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主要內容：本文基于最優(yōu)化質量傳遞（optimal mass transport）多自由曲面光學的設計算法，結合照明設計軟件FRED模擬了洗墻燈實例。使用該算法，可直接調整多面光學系統(tǒng)（在本文中，我們用了雙邊自由曲面）獲得了近似于預先確定照度分布，而同時可捕獲從光源發(fā)出的大部分光線。增加多曲面自由度可用來減小菲涅爾損失，包含加工上的約束以及減小零件尺寸。 5:@bNNX'j
Axel Bauerle, 1, 2 Adrien Bruneton, 1∗ Rolf Wester, 2 wv\X Jochen Stollenwerk, 1, 2 and Peter Loosen1, 2 Ca |}i+ 1Chair for the Technology of Optical Systems, RWTH Aachen University, 52056 Aachen, SdH=1z Bc Germany DGFSD Py[ 2Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, Steinbachstr. 15, 52074 Aachen, Germany D6ZHvY8R k{*EoV[.$ 摘要 #BRIp(65-6
mE~ WE+lw9 自由曲面透鏡和反射鏡的設計能夠獲得非徑向對稱的照度分布，且同時保持光學系統(tǒng)的緊湊性。對于點狀光源來說，比如LED，為了增加發(fā)光效率往往需要捕獲一個寬角度的光源。這樣往往導致的結果是產生強彎曲光學元件，需要兩個透鏡面作用于總的光的折射，從而最小化菲涅爾損失。在本篇文章中，我們報道了一個基于最優(yōu)化質量傳遞（optimal mass transport）多自由曲面光學的設計算法，并結合光學工程仿真軟件FRED對一般照明問題給出了應用實例。 0,hs %x>v
?N{\ qF1Mz 1.前言 >i T mILA
;.h /D4 在照明應用中，透鏡和反射鏡可以以一種預先確定的方式上分配光線，市場上對這種透鏡及反射鏡的需求越來越多。為了獲得常用的光分布，光學設計中自由度數量必須高于傳統(tǒng)的光學元件，這就引入了自由曲面光學的概念，對此有眾多設計算法提出[1-5]。折射式光學元件(透鏡)在材料-空氣界面會遇到菲涅爾反射，控制其精準的路徑來避免損失難度較大。因為隨著光線角度傾斜菲涅爾反射在增加，因此理想情況是使用幾個自由曲面來增加系統(tǒng)的光學效率，在這種情況下，一個單透鏡面足以調整照度分布。 J jAxNviG
<F3{-f'Rx 到目前為止文獻中發(fā)布的設計算法，只有Minano、Benıtez[5]提出的SMS3D方法可以直接裁剪多平滑表面，且同時獲得預定的照度分布，甚至在一定程度上可把擴展光源考慮進去。然而，據作者所知，SMS3D算法只是在他們團隊內部使用。對于點光源的情況，Ries 和Muschaweck[2]得出了一組偏微分方程來描述單個光學面，但一般對于多光學表面目前還沒有報道。 +`>7cy%cZ
> .wZEQ6QK 在本文中，基于傳輸理論的公式[6]，對兩個自由曲面和一個點光源發(fā)射器的照度調整問題，我們提出了靈活的近似解算法。此外，我們利用FRED軟件演示了對于一般照明設計任務的可行性。 Cd'D
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