用ZEMAX设计简易LED准直镜 >&;J/ME
一. 初始解的构建 k@lJ8(i^qU
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: lgiKNZgB?
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) -&7? !<f
kbb!2`F!%
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. *O'|NQhNx>
初始数据: C <:g"F:k
1) 几何体部分 >xo<i8<Miv
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; C ydo~ /
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. ]dGH
i \
[ ?7QmZK
]2f-oz*hU
2) 光源部分 QEqYqAGzu|
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: ?P[:,0_
steps=90 @>46.V{P}B
incr=90/steps #max angle is 90 degree B)@Xz<Q
pi = 4*ATAN(1) h?dSn:Y\?
dr = pi/180 </_QldL _
startobj=4 agwbjkU/
For i,0,steps,1 GEy7Vb)
angle = i*incr J&\Q3_vro9
oo=i+startobj `uPO+2
InsertObject 1,oo xSN;vrLHR
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Wtu-g**KN
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Td|,3
n
SetNSCPosition 1,oo,4,angle yWRIh*>nE
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 'L O3[G{
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays =K s&m4
tar = 0 Pq+|*Y<|&
opr = i+1 ]*a(^*}A%
InsertMFO opr !%R):^R8
setoperand opr, 11, "NSRA" vT{(7m!Ra
setoperand opr, 3, oo # src# >(H:eRKq
setoperand opr, 6, 3 # seg# r&R~a9+)
setoperand opr, 9, 1 # weight X HJdynt/
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate
5: gpynE|
setoperand opr, 8, tar # tar I52nQCXi
Next Jk}3c>^D
update [F*yh9%\
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! aOg9Dqtg)f
BDfMFH[1
K3:z5j.X
二. 优化 .&b^6$dC
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. YkF LNCg4}
初步优化的结果如下: R-pON4D"*
yj_/:eX
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! KF
*F
aO1.9! <v
三. 最终模型的建立和模拟 7<7 0\ 6
1) 布尔操作后的结果 Ma?uB8o+~
bl!pKOY
2UYtEJ(?`{
2) 模拟, {nSgiqd"28
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 WVQHb3Pe0
3) 模拟结果: z<t2yh(DF
A. 光斑 DmgDhNXKq
ZJbaioc\
B. 发散角 !2AD/dtt
A iR# :r
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. IW n G@!
