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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 xWMMHIu  
    *!Dzst-J3  
    本文您将会学到如下内容: F,bl>;{[{  
    透镜基本参数输入; Ob6vg^#  
    优化变量与评价函数设定; Mc6y'w  
     优化; v3NaX.  
     照度分析; tEUmED0FY  
    hG67%T'}A  
    2. 操作流程 Y `{U45  
    wfdFGoy(  
    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。 bODl q  
    }B5I#Af7  
    p#kC#{<nE  
    $1v5*E  
    2) 创建透镜 ZUu^==a  
    x\%eg w  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens = `^jz}  
    }:%pOL n  
    A0XFu}  
    a:fHTU=\p  
    3) 输入透镜参数 Rc4EFHL  
    GXfVjC31z  
    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; r)t^qhn  
    u!i5Q  
    &0g,Xkr  
    /\#5\dHj  
    vf2K2\fn  
    将第二面的圆锥系数改为-1 ^Toi_  
    +6=!ve}  
    4) 创建LED光源 xR:h^S^W ~  
    #jX>FXo  
    ~K9U0ypH  
    光源类型为Random plane ; zgqw*)C~  
    光线数为10000; Q-F9oZ*0  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ,:`6x[ +  
    形状选为椭圆; @>Keu\)  
    :m d3@r']  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. U]|q4!WE  
    半径选择60度 'm|m +K83  
    类型选择 Lambertian :~(im_r  
    形状选择 Elliptical +2SX4Kxu  
    =lwS\mNs  
    波长选择默认默认波长 CC\z_C*P-p  
    Power默认为1 watts F(<8:`N;G  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm  sD8S2  
    lIz_0rE  
    ZhsZy wM  
    LED光源设定办法 =FmU]DV  
    =@2V#X]M*  
    >v[(w1?rX  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) /<0D E22  
    ;X(n3F  
    E: GJ$I  
    波长设定,颜色选为绿色 (5~C _Y  
    PAHlj,n)  
    ?^~"x.<nr  
    功率设定(在Power units选择Watts) 8-:k@W  
    7g)3\C   
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane L2'd sOn  
    1c#'5~nB  
    $VWzv4^:  
    创建平面探测器(plane) ImY.HB^&  
    ^d80\PXz  
    ]ufW61W6Ci  
    Jj:6 c  
    6) 创建分析面 +ZKhmb!  
    vC:b?0s#(  
    It4z9Gh  
    Hc]1mM  
    光线滤光器设置 K//T}-Uub  
    s.`d<(X?  
    7) 执行光线追迹 A[kH_{to;  
    _wNPA1q0J  
    JtpY][}"~3  
    7 Zt\G-QV  
    ,g_onfY  
    5L}>+js2  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 -l H>8+  
    WuFwt\U  
    9T2A)a]0  
    8) 优化设定 xn@0pL3B~  
    z,FTsR$x  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 v Q"s  
    .vS6_  
    y?n2`l7f  
    `t0f L\T  
    3]<re{)J9O  
    定义变量
    (YHvGGr  
    [!@oRK=~  
    =5~F6to  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) ,6;xr'[o*  
    ceZ8} Sh  
    Pzp+I}  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) RR!!hY3 K  
    99 "[b  
    9) 优化 HI\f>U  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 0^_lj9B!  
    PCPf*G>  
    }{xN`pZ  
    vX0"S  
    qzA]2'~Q  
    优化结束后会弹出如下报告 8ts+'65|F  
    PKR $I  
    1N9< d,  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 rN1U.FRe/  
    LkGf|yd_  
    10) 光线追迹与结果分析 Tz[?gF.Do  
    q^1aPz  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    <*"pra{3  
    ml.;wB|  
    'B (eMnLg  
    /.)[9bQ<  
    优化后透镜的面型如下: Sf&?3a+f  
    透镜渲染效果
    Vp $wHB&  
    tB7K&ssi  
     
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