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infotek 2023-03-01 08:33

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 _Y)Wi[  
{.Brh"yC  
本文您将会学到如下内容: KvO5-g  
 透镜基本参数输入; #f_.  
 优化变量与评价函数设定; *{O[}  
 优化; s+h}O}RV  
 照度分析; o,/wE  
NuXII-  
2. 操作流程 n-OQCz9Xl  
Qn;,OB k  
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。 &QFc)QP{  
N7^sn!JB  
ku#WQL  
nUCOHVI7  
2) 创建透镜 Ian+0 ?`e  
X]=8Oa  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens uSH_=^yTQ  
j?\z5i""f  
ss`Sl$  
Sf2xI'  
3) 输入透镜参数 v]}\Ns/  
FJn.V1  
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; 8/lgM'Eux  
b&9~F6aM  
3KtJT&RuL  
-Q|]C{r  
U&#`5u6'j  
将第二面的圆锥系数改为-1 {T DZDH  
!x")uYf  
4) 创建LED光源 ^zfs8]QSf  
!1Ht{cA0  
k:N/-P&+  
光源类型为Random plane ; $<3^( y  
光线数为10000; F?qg?1v B|  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; _n&#e r  
形状选为椭圆; Tl1H2s=G-  
}L=Qp=4  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. o.s(=iG  
半径选择60度 ZX'3qW^D  
类型选择 Lambertian \mWH8Z }Z  
形状选择 Elliptical Y8N+v+V/  
u-QHV1H`(  
波长选择默认默认波长 m^w{:\p  
Power默认为1 watts ,;f5OUl?[  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm )4> 7X)j>  
5=8t<v1Bn  
8is QL  
LED光源设定办法 oVW>PEgB-  
[2!C ^ \t  
7`&6l+S|  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) ~.tYYX<  
X8wtdd]64  
`$q0fTz  
波长设定,颜色选为绿色 %"WhD'*z}  
? 51i0~O=  
,5AEtoF  
功率设定(在Power units选择Watts) )KGz -!1c  
`Jh<8~1  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane )JJF}m=  
4um^7Ns)7  
^F&j;8U  
创建平面探测器(plane) /U`p|M;  
hD4>mpk  
=ADOf_n}  
YOUB%N9+  
6) 创建分析面 G,<l}(tEG  
lQy-&d|=#^  
wuM'M<J@  
{|B[[W\TN  
光线滤光器设置 lS#^v#uS  
JoZS p"R  
7) 执行光线追迹 J~50#vHY  
t0Jqr)9}6  
#Tt*NU  
D4uAwmc  
]&dPY[~,/i  
;--D?Gs]Qr  
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。 Kmw #Q`  
ap2g^lQXq  
z 4;@"B  
8) 优化设定 X5)(,036  
2+Oz$9`.  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 lxr;AJ(  
L27WDm^)  
2e03m62*  
/Gn0|]KI  
zx*D)i5-  
定义变量
i"pOYZW1  
i0J`{PbI  
B^/k`h6J  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) lJdYR'/Wd  
U3` ?Z`i(  
YBR)S_C$_  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) ;tF&r1  
Nwe-7/Q  
9) 优化 !IA\c(c^  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 ei{tW3 H$  
/+8VW;4|I  
cbs ;  
'@Yp@ _  
HFlExa u  
优化结束后会弹出如下报告 vU]n0)<KB  
Y*\N{6$2  
9NNXj^7  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 ]>Gi_20*.  
_N)&<'lB<  
10) 光线追迹与结果分析 Px9 K  
#TC}paIpj  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
Yl:[b{Py  
YDj5+'y  
#S x  
M_ >kefr  
优化后透镜的面型如下: E@n~ @|10  
透镜渲染效果
Y_EEnx&>i  
%u_dxpx  
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