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2023-03-01 08:33 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 o#qH2)tb
{?E<](+0
本文您将会学到如下内容： * GQD fs`m
透镜基本参数输入； (`
5FZgN
优化变量与评价函数设定； 8b| OXWl
优化； !fY7"E{%%
照度分析； %.mEBI=hs
%2f//SZ:
2. 操作流程 M!1U@6n!=)
z{9=1XY
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。 f-;$0mTQ
yuOS&+,P
 w OI^Q~
HcRa`Sfc]/
2) 创建透镜 JVtQ ,oZ
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在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens <,"4k&0Q>V
z h\p
 vY6oV jM
,`k _|//}=
3) 输入透镜参数 RK[D_SmS
0}{'C5
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； :\XI0E
A{# Nwd>
 k1)%.pt%
EI jI!0j
 H&#{l)
将第二面的圆锥系数改为-1 ='Q{R*u
1B|8ZmFJj
4) 创建LED光源 +TK3{5`!Ae
kH'p\9=
 .N,&Uv-
光源类型为Random plane ; z-d FDtiA
光线数为10000； F.tfgW(A@
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； #] CFA9 z
形状选为椭圆； @@@=}!<H=
Y34/+Fi
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. [}OgSP9i
半径选择60度 Xa," 'r
类型选择 Lambertian u: &o}[
形状选择 Elliptical G?AG:%H %
fmfTSN(Q~`
波长选择默认默认波长 {ox2T g?
Power默认为1 watts K_~h*Yc
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm
%@Oma
\P;rES'
 OoBCY-gj*
LED光源设定办法 7Vu ?
Fk "Ee&H)(
 k'T^ dY&c
LED光源的发光强度（极化角和方位角） :u6JjW[a)
ST5V!jz
 (@r
`$5D.b
波长设定,颜色选为绿色 #*9-d/K
.B72C[' c
 (Glr\q]jF\
功率设定（在Power units选择Watts） ujFzJdp3k
>(r{7Qg
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane JTU#vq:TY
*T`-|H*6@
 | &3x#1A
创建平面探测器(plane) c$:1:B9 \
WOLuw%
 ^03j8Pc-c
lDc-W =X=
6) 创建分析面 &<y2q/U}
_;1}x%4v
 vxFTen{-F
 oVvc? P
光线滤光器设置 r%@Lej5+
dq\FBwfe
7) 执行光线追迹 R=Z n -q
r H8@69,B
 {ZU1x C
({s6eqMhDd
 N8toxRu
[AU
II*:}
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。 \1"'E@+
O.`Jl%
[XVEBA4GI
8) 优化设定 r] @0eb
m: n` g1
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 P{OAV+cG
KRAcnY;u
 dU) ]:>Uz
\Ig68dFf%
 #Z+i~t{e(
定义变量 Tm}rH]F&
&H}r%%|A
 cH'
iA.
定义评价函数 （RMS Direction Spread） M<O{O}t<
{8$=[;
 x8Loyt_C
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) (*}yjUYLZ
3E3U /K
9) 优化 `?T#Hl>j
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 KmG
ca i <,3H
 zgx&Pte
5oEV-6
 'c2W}$q
优化结束后会弹出如下报告 6+r$t#
ZkL8 e
 :B3[:MpL}
在输出结果可以看到当前评价函数数值 )?+$x[f!*
Jk@]tA woM
10) 光线追迹与结果分析 |4$M]M f0
.2d9?p3Y
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  X%z }VA Z^ }mp@j> 
b vfk
优化后透镜的面型如下： #/PA A
透镜渲染效果 +]=e;LN $0
8.F~k~srA
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