用ZEMAX设计简易LED准直镜 GHNw. <`l?
一. 初始解的构建 *T6*Nxs0k
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: !,l k>j.V
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) HTz5LAe~b7
hk+8s\%-
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. H #Hhi<2
初始数据: wxJu=#!M
1) 几何体部分 S5o,\wT
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; uwl_TDc>%
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. %lq[,6?>5
7+9o<j@@o
CS'LW;#[
2) 光源部分 e&nE
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: f f&jR71E
steps=90 'uC=xG.*}
incr=90/steps #max angle is 90 degree 7F2 WmMS
pi = 4*ATAN(1) fn#qcZv?
dr = pi/180 N C%96gfD
startobj=4 <@Z`<T6
For i,0,steps,1 GJ5R <f9I
angle = i*incr E/V_g ci
oo=i+startobj s<>d& W 0=
InsertObject 1,oo .af+h<RG4$
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Um^4[rl:#g
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 7Q^p|;~a
SetNSCPosition 1,oo,4,angle A!cY!aQ
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays av&~A+b .r
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays N j;5iy
tar = 0 KFg q3snH
opr = i+1 ''dS {nQs
InsertMFO opr +=:_a$98
setoperand opr, 11, "NSRA" OxQ 5P;O
setoperand opr, 3, oo # src# |\2> n!
setoperand opr, 6, 3 # seg# b)eoFc)lc
setoperand opr, 9, 1 # weight |k$6"dXSO
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Q.?(h! )9
setoperand opr, 8, tar # tar GKc?
Next r]@ T9\9
update Fr~\ZL
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!! |LW5dtQ
x<h|$$4S
oam$9 q
二. 优化 ~x7 CI
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. )T6:@n^]h
初步优化的结果如下: N a$.VT
5vFM0
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! IL g o:xQ
et2;{Tb,5
三. 最终模型的建立和模拟 v w 6$v
1) 布尔操作后的结果 ;>u B$8<_7
5o0n4W
{#st>%i
2) 模拟, -AD@wn!wCJ
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 _TLs pqi
3) 模拟结果: hraR:l
D
A. 光斑 0SU v 5c
kebk f,`p
B. 发散角 &?@[bD'T
ul3~!9F5F
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. !E&l=* lM.
