如何在OpticStudio中建模一個投射式車燈

OpticStudio非序列模式多用于照明的仿真建模，小編第一次接觸它對它的功能進行設想的時候，腦子里就蹦出 “是不是能用他來模擬一個車燈之類的？”那么今天，讓我們一起學習：

概述

本文介紹的是在 Zemax OpticStudio 模擬一個簡單的投射車燈，主要目的在于介紹各種模擬中使用者可能會用到的功能，包含透鏡資料庫 (Lens Catalog)、光源建模、光源頻譜、拋物面建模、設置探測器、色彩分析以及照度分析等。

引言

·本文介紹如何在Zemax OpticStudio中模擬投射式車燈，主要分為以下章節(jié)：
·使用透鏡資料庫 (Lens Catalog)
·建立拋物面物件
·建立鎢絲光源，設定黑體輻射頻譜
·建立擋板物件
·設定探測器
·追跡并檢視結果

我們的最終結構將如下：

建立橢圓反射面

橢圓反射面可以把其中一個焦點的光線反射到另一個焦點。

我們透過標準面 (Standard Surface) 來建立。

參數(shù)設定如下：
材料 (Material)：MIRROR
曲率半徑 (Radius)：30.165
圓錐系數(shù) (Conic)：-0.712
最大孔徑 (Maximum Aper)：50

建立光源

我們將建立帶有黑體輻射頻譜的鎢絲光源，首先是光源的外型，新增物件定設定如下：物體2 (Object 2): 燈絲光源 (Source Filament)

X 位置 (X Position)：3
Z 位置 (Z Position)：16.126
傾斜Y (Tilt About Y)：-90
陳列光線條數(shù) (Layout Rays)：100
分析光線條數(shù) (Analysis Rays)：2E7
長度 (Length)：5
曲率半徑 (Radius)：0.6
圈數(shù) (Turns)：8
接下來點一下非序列元件編輯器 (NSCE) 上的物體屬性 (Object Properties)

選擇光源 (Source) 并設定黑體輻射頻譜如下圖：
光源顏色 (Source Color):黑體輻射光譜 (Black Body Spectrum)

溫度 (Temp) (K): 5000
光譜 (Spectrum): 7、波長從 (Wavelength From) 0.44 到 (To) 0.64

備注：
OpticStudio 內置許多常見的頻譜模型，例如黑體輻射、LED、D65 標準白光等
也可以根據(jù)RGB、色坐標、sRGB 等信息模擬頻譜
有需要也可以使用純文字文件自行定義

備注2：想要確認頻譜信息的時候，可以點擊數(shù)據(jù)庫 (Libraries) >查看光譜文件 (Source Spectrum Plot) ，輸入與剛剛一樣的頻譜設定。

如您所見,查看光譜文件 (Source Spectrum Plot) 是個很方便的工具，它將用圖表的方式讓告訴您剛剛的光源頻譜是如何設定的。你可以試著改變參數(shù)，如下圖：

現(xiàn)在回到三維布局圖 (3D Layout)的設置，設定顏色顯示 (Color Rays): 波長 (Wavelength)，可以看到如下結果：

備注3：每條光線僅會有一個波長。

使用透鏡資料庫

利用OpticStudio中內建的透鏡資料庫 (Lens Catalog) 可以快速搜尋并套入各大透鏡提供廠商。
這裡我們選用Edmund 鏡片編號 67248.1，這是一片實際買的到的透鏡，口徑 50mm，后焦距 18.04 (平凸非球面)，我們將直接從 OpticStudio 內建鏡片資料庫讀取這個透鏡。
請開啟鏡片資料庫，位置在數(shù)據(jù)庫 (Libraries) > 鏡頭庫 (Lens Catalog)，選擇 Edmund Optics 67248，選好后，使用者可以點擊光線圖輸出 (Layout) 確認外型，也可以點擊插入(Load) 來插入這個透鏡。

把插入的非球面參數(shù)修改如下：
物體3 (Object 3) :偶次非球面透鏡 (Even Asphere Lens)
Z 位置 (Z Position)：233.664
傾斜X (Tilt About X)：180

加入檔板

我們要加入兩個檔板，參數(shù)如下：
物體4 (Object 4):矩形 (Rectangle)
X 位置 (X Position)：50
Y 位置 (Y Position)：-30
Z 位置 (Z Position)：195.83
材料 (Material)：ABSORB
X 半寬 (X Half Width)：50
Y 半寬 (Y Half Width)：30

物體5 (Object 5): 空物體 (Null Object)
傾斜Z (Tilt About Z)：15

物體6 (Object 6):矩形 (Rectangle)
X位置 (X Position)：-50
Y位置 (Y Position)：-30
Z 位置 (Z Position)：195.83
材料 (Material)：ABSORB
X 半寬 (X Half Width)：50
Y 半寬 (Y Half Width)：30

現(xiàn)在你可以看到我們建模了一個投射式車燈的雛形，擋板同時處于橢圓面鏡與非球面透鏡的焦點上。檔板并沒有完全符合實際需求，在實際應用中，使用者還可以依據(jù)狀況增加更多物體。

加入探測器

我們需要探測器探測10米遠的地方，所看到的現(xiàn)象如何。
物體5 (Object 5):顏色探測器 (Detector Color)
Z 位置 (Z Position)：10000 （10米）
X 半寬 (X Half Width)：700
Y 半寬 (Y Half Width)：200
X 像元數(shù) (X Pixels)：210
Y 像元數(shù) (Pixels)：60
顏色 (Color)：4

追跡光線

設定完成后就可以追跡光線了，點擊一下分析 (Analyze) > 光線追跡 (Ray Trace)。