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infotek 2025-06-24 07:56

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 !B#tJD  
X(C=O?A  
本文您将会学到如下内容: C{V,=Fo^  
 透镜基本参数输入; /T 4GPi\lg  
 优化变量与评价函数设定; ORfMp'uP=  
 优化; YD5mJ[1t"2  
 照度分析; &Hl w2^  
df$pT?o  
2. 操作流程 !nF.whq  
}&EdA;/o_  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 5N|hsfkx  
lhF)$M  
1EliR uJ  
M7(]NQ\TQ  
2) 创建透镜 -TyBb]  
' KNg;  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens <!?ZH"F0  
}y%mG&KSz  
$oi8 <8Y  
nA+gqY6 6|  
3) 输入透镜参数 08nA}+k  
Z%VgAV>>  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; -Z:nImqzc  
{=P}c:i W  
,WS{O6O7  
U H6 Jvt  
|eej}G(,m}  
将第二面的圆锥系数改为-1 j<A; i  
0}$R4<"{Y>  
4) 创建LED光源 :U'Oc3l#Y  
x\5\KGw16  
/I0}(;^y  
光源类型为Random plane ; WAb@d=H{+>  
光线数为10000; AD"L>7  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; I$I',x5Z  
形状选为椭圆; #:[CF:  
 `=I@W  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. (w/lZt  
半径选择60度 {Ytqs(`   
类型选择 Lambertian V}q=!zz  
形状选择 Elliptical bm(.(0MI  
bHmn0fZ9  
波长选择默认默认波长 h.aXW]]}(P  
Power默认为1 watts C.hRL4+;Zm  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm F6 f  
j`k :)  
jp#/]>(9Z  
LED光源设定办法  5f_1 dn  
 *l-F  
+HY.m+T  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) 3xpygx9  
:ZU-Vi.b  
w#RfD  
波长设定,颜色选为绿色 Ny 7vId  
7^Y`'~Y^  
c4FU@^Vv  
功率设定(在Power units选择Watts) Zex`n:Wl?j  
=tqChw   
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane AF"XsEt.e  
vOBXAF  
`5t CmU  
创建平面探测器(plane) {3\{aZ8)  
=~{W;VZt'  
S(hT3MAW  
E>`gj~  
6) 创建分析面 $R/@%U)-o  
C )+%9Edg  
<l^#FH  
jg=}l1M"  
光线滤光器设置 _t\)W(E&  
Mt(;7q@1c  
7) 执行光线追迹 RJA#cv~f  
xU$15|ny  
NpF)|Ppb{  
uE,j$d  
?bl9e&/!  
 uE3xzF  
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。 }1Km h]  
(KdP^.7  
3("E5lI(g:  
8) 优化设定 e><,WM,e  
8jfEvwY  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ,:?=j80m  
+We=- e7  
3+ WostOx  
OJPi*i5*  
.oxeo 0@~  
定义变量
}y#aO  
>I;J!{  
gYvT'72  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) <5sP%Fs)  
f&`yiy_  
$O^U"  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) uZ(,7>0  
(t2vt[A6ph  
9) 优化 g 9:V00^<  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 IyGW>g6_.  
MnD^jcx   
$1;@@LSw  
gl!F)RdH  
Ihg1%.^V\  
优化结束后会弹出如下报告 ]`_eaW?Ua  
ue"e><c6:  
%pr}Xs(-f  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 CGJ>j}C  
1|xo4fmV  
10) 光线追迹与结果分析 8Hh= Sp^  
1agI/R  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
wb/@g=` d  
qJT|om L Y  
$o>6Io|D  
uy oEMT#u  
优化后透镜的面型如下: q;H5S<]/  
透镜渲染效果
m0+'BC{$u  
fIm=^}?fwK  
羽翊 2025-12-26 10:30
好文,学习了 >'2=3L^Q  
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