1.为了简单采用此透镜由三部分构成:
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)
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。
初始数据:
1) 几何体部分
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;
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。
2) 光源部分
我们用SOURCE RAY作为光源,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:
steps=90
incr=90/steps #max angle is 90 degree
pi = 4*ATAN(1)
dr = pi/180
startobj=4
For i,0,steps,1
angle = i*incr
oo=i+startobj
InsertObject 1,oo
SetNSCProperty 1,oo,0,0,'NSC_SRAY' # surface,object,code,face,value
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2
SetNSCPosition 1,oo,4,angle
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays
tar = 0
opr = i+1
二、优化
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。
初步优化的结果如下:
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!
三、最终模型的建立和模拟
1) 布尔操作后的结果
2) 模拟
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
3) 模拟结果:
A. 光斑
B. 发散角
以上是一个简单的准直镜的构建。采用ZEAMX的优化算法结合建模完成该设计, 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面型。
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