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文章來源：Bäuerle A, Bruneton A, Wester R, et al. Algorithm for irradiance tailoring using multiple freeform optical surfaces[J]. Optics express, 2012, 20(13): 14477-14485. +x:-W0C:
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主要內(nèi)容：本文基于最優(yōu)化質(zhì)量傳遞（optimal mass transport）多自由曲面光學(xué)的設(shè)計算法，結(jié)合照明設(shè)計軟件FRED模擬了洗墻燈實例。使用該算法，可直接調(diào)整多面光學(xué)系統(tǒng)（在本文中，我們用了雙邊自由曲面）獲得了近似于預(yù)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。 le.(KgRS4
Axel Bauerle, 1, 2 Adrien Bruneton, 1∗ Rolf Wester, 2 [>xGynU0 Jochen Stollenwerk, 1, 2 and Peter Loosen1, 2 =[x
@BzH 1Chair for the Technology of Optical Systems, RWTH Aachen University, 52056 Aachen, |C_sP,W Germany :^ *9E b 2Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT, Steinbachstr. 15, 52074 Aachen, Germany h& Q 9 $kCXp.#k@~ 摘要 mvrg!/0w
UCDvN 自由曲面透鏡和反射鏡的設(shè)計能夠獲得非徑向?qū)ΨQ的照度分布，且同時保持光學(xué)系統(tǒng)的緊湊性。對于點狀光源來說，比如LED，為了增加發(fā)光效率往往需要捕獲一個寬角度的光源。這樣往往導(dǎo)致的結(jié)果是產(chǎn)生強彎曲光學(xué)元件，需要兩個透鏡面作用于總的光的折射，從而最小化菲涅爾損失。在本篇文章中，我們報道了一個基于最優(yōu)化質(zhì)量傳遞（optimal mass transport）多自由曲面光學(xué)的設(shè)計算法，并結(jié)合光學(xué)工程仿真軟件FRED對一般照明問題給出了應(yīng)用實例。 [/ Ya4=C@
~G#^kNme 1.前言 zy F[I6Gs
Sh2;^6d 在照明應(yīng)用中，透鏡和反射鏡可以以一種預(yù)先確定的方式上分配光線，市場上對這種透鏡及反射鏡的需求越來越多。為了獲得常用的光分布，光學(xué)設(shè)計中自由度數(shù)量必須高于傳統(tǒng)的光學(xué)元件，這就引入了自由曲面光學(xué)的概念，對此有眾多設(shè)計算法提出[1-5]。折射式光學(xué)元件(透鏡)在材料-空氣界面會遇到菲涅爾反射，控制其精準(zhǔn)的路徑來避免損失難度較大。因為隨著光線角度傾斜菲涅爾反射在增加，因此理想情況是使用幾個自由曲面來增加系統(tǒng)的光學(xué)效率，在這種情況下，一個單透鏡面足以調(diào)整照度分布。 aVbv.>
b{i7FRR>o4 到目前為止文獻(xiàn)中發(fā)布的設(shè)計算法，只有Minano、Benıtez[5]提出的SMS3D方法可以直接裁剪多平滑表面，且同時獲得預(yù)定的照度分布，甚至在一定程度上可把擴展光源考慮進(jìn)去。然而，據(jù)作者所知，SMS3D算法只是在他們團(tuán)隊內(nèi)部使用。對于點光源的情況，Ries 和Muschaweck[2]得出了一組偏微分方程來描述單個光學(xué)面，但一般對于多光學(xué)表面目前還沒有報道。 3|g]2|~w@h
u>I;Cir4 在本文中，基于傳輸理論的公式[6]，對兩個自由曲面和一個點光源發(fā)射器的照度調(diào)整問題，我們提出了靈活的近似解算法。此外，我們利用FRED軟件演示了對于一般照明設(shè)計任務(wù)的可行性。 5p5S_%R$e
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