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    [原创]自由光学曲面自动设计与仿真（二）：三维曲面反馈修正 [复制链接]

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    离线maoxianglong
    实习生
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2015-06-27
    现有的大多数的方法是基于点光源设计自由光学曲面，当我们用实际光源文件进行仿真的时候，光学系统的性能便会偏离预期，一方面是由于自由光学曲面本身构建过程中存在的法线矢量偏差，另一方面是由于光源偏离理想而引入的偏差。为了改善光学系统的性能，需要采用优化的方法，一种是自动优化法，通常需要成百上千次迭代，另一种比较有效的方法是反馈修正法，通常只需要几次迭代便可以在很大程度上改善光学系统的照明效果。 i` Lt=)@&  
    zLf^O%zN  
    考虑给予能量映射网格的自由光学曲面设计方法，设计过程主要分为以下几个部分：（1）基于能量守恒方程一一对应的划分好光源和目标之间的等能映射网格，在这里可以先划分光源发光空间网格（uv），再对应的划分目标照明平面的网格（xy），即uv-xy划分，也可以逆向划分，即xy-uv划分。（2）基于上述映射关系，我们就可以基于Snell定律数值求解自由曲面表面数据点。目前常用的是几何迭代法还有解微分方程的方法。由于映射关系划分的随意性，通常由此获得的曲面离散点的法线矢量场不满足曲面连续性条件，这时候通常需要引入非连续曲面，如果强制将曲面变光滑就会引入曲面法线矢量误差，从而影响系统的性能。当然，目前已经有很多种方式来获得一种可以满足曲面连续性条件的映射关系，如椭球面拼接优化法等，甚至可以直接求解monge-ampere方程。在这里，我们采用反馈修正法来补偿这种误差。（3）构建出来曲面数据点之后就可以在建模软件中进行建模，通常采用NURBS曲面都离散点进行插值拟合，为了使得设计更加自动化，我们用计算软件MATLAB调用建模软件Rhinos直接进行建模并输出igs模型，进而我们可以用MATLAB调用光线追迹软件对模型进行仿真，并用MATLAB调用仿真产生的照度或光强分布结果等，并用来对预设的映射关系进行反馈修正。 h %MPppCEa  
    VNXB7#ry  
    所有的过程中，MATLAB是核心，兼顾计算、建模、光线追迹以及反馈优化。为增强代码的扩展性，可以考虑将mapping的划分、surface的构建、Simulation和后续的Feedback进行分块。所有过程都是自动完成的，只需要设定一个截止条件即可。 L|!9%X0.  
    A4%0  
    ~y B[}BPf  
    [ 此帖被maoxianglong在2015-06-28 15:01重新编辑 ]
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    崔粤鹏 光币 +20 - 2015-07-01
    yu-xuegang 光币 +20 优秀文章，支持！ 2015-06-27
    cyqdesign 光币 +20 原创内容，奖励！ 2015-06-27
     
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    离线snow123abc
    技术员
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    只看该作者 1楼 发表于: 2015-06-27
       学习学习
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    离线wfn129
    高级工程师
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    只看该作者 2楼 发表于: 2015-06-27
    自由光学曲面自动设计与仿真（二
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    离线superyu2009
    高级工程师
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    只看该作者 3楼 发表于: 2015-06-27
    谢谢楼主 自由曲面需要学习
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    离线yu-xuegang
    论坛版主
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    只看该作者 4楼 发表于: 2015-06-27
    写的非常好，很透彻，也很经典，这是照明光学设计的根基。学习了。
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    离线yanrzhou
    技术员
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    只看该作者 5楼 发表于: 2015-06-27
    收敛这么快！！！
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    离线strategy
    论坛版主
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    只看该作者 6楼 发表于: 2015-06-27
    很不错，最近也在弄这个，我是采用离散曲面的方式，这个建模比较麻烦
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    离线phoenixzqy
    论坛版主
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    只看该作者 7楼 发表于: 2015-06-28
    方形光斑采用连续面是无法做得很好的。 )m5<gp`  
    做出均匀的方形光斑，其实不需要这么麻烦的算法，分裂一下透镜就行了。
    2024年6月28-30日于上海组织线下成像光学设计培训，欢迎报名参加。请关注子在川上光学公众号。详细内容请咨询13661915143（同微信号）
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    离线hs507xxx
    助理工程师
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    只看该作者 8楼 发表于: 2015-06-28
    部队需要你 <!DOCvd  
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    离线whyhao99
    助理工程师
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    只看该作者 9楼 发表于: 2015-06-28
    厉害，自由曲面设计是门深奥的学问
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