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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 z1~U#  
YC~kq?  
本文您将会学到如下内容: p@xK`=Urb  
 透镜基本参数输入; Tq.%_/@M<  
 优化变量与评价函数设定; TH}+'m  
 优化; m4T` Tg#P  
 照度分析; h@ ?BA<'S  
)N&v. w  
2. 操作流程 /`VtW$9-  
le`_    
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。 Ed~2Qr\65  
!;C *Wsp}  
W>7o ec  
Vt," 5c  
2) 创建透镜 %8GY`T:^  
u%Yr&u  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens m&#a M8:\  
VlFDMw.4.+  
IC7S +v  
SA$1rqU=  
3) 输入透镜参数 cS1BB#N0  
NCysYmt  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; ~v<,6BS<$Z  
\=/^H  
s*j0uAq)up  
_-I0f##.  
(Sg52zv  
将第二面的圆锥系数改为-1 ]LhNP}c  
I806I@ix  
4) 创建LED光源 Q:B:  
q[SUYb;,  
 Dy@f21+  
光源类型为Random plane ; :3Z"Qk$uR  
光线数为10000; SW%d'1ya  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; bP 2IX  
形状选为椭圆; L~jKx)S%  
f[/E $r99J  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. COK7 i^  
半径选择60度 UujFZg[-P9  
类型选择 Lambertian Qy@r&  
形状选择 Elliptical ,2%>e"%  
uNYHEs6%T$  
波长选择默认默认波长 Y<S,Xr;J:  
Power默认为1 watts /\KB*dX  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm A %s"WSx,  
r`L$[C5I  
i.Qy0  
LED光源设定办法 { O*maE"  
HJ*W3Mg  
~WJEH#  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) jibrSz  
ukr a)>Y[|  
/*lSpsBn  
波长设定,颜色选为绿色 t$Z#zx X  
&4yI]  
Q[y75 [  
功率设定(在Power units选择Watts) g<Sa{<0  
,g$N  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane U:E:"  
:R<n{%~  
Rd5r~iT  
创建平面探测器(plane) #$Z|)i]w  
Z;W`deA  
!58-3F%P  
-<i&`*zG  
6) 创建分析面 $N=A,S  
![iAALPNl  
!_cT_ WHty  
cV5Lp4wY?  
光线滤光器设置 :(Feg2c  
XH0R:+s  
7) 执行光线追迹 2Fce| Tn  
vpUS(ztvs  
cv0}_<Tyx  
Q<r O5 -K  
- iS\3P.  
8+uwzBNZ:  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 1k\1U  
M*E4:A9_M  
XWbe|K!e  
8) 优化设定 #:3E.=  
.Lp0_R@  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 Vcl"qz@Fj  
l0b Y  
Y=4,d4uu  
y8wOJZ<K  
  ]5'  
定义变量
{JzX`Z30l  
&S<tX]v  
WFg'G>*  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) ~^IS{1  
PS@` =Z  
#Qy*zU#9  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) O.1Z3~r-N  
 vu  YH+  
9) 优化 >)U 7$<&b  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 >OwVNG  
ts%@1Y?  
7Z"mVh}  
M\8FjJ>9  
>u~ [{(d ,  
优化结束后会弹出如下报告 Cfb/f]*M  
*n2Q_o  
z(3mhMJY  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 EH]5ZZ[Z  
sN 7I~  
10) 光线追迹与结果分析 =6q?XOM  
Y 1Bj++?2  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
7vcYI#(2 Y  
)AqM?FE4R  
/%rbXrR4w  
Nd#t !=  
优化后透镜的面型如下: Yk:fV&]  
透镜渲染效果
jfS?#;T)  
||}|=Sz  
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