Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (05.2021) : КОМПОЗИЦИЯ КОЛЛИМИРУЮЩИХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ АБЕРРАЦИЙ

КОМПОЗИЦИЯ КОЛЛИМИРУЮЩИХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ АБЕРРАЦИЙ

 

© 2021 г. Г. Э. Романова, Xuanlin Qiao

Коллимирующие линзы, работающие со светодиодами, широко применяются во многих областях, а также могут рассматриваться в качестве линз базовой формы при проектировании систем различного назначения. На начальных стадиях проектирования важной задачей является оценка достижимых свойств и характеристик системы, в случае коллимирующей линзы этим свойством является остаточная расходимость пучка. В большинстве случаев существующие методы проектирования осветительной оптики требуют большой вычислительной работы и не дают возможности оценить возможные коллимирующие свойства системы. Представленный метод основан на идее разделения пучка на несколько зон и применении теории аберраций для каждой зоны. Он дает четкое понимание того, как выбрать или создать стартовую точку для дальнейшего проектирования коллимирующей системы, работающей со светодиодами, и оценить ее коллимационные свойства.

Ключевые слова: коллимирующая линза, оптика для светодиодов, теория аберраций

 

Composition of collimating optical systems using aberration theory

© 2021    G. E. Romanova, PhD (Technical Sciences); Xuanlin Qiao, postgraduate student

ITMO University, St. Petersburg

E-mail: qiaoxuanlindhr@gmail.com, romanova_g_e@mail.ru

УДК 535.317

Submitted 21.02.2021

DOI:10.17586/1023-5086-2021-88-05-65-75

Collimating lenses working with light emitting diodes are widely used in many fields and may also be applied as a basic lens shape for various design tasks. At the initial stages of the optical design, it is important to be able to evaluate the potential properties of the design, for the collimating lens it is the residual divergence angle. In many cases, existing methods for designing illumination systems require much computational work and give no opportunity to understand the possible collimating properties of a system. The method presented is based on the idea of splitting the beam into several zones and applying the aberration theory. It provides a clear understanding of how to choose or to construct a starting point for further design of a collimating system working with light emitting diodes and evaluate its collimation properties.

Keywords: collimating lens, LED optics, aberration theory.

OCIS codes: 080.2740, 080.3620, 080.1010, 080.1753

 

REFERENCES

1.    Syu Y.-S., Wu C.-Y., and Lee Y.-C. Double-sided freeform lens for light collimation of light emitting diodes // Appl. Sci. 2019. V. 9. № 24. P. 5452–5464.

2.   Bäuerle A., Bruneton A., Wester R., Stollenwerk J., and Loosen P. Algorithm for irradiance tailoring using multiple freeform optical surfaces // Opt. Exp. 2012. V. 20. № 13. P. 14477–14485.

3.   Bruneton A., Bäuerle A., Wester R., Stollenwerk J., and Loosen P. High resolution irradiance tailoring using multiple freeform surfaces // Opt. Exp. 2013. V. 21. № 9. P. 10563–10571.

4.   Dross O., Mohedano R., Benitez P., Minano J.C., Chaves J., Blen J., Hernandez M., Munoz F. Review of SMS design methods and real world applications // Proc. SPIE. 2004. V. 5529. Nonimaging Optics and Efficient Illumination Systems. P. 35–47.

5.   Gimenez-Benitez P., Miñano J.C., Blen J., Arroyo R.M., Chaves J., Dross O., Hernandez M., Falicoff W. Simultaneous multiple surface optical design method in three dimensions // Opt. Eng. 2004. V. 43. № 7. P. 1489–1503.

6.   Miñano J.C., Benítez P., Liu J., Infante J., Chaves J., Wang L. Applications of the SMS method to the design of compact optics // Proc. SPIE. 2010. V. 7717. Optical Modelling and Design. P. 77170I.

7.    Feng Z., Huang L., Jin G., and Gong M. Designing double freeform optical surfaces for controlling both irradiance and wavefront // Opt. Exp. 2013. V. 21. № 23. P. 28693–28701.

8.   Ma D., Feng Z., and Liang R. Freeform illumination lens design using composite ray mapping // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 3. P. 498–503.

9.   Ma D., Feng Z., and Liang R. Tailoring freeform illumination optics in a double-pole coordinate system // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 3. P. 2395–2399.

10. Assefa B.G., Saastamoinen T., Pekkarinen M., Nissinen V., Biskop J., Kuittinen M., Turunen J., and Saarinen J. Realizing freeform lenses using an optics 3D-printer for industrial based tailored irradiance distribution // OSA Continuum. 2019. V. 2. № 3. P. 690–702.

11.  Desnijder K., Hanselaer P., and Meuret Y. Ray mapping method for off-axis and non-paraxial freeform illumination lens design // Opt. Lett. 2019. V. 44. № 4. P. 771–774.

12.  Grabovičkić D., Benítez P., and Miñano J.C. TIR RXI collimator // Opt. Exp. 2012. V. 20. № S1. P. A51–A61.

13.  Wang L., Qian K., and Luo Y. Discontinuous free-form lens design for prescribed irradiance // Appl. Opt. 2007. V. 46. № 18. P. 3716–3723.

14.  Ding Y., Liu X., Zheng Z., and Gu P. Freeform LED lens for uniform illumination // Opt. Exp. 2008. V. 16. № 17. P. 12958–12966.

15.  Chen J.-J., Huang Z.-Y., Liu T.-S., Tsai M.-D., and Huang K.-L. Freeform lens design for light-emitting diode uniform illumination by using a method of source-target luminous intensity mapping // Appl. Opt. 2015. V. 54. № 28. P. E146–E152.

16.  Chen W.-C., Lin H.Y. Freeform lens design for LED illumination with high uniformity and efficiency // Proc. SPIE. 2011. V. 8123. Eleventh International Conference on Solid State Lighting. P. 81230K.

17.  Wang G., Wang L., Li L., Wang D., and Zhang Y. Secondary optical lens designed in the method of source-target mapping // Appl. Opt. 2011. V. 50. № 21. P. 4031–4036.

18. Fournier F.R., Cassarly W.J., and Rolland J.P. Fast freeform reflector generation using source-target maps // Opt. Exp. 2010. V. 18. № 5. P. 5295–5304.

19.  https://www.cree.com

20. https://www.osram.com/os/

21.  Wang G., Wang L., Li F., and Zhang G. Collimating lens for light-emitting-diode light source based on non-imaging optics // Appl. Opt. 2012. V. 51. № 11. P. 1654–1659.

22. Hui X., Liu J., Wan Y., and Lin H. Realization of uniform and collimated light distribution in a single freeform-Fresnel double surface LED lens // Appl. Opt. 2017. V. 56. № 15. P. 4561–4565.

23. Anh Nguyen Doan Quoc, Lai Min-Feng, Ma Hsin-Yi, and Lee Hsiao-Yi. Design of a free-form lens for LED light with high efficiency and uniform illumination // Appl. Opt. 2014. V. 53. № 29. P. H140–H145.

24. Chen J.-J. and Lin C.-T. Freeform surface design for a light-emitting diode-based collimating lens // Opt. Eng. 2010. V. 49. № 9. P. 093001.

25. Chen J.-J., Wang T.-Y., Huang K.-L., Liu T.-S., Tsai M.-D., and Lin C.-T. Freeform lens design for LED collimating illumination // Opt. Exp. 2012. V. 20. № 10. P. 10984–10995.

26. Luo T., Wang G. Compact collimators designed with a modified point approximation for light-emitting diodes // Proc. SPIE. 2017. V. 10379. Nonimaging Optics: Efficient Design for Illumination and Solar Concentration XIV. P. 103790G.

27. Bogdanov N., Potemin I.S., Zhdanov D., Zhdanov A. Algorithm of design optics for illumination system with wide beam angle // Proc. SPIE. 2019. V. 11185. Optical Design and Testing IX. P. 1118515.

28. Grammatin A.P., Romanova G.E., and Tsyganok E.A. Computer modelling accompanying the study of disciplines associated with the design of optical systems // JOT. 2012. V. 79. № 5. P. 308–311.

29. Чуриловский В.Н. Теория хроматизма и аберраций третьего порядка. M.: Maшиностроение, 1968. С. 312.

30.      ZEMAX Optic Studio 18.7 User Manual.

 

Полный текст