用ZEMAX设计简易LED准直镜 }<PxWZ`,\
一. 初始解的构建 (~$/$%b
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: Qu< Bu)`
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) px SX#S6I
U$H @ jJ*
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. v+e|o:o#
初始数据: ?0_7?yTR/
1) 几何体部分 eUl/o1~mXa
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; n6(i`{i
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. JlKM+UE :
@HBEt^!
M0| 'f'
2) 光源部分 7O`o ovW$
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: >K# ,cxY
steps=90 htm{!Z]s0
incr=90/steps #max angle is 90 degree !GW ,\y
pi = 4*ATAN(1) xyH/e*a
dr = pi/180 Z?J:$of*
startobj=4 {B*W\[ns
For i,0,steps,1 'cNKjL;
angle = i*incr -[OXSaf6
oo=i+startobj ]NhS=3*i+
InsertObject 1,oo VD4C::J
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ;WT{|z
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 OzT#1T1'c
SetNSCPosition 1,oo,4,angle i)Lp7m z
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays j5 Un1
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 7([h4bg{
tar = 0 55t\B ms{
opr = i+1 eQO#Qso]
InsertMFO opr #'OaKt?Z)
setoperand opr, 11, "NSRA" #a| L3zR5v
setoperand opr, 3, oo # src# Gg\ G'QU
setoperand opr, 6, 3 # seg# 2X-l{n;>
setoperand opr, 9, 1 # weight wA `"\MWm
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 4 $,,Ppn
setoperand opr, 8, tar # tar BIf^~jAER%
Next 7@a 0$c oP
update a;$P:C{gj?
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! xjdw'v+qZo
cgC\mM4Nla
U-0#0} _
二. 优化 /w]&t\]*
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. Rq~t4sA:
初步优化的结果如下: b'ml=a#i 0
rOD1_X-
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! E)ugLl uL
k llQca|$4
三. 最终模型的建立和模拟 'f/Lv@]a
1) 布尔操作后的结果 PiLJZBUv
TO;.eN!sv
?IX!+>.H
2) 模拟, r^HA a GpC
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 "`A :(<x
3) 模拟结果: *.f2VQ~H
A. 光斑 5;)*T6 Y
LT+3q%W.UC
B. 发散角 G>T')A
%K 4
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. oJ*1>7[ J
