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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 qybxXK:  
u-:Ic.ZV  
本文您将会学到如下内容: 4TZ cc|B5  
 透镜基本参数输入; >;9NtoE  
 优化变量与评价函数设定; l'"'o~MC  
 优化; (s&&>M]r_  
 照度分析; x)oRSsv!Tr  
s`;f2B/|  
2. 操作流程 dYF=c   
# yN*',I&  
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。 WU)Ss`s \  
^B]@Lr E^  
izuF !9  
r4Q|5kT*i  
2) 创建透镜 L'E^c,-x~  
# {PmNx%M  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens BC77<R!E)  
,Eu?JH&}u  
n>FY?  
;;#`#v  
3) 输入透镜参数 `hUHel;6  
v("wKHWTI@  
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; L0"~[zB]N  
eR;!(Oy=A  
'*T]fND4  
@dEiVF`4:  
H"Dn]$Q\Z  
将第二面的圆锥系数改为-1 93o;n1rS  
<]d LX}C)  
4) 创建LED光源 kbI/4IRW  
Z :nbZHByh  
Tv$sqVe9  
光源类型为Random plane ; X.V[0$.;  
光线数为10000; cUk*C  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; ^3~e/PKM  
形状选为椭圆; @S3f:s0~D  
$>q@SJ1q  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. a`c:`v2o  
半径选择60度 ^}$O|t  
类型选择 Lambertian Im?LIgt$  
形状选择 Elliptical =RKSag&  
8@\7&C(g17  
波长选择默认默认波长 i.y)mcB4  
Power默认为1 watts ;[ 'a  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm <02m%rhuW  
JAjku6  
iiC!|`k"  
LED光源设定办法 GbZ;#^S  
z5 m>H;P  
l#qv 5f  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) [V}, tO|  
Da1aI]{I  
TO#Pz.)>B6  
波长设定,颜色选为绿色 |ys0`Vb=$  
(6gK4__}]  
T.:+3:8|F  
功率设定(在Power units选择Watts) \}"m'(\c  
5iX! lAFJ  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane WF2-$`x  
[\e@_vY@OH  
=xN= #  
创建平面探测器(plane) n1v5Q2xw  
Ip *g'  
8Ogv9  
|U' I/A  
6) 创建分析面 ; H0{CkH  
_aS;!6b8W  
rZ03x\2  
@{HrJ/4%:&  
光线滤光器设置 >SmV74[s2  
NL"G2[e  
7) 执行光线追迹 47>>4_Hz  
_}6q{}jn:c  
dp5cDF}l  
_lxco=qd=%  
@%ECj)u`O  
q6d~V] 4:  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 g=8un`]7  
DBH#)4do@  
b^CNVdo'  
8) 优化设定 ~N0 sJ%  
vGd1w%J-  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 5Rv+zQ#GR  
~qP[eWe  
A*yi"{FLi  
@'2m$a  
:!TI K1  
定义变量
p*3; hGp6  
^s:y/Kd  
8{ c!).  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) I:j3sy  
(R}ii}&  
ef"?|sn  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) Gu0 ,)jy\  
Vm1-C<V9  
9) 优化 cntco@  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 Ri*3ySyb  
e]8,:Gd(  
[U{UW4  
r?$ ?;%|C  
umEVy*hc  
优化结束后会弹出如下报告 SX0_v_%M  
ki]ti={12  
W8WXY_yJt  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 pW\'Z Rj  
$4=f+ "z  
10) 光线追迹与结果分析 8(U{2B8>\%  
15\Ph[6g  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
7A$B{  
e&<yX  
3,X/,'  
,El!fgL  
优化后透镜的面型如下: Q 9F)  
透镜渲染效果
?uLeFD  
aBuoHdg;  
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