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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 ?5|;3N/zt  
ffCDO\i({  
本文您将会学到如下内容： 2`yhxO  
 透镜基本参数输入； O9gq <d  
 优化变量与评价函数设定； ~{c ?-qb  
 优化； ?-??>& z  
 照度分析； !`ol&QQ#  
Pms@!yce  
2. 操作流程 [^>XR BSm  
_8K+iqMZG  
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。 }v(wjD  
c? ::l+  
 owVvbC2<b(  
t2&kGf"  
2) 创建透镜 0V%c%]PH  
.^YxhUH,G  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 5 s7BUT  
tMr7d  
 npP C;KD  
*0WVrM06?  
3) 输入透镜参数 .soCU8i3  
_ %s#Cb  
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； 3 qYGEhxv  
`CK~x =  
6)HmE[[F  
S :HOlJze  
 Pz]WT1J0  
将第二面的圆锥系数改为-1 `At.$3B  
n}p G&&;q  
4) 创建LED光源 C*`WMP*  
:cpj{v;s  
 ?2<QoS  
光源类型为Random plane ; HKN|pO3v  
光线数为10000； IrwQ~z3I  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； Jcw^Z,  
形状选为椭圆； p^l#Wq5  
7T[~~V^x  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. OqGp|`  
半径选择60度 ~Ps*i]n(  
类型选择 Lambertian B5\l&4X  
形状选择 Elliptical :4AQhn^;"  
w+$$uz  
波长选择默认默认波长 PZ[-a-p40  
Power默认为1 watts 6:1`lsP  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm 5hs_k[q  
e8,_"_1 :F  
 t]c<HDCK  
LED光源设定办法 $e^"Inhtqp  
ulR yt^bx|  
 ]&'!0'3`  
LED光源的发光强度（极化角和方位角） g 2Fg  
So5/n7  
 >}k*!J|  
波长设定,颜色选为绿色 yoE-a  
DJ ru|2  
 (6%T~|a  
功率设定（在Power units选择Watts） WC_.j^sW  
B'/U#>/  
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane =^"Sx??V  
Q0*E&;|  
 ]dycesc'  
创建平面探测器(plane) v[CR$@Y  
* :"*'  
 UMcM&yu-  
3mgvWR  
6) 创建分析面 L03I:IJ  
5 nt3gVy  
l|g*E.:4  
 <I,4Kc!  
光线滤光器设置 #rHMf%0  
mQj#\<*  
7) 执行光线追迹 at>_EiS  
UG vIHm  
cMK|t;" 3  
LcKc#)'EE  
 (o>N*?, }  
|:)Bo<8  
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。 d% EdvM|)  
\mF-L,yu  
gD$&OkH  
8) 优化设定 GTs,?t16/  
{\Pk;M{Y&  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 1I;q@g0  
!&%KJS6p4  
w+m7jn!$  
rEr=Mi2  
cfmwz~S6i  
定义变量 BDt$s( \  
8Y SvBy  
^;II@n i  
定义评价函数 （RMS Direction Spread） $`xpn#l z  
|E13W  
B"v*[p?  
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) #jbC@A9Pe  
IO7z}![V;  
9) 优化 8] LF{Obz[  
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 s.(.OXD&  
f}dlQkZ(  
>$kFYb>~q  
*gmc6xY  
<v ub Q4  
优化结束后会弹出如下报告 $y;w@^  
]xf89[;0  
/@"mQx~[q  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 <mX5VGY9^  
hLfWDf*T|  
10) 光线追迹与结果分析 5ncW s)  
<\*)YKjn/@  
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布
3 EAr=E]  
)t~ad]oM  
E[hSL#0  
M_O$]^I3w  
优化后透镜的面型如下： /{({f?k<\/  
透镜渲染效果
oD%n}  
 .0nT*LF  
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