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摘要 本章主要講述如何利用FRED優(yōu)化功能修改模型并且達(dá)到想要的目標(biāo)平面照度分布。要優(yōu)化的模型是PMMA 導(dǎo)光管，6個(gè)變量控制著導(dǎo)光管的形狀，優(yōu)化評(píng)價(jià)函數(shù)是當(dāng)前照度和理想照度之差，通過(guò)用戶自定義腳本設(shè)定。FRED 內(nèi)置混合優(yōu)化，可以同時(shí)優(yōu)化多個(gè)函數(shù)，對(duì)于非均勻有理B樣條曲線(NURBs)可以直接優(yōu)化其控制點(diǎn)坐標(biāo)。

將要使用到的模型幾何結(jié)構(gòu)如下圖 系統(tǒng)參數(shù) FRED 內(nèi)置混合優(yōu)化，可以同時(shí)優(yōu)化多個(gè)函數(shù)，對(duì)于非均勻有理B樣條曲線(NURBs)可以直接優(yōu)化其控制點(diǎn)坐標(biāo)。 本章主要講述如何利用FRED 優(yōu)化功能修改模型并且達(dá)到想要的目標(biāo)平面照度分布。

摘要 本章主要講述如何利用FRED 優(yōu)化功能修改模型并且達(dá)到想要的目標(biāo)平面照度分布。要優(yōu)化的模型是PMMA 導(dǎo)光管，6個(gè)變量控制著導(dǎo)光管的形狀，優(yōu)化評(píng)價(jià)函數(shù)是當(dāng)前照度和理想照度之差，通過(guò)用戶自定義腳本設(shè)定。FRED 內(nèi)置混合優(yōu)化，可以同時(shí)優(yōu)化多個(gè)函數(shù)，對(duì)于非均勻有理B樣條曲線(NURBs)可以直接優(yōu)化其控制點(diǎn)坐標(biāo)。

同時(shí)，非球面鏡參數(shù)和影像波前等數(shù)值也被列入評(píng)分的標(biāo)準(zhǔn)。透鏡參數(shù)在光學(xué)設(shè)計(jì)上常使用的最小化Seidel斜向像散的方法可透過(guò)在OpticStudio的評(píng)價(jià)函數(shù)中加入ASTI操作數(shù)達(dá)成目的，此時(shí)我們將目標(biāo)值設(shè)為0、加大權(quán)重，並且使用單一波長(zhǎng)。在縮小遠(yuǎn)點(diǎn)球面上最小模糊圈的方面，我們可以透過(guò)OpticStudio的預(yù)設(shè)優(yōu)化函數(shù)和光點(diǎn)半徑標(biāo)準(zhǔn)等功能達(dá)成目的。

? 使用“Bird Simple Spectral Model”模擬太陽(yáng)光在不同位置、不同時(shí)間以及一系列環(huán)境因素如大氣氣溶膠厚度、大氣可降水量、表面壓強(qiáng)等對(duì)接受面照度影響。? 支持實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)結(jié)果可視化? 分析面支持平面與三種非平面（球面、柱面、圓錐面）的數(shù)據(jù)分析。

在焦平面上運(yùn)行一個(gè)輻射照度并計(jì)算統(tǒng)計(jì)值3d.

FRED數(shù)字化取樣工具不僅可以取樣光源數(shù)據(jù)，還可以取樣材料、模型、鍍膜數(shù)據(jù)、散射數(shù)據(jù)；2. 在驗(yàn)證光源的光強(qiáng)度分布或照度分布的時(shí)候，不要去追跡光線，在raytrace菜單下選擇Create All Source Rays,然后點(diǎn)擊照度分析或強(qiáng)度分析即可。

圖6.基于極坐標(biāo)圖的Amber LUXEON Rebel LED的角分布的數(shù)字化圖像這兩種方法的比較通過(guò)計(jì)算距LED模型多個(gè)距離平面上的照度分布，來(lái)比較上述的兩種方法，如圖7所示。兩個(gè)模型用5000000條光線進(jìn)行了仿真，分布看起來(lái)非常相似，主要區(qū)別在于光線文件模型具有較低的輻照度。模型使用不同光線集時(shí)變化較小。

總結(jié)1.FRED數(shù)字化取樣工具不僅可以取樣光源數(shù)據(jù)，還可以取樣材料、模型、鍍膜數(shù)據(jù)、散射數(shù)據(jù)；2.在驗(yàn)證光源的光強(qiáng)度分布或照度分布的時(shí)候，不要去追跡光線，在raytrace菜單下選擇Create All Source Rays,然后點(diǎn)擊照度分析或強(qiáng)度分析即可。

下圖所示的是在一個(gè)面上兩種LEDs的可視化照度圖，還有在一個(gè)面上用三個(gè)LEDs合成的彩色圖像。 還可以使用FRED的數(shù)字化工具來(lái)輸入用于二向色性的膜層以及在顯示中的顏色過(guò)濾器和抗反射膜層。簡(jiǎn)單地找到一個(gè)膜層的電子圖像（在線目錄中找或者從文件拷貝中創(chuàng)建一個(gè)jpg或bmp文件。

圖6、基于極坐標(biāo)圖的Amber LUXEON Rebel LED的角分布的數(shù)字化圖像 這兩種方法的比較通過(guò)計(jì)算距LED模型多個(gè)距離平面上的照度分布，來(lái)比較上述的兩種方法，如圖7所示。兩個(gè)模型用5000000條光線進(jìn)行了仿真，分布看起來(lái)非常相似，主要區(qū)別在于光線文件模型具有較低的輻照度。模型使用不同光線集時(shí)變化較小。

圖6、基于極坐標(biāo)圖的Amber LUXEON Rebel LED的角分布的數(shù)字化圖像 這兩種方法的比較通過(guò)計(jì)算距LED模型多個(gè)距離平面上的照度分布，來(lái)比較上述的兩種方法，如圖7所示。兩個(gè)模型用5000000條光線進(jìn)行了仿真，分布看起來(lái)非常相似，主要區(qū)別在于光線文件模型具有較低的輻照度。模型使用不同光線集時(shí)變化較小。

圖6、基于極坐標(biāo)圖的Amber LUXEON Rebel LED的角分布的數(shù)字化圖像 這兩種方法的比較通過(guò)計(jì)算距LED模型多個(gè)距離平面上的照度分布，來(lái)比較上述的兩種方法，如圖7所示。兩個(gè)模型用5000000條光線進(jìn)行了仿真，分布看起來(lái)非常相似，主要區(qū)別在于光線文件模型具有較低的輻照度。模型使用不同光線集時(shí)變化較小。

這使得陣列中透鏡元件表面形狀的定義和優(yōu)化具有了極大的靈活性。下圖顯示了透鏡陣列1物體，它是由7 x 5個(gè)矩形透鏡組成的透鏡陣列，每個(gè)矩形透鏡都可以看作一個(gè)球面透鏡的矩形區(qū)域。其它可以用於該應(yīng)用程式的物體包括透鏡陣列2物件和六邊形透鏡陣列(Hexagonal Lenslet Array)物件。

? 輻射照度分布（功率/單位面積）? 強(qiáng)度分布（功率/單位立體角）? 3D點(diǎn)列圖? 位置點(diǎn)列圖，方向點(diǎn)列圖，偏振點(diǎn)列圖? 亮度，照度? 顏色分析? 標(biāo)量/矢量場(chǎng)（振幅，相位，實(shí)部和虛部系統(tǒng)，波前）? 能量密度（功率/單位體積）? 找到最優(yōu)焦點(diǎn)? 光纖耦合? 光線表面概述? 光線追跡路徑報(bào)告? 雜散光報(bào)告 一些分析量例如輻照度

總結(jié) 1.FRED數(shù)字化取樣工具不僅可以取樣光源數(shù)據(jù)，還可以取樣材料、模型、鍍膜數(shù)據(jù)、散射數(shù)據(jù)； 2.在驗(yàn)證光源的光強(qiáng)度分布或照度分布的時(shí)候，不要去追跡光線，在raytrace菜單下選擇 Create All Source Rays,然后點(diǎn)擊照度分析或強(qiáng)度分析即可。

作為光通量光源類型的補(bǔ)充，FRED 提供了光通量分析功能，如照度和光強(qiáng)。照度的單位為勒克斯lx（lm/m2）、照度單位（lm/cm2）或英尺燭光（lm/ft2），光照度是輻射通量輻照度（W/m2）的光通量等效量。輻照度和光照度計(jì)算使用常規(guī)的平面分析面。光強(qiáng)的單位為坎德拉cd（lm/sr），光強(qiáng)度是輻射通量強(qiáng)度（W/sr）的光通量等效量。強(qiáng)度（在極坐標(biāo)網(wǎng)格上）和光強(qiáng)計(jì)算使用方向分析實(shí)體。

許多設(shè)計(jì)過(guò)程需要兩種不同的光學(xué)理論/算法來(lái)分別處理光束在自由空間和微結(jié)構(gòu)中的傳播，而其他一些過(guò)程僅使用純光線追跡來(lái)達(dá)到目標(biāo)。由於模擬技術(shù)發(fā)展迅速，因此本文可能沒(méi)有涵蓋所有可用方法。如果用戶提供新訊息或有任何要求，請(qǐng)隨時(shí)與我們聯(lián)繫，我們可以相應(yīng)地更新本文。

■ 相干場(chǎng)分析顯示標(biāo)量或極化矢量場(chǎng)的幅度、能量、相位和波前圖。■ 波前計(jì)算具有Zernike分解能力的波前分析和繪圖。■ 部分相干性對(duì)于特定的應(yīng)用，可以執(zhí)行部分相干光源和分析。

FRED 的3D可視化效果和用戶自定義光路的能力，使得這個(gè)問(wèn)題很容易被發(fā)現(xiàn)。? 一次散射光 當(dāng)雜散光源，比如太陽(yáng)，直接照射到光學(xué)系統(tǒng)的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生單次散射光。部分散射光線經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)之后，會(huì)照射到焦平面，我們認(rèn)為它散射進(jìn)了視場(chǎng)。而一旦光線散射進(jìn)了視場(chǎng)，它就變成了雜散光，要想消除這種雜散光，則不可避免地會(huì)伴有漸暈現(xiàn)象。所以遮光罩設(shè)計(jì)的基本目的就是不讓光線照射到系統(tǒng)上。