全国服务热线:

021-51001615

网站首页 > 新闻资讯 > 技术文章
样品展示

PRODUCT

我是标题
色彩分析仪CA-410
分光辐射亮度计CS-2000
CA-2000成像亮度计
CL-200A
T-10A/T-10MA  T-10WsA/T-10WLA
联系我们

CONTACT

电话:86-021-51001615-0

邮箱:info@fulllightcn.com

地址:上海市虹口区松花江路2539号复旦科技园1号楼5楼

新闻资讯

NEWS

【TracePro】零基础入门-单透镜设计

发布时间:2021-04-29

浏览次数:121

        即使是从未接触过光学相关知识的人员,基于TracePro的超短的学习周期,亦可在很短的时间内完成整个光学设计的流程。本文将以单透镜为例,展示在TracePro中的光学设计流程。无论光学系统的复杂程度如何,基础的操作和软件逻辑都是一样的,借此给大家梳理光学设计的思路。

        抛开繁多的光学设计基础知识,在软件操作层面,使用者只需明白光学设计目标即可。常见的光学目标主要有:照度、光强、亮度、均匀度、色度等。抛开光学知识,光学设计的本质是对光源辐射能量的再分布,因此从能量守恒的角度来理解光学设计会更容易。照度、光强等概念也是能量分布的体现方式。

        回到TracePro来讲,我们称之为光学设计三要素。即:光源、光学结构、接收器。通过参数化来定义各个要素的属性即可实现光学仿真,调节各个参数来实现目标的的过程则称之为光学设计。

        现在我们开始光学设计第一步-定义光源。对于单透镜,假如我们关注的是焦距,那么我们自然会选择一束平行光来进行仿真,那么基于上篇文章的内容,我们选择格点光源来设置光源。参数如下:

         1.jpg

        对于格点光源,我们可以设置多种出光方式,可自定义格点形状、光线数目、光束角、波长等信息。本例参数见下图:

2.png 3.png

        设置好了光源,接下来是第二步,设计光学模型-即透镜。

        打开插入透镜,输入透镜孔径、曲率、厚度、位置、透镜材质等参数,点击插入,即可生成一个透镜。流程见下图。

4.png 5.png
6.png 7.png

        生成的结果如下图,亦可通过视图工具,显示线框等状态。

8.png 9.png
10.png

        在生成透镜的时候我们已经选择了材质,因此此刻的透镜是一个已经赋予光学属性的结构,在确定光源,赋予结构材质后,接下来即为设置接收器。与其他光学设计软件不同的是,TracePro的仿真默认打开远场接收器,因此即使不设置任何接收器都可以进行光线追迹。本例中我们为了分析透镜的焦距即汇聚效果,我们有必要分析特定距离接受面的能量分布,即照度分布。因此我们需要设置一个接受面。在此我们只需插入一个实体面即可。参数如下:

11.png
12.png

        此刻已经生成了一个接收面,但此时的接收面尚未添加任何材质,加入接受面为全吸收,我们来演示这一过程:

13.png Dingtalk_20210428142004.jpg

        经过这一系列操作,我们已经设置完毕,可以开始光线追迹,点击光线追迹即可:


15.png

16.png


        光线追迹结束后就可以开始分析的步骤,以照度分析为例:

17.png 18.png

        会弹出照度分析界面,接收器设置可以右击打开照度图分析选项。


Dingtalk_20210428142528.jpg


        亦可进行照度截面图分析。勾选剖面图示。


Dingtalk_20210428142111.jpg

21.png


        左图即为分析路径,右图即为在该路径上的照度分布。

        光学仿真此刻已经结束,针对结果的情况,如需进行优化,即可调整透镜生成时的参数并重新生成透镜,再次进行光线追迹直到实现目标结果。

        对于这样一个极简的光学系统,光学设计的变量亦有很多,透镜的结构参数,透镜的材质,透镜的位置等均为设计的变量。对于更为复杂的系统,则是到了考验使用者经验的时候了,工具只是辅助进行设计,光学设计的好坏更取决于使用者的水平。熟练掌握光学工具则为如虎添翼。

        快来一展你的光学设计天赋吧!

作者:孙富兵

审阅:严红棉

排版:张小月