用ZEMAX设计简易LED准直镜 XPcx"zv\
一. 初始解的构建 5va ;Ol4
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ]yA_N>k2K
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) .?.Q[ic
U&y?3
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. =JB1 ]b{|
初始数据: #NWc<Dd
1) 几何体部分 9_pOV%Qs
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; vC5y]1QDd
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. .gd'<l
+#ANc;2g
Ib$?[
2) 光源部分 Zh.[f+ l]
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: 3/2G~$C
steps=90 pw1&WP&?3
incr=90/steps #max angle is 90 degree T8a!"lPP7
pi = 4*ATAN(1) o<%s\n
dr = pi/180 WK 6|e[iP
startobj=4 5K?%Eo72!=
For i,0,steps,1 !,>9?(
angle = i*incr <US!XMrCg
oo=i+startobj X3rvM8
InsertObject 1,oo 6w^Fee`>]
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value T13Jn o
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 x)o`w"]al
SetNSCPosition 1,oo,4,angle /<oBgFMoJ
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays CT#N9
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays *7 >K" j
tar = 0 > v ]-B"Y
opr = i+1 lDhuL;9e
InsertMFO opr *|k/l I
setoperand opr, 11, "NSRA" p*(]8pDC
setoperand opr, 3, oo # src# f}F
setoperand opr, 6, 3 # seg# x$aFJCL
setoperand opr, 9, 1 # weight *1
l"|=_&s
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Tof H=d
setoperand opr, 8, tar # tar Zw"K69A)
Next 4vRIJ}nQ
update z8hAZ?r1`
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! eLAhfG
'; Z!(r
:u>9H{a
二. 优化 En/EQ\T@F
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. *^P$^lm?S
初步优化的结果如下: Q@/358.LA
DnW*q/=w
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! :0RfA%
DG"Z: ^`*
三. 最终模型的建立和模拟 O<?z\yBtS^
1) 布尔操作后的结果 itW~2#nJz
sj0{;>>%+N
|cUBS)[)X
2) 模拟, )X-/0G=N-
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 YE\s<$
3) 模拟结果: fbK`A?5K
A. 光斑 x4vowF
B7!dp`rPp
B. 发散角 ;nB.f.e`
j:6VWdgq
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. r*t\\2