新手入门：利用Lighttools进行准直透镜的设计

龟兔赛跑

新手小白正在入门学习Lighttools，分享一下优化准直透镜的过程，也是给自己的一个记录。

1.首先在Lighttools建立一个光源（这里我选用的是矩形光源，模仿LED灯，发散角为30°）

设置基本形状后，进行光源属性的编辑。

右击，点击属性，会弹出属性编辑窗口。

首先设置光源的位置坐标，一般都设置在0的位置，

在“出射度”中可以根据自己的LED灯详情进行辐射功率或光通量的设定，如果没有可以使用默认设置。

在“定位球面”处可以设置发散角（注意这里是半角度），这里我选用的是30°的光源，为了保证15°都能囊括在内，我习惯放1-2°的范围（可以看自己的情况选择设置）。

这里设置的光源的机械尺寸，可以根据自己的光源大小进行设置，没有尺寸可以使用默认设置。
进行上述所有设置后可以点击“应用”（也可以设置完一项后挨个点击“应用”，个人习惯问题。）。
2.设置发光面
还是这个页面，
，

右表面发光，设置完后点击“确定”。
3.设置透镜

设置出透镜的基本形状。

右击“lens”选择“属性”进行编辑。

设置透镜的位置坐标，

点击”材料“，输入“PMMA”亚克力材料，点击“应用”。
进一步设置镜片属性，

设置镜片的大小和厚度，可以先设置一个稍大的数值，后续优化变量时会自动改变。

点击前表面，我这里选用的是平凸透镜，所以将第一个面设置为平面，半径为0表示平面。
在这里，有些版本会显示成“曲率”选项，可以在软件的这个位置进行设置。
，
这里应用一下就可以改成半径。
继续设置后表面，
后表面设置为二次曲面（也就是非球面），
为了方便后面的优化，这里的曲面系数先设置为“-1”（k=-1表示是一个抛物面，这里可以自行去搜索一下曲面系数的意义），半径也可以先设置一个值，可以看透镜的形状，设置一个看起来正常的值就行。（我这里两个是红色是因为我设置了变量，没有设置变量之前是黑色的），设置完成后点击“应用”-“确定”。
4.设置虚拟面和接收器

选择一个位置，右击编辑属性
，

设置一个合适的位置，点击“确定”。

按住鼠标滚轮滑动，可以旋转模型，选中虚拟面的一个位置，右击”添加表面接收器“，便可以添加成功。
至此模型建立完毕，是这个样子。
5.添加评价函数和优化变量

在这里选择评价函数，我们需要的是准直效果，所以选择准直。
需要注意的是，准直时并不需要非常多的光线数，
可以在改一下数量，不超过1w即可。
接下来添加变量，上面我们说过将透镜后表面的曲面系数和半径设置为变量，
，添加成功后可以发现变成了红色。
都添加好后，可以在这里检查一下是否正确，

在这里可以看见，变量为曲面系数与半径，评价函数为准直。
值得注意的是，我只是添加了变量，并没有给变量设置变化的区间，也就是这里的约束。


点击”添加优化约束“，

可以自行修改范围，点击”添加并显示“，

在这里也可以显示出来，

这时就会多一行约束条件。
这里的约束与变量可以根据自己的情况进行删减。
6.全部设置完后，进行优化。
，
优化后

可以发现光路进行了准直。如果一开始不是很直，可以进行多次优化。



以上就是进行光路准直的全部模拟过程，因为刚入门学习Lighttools，如果过程中有哪些错误，欢迎各位大佬批评指正。

liaoxiangyu

请问定位球面和定位区域有什么区别，我想设计LD的准直镜，快慢轴不一样，请问怎么设置光线出射角度？

龟兔赛跑

liaoxiangyu 发表于 2025-7-9 18:29
请问定位球面和定位区域有什么区别，我想设计LD的准直镜，快慢轴不一样，请问怎么设置光线出射角度？ ...

http://www.optzmx.com/thread-15552-1-1.html
你好，可以参考一下这篇帖子，帖子里也附上了激光快慢轴设置的链接帖子，希望能对您有帮助。