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Optisworks 直下式LED透鏡設計應用
2011 May

行動電話LED閃光燈透鏡Optisworks參數化光學設計應用

 

手機相機鏡頭解析度在近一年內大幅提升至800~1000萬像素,進而推升使用者對拍照環境補光的需求,以往手機的閃光燈都以單led為主,近來也出現許多雙閃光燈的機種,更凸顯手機拍照不在只是替代方案,而取代雙眼相機成為一般拍照的主流應用。
為因應手機手持空間限制,閃光燈的透鏡必須在有限空間限制下達到1m距離下的中心照度與均勻性需求。OPTISWORKS完全整合SOLIDWOKRS的機構設計參數,以類 Fresnel Lens的結構設計方式快速達到設計與優化的目標。
LED Lens 模擬結構說明:

LED Lens 模擬結構說明

目標要求

距離1m之視野範圍(FOV)角度為70°。

距離1m之中心召度要求為100 lux。

均齊度規格: 中央70%區域之均齊度為60% ;全域之均齊度為40%

Flash Lens 材質光學屬性設定

Flash lens表面材質設定為拋光面(optical polished),內部材質設定為壓克力樹酯(PMMA),外部材質設定為空氣(air)。

Flash Lens 材質光學屬性設定

 

LED材質光學屬性與光源設定
LED之光通量設定為350流明,光譜為白光之Lambertian光源。

LED材質光學屬性與光源設定

 

Illuminance detector definition
照度(illuminance)偵測器之設定,由於目標要求之視場角度70度,因此其投射範圍為

薄型Monitor BLU Hotspot 分析 薄型Monitor BLU Hotspot 分析

 

Polar intensity detector definition
光強度偵測器設定為假想無窮遠之偵測器,可量測出光包及其各角度光強度之剖面分析。

Polar intensity detector definition

Flash lens結構變化參數說明
設定環之寬度與角度為變化的參數,並進行模擬。

薄型Monitor BLU Hotspot 分析

 

模擬結果分析
中央照度模擬結果:其中以0.45mm寬度搭配170度夾角中心照度接近100LUX前提下達到最佳均齊度。 相較於無同心環結構之平面Flash lens(plane),中心照度提升3 lux以上。

薄型Monitor BLU Hotspot 分析

 

為進一步提升中心照度值並維持整體均齊度之前提下,將角度固定而改變同心環之寬度參數,並進行模擬,成功將中心照度再提升3 lux以上。

薄型Monitor BLU Hotspot 分析

 

比較以下三個組態,組態0.25mm_170deg雖將均齊度提升了3.1%,然而中心照度值不升反降,組態0.47mm_170deg之均齊度雖下降了2.8%,其中心照度值卻大大提升6.7%。

薄型Monitor BLU Hotspot 分析

 

最佳模擬結果如下:
中央70%區域之均齊度在60%以上。

最佳模擬結果如下:

 

整體之均齊度達50%以上。

整體之均齊度達50%以上。

 

中心之照度值達100 lux以上。

中心之照度值達100 lux以上。

模擬的結果達成了目標要求之所有規格。




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