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2025-06-24 07:56 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 1 M5 -pZ[D
qc8Ta "
本文您将会学到如下内容： h8}8Lp(/'
透镜基本参数输入； (O5)wej
优化变量与评价函数设定； :EHQ .^
优化； _vrWj<wyf
照度分析； womq^h6
YdOUv|tZC
2. 操作流程 MV 936
HhSjR%6HY;
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。 vA?_-. J
9N
Le&o
 T bNGgjT
k L7^$
2) 创建透镜 !wh=dQgMe
(K
#A
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens EF; ,Gjh5p
J+2R&3;_O
 P z473d
0n5UKtB
3) 输入透镜参数 - V=arm\#z
k&GHu0z
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； TE Tsg5#
9*_uCPR
 R;THA!
0j@Ix EPs
 f5?hnt`m
将第二面的圆锥系数改为-1 Z=9dMND
D@ hmO]5c
4) 创建LED光源 _i@x@:_l
`Cj,HI_/*
 3 7>MJ
光源类型为Random plane ; lIq~~cv)
光线数为10000； 7Po/_%
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； .
bG{T|
形状选为椭圆； NgxO&Zp
bOXh|u_3i
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. SJ(9rhB5*.
半径选择60度 h. b+r~u
类型选择 Lambertian a;p6?kv
形状选择 Elliptical #NF+UJYJ&'
7SHo%b A
波长选择默认默认波长 :y D@5)
Power默认为1 watts A_Gp&acs$
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm
rk|a'&
-s~p}CQ.
 ):E'`ZP!F
LED光源设定办法 IMR$x(g=
F
&
=sa y P
 m/N(%oMWB=
LED光源的发光强度（极化角和方位角） ~%G Ssm\J
uN&M\(
 o}R |tOe
波长设定,颜色选为绿色 2$Y3[$
Vx(;|/:
 JOHp?3 "4
功率设定（在Power units选择Watts） "GB UQ}
|ZuDX 8 7
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 8 )`5P\
g[<uwknf
 ~p!QSRu~,b
创建平面探测器(plane) }'_ :XKLj
bl9E&B/
 )XZ,bz*jn
mZ &]
6) 创建分析面 nT Q (JDf
{ 8i}Ow
 U a!Odju*w
 gU*I ;s>
光线滤光器设置 A'( k
Yc
CCwK8`%
7) 执行光线追迹 "p2u+ 8?
7dx4~dF
 B C&^]M
C890+(D~
 IT7:QEfKU
XAGiu;<,=
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。 <#!8?o&i
akY6D]M
j[ BgP\&,
8) 优化设定 :'TX"E!
+0)5H>h
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 lHRK'? Q
K
oL%}u&
 r]Z.`}Kkm
]dQZ8yVK
 !FO:^P
定义变量 |O'Hh7
l$qmn$Uc
 fG^7@J w:G
定义评价函数 （RMS Direction Spread） Y-?51g [u
`_6@3-%
 ZlUFJ*pk
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) ">0 /8] l
g!z8oPT
9) 优化 FxM MxY,*%
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 Z7ZWf'o
z bdOCfA;
 vHoT@E#}'
A Z]Z,s6
 __Vg/C!W
优化结束后会弹出如下报告 A89Y;_4y
9, }fx+^
 jAsh
在输出结果可以看到当前评价函数数值 6!i(
\Q*
oKZ [0(4<
10) 光线追迹与结果分析 F\I5fNs@
iFXUKGiV
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  @faF`8LwA )I^ )*(} 
B>c[Zg1
优化后透镜的面型如下： V/+ H_=|
透镜渲染效果 F^J&g%ql
})Ix . !p
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