用ZEMAX设计简易LED准直镜 GW@;}m(
一. 初始解的构建 :{ v#'U/^
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: NO>w+-dGS
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) 85$m[+md
{X+3;& @
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. L.2^`mZs
初始数据: VBGuC c/
1) 几何体部分 tj Gn|+|k
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; CS5?Ti6
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. BwG fTua
-H@ :*
z&)A,ryW0
2) 光源部分 %#:{UR)E
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: W~; `WR;.
steps=90 %QGC8T z
incr=90/steps #max angle is 90 degree \;3~a9q%
pi = 4*ATAN(1) |Nn)m
dr = pi/180 py!|\00}
startobj=4 &< `N T D
For i,0,steps,1 F?*-4I-
angle = i*incr ^WgX Qtn
oo=i+startobj [< ?s?Ci
InsertObject 1,oo ~O0 $Suv
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 7M!I8C0!aO
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 .-c4wm}
SetNSCPosition 1,oo,4,angle nI-w}NQ
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 9'giU r
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays /QWvW=F2<
tar = 0 0/MtY IYk
opr = i+1 ["93~[[^
InsertMFO opr VcO0sa f`
setoperand opr, 11, "NSRA" L: j<c5
setoperand opr, 3, oo # src# 5h-SCB>P
setoperand opr, 6, 3 # seg# m bxZL<ua
setoperand opr, 9, 1 # weight ci.+pF
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate z uad~%D<I
setoperand opr, 8, tar # tar 9G#n 0&wRJ
Next ColV8oVnU
update 4y?n
[/M/
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! 1>_8d"<Gd
Vp z\.]
Ts[_u@
二. 优化 ^A$Zw+P
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. 3vN_p$
初步优化的结果如下: VU(v3^1"
%K hI>O<
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! gjwn7_
uM IIYS
三. 最终模型的建立和模拟 + T1pJ 89P
1) 布尔操作后的结果 H?vdr:WlTN
EzM
?Nft
ZF9z~9
2) 模拟, XkE`U5.
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 l'-Bu(
3) 模拟结果: xQ-<WF1i
A. 光斑 %~H-)_d20
|O\s|H
B. 发散角 '4+
ur`
p
Z|V
3
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. W.f / pu
