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顏色與照度分析 顏色分析 照度分析 總結(jié)： 1.圖片下載地址：http://pan.baidu.com/s/1hraLk48 2.對于顏色分析或照度分析時(shí)，我們要注意實(shí)際的光源尺寸，在FRED中默認(rèn)的尺寸為長寬1:1，對于本案例我們可以這樣設(shè)置其真實(shí)大小，在照度圖片右鍵選擇Isotropic，結(jié)果就會(huì)如上圖所示。

說明本文描述了如何使用一張位圖（bitmap）圖像作為光源反射體，這里我們要用到FRED詳細(xì)光源結(jié)構(gòu)。作為演示，本案例描述了一個(gè)位圖光源經(jīng)過理想的1:1中繼透鏡后所成的像。

FRED是美國Photon Engineering 公司開發(fā)的光學(xué)工程仿真軟件，其在雜散光分析中獨(dú)特的算法、高效的準(zhǔn)確性，使其與其它同類產(chǎn)品相比更具優(yōu)勢。本案例我們重點(diǎn)講述如何由RPC Photonics的BSDF數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為FRED可識(shí)別的散射數(shù)據(jù)。 圖1.

這些選項(xiàng)如下圖所示，允許用戶設(shè)置數(shù)組大小和尺寸、修改單元格內(nèi)容、將位圖導(dǎo)入到頂部或底部單元格、從文件加載數(shù)據(jù)，并設(shè)置如何解釋頂部和底部單元格。默認(rèn)格式將頂部單元格設(shè)置為功率，底部單元格設(shè)置為光源波長。①加載位圖位圖可以加載到振幅/相位掩模中。典型的應(yīng)用包括加載測量的光束輪廓、干涉圖或相位屏。當(dāng)加載位圖時(shí)，FRED會(huì)自動(dòng)根據(jù)位圖在X和Y方向上的像素?cái)?shù)設(shè)置樣本數(shù)量。

我們在FRED中使用激光二極管束光源類型對激光二極管光源建模，以及設(shè)置光源產(chǎn)生相干輸出。 圖1. 激光二極管光源編輯 注意到在激光二極管光束光源的設(shè)置里面，發(fā)散角由功率的1/e2標(biāo)準(zhǔn)定義。這就要求制造商提供的發(fā)散角要乘以一個(gè)開方因子。 圖2.

這些選項(xiàng)如下圖所示，允許用戶設(shè)置數(shù)組大小和尺寸、修改單元格內(nèi)容、將位圖導(dǎo)入到頂部或底部單元格、從文件加載數(shù)據(jù)，并設(shè)置如何解釋頂部和底部單元格。默認(rèn)格式將頂部單元格設(shè)置為功率，底部單元格設(shè)置為光源波長。①加載位圖位圖可以加載到振幅/相位掩模中。典型的應(yīng)用包括加載測量的光束輪廓、干涉圖或相位屏。當(dāng)加載位圖時(shí)，FRED會(huì)自動(dòng)根據(jù)位圖在X和Y方向上的像素?cái)?shù)設(shè)置樣本數(shù)量。

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。

我們在FRED中使用激光二極管束光源類型對激光二極管光源建模，以及設(shè)置光源產(chǎn)生相干輸出。 圖1. 激光二極管光源編輯 注意到在激光二極管光束光源的設(shè)置里面，發(fā)散角由功率的1/e2標(biāo)準(zhǔn)定義。這就要求制造商提供的發(fā)散角要乘以一個(gè)開方因子。 圖2.

合成的細(xì)節(jié)超出了本應(yīng)用說明討論的范圍，讀者可以參考FRED幫助主題Coherent Field Synthesis來深入討論此方法。合成場對話框如圖8所示。有一個(gè)重要的選項(xiàng)值得一說：Max Ray Angle (deg)（在圖8中用紅色框出）。這個(gè)設(shè)置定義了即將創(chuàng)建光線的最大角度范圍。計(jì)算并且輸入沿著小孔的光學(xué)元件的角度范圍非常重要，以確保角度不會(huì)在這之下或溢出。

最后的階段就是追跡通過導(dǎo)光管的光線來分析模型中任意面的輻照度和點(diǎn)位置，光源甚至可以是位圖（Bitmap）或者字母，同時(shí)可以進(jìn)行吞吐量和均勻性的分析。下圖顯示了上面所提到的第一個(gè)彎曲光管輸出可能范圍，從點(diǎn)列圖到輻照度圖、彩色圖像分析到強(qiáng)度曲線。 下面的彩色圖像顯示了在導(dǎo)光管的RGB LED設(shè)計(jì)中普遍存在的一個(gè)問題。

當(dāng)定義好一個(gè)相干光源，FRED設(shè)置了一個(gè)光線網(wǎng)格，并使用網(wǎng)格間距 （這是網(wǎng)格的寬度 被穿過網(wǎng)格的光線數(shù) 劃分所得），和一個(gè)光束重疊因子（OF）來設(shè)置子光束的束腰半徑 ，如方程3和4所示。隨機(jī)光線網(wǎng)格不應(yīng)該被用于相干源，因?yàn)榫W(wǎng)格間距不均衡，將會(huì)產(chǎn)生不同的束腰半徑。對于網(wǎng)格寬度和光線數(shù)中的x和y值可單獨(dú)控制。

更多細(xì)節(jié)可以在FRED幫助/相干光源概述頁面找到。 分析 FRED由許多不同的分析類型。

應(yīng)用領(lǐng)域 FRED 運(yùn)用的領(lǐng)域非常廣泛，只要是幾何光學(xué)可分析的系統(tǒng)皆可使用 FRED 來分析、模擬。常見的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋赫彰飨到y(tǒng)、導(dǎo)光管、投影系統(tǒng)、激光、干涉、雜散光、鬼影分析、生物醫(yī)學(xué)、其它光學(xué)系統(tǒng)原型之系統(tǒng)設(shè)計(jì)等等，無論是簡易或是復(fù)雜的成像與非成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，FRED都可以準(zhǔn)確的建構(gòu)及分析。

圖2、Detailed optical source（詳細(xì)光源）對話框顯示導(dǎo)入光線文件的選項(xiàng)。 3、設(shè)置正確的功率和單位取決于導(dǎo)入的光線文件的格式，FRED可以讀取并為LED光源分配一個(gè)功率值，在彈出的窗口中顯示功率的設(shè)置。可以查詢LED數(shù)據(jù)表來驗(yàn)證該值，因?yàn)閺S商通常會(huì)針對不同功率的LED提供單個(gè)光線文件。如果光線文件中沒有指明功率大小，則默認(rèn)值為1。

圖2、Detailed optical source（詳細(xì)光源）對話框顯示導(dǎo)入光線文件的選項(xiàng)。 3、設(shè)置正確的功率和單位取決于導(dǎo)入的光線文件的格式，FRED可以讀取并為LED光源分配一個(gè)功率值，在彈出的窗口中顯示功率的設(shè)置。可以查詢LED數(shù)據(jù)表來驗(yàn)證該值，因?yàn)閺S商通常會(huì)針對不同功率的LED提供單個(gè)光線文件。如果光線文件中沒有指明功率大小，則默認(rèn)值為1。

在本案例中，我們將闡述雜散光的定義并且介紹怎樣利用FRED來分析和避免雜散光問題。 1. 什么是雜散光？ 簡單來說，雜散光就是系統(tǒng)不需要的噪音，它是由光機(jī)結(jié)構(gòu)、視場外光源或者不完善的光學(xué)零件產(chǎn)生的，還有可能是由光學(xué)或系統(tǒng)自身的熱輻射引起的。FRED 善于發(fā)現(xiàn)這些不需要的噪音，它將運(yùn)用它的虛擬樣機(jī)研究分析能力來幫助我們消除它。

圖12.計(jì)算輻照度的對話框圖13.輻照度分析和分析面處的積分功率值可以看出，5.256%的光功率到達(dá)了分析面（光源總功率為1 Watts）。為了確定到光纖模式中的耦合，這里使用了FRED光纖耦合效率分析。注意到0.005mm的光纖纖芯半徑在這里需要準(zhǔn)確的輸入。

圖2、Detailed optical source（詳細(xì)光源）對話框顯示導(dǎo)入光線文件的選項(xiàng)。 3、設(shè)置正確的功率和單位取決于導(dǎo)入的光線文件的格式，FRED可以讀取并為LED光源分配一個(gè)功率值，在彈出的窗口中顯示功率的設(shè)置。可以查詢LED數(shù)據(jù)表來驗(yàn)證該值，因?yàn)閺S商通常會(huì)針對不同功率的LED提供單個(gè)光線文件。如果光線文件中沒有指明功率大小，則默認(rèn)值為1。

設(shè)置光源結(jié)構(gòu)屬性現(xiàn)在將支持二階鬼像在透鏡元件內(nèi)產(chǎn)生，現(xiàn)在我們應(yīng)該設(shè)置我們的光源。注意到按照您的設(shè)計(jì)文件的規(guī)格，FRED創(chuàng)建了多個(gè)視場光源，但是我們將在軸上視場執(zhí)行我們的分析。展開您的光源文件夾，選擇樹形文件夾中的視場光源1-5，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，切換為“Make All NOT Traceable”選項(xiàng)，將這些光源關(guān)閉。

圖2.Detailed optical source（詳細(xì)光源）對話框顯示導(dǎo)入光線文件的選項(xiàng)。3.設(shè)置正確的功率和單位取決于導(dǎo)入的光線文件的格式，FRED可以讀取并為LED光源分配一個(gè)功率值，在彈出的窗口中顯示功率的設(shè)置。可以查詢LED數(shù)據(jù)表來驗(yàn)證該值，因?yàn)閺S商通常會(huì)針對不同功率的LED提供單個(gè)光線文件。如果光線文件中沒有指明功率大小，則默認(rèn)值為1。