用ZEMAX设计简易LED准直镜 xW!2[.O5H
一. 初始解的构建 Mb"i}Yt{
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: m fg{% .1
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) rp{q.fy'U
K;k&w; j
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. _cQTQ
初始数据: cxp>4[gH
1) 几何体部分 +MvcW.W~
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; >01&3-r
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. CcG{+-=H)
Uf1i"VY
iQ~;to;Y
2) 光源部分 ~bf-uHx
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: iYEhrb
steps=90 B_aLqB]U
incr=90/steps #max angle is 90 degree OB.TAoH:
pi = 4*ATAN(1) xi
%u)p
dr = pi/180 ncuqo'r
startobj=4 i<m 1^a#C'
For i,0,steps,1 1 }%vZE2
angle = i*incr j;WZ[g#t
oo=i+startobj [z'PdYQR/{
InsertObject 1,oo "
;8H;U`
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value |$f.Qs~?
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 >;-.rJFr
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ifHQ2Ug9
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ?>92OuG%W?
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 5
<X.1T1
tar = 0 *I:^g
opr = i+1 ]DHB'NOh,
InsertMFO opr ,9SBGxK5`
setoperand opr, 11, "NSRA" =aX;-
setoperand opr, 3, oo # src# k?zw4S
setoperand opr, 6, 3 # seg# r#M0X^4A
setoperand opr, 9, 1 # weight P+tRxpz
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate p6VS<L
setoperand opr, 8, tar # tar omisfu_~E
Next yr8
b?m.x
update ,UNCBnv1
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!! <$7HX/P
=4+Wx8ZeW
2K[Y|.u8>q
二. 优化 #fk#RNt
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. (v+nn1,
初步优化的结果如下: DyhW_PH2J
%Bn"/0,
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! "ld4v+o8l
0&XdCoIe
三. 最终模型的建立和模拟 6b`3AAGU"
1) 布尔操作后的结果 #29m <f_n
rWsUWA T*
1-JdQs6
2) 模拟, y:,Ro@H%
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 90<z*j$EK
3) 模拟结果: :E`/z@I
A. 光斑 O1]L4V1iH
3msb"|DG
B. 发散角 xDJ@MW#
!(2rU @.
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. {HoeK>rd