光學(xué)儀器照明CAD系統(tǒng)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的光學(xué)儀器照明光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是借助通用的成像光學(xué)設(shè)計(jì)軟件,把光源視為物面成像并通過(guò)相應(yīng)的相差分析手段來(lái)評(píng)價(jià)照明光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)劣,隨著科技發(fā)展與實(shí)際的需求,國(guó)外出現(xiàn)了專(zhuān)用的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件。但我國(guó)在照明設(shè)計(jì)理論和照明設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)等方面相對(duì)國(guó)外都比較落后。為此,本文首先就對(duì)照明光學(xué)系統(tǒng)中光線(xiàn)追跡與照度理論進(jìn)行分析與完善,然后根據(jù)該理論設(shè)計(jì)出一套比較完整的光學(xué)儀器照明設(shè)計(jì)CAD軟件,彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)在此方面上的不足。本文所做的工作主要有以下幾個(gè)方面:

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　　1、推導(dǎo)和論述了光線(xiàn)追跡中三種光線(xiàn)追跡理論,分析了各種理論的優(yōu)缺點(diǎn),并詳細(xì)論述了矢量法光線(xiàn)追跡理論。該部分還對(duì)橢球反光面的光線(xiàn)追跡理論進(jìn)行了推導(dǎo)。
　　2、由于光源發(fā)出的光子的初始位置和方向具有一定的隨機(jī)性和均勻性,因此精確模擬必須體現(xiàn)該隨機(jī)性。本論文中采用了國(guó)外同類(lèi)軟件中使用的Monte Carlo法,就該方法的原理、隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生和檢驗(yàn)進(jìn)行了論述。提出了Monte Carlo法的不足,給出了改善的辦法,并首次在照明設(shè)

3、計(jì)中引用了線(xiàn)性同余組合發(fā)生器,大大提高了隨機(jī)數(shù)的獨(dú)立性和均勻性。最后運(yùn)用Monte Carlo法進(jìn)行了點(diǎn)光源、線(xiàn)光源、面光源和LED光源模型的建立。
　　3、根據(jù)相應(yīng)理論編寫(xiě)了光學(xué)儀器照明設(shè)計(jì)CAD軟件,對(duì)該軟件的總體設(shè)計(jì)思想、主要模塊、使用流程等方面進(jìn)行了分析和介紹。然后搭建一環(huán)行透鏡照明系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),驗(yàn)證了該軟件的可行性和準(zhǔn)確性。最后還運(yùn)用該軟件成功的對(duì)一照明光路進(jìn)行了分析與計(jì)算,表明了該軟件具有很好的實(shí)用性。
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4、為了進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量,快速地將照明光路的參數(shù)轉(zhuǎn)化為工程圖和三維立體圖,本文還分別運(yùn)用二維輔助設(shè)計(jì)軟件 CAXA、三維輔助設(shè)計(jì)軟件SolidWorks進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)建立光學(xué)鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)件圖庫(kù),大大提高了設(shè)計(jì)速度。基于CAXA的光學(xué)鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)件圖庫(kù)的建立在國(guó)內(nèi)還是首見(jiàn),該軟件還對(duì)其它產(chǎn)品的專(zhuān)用CAD系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)也具有一定的參考價(jià)值。
　　最后總結(jié)了全文的工作,并對(duì)光學(xué)儀器照明設(shè)計(jì)CAD軟件和光學(xué)鏡頭光學(xué)結(jié)構(gòu)件庫(kù)的二次開(kāi)發(fā)軟件的進(jìn)