用ZEMAX设计简易LED准直镜 *y
F 9_\n
一. 初始解的构建 NCd_h<}|6F
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: W}nD#9tL
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) V[A uw3)
%?R}sUo
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. FhS:.
初始数据: @/XA* 9]l
1) 几何体部分 Svy bP&i|
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; jsc1 B
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. I=|b 3-
E_7N ^htv
RCo!sZP}
2) 光源部分 GuNzrKDr
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: B&`#`]
steps=90 EO3?Dev
incr=90/steps #max angle is 90 degree )"w WV{k
pi = 4*ATAN(1) ErHb c 2
dr = pi/180 jBarY g
startobj=4 eDgRYa9\
For i,0,steps,1 HTvA ]-AuM
angle = i*incr Tf<1Z{9
oo=i+startobj (
{ 5LB4
InsertObject 1,oo !z$.J cr1
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value $9j\sZj&
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 x{j|Tf 3,G
SetNSCPosition 1,oo,4,angle Kbrb;r59
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 9v8{JaI3
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays xP
"7B 9B
tar = 0 IX e[JL:
opr = i+1 g,r'].Jg
InsertMFO opr 5 ZSV)$t
setoperand opr, 11, "NSRA" SBg BZm}%
setoperand opr, 3, oo # src# 6 `+dP"@
setoperand opr, 6, 3 # seg# :B6hYx
setoperand opr, 9, 1 # weight oM M`7wJw
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate nM>oG'm[n
setoperand opr, 8, tar # tar :na9PW`TC
Next K}L-$B*i
update 4%0eX]
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! u`O
xY
2I*
7?`
esIE i!d
二. 优化 yF0\$%H>$
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. D4$;jz,,
初步优化的结果如下: ]<V[H
!-_0I:m
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! 5IE 2&V
$h"tg9L^)
三. 最终模型的建立和模拟 QX1QYwcm G
1) 布尔操作后的结果 Zui2O-L?V
}_vE
lBh6$
0,1:l3iu1M
2) 模拟, U R>zL3
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 yZj:Kp+7
3) 模拟结果: y1G Vn o
A. 光斑 :
9wW*Ix
s`B]+
B. 发散角 d[9c6C:<q
L<'3O),}
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. }(4 U7Ac
