关于光学仪器CAD预设

  计量专家 ·  2011-12-09 08:51  ·  4519 次点击
近轴光线追迹理论在许多成像光学辅助软件中使用,例如OS2LO、ZEMAX等等,当照明光学系统口径不超出近轴区域的范围时,该方法对整个照明光学系统的分析和评价是准确的精确光线追迹能够准确地进行光线追迹,由于计算机编程难以实现,因此使用面得到了一定的限制。矢量法光线追迹在进行三维矢量追迹中非常实用,在超出近轴区域所定义的范围时也能准确追迹。因此追迹到照明平面的光线是最真实的。
矢量法光线追迹理论采用X轴与光轴重合、坐标原点在球面顶点并以XOY坐标面为子午面的右手坐标系。入射光线的几何位置采用两个向量表示:一个是表示向量光线上某一点P的位置向量P;另一个是沿光线进行方向的单位向量Q,P点一般为光线在球面上的投射点,每一个向量都用它们在三个坐标轴上的分量来表示:推导光路计算向量公式的过程,大致分为三个步骤:1)根据入射光线的位置和方向求出光线在折射面上的投射点P1;2)求出投射点处的法线方向;3)根据入射光线的方向和法线方向,利用折射定律求出折射光线的方向。
基于MonteCarlo随机理论的光照度计算常用的照明光学系统的光照度分布计算方法有以下几种:光线追踪算法、平方反比定律法、投射立体角法、蒙特卡罗法(MonteCarloMethod)和光通转移法。本软件采用了MonteCarlo法,目前国外成熟的照明设计软件LightTools和TracePro都是采用了该方法来进行光照度分布计算。
3运用线性同余组合发生器进行改进线性同余法的优点是计算量少、速度快,缺点是在逐次调用中产生的随机数是序列相关的。为了将这个相关性降低到最低限度,本设计采用了线性同余组合发生器。
把多个独立的随机数发生器组合起来,可以得到周期更长、统计性质更优的随机数,这种方法就称为线性同余组合发生器。它是以一个线性同余组合发生器的随机数列为基础,再用另外一个线性同余组合发生器对该随机数列进行重新排列,得到新的数列作为实际使用的随机数。本文用构造的发生器产生随机数“搅乱”VisualBasic(本软件采用了VisualBasic编程语言)中Rn函数产生的随机数,可以得到很好的效果,该算法的步骤如下1)先用Rnd()函数对组合发生器的随机数缓冲数组U(U1,U2,Uk)进行初始化;2)再用构造随机数发生器产生<1,k>区间上均匀分布的随机整数I;3)令rn=UI,n从1开始;4)从Rnd()函数再产生一个随机数,替代刚才被选中的UI元素;5)重复2)~4),得到组合随机数列rn,即为组合发生器产生的序列。
组合发生器在保持随机数列均匀性,甚至是有所提高均匀性的同时,大大提高了所得随机数列的独立性,由此可见所得组合发生器具有很好的统计性质,符合设计的要求。
实验分析及结果以溶液浓度在线检测仪的照明光路为例,运用该软件进行分析。在照明光路中,引用了照明集光镜和聚光镜,其中的微调光轴平板是为了调整照明光路与成像光路的光轴,使其两者位于同一光轴上。该照明光路的参数如所示。

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