用ZEMAX设计简易LED准直镜 =d8Rij-
一. 初始解的构建 @JGmOwZ
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: [S'1OR$FQ\
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) gC?}1]9c
r(r(&NU
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. ob>)F^.iS
初始数据: `Moo WG
1) 几何体部分 |:S6Gp[\O
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; <);q,|eh2
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. CtY-Gs
o^epXIrIPi
g}%ODa !H
2) 光源部分 QYbB\Y
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: {L;sF=d
steps=90 O}"oz3H
incr=90/steps #max angle is 90 degree D|OGlP
pi = 4*ATAN(1) fAJyD`]Z
dr = pi/180 O_;BZzT
startobj=4 d&^b=d FDu
For i,0,steps,1 [r`KoHwdm
angle = i*incr 1]If<
<
oo=i+startobj /<-PW9X?
InsertObject 1,oo w>2lG3H<
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value J#`7!
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ?d%)R*3IX
SetNSCPosition 1,oo,4,angle #ksDU
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 30HUY?'K
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Z8=?Hu
tar = 0 kZF]BPh.
opr = i+1 v:SHaUS
InsertMFO opr PzPNvV/o
setoperand opr, 11, "NSRA" i$y=tJehi
setoperand opr, 3, oo # src# {jD?obs
setoperand opr, 6, 3 # seg# |V5BL<4
setoperand opr, 9, 1 # weight _YX% M|#
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate (GRW(Zd4
setoperand opr, 8, tar # tar 2xN7lfu1RB
Next Vs5 &X+k
update h.tj8O1
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!! %uo8z~+
a>GA=r
nC3+Zka
二. 优化 L9/'zhiZBx
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. ZJ{DW4#t
初步优化的结果如下: O
?T~>|
}!^h2)'7
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! b_Y+XXb<
Kvg=7o
三. 最终模型的建立和模拟 KJFQ)#SW!
1) 布尔操作后的结果 gp9O%g3'
S+06pj4Ie
W,~*pyLdO
2) 模拟, eSoX|2g
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 W\[E
3) 模拟结果: k
Fl*Im
A. 光斑 4AhFE@
$MasYi
B. 发散角 q<\r}1Dm
@Xoh@:j\
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. .U(6])%;@