自由曲面光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識簡述(照明)
4+"SG@i`W 照明光學(xué)設(shè)計的工作,簡單來說,就是分隔光通量,并分配光通量在空間角度或者照明面上的分布,使其最終符合設(shè)計及應(yīng)用要求。 p10->BBg 說到底,照明光學(xué)設(shè)計,核心就是如何通過折射、反射表面控制光線的走向。 {wySH[V 我們知道,常用二次曲面的光學(xué)性質(zhì),可以幫助我們在遇到一些常規(guī)設(shè)計要求時,(例如:準(zhǔn)直、小角度反光杯設(shè)計),快速,方便的解決問題。 uyIA]OtyN 二次曲線的光學(xué)性質(zhì),在照明設(shè)計里,體現(xiàn)出來的也是對光線的方向的控制。 *fZ'#C~x (二次曲面知識,做照明光學(xué)設(shè)計的一般掌握得都比較好,經(jīng)常使用。做成像設(shè)計的,設(shè)計過反射系統(tǒng)的,這些知識也都非常了解。比如卡塞格林,第一片是拋物面或非常接近拋物面的雙曲面,conic系數(shù)基本為-1.00n,第二片一般是雙曲面。格里高利系統(tǒng),第一面和卡塞格林類似,第二面采用的是橢球面。) u)-l+U. ww,'n{_ 而現(xiàn)在很多光學(xué)設(shè)計要求,在采用這些二次曲面知識時,已力不從心。有必要建立自由曲面模型,才可滿足實際要求。 3&f{lsLAC 自由曲面的設(shè)計,和采用二次曲面時的思路并沒有本質(zhì)區(qū)別。仍然是控制光線方向。 <LY+"
Y 不過,這個時候,自由曲面表面數(shù)據(jù),我們是不知道的,或者說,不能像二次曲線那樣,可以用簡單的表達(dá)式表示出來。這時,就需要建立適當(dāng)?shù)姆匠探M求解了。 {rQ`#?J}^? x`&W[AA4 首先,需要的知識是Snell定律。反射、折射定律。 5B6:pH6e 這些大家都掌握的非常好了。 `N+ P, 據(jù)此定律,可根據(jù)出射光線、入射光線,求出法線方程; t[Q\T0E 1)y}.y5S 然后,就是表面數(shù)據(jù)的求解了。上一步已獲得法線。如果表面可以用f(x y)表示的話,那么法線方程其實是和f‘(x y)相關(guān)的。這樣,我們就知道了,求解表面數(shù)據(jù),其實就是求解微分方程。 /2
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