用ZEMAX设计简易LED准直镜教程
一、初始解的构建
1.为了简单采用此透镜由三部分构成:
a.全反射部分，b.折射部分，c.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑，可以在设计完成后再加入)
图中光束分两个部分，一部分为折射部分，另一部分为全反射部分，可以看出，折射部分光束为三段，全反射部分光束分为四段，由于是平行光出射，所以在优化时只要考虑第三段就可以了。
初始数据：
1) 几何体部分
tir部分是一个非球面透镜，中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体；
注意中间的透镜部分的材料为空气，因为它相当于也是被切除掉的。
2) 光源部分
我们用source ray作为光源，这样可以nsra来进行优化；光源的生成与操作数的建立按如下的macro可以自动生成：
steps=90
incr=90/steps #max angle is 90 degree
pi = 4*atan(1)
dr = pi/180
startobj=4
for i,0,steps,1
angle = i*incr
oo=i+startobj
insertobject 1,oo
setnscproperty 1,oo,0,0,nsc_sray # surface,object,code,face,value
setnscproperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2
setnscposition 1,oo,4,angle
setnscparameter 1,oo,1,1 #layout rays
setnscparameter 1,oo,2,1 #analysis rays
tar = 0
opr = i+1
insertmfo opr
setoperand opr, 11, nsra
setoperand opr, 3, oo # src#
setoperand opr, 6, 3 # seg#
setoperand opr, 9, 1 # weight
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate
setoperand opr, 8, tar # tar
next
update
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下，从图中可以看出，光线都不是平行的。这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向汇聚。
二、优化
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用pickup来约束, 这里不就详细说明了。
初步优化的结果如下：
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次。可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的。最终会达到一个比较平衡的状态；到这里优化工作就已经完成了。我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜！
三、最终模型的建立和模拟
1) 布尔操作后的结果
2) 模拟
将所有的source ray都删除, 我们用source rectangle来代替led, 大小取1*1, cosine exponent 取1.0来做为朗伯发光体, 把dector 设置到1010mm处, 模拟1m处的光斑, detector的大小设为500*500
3) 模拟结果：
a. 光斑
b. 发散角
以上是一个简单的准直镜的构建。采用zeamx的优化算法结合建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处，但此思路可供参考，也可以设计相似的透镜或面型。
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1.为了简单采用此透镜由三部分构成:
a.全反射部分，b.折射部分，c.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑，可以在设计完成后再加入)
图中光束分两个部分，一部分为折射部分，另一部分为全反射部分，可以看出，折射部分光束为三段，全反射部分光束分为四段，由于是平行光出射，所以在优化时只要考虑第三段就可以了。
初始数据：
1) 几何体部分
tir部分是一个非球面透镜，中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体；
注意中间的透镜部分的材料为空气，因为它相当于也是被切除掉的。
2) 光源部分
我们用source ray作为光源，这样可以nsra来进行优化；光源的生成与操作数的建立按如下的macro可以自动生成：
steps=90
incr=90/steps #max angle is 90 degree
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startobj=4
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angle = i*incr
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tar = 0
opr = i+1
insertmfo opr
setoperand opr, 11, nsra
setoperand opr, 3, oo # src#
setoperand opr, 6, 3 # seg#
setoperand opr, 9, 1 # weight
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate
setoperand opr, 8, tar # tar
next
update
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下，从图中可以看出，光线都不是平行的。这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向汇聚。
二、优化
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用pickup来约束, 这里不就详细说明了。
初步优化的结果如下：
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次。可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的。最终会达到一个比较平衡的状态；到这里优化工作就已经完成了。我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜！
三、最终模型的建立和模拟
1) 布尔操作后的结果
2) 模拟
将所有的source ray都删除, 我们用source rectangle来代替led, 大小取1*1, cosine exponent 取1.0来做为朗伯发光体, 把dector 设置到1010mm处, 模拟1m处的光斑, detector的大小设为500*500
3) 模拟结果：
a. 光斑
b. 发散角
以上是一个简单的准直镜的构建。采用zeamx的优化算法结合建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处，但此思路可供参考，也可以设计相似的透镜或面型。
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