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    [技术]FRED应用:准直透镜模拟与优化 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-10-11
    1. 摘要 ?C]vS_jAh  
    &.3"Uo\#  
    本文您将会学到如下内容: yER(6V'\iQ  
    透镜基本参数输入; iG $!6;w<  
    优化变量与评价函数设定; ,.S~ Y  
     优化; />C^WQI^  
     照度分析; ]IaMp788  
    =&6eM2>P  
    2. 操作流程 cUk7i`M;6  
    @b\$yB@z  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 e b"VE%+Hu  
    #x@$ lc=k3  
    sVQ|*0(J0r  
    hy1oq7F(Q  
    2) 创建透镜 cs48*+m  
    " > ypIR<  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens !6 #X>S14  
    yHYsZ,GE  
    50h! X9  
    `6;?9NI  
    3) 输入透镜参数 3l]lwV  
    PJ')R:e,  
    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; uuEV_"X  
    BX/8O<s0  
    +D6YR$_<  
    2F[ q).  
    rCEyQ)R_}  
    将第二面的圆锥系数改为-1 2F;y;l%  
    ^^u5*n+5  
    4) 创建LED光源 .D~;u-%|F  
    z9f-.72"X  
    E*& vy  
    光源类型为Random plane ; S)(.,x  
    光线数为10000; =}^9 wP  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; m[osg< CR_  
    形状选为椭圆; +bxYG D  
    3ZuZ/=  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 5PCqYN(:B  
    半径选择60度 e)IzQ7Zex  
    类型选择 Lambertian _oL?*ks  
    形状选择 Elliptical j a[Et/r  
    b#c:u2  
    波长选择默认默认波长 iO$8:mxm0?  
    Power默认为1 watts PN%zIkbo  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm OG~gFZr)6  
    NSMyliM1Y  
    n6=By|jRh  
    LED光源设定办法 gk4;>}  
    uh_RGM&  
    O^PKn_OJ  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) J-:.FKf\5l  
    k8yEdi`  
    OF>mF~  
    波长设定,颜色选为绿色 ?PxP% $hS  
    .~db4d]  
    Y|m +dT6  
    功率设定(在Power units选择Watts) t?X877z  
    *U-4Sy  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane h8j.(  
    mM~qBrwL  
    8,Z_{R#|  
    创建平面探测器(plane) t,Lrfv])  
    :k]1Lm||  
    PNhe  
    M.D1XX 1/  
    6) 创建分析面 dbLZc$vPj  
    fb7;|LF  
    ;}WeTA_-[  
    LP^$AAy  
    光线滤光器设置 K g*Q  
    L+F@:H6/0  
    7) 执行光线追迹  ~NgA  
    y1D L,%j  
    YaqR[F  
    pad*oPH,  
    %Xg4b6<9  
    ssA`I<p#  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 9=M$AB  
    g/_5unI}u  
    P[-E@0h)-t  
    8) 优化设定 +/7?HGf  
    8%mu8l  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 :G=fl)!fE  
    TqQB@-!  
    ,t744k')  
    (/YHk`v2  
    wu6;.xTLl  
    定义变量
    DK~xrU'  
    p>N(Typ0b  
    j_[tu!~  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) octL"t8w  
     dFc':|  
    n6>#/eUH  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) xu%k~4cB,  
    =BeygT^  
    9) 优化 zk+9'r`-D  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 (m}'4et~L  
    Q*cf(  
    2.y-48Nz  
    {WS;dX4  
    ]0OR_'?,  
    优化结束后会弹出如下报告 :4w ?#  
    ?R 'r4P,  
    ~P qM]^  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 M0"_^?  
    nW:C/{n2tG  
    10) 光线追迹与结果分析 =%O6:YM   
    MJ)RvNF  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    n&/ `  
    )q4[zv9  
    >6-`}G+|  
    H41?/U,{  
    优化后透镜的面型如下: R w\gTo  
    透镜渲染效果
    Vp\,CuQ  
    I 34>X`[o  
     
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