用ZEMAX设计简易LED准直镜 @uG/2'B(
一. 初始解的构建 ~d ~oC$=TC
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: d5R2J:dI
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) ' UZ i>Ta
LW">9 ;n
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. uX&h~qE/
初始数据: %|j`;gYV
1) 几何体部分 aOsc_5XDR;
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; wu b7w#
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. TB84}
((^v sKT
^BW8zu@=O
2) 光源部分 &+ H\ST(/
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: zN-Y =-c
steps=90 ?`6Mfpvj96
incr=90/steps #max angle is 90 degree Vf=,@7
pi = 4*ATAN(1) 7 _lgo6
dr = pi/180 |t;K tl
startobj=4 X?/32~\
For i,0,steps,1 b !nA. `T
angle = i*incr q~*|Wd'&
oo=i+startobj [TxvZq*4
InsertObject 1,oo wi[FBLB/8
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 9[`\ZGWD
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 t^%)d7$
SetNSCPosition 1,oo,4,angle w]N;HlU
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays v3kT~uv
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays x@pzgqi3
tar = 0 J&+"
opr = i+1 F *N Hy.Y
InsertMFO opr |I|,6*)xg
setoperand opr, 11, "NSRA" +8GxX$
setoperand opr, 3, oo # src# r]w y-GT
setoperand opr, 6, 3 # seg# o_ [I#PT
setoperand opr, 9, 1 # weight N%u4uLP5k
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 2|`Mb~E ;
setoperand opr, 8, tar # tar TY` R_
Next l}#d^ S/
update |O"Pb`V+
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!! !MmbwB'
fQ_tXY
PMvm4<
二. 优化 [DTe
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. %Rk0sfLvn
初步优化的结果如下: WW7 E*kc
]2|KG3 t
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! <UGM/+aO
\rS-}DG
三. 最终模型的建立和模拟 2<V`
1) 布尔操作后的结果 f;&XTF5D^
[RT o[-ci2
m}6>F0Kv
2) 模拟, Z Ox;]D"s
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 x$S~>H<a
3) 模拟结果: K;TTGK
A. 光斑 X [?E{[@Z
E Fu>
B. 发散角 Us>
!&v"+ K3lU
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. i9peQ61{
