【实例简介】

zemax非序列照明技巧汇编,需要的同学们请下载

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非序列照明技巧汇编

第一章非序列设计简介

1、 ZEMAX中的非序列模型探索

什么是非序列光线追迹?

非序列光线追迹是指并没有为被追迹的光线预先定义它必须得到达的表面。光线是

否到达某个物面完全由光线方向以及物面的物理位置和特性决定。光线可能入射到任何

非序列物体的任何部分,并且可能多次入射到同一物体上,但也可能一次也不入射。这

与序列光线追迹形成鲜明对比,在序列光线追迹中所有被追迹的光线将以相同的顺序通

过同样的一系列物体表面

在

的序列模型中,所有光线传播发生在特定局部堡标系中的光学面。在非

序列模型中,光学元件都用三维物体来模拟,要么是光学表面,要么是固体物体。所有

物体放置在一个全局的坐标系中,三个独立的坐标轴各自方向也是独立定义。

中非序列光线追迹的能力不受序列光线道迹时所受的那些限制既然光线可

以以任意顺序传播通过光学元件,就可以将内全反射光线轨迹考虑进来。与序列模型只

能用于成像系统的分析不同的是,非序列模型可以被用来分析成像和非成像系统的杂散

光线,散射和照明问题。只要一个光学系练可以用光线来追迹,它就可以在

中

用非序列分析来追迹。

有许多光学元件并不能在简单的序列表面模型中被模拟出来。这些光学元件需要用

真实的物体来模拟。需要非列光线追迹的物体的例子有:复杂的棱镜,角锥棱镜,

光管,面元物体,在

周作的物体和嵌入式物体(嵌在别的物体内部的物体)。比

如,以下为在探照灯上放置液晶,由

的

在非序列模型中设计:

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在

中非序列光线追迹可以用两种模型之一来进行

纯非序列光线追迹

混合序列非序列光线追迹

当用纯非序列光线追迹时,所有被追迹的光学元件在单一的非序列组中。并且,光

源和探测器也设置在组内分别用来发出光线和接收光线。

中完全非序列模型中的

光源模型的功能要比序列模型强大的多。在序列模型中,你只能模拟物面的点光源。使

用序列模型的图像分析能力,可以模拟处于物面上的扩展平面光源。使用完全非序列光

线追迹,光源可以被放置在非序列组的任何位置,朝向任何方向。甚至可以放在别的物

体内部。光源本身可以从简单的点光源(像那些在序列模型中用到的)到复杂的三维光

分布。

甚至可以导入像

和

程序中的实光源引进

经过测量的光源数据

来自非序列光源的光线,像光线,可以被光学元件分束或散射。这些光线还可

以在面或体相位元件上发生衍射。当非序列光线探测器上辐射数据和光线数据文件储

存完成后,分析功能的选项才可以用。探测器可以模拟为平喻表面,曲面甚至是三维物

体。非序列探测器支持一系列类型数据的显示,包括:梱干辐射,相干辐射,相干相

位,辐射强度和辐射角度。光线数据库文件存储每条光线的追迹历史。光线轨迹可以经

过过滤剩下入射到特定光学元件上的光线。经过过滤的光线数据然后显示在

图和

探测器上。以上这些使得完全非序列光线追迹对一系列照明应用以及微量分析,偏离光

线分析非常有用。

当使用混合序列非序列光线追迹〈憾称为合并或混合模型光线追迹)时,所有非序

列光学物体被置于一个非序列组里。这个非序列组是一个更大的序列系统的一部分。序

列光线追迹通过一个入口进入事列组,并且通过一个出口离开非序列组继续在序列系

统中传播。在序列系统中可以是义多个非序列组,并且每个非序列组里可以放任意数目

的物体。这使得非序列光学元件,如多面镜,屋脊棱镜,物体可以出现在序列设计

面元反射镜

打开文件

,使用

工具栏中菜单选项

或者是

打开文件。

这个文件详细说明了用序列非序列混合光线追迹的方法在这个方法中非序列元

件和序列元件混合使用。文件打开后,如果菜单下的

标签被选

中,则

(透镜数据编辑)

(非序列编辑)和一些

分析窗口将一起出现在屏幕上

(展开图)显示在整张图中部偏右手边的地方物表面的点光源发出

的光线的追迹

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2: 3D Layout

Update settiⅰ

Print Window Text oom

Object surface

locati

Sequential

eflector

EO LAYOUT

LFHF三 FLECTOR

提示:你可以双击窗口的标题栏来扩大窗口。在个窗口中如此操作

在选择

窗口的菜单栏中

设置)。点击

(带箭头

的光线)然后点击(确认)。

现在画出带箭头的光线来代表光线的传播

方向。在许多光线路径可以非常复杂的非序列系统中,这一选项发挥很大的作用。

颗2:3 D Layout z=10485959,Y=…回

Update Settings Print Window Text Zoom

EO LAYOUT

LAHP EFLECTOR

光线起始从左向右传播进入一个非序列元件组并入射到一个多面镜上(物体在

(非序列元件编辑器)中),然后向左反射,再从那个非

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序列组出射并入射到在序列组内定义的透镜上(面和在

(透镜数据

编辑器))。

窗口可以用键盘上的方向键旋转,还可以用

和

键显示不同视图。在

标题栏上双击,窗口又还原为原来大小。

提示:在分析窗口中,你可以点击拖动产生一个方框框住你想对焦的部分。在

窗口中画一个方框框住反射镜。点击分析窗口菜单中的

选项,可以达到对

焦最佳效果。

光源分布

现在我们来看一下

中非序列光线追迹的例子

打开文件

文件显示了从三个光源发出的光线到达三个探测器的光线追迹。在

中对

焦于其中一个光源发出的光线,你将会看见被模拟的光源的螺旋构。在这个例子中,

每一个被仿真的光源都是用

的物体类型,这些都是盘旋螺旋体。光

线从沿着螺旋线的任一点发出然后经围绕螺旋线的多面反射镜射。

1: NSC 3D Layout

回囟

pdate Settings Print Window Text Zoon

helical structure of

Source filament

从主菜单栏中选择选项

。弹出一个

对话框。这个对话框使用来追迹分析光线的。点击按钮

探测器将被清

零。接着点击

按钮。这将追迹一束到达探测器的新的任意分析光线。光线追迹

旦完成,点击按钮

要想看光线追迹的结果,打开

(探测器视图)。通过主菜单选项就可

以实现

将默认

中的第一个探测器,也就是第十个物体。

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:3: Detector Viewer

回区

update Settings Print Window Text Zoom

,EH了

J ucE

J JU:4

Jidu

哐 ETEHTE- FHE: EENT I5-E工REE

LHP P=FLEHIR

语谢福心m邮

点击

窗口菜单栏的

要改变看到的探测器视图,改变

的设置从

到到另x众探测器物体,然后点击

提示:要想查看探测器的位置和朝向,点右

探测器那一行任意位置。响应探

测器的矩形在

窗口中用红色标出。以下是当物体被选择后,

窗

口的图示。

1

D已七已口七口Y卫已口七

卫ec七

卫e七

::1:NSC 3D Layout

Update Settings Print window Text Zoon

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在这个例子中,每次追迹将有从光源发出的一万条分析光线被追迹。探测器分析所

需的追迹光线数目在

中对每个光源分别设置。在完全正式版的

中

这个光线数目是可以改变的。要知道光线数目在哪儿定义的只需在

中点击任意线

状光源物体(物体,)的一行。接着,用键盘上的右箭头方向键移动曲线直到你看到

标题为

的一栏。

有动态的标题栏像

(透

镜数据编辑器)。根据你选择的物体的类型,标题栏的会改变来让你获知每个单元中的数

值

木例中的

每个光源均设置为

光线的数目是与分析光线的

数目分开设置的,因此当数以千计的光线被追迹时窗口不会变的太凌乱

阴影模型

窗口可以显示分析追迹的结果。这一选项可以通过阴影模

型窗口的设置

选项来控制。如果设置为

则

中的探测器物体将根据最后一次分析追迹结果来画出。

sc Shaded Model

Rotation

catter Hay

R。tati。r

口 FIset

匚 onfiqur al

匚 urrent

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匚。 llor Haws By

口肝se之

Radial

Brightness

日ck吧C

lanore

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K

92: NSC Shaded Model

包回区

Update Settings Print window Text Zo

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提示:

的完全正式版的用户可以在中的文章(如何产生一个简单的非

序列系统)中学到更多关于纯非序列光线追迹系统的知识。想要得到关于模拟复杂光源

结构的详细信息,参看中的文章,如何模拟和其他复杂光源

L

Update Settings Print Window Text Zoom

110n

你现在可以看反射镜的单独的面元。在

中非序列模式中可以模拟很多类型

的面元物体,包括环形面,径向多项式面和菲涅尔透镜等等。

(几何傻分析窗口)显示了在透镜左边像面上独特且复杂的

光线分布。

颗]1: Geometric Image Analysis回回区

Update Settings Print Window Text Zoom

1195=-443

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棱镜

打开文件

这是另一个混合序列非序列光线追迹的示例。光线从无限远序列物体表面经追迹,通过

位于第一个表面的孔径光阑,又通过非序列棱镜系统,最后到达序列像面。

阴影模型图显示在中心棱镜上有一个屋脊,朝向屏幕的外面。这个脊是由两个互成

度的面组成的,盖在棱镜上像个屋脊。脊的作用和平面反射镜类似,它能增加光线走过

的路径长度,并能将到达其中一个屋脊面的光线反射到对应另一个面使像面关于整个屋

脊轴翻转。对焦于阴影模型图,可以更淸楚的看到这三个棱镜,再用键盘上的

键旋转视图的角度。

: 2: Shaded Model

包回囟

Update Settings Print window Text Zoom

提示:上面棱镜半透明的外观是通过阴影模型中的

(不透明化)功能来实现

的。完全正式版的

用户可以根据需要更改这些设置。更多信息,参见文章

的不透明化部分,如何设置高质量图表和动画?

(偏振光瞳图)显示了屋脊对序列追迹光线偏振态的影响。

【实例截图】

【核心代码】