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2024-10-11 07:54 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 [c&2i`C
`pP9z;/Xq
本文您将会学到如下内容： y#]}5gJ
透镜基本参数输入； 5Y(r\ Dd
优化变量与评价函数设定； 0s 860Kn
优化； _:wZmZU}
照度分析； >Hdjsu5{N
[ 3$.*
2. 操作流程 t{_!Z(Rt5)
!2GHJHxv]c
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。 jg~_'4f#
HA $Y1}
 +VSZhg,Np8
>$2 E1HW.
2) 创建透镜 0Vf)Rw1%I
0-*Z<cu%l
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens j.k@6[ R>?
Jzk!K@
 E;9Z\?P
jMK3T
3) 输入透镜参数 @q,)fBZq
)yHJ[
两个面的半径分别为 0 和 -20；半孔径为10*10，材料选择Schott库N-BK7。创建完成后，选择第二面输入圆锥系数-1； aQ &uC )w
|k Id8WtA
 3"5.eZSOW
W&<g} N+
 2bWUa~%B
将第二面的圆锥系数改为-1 ppEJs
V?=TVI*k
4) 创建LED光源 8| w-XR
S2ark,sp6
 "cwR^DoD&
光源类型为Random plane ; /E)9v$!
光线数为10000； *yrnK3
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； H \ 3M
形状选为椭圆； |,3l`o
k
mn. `qfMh
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. ])C>\@c6Gm
半径选择60度 Lj4&_b9
类型选择 Lambertian j5zFDh1(
形状选择 Elliptical TfL4_IAG.
T0r<O_ubOA
波长选择默认默认波长 |H:<:*=6c
Power默认为1 watts UIn^_}jF`
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm d^tVD`Fm
VQ2Fnb4
 =: 4?>2)
LED光源设定办法 Khj=llo,
"MTWjW*6
 yO c|*O=]U
LED光源的发光强度（极化角和方位角） :.DI_XN`
@Y Cv
 g&bwtEZ
波长设定,颜色选为绿色 `0?^[; [u[
B3Mx,uXT\
 Z9xR
功率设定（在Power units选择Watts） D{R/#vM jk
IQIbz{bMx
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane _e* c
3 q"7K
qtzFg#
创建平面探测器(plane) [.a;L">
r
sLc&2F
 YwXXXh
b_vVB`>
6) 创建分析面 !_dR'
Y#`Lcg+r,
 ".E5t@ }?m
 {S *!B
光线滤光器设置 Mb/L~gd "
-AC`q/bCD
7) 执行光线追迹 a1 |c2kT
.EG* + ,
 UW/N MjK
}%x }fu#
 C3)|<E
q3)wr%!k5D
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。 LE K/mCL
y
AOg\+
]~ 8v^A7u
8) 优化设定 ]`d2_mu
[f/.! @sj
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 (Xo SG
d =y0yq{L
 $/paEn"
} L <,eV
 O3Uh+gKQ
定义变量 qg4fR' i
~ezCu_
 /$:U$JVb?l
定义评价函数 （RMS Direction Spread） Sdx Y>;
LN^UC$[tk
 m?;$;x~Dj
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) `
8UWE {
j#VIHCzlr
9) 优化 E:w:4[neh
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 @rwU 1T33
ax_YKJ5#P
 *b"CPg/\
7~b!4x|Z
 !5UfWk\G
优化结束后会弹出如下报告 2xn<E>]
^i'y6J
 ]*;F. p Z
在输出结果可以看到当前评价函数数值 @]=f?+y[ 2
T4 r5s
10) 光线追迹与结果分析 <GF @L
@o#+5P
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  Jq
.L:>x
`c(\i$1JY) 
WeC(w+}p
优化后透镜的面型如下： 1,`H:%z%
透镜渲染效果 RtC 'v";6
:wipE]~ 4t
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