)

其中，为透明光学元件的微透镜阵列的每个微透镜的高度；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；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，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；对于不同的和，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。

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，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。

3.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）上分布的光场强度为公式（3）：

（3）

其中，是指在观察者视网膜上分布的光场强度；为离开透明光学元件的微透镜阵列的光场，即为第二入射场。

4.根据权利要求3所述的光场透过透明光学元件的调整方法，其特征在于，第一入射场和第二入射场之间的关系如公式（1）：

) exp(ikz)] (1)

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；为进入透明光学元件的微透镜阵列的光场，即第一入射场；（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。

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，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微透镜阵列第二入射场，利用场追迹的方式，如公式（2） 所示：

） （2）

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；Pⁱⁿ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。

6.一种透明光学元件，用于权利要求1-5所述的调整方法进行调整，其特征在于，其包括面向一出光元件（10）的第一表面（21）以及与所述第一表面（21）相对设置的第二表面（22），所述第二表面（22）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（212）；所述微透镜（212）的表面为透光曲面；所述出光元件（10）发出的光场穿过所述第一表面（21）后、由所述第二表面（22）射出后形成均匀光场。