引言

优化完全可用于纯非序列光线追迹模式或混合模式光学系统中。

在纯非序列光线追迹模式下没有默认评价函数工具,因为非序列光线追迹是很通用的技术。 

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  优化纯非序列光线追迹系统最常用的方法是使用NSTR和NSDD操作数,尽管其它的操作数也可以用。NSTR用来追迹光线,它就像光线追迹对话框控制一样。NSDD用来清除探测器并读取探测数据。任何像素数据都可直接读出来,但对于优化它通常在总光线数据优化上更有用,如空间或角谱区域的中心位置或有效宽度。通过对NSDD操作数使用负像素号,ZEMAX可计算所有像素数据空间或角度中心和RMS宽度的平均和标准离差。

注:有关NSDD和其它非序列光线追迹优化操作数的详细信息,请查看用户手册第17章。

打开实例文件:Samples\Non-sequential\Miscellaneous\Freeform Optimization.zmx,这个文件包含一个CAD零件和一个Osram的LB_T67c LED的光源光线文件。它也包含一个光管,我们想优化这个光管得到理想的形状。 

 

这个光管是一个Freeform-Z物体,由一系列的(y,z)数据点定义,ZEMAX通过这些数据点来拟合一条平滑的曲线,然后旋转这条曲线使它绕z轴形成一个旋转对称的光管。目前的光管仅仅是一个圆柱,但是它的(y,z)数据点都设置为了变量。

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注意探测器的Z位置和x,y的半宽度使用Pick Up跟随求解Solve被锁定到了Free-Z物体上。由于优化时光管长度为变量,这样确保探测器总是位于光管导出面的前端。同样调整探测器宽度总是能获取光管端面出射的所有光线。

这个光管的主要目标是在前方给出最高亮度。因此它的流明强度应当尽可能的高,在角空间流明强度的宽度应当尽可以的小。另外,光管的最大和最小宽度和长度限制也应当满足要求。

打开评价函数编辑器并测试评价函数。首先探测器被清除,然后追迹光线,使用像素-9和Data=2计算探测器上RMS角宽度。起始光束的RMS角宽度为50度,峰值流明强度0.35lm/sr: 

 

另外,我们也设定探测到的总功率尽可能的高。这是一个重要限制,因为如果没有光线入射到探测器上,RMS角宽度相当于为0。

这里对管的形状也有些限制,您可以查阅用户手册得到FREZ操作数的详细描述。

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运行优化,选择“Orthogonal Descent”优化方法。这种优化算法可以很好地快速较大降低评价函数,尤其对于非序列光线追迹系统,尽管阻尼最小二乘法(DLS)通常作为进一步提高的算法使用: 

 优化几圈后,光管的形状改变并产生一个峰值流明强度73lm/sr,比起始设计提高近200倍,RMS角宽度为9度:

  

注意由于跟随求解Solve的作用,探测器位置移动尺寸也有所增加: 

 

可以使用阻尼最小二乘法对这个文件重新优化练习,最后可用锤形优化提高。

您可以在光科ZEMAX知识库中找到关于非序列物体优化的文章:

http://www.optotek.com.cn/knowledge-category-12-NSC-ZEMAX.html    

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