簡介 E[Ao*
So}pA2[0 散射方向關注的區(qū)域(Scatter Direction Regions of Interest)是有效散射計算的主要部分。它們可以將散射光線引導到只關注的區(qū)域。在產(chǎn)生散射光線時,F(xiàn)RED評估由散射方向關注的區(qū)域所朝向的立體角,并處理輻射度,以便于基于BSDF散射模型可以計算正確的通量。本文提供了一個分步過程,用于定位和確定最大效率的散射方向關注區(qū)域的大小。 \};
4rm}V 圖1.在光學表面上具有散射方向關注的區(qū)域的庫克三片式鏡頭的光線追跡 e@g=wN"@
散射方向關注的區(qū)域在每個表面(Surface)對話框的散射(Scatter)選項卡上指定,如圖2所示。多個散射方向關注的區(qū)域可以分配給任何給定表面。然而,應注意不要給表面分配重疊的多個散射方向關注的區(qū)域,因為FRED將不會辨別這種重疊,因此散射通量將被過度估算。 p}|<EL}Z9
zTfl#% -hZw.eChQa 圖2.指定散射方向關注的區(qū)域的表面散射標簽 !r9~K^EI
所有表面在創(chuàng)建時都分配有默認的散射方向關注的區(qū)域。該默認值的類型是散射到給定方向(Scatter into a given direction),如圖3所示,其散射到圍繞給定方向朝向給定半角的錐形。方向矢量可以在任何坐標系中指定。有關散點方向關注區(qū)域類型的完整列表,請參閱FRED的幫助主題-重點采樣(Importance Sampling)。 fs8C ^Ik>~ Fuo.8 圖3.默認重點采樣 -5,+gakSk
根據(jù)其中發(fā)生散射的光學空間,存在兩種關注的一般情況。首先,考慮準直空間的情況,其包括外部平坦窗口,以及無焦和重新成像光學器件之間的中間空間。在這種空間中,探測器表面尺寸和位置由其尺寸和系統(tǒng)視場(FOV)決定。因此,準直空間中最有效的散射方向關注的區(qū)域類型是默認的散射到給定方向,同時設置適當?shù)慕嵌取?/span> .8]=yPm
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圖4.閉合曲線散射方向關注的區(qū)域 +Q+!#
接下來,考慮光學系統(tǒng)內(nèi)的光束在其中會聚或發(fā)散的區(qū)域。在這些空間中,散射方向關注的區(qū)域可以被認為是從給定表面看到的探測器的表觀位置和大小。因此,最有效的散射方向關注的區(qū)域類型是通過閉合曲線散射(Scatter through a closed curve),如圖4所示。本文概述的步驟設計為確定該閉合曲線的大小和位置。 ^2"w5F
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關于圖3和4中的對話框上的其他數(shù)據(jù)(Other Data),反轉光線方向(Reverse Ray Directions)、散射光線數(shù)目(Number of Scattered Rays)的選項與本討論相關。反轉光線方向導致散射光線被引導遠離散射方向關注的區(qū)域。 當探測器的表觀位置為虛擬時,此選項是必需的。散射光線數(shù)目選項可以設置每個入射光線散射射線的數(shù)量。此數(shù)值確定了散射光線對散射方向關注的區(qū)域采樣的程度。 對于相對小的朝向立體角,默認10是足夠的。然而,在探測器的表觀形狀高度畸變的情況下,有必要增大該值。 DU:+D}vl
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在會聚和發(fā)散空間中尋找散射方向關注的區(qū)域 ^[1Xl7)`
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以下闡述的8個步驟定義了用于在成像系統(tǒng)中找到散射方向關注的區(qū)域的系統(tǒng)方法。這些步驟可以使用FRED的腳本語言自動完成。
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1)在目標表面的中心創(chuàng)建一個發(fā)射光源。該光源應為詳細光源(Detailed Source),位置類型是隨機平面(Random Plane),方向類型是一個角度范圍內(nèi)的隨機方向(Random Directions into an angular range),如圖5所示。通過將光源的起始坐標系設置為目標表面的起始坐標系,可以容易地定位光源。[注意:根據(jù)目標表面局部坐標系的方向,可能需要將光線方向(Ray Direction)下的ZDir組件設置為-1。]給該光源一個接近零的尺寸(紅色箭頭1)和一個足夠的角度擴展(紅色箭頭2),足夠從探測器上的任何位置填充系統(tǒng)f錐體。盡管光線會被浪費,但沒關系。 +jj] tJ$[
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圖5.光線位置和方向的詳細光源設置(參考步驟1) "cDc~~3/@
2)使用如圖6所示的高級光線追跡(Advanced Raytrace)對話框,追跡該光源到關注的元件。這應該使用明確指定開始/停止表面(Specify start/stop surfaces explicitly),如紅色箭頭3所示進行。選擇不要執(zhí)行透射/反射操作(Do not perform the transmit/reflect operation)選項,如紅色箭頭4所示。為了防止其他表面的外來散射干擾計算,請選擇Suppress ray scattering選項,如紅色箭頭5所示。也可以禁用光線追跡摘要(Raytrace Summary)來限制打印到FRED的輸出窗口。 /X?%K't2r
[注意:高級光線追跡對話框是無模式的,應在步驟4中使應用/追跡(Apply/Trace)按鈕保持打開狀態(tài)。確定按鈕將關閉對話框,以便在后續(xù)操作中重新設置這些選項。 1N