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    [原创]自由曲面光学系统设计基础知识简述(照明) [复制链接]

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    离线phoenixzqy
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2014-05-25
    自由曲面光学系统设计基础知识简述(照明
    +%%Ef]  
    照明光学设计的工作,简单来说,就是分隔光通量,并分配光通量在空间角度或者照明面上的分布,使其最终符合设计及应用要求。 ,sqx xq  
    说到底,照明光学设计,核心就是如何通过折射、反射表面控制光线的走向。 bkvm-$/  
    我们知道,常用二次曲面的光学性质,可以帮助我们在遇到一些常规设计要求时,(例如:准直、小角度反光杯设计),快速,方便的解决问题。 g$N/pg2>cT  
    二次曲线的光学性质,在照明设计里,体现出来的也是对光线的方向的控制。 knsTy0]  
    (二次曲面知识,做照明光学设计的一般掌握得都比较好,经常使用。做成像设计的,设计过反射系统的,这些知识也都非常了解。比如卡塞格林,第一片是抛物面或非常接近抛物面的双曲面,conic系数基本为-1.00n,第二片一般是双曲面。格里高利系统,第一面和卡塞格林类似,第二面采用的是椭球面。) VoTnm   
    t(R Jc  
    而现在很多光学设计要求,在采用这些二次曲面知识时,已力不从心。有必要建立自由曲面模型,才可满足实际要求。 T|o ]8z  
    自由曲面的设计,和采用二次曲面时的思路并没有本质区别。仍然是控制光线方向。 Z Vin+z  
    不过,这个时候,自由曲面表面数据,我们是不知道的,或者说,不能像二次曲线那样,可以用简单的表达式表示出来。这时,就需要建立适当的方程组求解了。 H>qw@JiO!  
    mz'r<v2Tc  
    首先,需要的知识是Snell定律。反射、折射定律。 7`c\~_Df_  
    这些大家都掌握的非常好了。 'wg>=|Q5  
    据此定律,可根据出射光线、入射光线,求出法线方程; z{N~AaY  
    $k,wA8OZ-  
    然后,就是表面数据的求解了。上一步已获得法线。如果表面可以用fx y)表示的话,那么法线方程其实是和f‘(x y)相关的。这样,我们就知道了,求解表面数据,其实就是求解微分方程。 +=:*[JEK,U  
    那,就要用到《数值分析》的知识了:数值方法解微分方程。 lI<Q=gd  
    0S%xm'|N  
    到这儿,一个表面数据基本就可以求出来了。 Ddr.kXIpo  
    Us.")GiHE  
    然而,在很多实际设计里,并没有繁琐的去求解这些微分方程,不会死板的去用四阶龙格库塔,也不会非要在三维空间里求解。 [K=M; $iQ  
    可以通过简化,变换,找到很多简便的方法。 26&$vgO~:  
    ?m(]@6qa  
    另外,晦涩难懂的非均匀有理B样条(NURBS),也经常会在建立自由曲面光学系统时采用。 D\ ;(BB  
    有兴趣的,可以深入研究一下NURBS iaAj|:  
    L^{1dVGWNa  
    Wz%b,!  
    s IE2a0+  
    !'jZ !NFO  
    P"%QFt,  
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    j+9;Cp]NV  
    'BiR ,M$mY  
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    U{JD\G 8m  
    b:M1P&R  
    b5@sG^  
    c&mLK1A6  
     
    2024年6月28-30日于上海组织线下成像光学设计培训,欢迎报名参加。请关注子在川上光学公众号。详细内容请咨询13661915143(同微信号)
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    离线06benn
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    只看该作者 16楼 发表于: 2022-10-06
    学习下楼主的分享
    离线szopte
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    只看该作者 15楼 发表于: 2018-11-22
    如果lighttools有这个插件就好了
    离线szopte
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    只看该作者 14楼 发表于: 2018-11-22
    感觉解偏微分方程之类的办法较难推广。
    离线好望角_
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    只看该作者 13楼 发表于: 2018-11-22
    不错的贴子
    离线chenfeng1205
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    只看该作者 12楼 发表于: 2018-11-02
    了解了解可以不错
    离线董克凡
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    只看该作者 11楼 发表于: 2018-04-01
    想找到一个具体的过程,尤其是计算方法,迷茫中
    离线顾鹏翔
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    只看该作者 10楼 发表于: 2018-03-13
    非常感谢,受教了
    离线pangaojie
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    只看该作者 9楼 发表于: 2017-02-17
    学习学习
    离线christopher_
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    只看该作者 8楼 发表于: 2015-06-21
    受教了!