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    [技术]FRED应用:准直透镜模拟与优化 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-03-01
    1. 摘要 KD% TxK  
    t;8\fIW5  
    本文您将会学到如下内容: x\hWyY6J[  
    透镜基本参数输入; FR:d^mL  
    优化变量与评价函数设定; ^rv"o:lF  
     优化; } q%jO  
     照度分析; -2F@~m|  
    qib 7Z]j  
    2. 操作流程 9!9> ?Z  
    Q}kfM^i  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 /+V Iw`E  
    ' .B.V?7  
    egm)a   
    AL$W+')  
    2) 创建透镜 yN*:.al  
    |G(1[RNu  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens N.Dhu~V  
    #HeM,;Xp  
    xXX/]x>  
    LVnHt}  
    3) 输入透镜参数 s]U4B<q  
    FigR1/3o'6  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; ;U Yc  
    ~eP  
    nV}8M  
    /aZE,IeEz  
    h T<n1q~  
    将第二面的圆锥系数改为-1 >1 @Ltvm  
    C.~ j'5N  
    4) 创建LED光源 x?"#gK`3;  
    e}A&V+  
    $X*mdji  
    光源类型为Random plane ; %Rp8{.t7  
    光线数为10000; wW:7y>z)  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; '0|o`qoLzA  
    形状选为椭圆; Cq>6rn  
    fXO_g  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. mEFw|M{  
    半径选择60度 e+'%!w"B  
    类型选择 Lambertian >3 l=*|9  
    形状选择 Elliptical \fZiL!E^7  
    <},1Ncl  
    波长选择默认默认波长 Nt]qVwUm'Y  
    Power默认为1 watts ?  -3\  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm q$[n`w-  
    ["y6b*;x  
    r}_lxr  
    LED光源设定办法 %,\=s.~1  
    [4*1}}gW%5  
    F8<"AI  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) R(k}y,eh.`  
    u%u&F^y  
    Fj1NN  
    波长设定,颜色选为绿色 jk*tL8?i  
    ^~$\ g]  
    lCJ6Ur;  
    功率设定(在Power units选择Watts) i?>tgmu.  
    3J~0O2  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ,2L$G&?  
    xzsdG?P  
    <8!  Tq  
    创建平面探测器(plane) |7"$w%2  
    7]E m ,  
    e_.Gw"/Yl  
    !^w E/  
    6) 创建分析面 /7D<'MF  
    HeLG?6  
    "Y;}G lE  
    Qd]we$ G  
    光线滤光器设置 O^Q ,-=tA\  
    .5w azvA  
    7) 执行光线追迹 =Mj 0:rW  
    +D&Pp0xe  
    ^{F_ a  
    "l7NWqfB  
    h|D0z_f  
    f>2MI4nMG  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 u5B:^.:p  
    WBr59@V  
    GIyF81KR 3  
    8) 优化设定 _,haD)1g~  
    ) 1 m">s4  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ",yc0 2<  
    M5g\s;y;  
    3B0PGvCI1  
    ,WD X(  
    GbI-SbE  
    定义变量
    B07v^!Z>  
    AY,].Zg[  
    t)f-mQz)  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) ICC%,$C~l  
    .uF[C{RnO  
    Jrxz'9qRG  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) q?):oJ  
    $pyOn2}  
    9) 优化 G2Vv i[c  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 C0jj(ku&  
    rx0~`cVV:  
    ? *>]")[>  
    9QQyl\  
    gNYqAUG5  
    优化结束后会弹出如下报告 up>c$jJ  
    ;G\8jP'   
    q1?&Ev^  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 ZfrVjUB  
    -fS.9+k0/  
    10) 光线追迹与结果分析 \C,p WW  
    D^ Jk@<*  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    ^r6!l.  
    En{`@JsM  
    TaE~s  
    _>+8og/%@  
    优化后透镜的面型如下: nKa$1RMO  
    透镜渲染效果
    |`Or'%|PR  
    U*3J+Y  
     
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