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2023-03-01 08:33 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 Evy_I+l
wpK[;
本文您将会学到如下内容： $MYAYj9r)
透镜基本参数输入； (/^dyG|X'
优化变量与评价函数设定； LUfo@R
优化； k"pN
照度分析； `# c36
o
@(.4+2m
2. 操作流程 G ]k+0&X
sD{d8s[(
1) 创建之前，我们需要设置其喜好，点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框，勾选之后，其参数输入会变为曲率，所以平时设置时我们勾选此项。 4SNDKFw
k8S`44vj
 m+ =L}[
^$x1~ }D
2) 创建透镜 -A( ]U"@n
2SRmh!hr
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens <HXzcWQ$
K4vOy_wT
 bqc wZ6r<
*Km o1>^
3) 输入透镜参数 Z k<Y+!
{osadXd C
两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； EHF
dQ0gIa
4sM9~zC5
 ZO*?02c
5}|bDJ$% _
*Q!I^]CR
将第二面的圆锥系数改为-1 iL8:I)z
& oj$h
4) 创建LED光源 )n{9*{Ch
NhRKP"<CO
 1`F25DhhY
光源类型为Random plane ; iNG =x
光线数为10000； )= Ens=>Z
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； d8N4@3 CkL
形状选为椭圆； #``Alh8
|TQa=
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. K0^Tg+U($p
半径选择60度 rvRIKc|}l
类型选择 Lambertian #%{x*y:Ms
形状选择 Elliptical P ,*yuF|bk
w1:%P36H
波长选择默认默认波长 ! D~\uW1b
Power默认为1 watts ,#8H9<O9t
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm Lj Y@b
jm&PGZ#n=R
 3!Ca b/T
LED光源设定办法 q !whWA
CQh6;[ \:
 TFYp=xK(
LED光源的发光强度（极化角和方位角） m.&"D>
\t
CJf4b:SY@
 J"?jaa2~
波长设定,颜色选为绿色 ,ek0)z.
6>F1!Q
 (AswV7aGe
功率设定（在Power units选择Watts） 'da$i
ey ?pa T
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane iL;{]A'0
?(E?oJ)(
 ^Kj xQO6y3
创建平面探测器(plane) Y8Z-m (OQ
nna bo D
 m?O"LGBB =
e?\34F
6) 创建分析面 ,. TwM;w=
=g<Y[Fi2
 I!Uj~jV
 n{E9p3i
光线滤光器设置 CooOBk
[5wU0~>'
7) 执行光线追迹 sV-UY!
v g-'MG
 <~P([5
=0mXTY1
 R/ 3#(5
mExJ--}
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 ea6`%,lF~
T~)zgu% q_
VNHt ]Ewj
8) 优化设定 `(VVb@:o
L] 3gHq
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 Vh8RVFi;c
'$Fu3%ft
 " fWm{;
0 uhIJc'2
 ;`rz ]7,*
定义变量 KJCi4O&
2hFOw I
 ]X<L~s_*
定义评价函数 （RMS Direction Spread） L,* #
zD):
yEc
 Na{&aqdz
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) dZ"d`M>o6
W0s3nio
9) 优化 +Q& CIo
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 0&2eiMKG?n
a.B<W9$`
 Ahrtl6@AS
U'Fc\M5l/l
 jU_#-< 'r
优化结束后会弹出如下报告 mcLxX'c6<h
MVZ9x%
 H RW }Yl
在输出结果可以看到当前评价函数数值
!AFii:#
A =l1_8,`h
10) 光线追迹与结果分析 GdtR /1
A S]jJc^
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  %tZ[wwt ( Y)a`[B 
~ _W>ND
优化后透镜的面型如下： <hzu Pi@
透镜渲染效果 T8 \%+3e.
CpdQ]Ai[
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