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FRED:光线追迹的控制
时间:2020-05-14 11:50来源:手机光电作者: 技术部点击:打印
本文介绍了FRED中光线代系的概念,它既适用于镜面反射事件也适用于散射事件。与代系相关的约定将以图形方式说明。
 
光线的代系区分与入射光线(与界面相交时)分散为透射,反射和/或散射有关。 诸如父母,子女,孙子女等或世代[0,1,2,..]等族谱术语通常用于描述此属性。 可在光线控制(Raytrace Controls)的设置中对此参数进行调整。
 
 
当光线入射到折射率不同的两种材料之间的界面上时,如果入射角小于临界角,则将其镜面分解为反射光线和透射光线。 这些光线的父源由 “光线追踪控制raytrace control set”对话框上的Parent Ray Specifier选项确定的。此选项的默认设置为Largest incoherent power(最大非相干功率),由膜层规范确定。如果涂层的类型为Uncoated,Thin Film,Quarterwave Layer或General Sampled,则入射角也将在确定哪条射线是父系时起作用。Parent Ray Specifier还有其他三个选择:Transmitted(总是透射的光线),Refelected(总是反射的光线)或Monte-Carlo(仅有一束光线)[概率确定]。
 
下图以图形方式说明了,当选择了最大非相干功率时,在四个不同条件下,入射在两个界面上的镜面分裂光线的子光线。 如图a所示,当两个界面的R≤T时,父系光线线(0)都与偶数代并透射,而反射光线则为奇数代。 如图b所示,在第一个上R≤T,第二个上R> T,最终反射了父系光线,并且越来越多的世代既反射又透射。 如图c所示,在第一个R> T且第二个R≤T的情况下,母光线立即被反射,并且增加的世代既反射又透射。 最后,在如图d所示的两个接口上,R> T,父级立即被第二代所有后续反射和传输所反射。
 
 
下图说明了散射光线的父源,因为入射光线在两个粗糙的镜面之间反射。蓝光为0代,两面镜面反射;红光为1代,M1处散射,M2处镜面反射;绿光为2代,M1处散射,M2处散射。
 

 
光线代系的限制由“光线控制”对话框上的“代系截止等级 Ancestry level cutoff”选项控制。 对于所有“光线追迹”属性,默认的镜面反射的代系(截止等级)为2,默认的散射代系(截止等级)为1。此设置允许镜面射线分裂两次,并产生一代散射。
 
在一个实际案例的镜面代系截止设置中,请考虑以下事实:当由外部光源(例如太阳)照射时,任何透镜系统都可能在各个表面之间引起反射。 此过程通常称为鬼像。 为了使这些反射到达像平面,必须在分配给镜头表面的光线跟踪控件上允许偶数次反射(2、4、6,..)。 两次反射称为一阶鬼像,四个反射称为二阶鬼像,依此类推。
 
另一个关于光线代系的案例来自于对法布里-珀罗效应的建模。尽管法布里-珀罗的透射率和反射率的表达是通过项的无限求和而得出的,但对光线分裂的限制必然导致累加的终止。 在对应于图a-c的情况下,代系等级直接确定保留多少累加的项。 另一方面,对应于图d中的情况,仅要求镜面反射代系截止值保持其默认值2。当超过“相交计数截止值”或当光线通量低于“光线功率截止阈值”时,则累加将被终止。
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