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2025-06-24 07:56 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 B-[SU mHr
Yf:utCvv
本文您将会学到如下内容： oQD OwM,
透镜基本参数输入； ! [5<\
优化变量与评价函数设定； 8m A6l0
优化； D,eJR(5I
照度分析； FZ>*<&
ZZC=
7FB
2. 操作流程 p _e-u-
dITnPb)i
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。 }bznx[4?I
; _i0@@J
 DuvP3(K
y`Pp"!P"O
2) 创建透镜 1TQ $(bI
W7A'5
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 9L#B"lh
pOI+
 ^q bX9.\
1MJ]Gh]5
3) 输入透镜参数 F.8{
H9`
QBsDO].J<
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； X y*X4JJh^
>2syF{`j
 %Y Rg1UKY
`A
<yDy
 <(p1
j0_Q
将第二面的圆锥系数改为-1 G P1>h.J
N/?Ms rZw
4) 创建LED光源 _R(5 ?rG,
6 qKIz{;
 e3>Re![_.
光源类型为Random plane ; GPx S.&
光线数为10000； N~>?w#?J
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； T %a]3
形状选为椭圆； Bh' vr3|
oh@r0`J]x
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. gy =`c MS@
半径选择60度 8v^i%Gg
类型选择 Lambertian qk,cp},2K
形状选择 Elliptical T (2,iG8
,IJ Nuu\
波长选择默认默认波长 6vaxp|D
Power默认为1 watts 3Xh&l[.
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm f[}SS]d:E
<Ab:yD`K!
 |16
:Zoq
LED光源设定办法 :s'%IGy>:
.V.N^8(:a
 f A,+qs
LED光源的发光强度（极化角和方位角） R-Fi`#PG2
3N*Shzusbt
 "tj#P
波长设定,颜色选为绿色 x b0+4w|
=hs@W)-O
 @E>^\!nH
功率设定（在Power units选择Watts） =!CuCV7$1O
kN$70N7I;
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane xRY5[=97
#wjB MR%
 M< p )@p
创建平面探测器(plane) Y+j KP*r i
kTk?[BK
 | fI%L9
?0(B;[xEJ
6) 创建分析面 !>:tF,fcB
}1W$9 \%
 rOD KM-7+
 qJ/C*Wqic
光线滤光器设置 w w ,c)$
l46 F3C|
7) 执行光线追迹 @Hf }PBb
jF;4
8g@^
 ~ /x42|t
". 0W8=
 h^0mjdSp,
Ax^'unfQ:
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。 :9YQX(l8
`l+SJLyJ%
~ 9;GD4
8) 优化设定 JgB# EoF
~?&ijhZ
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 f5a] (&
b
tu:@s8ci
 biG9?
u
.2sB6}
 = e;wEf%`
定义变量 'JMa2/7CG
d c>y7$2
 1 ~7_!
定义评价函数 （RMS Direction Spread） SHk[X ]Uo
f$>orVm%.
 +o
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) |u{Q I3#'
mb/[2y <
9) 优化 <n\.S
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 eC$v0Gtq
zFtGc
 X4$e 2 f
2f!oA~|2
 RNdnlD#P
优化结束后会弹出如下报告 %)9]dOdOk
MQ*#oVqv
 vVYduv w
在输出结果可以看到当前评价函数数值 >u)ZT
\Wc/kY3&
10) 光线追迹与结果分析 Y*k<NeDyn
OQ7c | O
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布  qYiAwK$ Qm#i"jvV 
"Cc" y* P
优化后透镜的面型如下： 6Qb)Uq3}]
透镜渲染效果 *$(CiyF!
1[l>D1F?
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