均匀照明和照度分布计算

巡山小妖精
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2020年07月30日 17:09
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均匀







计< br>算
杜温




周秀


一些


的照
明系

,


能利



后两组小透

组成

组透镜

聚光




,

明均
匀< br>性
,







高< br>、
为实现



这些

求在光学系





光学
设计
质量

价< br>等方面
,

出了



问题
本文
,
坛尹






匀 照




讨论一







计算




积< br>分
器并
图一


积分器原


,< br>均



,

光源


像 到
对应的后
组小透






照明
光学

统结


式多种
多样









要有



免光





透< br>镜把
对应
的前


因为



成像并





面上同
一位

在面

均匀

地变


,



和聚光


的出

重< br>合或












照明
均匀



地好于< br>正个
,
而且

镜像

叠时
,
,


均匀
照明



,

光学
积分


使
亮度
不均

误差

相互





,
,




的均匀




,


积分


原理





光源

度没




,
,
和聚光镜在


器前


,



在光


上任一点
的光






面的



影响
,

分器的







是相


度是
,


,

瞳面


一点
的照


及积

器的

差有




虑象




斯光学
我们


建立< br>积
分器



像面

理想



布关
系式
,
就是聚光系
统像

孔< br>径





般都

,

,




,
,

,

,
所以
,



这就

一般


学系统
照明


的原



是积分器




线
放大




,







,
在积分器


通常
光源

能在

大的角度



度没有方
向性
用< br>效

不高

,

个通
道的
共抓


,

,


,
,





明系统的光能利
,
是< br>这


任乙








此可


理想均






利用
效率


,


,
,
,







逻立


放电




径反射
式聚


均匀
,

于光


一井





极遮拦
等原


度方向性不



度更不





位置

,

找不到

均 匀的
,



,



照明







光学积












它由

,



叠像面

度的






个定量的



,

光学


,

,
、、


,

的任


,
,
,
可以


另一

,
或< br>者

,





和很好的
均匀

,






,





,
,

理想均 匀

分布
或者确
定聚光

的理





道的





定必要的



通道



一’



积分器和





的盲



道数










,

积分

,
无论

源在哪




,

均匀性
误差不
会大于


通道





没有实际意
义因
为那 时的
均匀







系统
象差





积分




可以
使
气体

电灯发

体 绕








波动
减小

,







度波



分器
通道数





积分





式可以










小均





误差是有

的< br>系统
光路

位置

,

像关系
进< br>行


,
光源
像面


学积


当光源发


是轴对称

,





,





源像
的照


不均匀

照度是中
心对









对称
通道







互补
偿只





道数

均匀
性就
会很好

,,
例如
,
美国
,


模拟

图二
,
只用










,

理想照



,







二是这

计算









分布
、。


后面


,
积分

通道

由图二可
看到光源

聚光
镜的













种积分



于高



均匀






如大规

集< br>成

路制版


的均


,



重叠
像面的


和均匀


响较


未衬

匀照明











钾准






州一一一一


图三



,

一二二
‘二

理 翻臼
,





学积分器
这类积分器< br>有


型式


刚好
放在

处反

组合


透镜被

合透



,

每个





对应



和准



图 三是对称

光学积分
器组
合透镜

成像并重
叠到< br>准直
系统









全相

面上
,



镜的出 瞳在



,



镜或系
统< br>实








和小
透镜






重叠
,



在组合



每个小透




每个



使
光学积











上都
有出

的像


合透镜

合 或









,



,




它的外形


如下


合透



成像
关系





,






式光




,






成像

系得

虚像



是< br>虚




积分器
与前






合透




不同< br>,
重叠像在聚








,











心连线
交于
聚光

的出








实现< br>一

幢的
重合

直系统等


叠< br>的虚











像到



,





刀、
,


的光

积分< br>器
它省去















光学

,
光学

分器放在







系统纵向
尺寸

,

使照

径向

寸大
,









,
当出

像充

小 透




径也大
,
,










布对< br>称





和聚



瞳相等





所需光学


器通道数





光学
积分






照明





,



让遗
西


















图五



出睑的

学积









分器

线
交< br>于聚光

光源








对应






面处重叠在
一起
,








合透

,

形势
……




,







度分
,









小透镜上
合透

把对
应的


镜的
小透








证明聚





分布

,

镜光源


重叠


尺寸










尺寸






主要< br>性
能指

之一是
照明



,

是照度




它和

差或



,





,


,





还没有< br>建立

定量关系

评价有
时也




球差
,

使

例如
,
,通常
认为聚









,


,




孔径
反射式聚




球差





,

源是
短弧氖

,
・< br>,

的光



效率和均

性都< br>不
是最佳
,
,





布计









采界














关的


照< br>、
,




分布



熊启



,
,
,










,





,
,
,

度雄布




一些


使

谁< br>确为










祥早





统的








匀性
,







匀性

差< br>光


形幼


善理


,
准确地
计算
光学
元件
,

靠对







统的











度的二元




和逆




分布计







少< br>讨






图六
,







,
照明







点的


如图



做是许

















,

,


,



向的


,



为计算方便 取构成


光束
立体










“足
够小
,
,


方向余
弦改
变量











角都

,

当微光束
的立体角光





二< br>刀
,







是< br>均匀


,


















,












,

。。
,










学系
统透过







心< br>线








的< br>未知数
‘。

‘二
,


构 成微
立体





线
逆光
路追
















计算


确度

便


,








求和范

寿


间< br>光
线追
,

的文

把法向
亮度分


做是



的文献

出一个法
向亮度




,,
,

过程




计算机


确定
光学系统
通光尺寸和
光源的光
线











,
,

〔’
这样做























,


用电

计算


,







我们
没有对






说把



成郎

光源
,< br>度






光学系







在建

上述


,
我们
采用
二元
擂值方

由点< br>‘二


,
确定

,
,









进行任

,


‘‘




围< br>给
出点的
亮度


二‘

要空
间光 线追迹
和光







可列

确度

的二元插


度多
项式
,
,





能的













,





足够
多就会











只写


围四








优点





通用







误差


,



布计算
透过




项式


分高




算是




亮度的
关系式
,




,


,






如图
六所

,




心线
和光源



亮度面交



,
二。
,


才< br>戈
,
,
,





。< br>,
,


,
,
于是
‘二、
,
,



标数


它们

第< br>几
个光
,



,






,
,



广

,
,
,



光学

面的

过率
与光线

介面
,

,

,

的人


面有

和折
射角
,







任一介




,

,
,




,


光线在法





点坐










法向
亮度面并
不固

,





丽矛
万万了



一穿
过 光


光体


线法


度面坐












二奋










平面一
定平
行于
该光
线
对称





光轴重合
,


图七可



面的
夹角


是光 学介

对波长

的光
谱透明系
由空间

线 追
迹得




向亮
度而

聚< br>光


标系

,






‘‘



值得
讨论

二‘

问题






际光
源的





示和


计算






亮< br>度




,


是轴对




体光源






汞氛






,< br>一
种普
遍使

的光源

向亮度分



它的
光度
特性




曲< br>线

来表

,

配光曲线
表示光源
的亮度方向



分布


,




表示光源亮度


向亮

面随坐< br>。






图七

法 向亮
度面交换


,

向亮度


包括光
源对称



直于
亮度
测量
光学 系统光


光源
截面








,




,


,



,


这一


有限

测量
并规


亮度




,



线
经聚光


射后

,
,



的亮< br>度

‘‘

确定
聚光

坐标


,





变 换
,

光线
对法
向亮



湘< br>衬








“< br>口







,
・< br>刀

,,
,

,

线

聚 光
镜面交
点坐


变换





坐标












线









坐标

















光源各
点亮
度方向特性相



‘二‘














一瓜石


考文 献



是由



线插
得到

程序
,


八来

镜照度分布



度分布计




电子
计算机




轴对


体光

,


源或郎
伯光
,


,




也可









光学系统包
括有














复杂




、。
,< br>,








布< br>计



,

,


求< br>程
序设



足了
一些
其它



充满





度分 布



,

〔〕

算能
得出< br>八个

源位
置的


分布
……
质< br>量

,
,

,



度< br>分布计算



评价
照明


论< br>证方


指标
,


加工
,








可以

光学
设计




度分


利的弯
曲透镜



势或非球面
,
对于

,

场摄影物




度分



计算也


用的




,



里只
列出一个





结果
如图

是氨灯做






聚光




,
,
分布曲
线
之比



焦 点到

极距

与极



,
当< br>光源位

适当

,


,





,,
得到较





开展

,

高的


效率






















程序
设计

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