用ZEMAX设计简易LED准直镜 "PfNC<MQo
一. 初始解的构建 9 #)&
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: Zd <8c^@
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) 2>' /!/+R
A[Pz& \@
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. TKrh3
初始数据: {Ax{N
1) 几何体部分 cwBf((~
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; pa2cM%48
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. p^X
\~Yibs
P<MNwdf(+
|n*<H|
2) 光源部分 1g h<nn
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: -Ou@T#h"
steps=90 &!KW[]i%9}
incr=90/steps #max angle is 90 degree a[ A*9%a
pi = 4*ATAN(1) sHf.xc
dr = pi/180 @ZtDjxN
&
startobj=4 7!jb ID~
For i,0,steps,1 X.FFBKjf[e
angle = i*incr m8NKuhu
oo=i+startobj gvy c(d
InsertObject 1,oo n81 z 0lnr
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value |iGfWJ^+
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 S Js RHQ
SetNSCPosition 1,oo,4,angle /8"9 sf *
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays D/TEx2.=J3
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays +/Qgl
tar = 0 xq \A TON
opr = i+1 WN9K*Tt~o&
InsertMFO opr 6\GL|#G
setoperand opr, 11, "NSRA" [RFF&uy
setoperand opr, 3, oo # src# p}9bZKyf
setoperand opr, 6, 3 # seg# \%$z ! ]S>
setoperand opr, 9, 1 # weight HRF;qR9 v
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate /d-d8n
setoperand opr, 8, tar # tar h+d3 JM
Next
vY'E+M"+@
update pqnZ:'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!! CI~ll=9`
]}HuK#
=x^b
二. 优化 4.qW
~ W{
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. 5, u'p8}.
初步优化的结果如下: >uVr;,=y
_NkbB"+L
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!
QX >Pni
\&. ]!!Q
三. 最终模型的建立和模拟 $G .ws
1) 布尔操作后的结果 7<7
/N Z<I
a[A9(Ftn
PA <<{\dp
2) 模拟, cr"AK"TQ
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 {v~.zRW%]r
3) 模拟结果: n2(@uT&>
A. 光斑 K6 nGC
|}KNtIX\G
B. 发散角 NZ=`iA8)X
9>1Gj-S2:
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. 4Y:[YlfD.
