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2023-03-01 08:33 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 2m]4
h]L.6G|hEN
本文您将会学到如下内容： &A*E)T#>#
透镜基本参数输入； <F(S_w62
优化变量与评价函数设定； 7K
"1^
优化； 7Mq{Py1
照度分析； 6r`N\ :18
{@iLfBh5
2. 操作流程 <tBT?#C9+
TIZ2'q5wg
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。 K!Fem6R
-3i(N.)<;
 Y.) QNTh
<" nWGF4d
2) 创建透镜 qD4s?j-9
yf0v,]v[
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens Y JMs9X~3
R6BbkYWrX
 z,$uIv}'@
(3mL!1\
3) 输入透镜参数 }~|`h1JF
v@ OELJX
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； @IsUY(Gu
D k a8[z7
 S9P({iZK
x'|9A?ez@Z
 =oIt.`rf
将第二面的圆锥系数改为-1 $*G3'G2'iS
K<:%ofB"S
4) 创建LED光源 f .uuXK
?wPTe^Qtv
 V\x'w*FP
光源类型为Random plane ; fMFkA(Of^
光线数为10000； "i(f+N,)
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ；
gk 6R#
形状选为椭圆； x%r$ /=
q[VQ?b~9
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. oNe:<YT
半径选择60度 b#p0s?*
类型选择 Lambertian z^`4n_(Ygu
形状选择 Elliptical &WBpd}|+Y
gEsD7]o(=
波长选择默认默认波长 BHAFO E
Power默认为1 watts WN{8gL&y
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm 6]%=q)oL[
Cip|eM &l
 DJgM>&Y6,
LED光源设定办法 t2{(ET V
#*q V kPX
 1="]'!2Is
LED光源的发光强度（极化角和方位角） Qc-W2%
&odQ&%X
 kVM*[<k
波长设定,颜色选为绿色 9&=%shOc+x
d+v| &y N
 jZqa+ nG51
功率设定（在Power units选择Watts） %A~. NNbS
hfL e<,
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane qXq#A&
_ymSo`Iv R
 EH2):
创建平面探测器(plane) !gLJB p
D[@- `F
 |tI{MztJ"c
2& Hl
wpx
6) 创建分析面 rt vLLOIO
"gI-S[
 [7`S`\_NK
 >BO !jv!a
光线滤光器设置 _?{KTgJ G
` k
I}p
7) 执行光线追迹 OI)k0t^;D
'!Va9m*w7
 Om: Gun\%
%1;Y`>
 F'{ T[MA
qfFa" a
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。 Lp$&eROFVs
2xuU[
]A- LgDsS
8) 优化设定 ?cz7s28a
}W " i{s/
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 l@UF-n~[
Z] cFbl\ma
 {yf, :5
8[^b8^
 u5qaLHoEP
定义变量 A;C4>U Y
p,8:(|(
 mrE> o !
定义评价函数 （RMS Direction Spread） d<\X )-"
uh)f/)6
 ;erxB6*
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) /*S6 /#
dXt@x8E
9) 优化 \@Z D.d#
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 o~:({
!C' Y
7
 pDr/8HEh
>> -{A R0
 y>UQm|o<W
优化结束后会弹出如下报告 %k Brxf
yq[CA`zVN
 O'~^wu.
在输出结果可以看到当前评价函数数值 Jn0L_@
i2O$oHd
10) 光线追迹与结果分析 i"!j:YEo
1RQM-0W,
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  QA!' p1{# 
Y -DHW/Z~
优化后透镜的面型如下： < m`Os2#
透镜渲染效果 [DSzh i]
W6 *5e{
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