用ZEMAX设计简易LED准直镜 b._m 8z ~
一. 初始解的构建 WWNu:,
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: LEZ&W ;bCo
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) / ;Yy@oc
vg)Z]F=t(
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. rFey4 zz z
初始数据: =LI:S|[4
1) 几何体部分 ?DPHo)w
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; v`x|]-/M&
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. =\ Iu$2r`
Ow@v"L;jF!
F)S P aC4
2) 光源部分 ^]>aHz 9
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: je%l dY]/@
steps=90 m2xBS!fm
incr=90/steps #max angle is 90 degree +6l]] *H
pi = 4*ATAN(1) ?'eq",c#4N
dr = pi/180 n *<v]1
startobj=4 gz f-)J
For i,0,steps,1 X`:'i?(yj
angle = i*incr d]S YP
oo=i+startobj ZSB?Y 1wG
InsertObject 1,oo ?qmp_2:WU
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value +Rwx% =
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 m|O1QM;T
SetNSCPosition 1,oo,4,angle (RE2I
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays irKIy
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays <??umkV
tar = 0 fPqr6O Yz
opr = i+1 %d2!\x%bG
InsertMFO opr Vn, >< g
setoperand opr, 11, "NSRA" P`(Mk6gE
setoperand opr, 3, oo # src# 0fArF*
setoperand opr, 6, 3 # seg# eKG2*CV
setoperand opr, 9, 1 # weight pK}=*y~$
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate @MbVWiv
setoperand opr, 8, tar # tar MsOs{2
)2
Next r2\c'9 uH
update 8 lT{1ro
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!! o6a0'vU><
"& 25D
3<:jx~y>
二. 优化 |(%zb \#9
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. -SCM:j%h
初步优化的结果如下: S,{tV=&m]
A m"(+>W21
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! $_Nf-:D*
np9dM
三. 最终模型的建立和模拟 + ula gE|7
1) 布尔操作后的结果 "rhYCZ B
B&0; 4
Yh<WA>=
2) 模拟, Z Zxk]D<
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 C! 9}
3) 模拟结果: %*}Y6tl '|
A. 光斑 h6:#!Rg
*ZrSiIPP
B. 发散角 uLR<FpM
B?bW1
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. aZS7sV 28
