asaptm テクニカルガイド 1...asap テクニカルガイド - 光源 7 asap の光源『asap...

. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ASAPTM テクニカルガイド 1

光学モデリングソフトウェア

光源

BREAULT RESEARCH ORGANIZATION, INC.

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ASAP テクニカルガイド 3

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ASAP は、Breault Research Organization, Inc. の商標です。

brotg0911_sources (2005/05/04)

ASAP テクニカルガイド - 光源目次 -5

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .目次

ASAP の光源 7一度に 1 つの光線 8BRO Light Source Library 9

Radiant Imaging による光源 12

EMITTING OBJECT などの CAD からインポートされたオブジェクト 12

光線の保存と呼び出し 12

DUMP と EMIT DATA を使用する光線の保存と呼び出し 13放射ビットマップ 14光源のアポダイゼーション 15

光源の浸漬 23 23IMMERSE コマンド 23

複数波長 24

SPECTRUM を使用する ASAP 内での多色光源の作成 27

光束の設定 31

まとめ 32

ASAP テクニカルガイド - 光源 7

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ASAP の光源

『ASAP Primer』の 7、8、9、10、11、16 の各章では、ASAP で光源を作成する際の

ほとんどの基本的な情報が説明され、空間と強度に関する操作の方法がある程度説

明されています。2 次元のグリッドとサーフェスエミッターの作成方法、光線への

方向性の適用、空間への配置方法を習得しました。一般的な 3 次元の形状から体積

エミッターを作成する方法も習得しました。本テクニカルガイドでは、これらの

光源に新しいテクニックを適用します。また、これ以外の光源も紹介します。特殊

なトピックも用意し、複数の光源と波長についても説明します。本テクニカルガイドでは次のトピックについて説明します。

1 一度に複数の光線を入力する方法

光線の入力は、光線に指定する正確な位置と方向がわかっている場合、または光線

の大きなファイルをインポートする場合に便利です。

2 BRO Light Source Library の使用

BRO Light Source Library は、現行のメンテナンス契約をお持ちのお客様にご利用い

ただける電球、高輝度放電、発光ダイオードの光源のコレクションで、その数は増

え続けています。電球については、ライブラリには詳細なジオメトリと保存されて

いる光線のセットがあり、計測においても正確です。非常に簡単なライブラリの使

用方法と、異なる活用方法を説明します。

3 Radiant による光源の使用

これらの光源ファイルは、特殊な光源のために Radiant Imaging, Inc. で作成された

ファイルです。特殊な光源は、システムの解析に必要な場合があります。ASAP 形式の分布ファイルは Radiant Imaging（http://www.radimg.com/）から取得できます。

4 CAD からインポートされたオブジェクトを使用する EMITTING OBJECT

CAD プログラムからインポートされたオブジェクトを含む、ASAP のオブジェクト

は、EMITTING OBJECT コマンドを使用してサーフェスエミッター内に作成でき

ます。

5 光線の保存と呼び出し

DUMP コマンドを使用して、システムの任意の点で光線を保存し、EMITTING DATA

でそれを戻す方法を示します。Light Source Library でこの操作を実行する方法を示

します。

6 USERAPOD または APODIZE を使用する光線のアポダイゼーション

ASAP でのアポダイゼーションは、光源からの光線の空間分布または角度分布を変

更することです。これは、数種類ある方法を使用して、独自に計測されたデータま

たは関数を適用することで行われます。それぞれの方法について例を示して説明し

ます。

A S A P の光源

8 ASAP テクニカルガイド - 光源

7 媒質での光源の発生

ASAP のデフォルトの媒質は VACUUM/AIR なので、光源の光線も同じ媒質から開

始されることが想定されています。しかし、LED 光源などのアプリケーションの

要件は、これとは異なる場合があります。このような場合のための、光線が開始さ

れる媒質の変更方法を示します。

8 複数光源と複数波長

ASAP でモデルの屈折計算またはフレネルの計算が正しく行えるようにするため

には、異なる波長の複数の光源を設定する方法を理解する必要があります。

9 コマンド言語を使用する光束の制御

複数の光源の光束を設定する場合、注意が必要な点がいくつかあります。FLUX コマンドと SELECT ONLY の組み合わせについて説明し、放射パワーの単位のデフォ

ルト名の変更方法を示します。

一度に 1 つの光線ASAP では、個別の光線を入力するのに 2 とおりの方法を用意しています。それぞ

れ、アプリケーションに応じた特定の使用方法があります。どちらの方法が適して

いるかを判断する必要があります。最初の方法は、RAYSET コマンドを使用する方

法です。このコマンドは、多くの引数を使用しますが、最少の要件は各光線の場所

を指定することです。コヒーレント光源に RAYSET を使用する場合、ビームの形状

と複素振幅を追加できます。コヒーレント光源としての使用が、このコマンドの特

徴の 1 つです。その他の特徴は、特定の光線がグリッド光線のように単一の平面上

に存在する必要がある点です。最初の引数は、光線が生成された平面を示し、次の

引数はその軸の平面の位置を示します。各光線の座標とその他のデータは、その後

に 1 行に 1 つずつ示されます。次の例は、光線の位置のみを示し、SPOTS POSITION

で光線位置をプロットします。

注意：このコマンドの簡略形、RAYS n は保存されている光線の総数を n（通常は０）

にリセットする際に使用されます。RAYSET または RAYS は、単独では virtual.pgs

ファイルからのすべての光線を復元します。

. . .

. .A S A P の光源


大きな光線セットの場合、これらの線（RAYSET コマンドも含めて）には、$READ

コマンドを使用して他のファイルからの入力を使用できます。コマンドの構造自体

には、方向に関する情報は示されていません。グリッド光源と同じで、SOURCE コマンドと一緒に使用されます。

もう 1 つの光線の入力方法は、EMITTING RAYS を使用する方法です。この場合、

光線のリストを方向ベクトル、光束、サイズ、発散と共にグローバル空間の任意の

場所に指定できます。これは、LIST RAYS コマンドの出力に使用される形式と同

一です。つまり、LIST RAYS で生成されるファイルに特定の光線のセットを出力

でき、その後、EMITTING RAYS を使用して容易に元に戻すことができます。光線

データの指定方法は、上述の RAYSET と同様です。参考のため、その他のデータ入

力の形式を次に挙げます。

EMITTING RAYS; $FAST 7 ENDOFDATA

0 0 0 1 0 0 .1

0 0 0 -1 0 0 .1

0 0 .1 0 0 1 .1

ENDOFDATA

RETURN

ヒント：次に示されるとおり、構造は簡単です。

x y z a b c 光束

つまり、1 行に光線が 1 つ示されます。これは、LIST RAYS で確認できます。

$FAST は最初の番号が、行全体の値の数であることを指定します。その後に 2 番目の値がある場合、行数（つまり光線数）を示します。あるいは、ここで行ったよ

うにファイルの最後で検索する名前を指定できます。

この場合も、多数の光線があるファイルには、$READ コマンドを使用できます。上

のコマンドを含むようにファイルを編集し、次をメインファイルに入力します。

$READ MYRAYDATA

BRO Light Source L ibraryBRO Light Source Library は、自動車産業およびその他の産業で最も一般的に使用さ

れている電球光源の、常に拡大し続ける編集物です。光源ジオメトリ全体と、関連

する光学的性質をモデル化して、白熱電球、発光ダイオード（LED）、冷陰極蛍光

ランプ（CCFL）、高輝度放電（HID）アークランプをシミュレートできます。ライ

ブラリの主な利点は、各電球のすべてのジオメトリが含まれることです。つまり、

原点からの光線を追跡でき、最寄のオブジェクトからの陰影、吸収、散乱の効果を

示すことができます。

A S A P の光源


S O U R C E L I B R A R Y W I Z A R D

ASAP の Source Wizard では、次の 2 つの主要機能が使用できます。

• 単色形式または複数スペクトル形式のどちらかでの、登録されたデバイスの光

線セットの構築

• 選択されたデバイスタイプの光源ジオメトリの複数インスタンスの生成

Source Wizard は、ASAP 2005 以降のバージョンの定義済み光源モデルを実装する

ための各手順を示すプログラムです。Source Wizard では、次の 3 つの主要な設定

を行います。

• 後で使用するためのユーザが指定する光線セットの作成

• スクリプトファイルへの光源モデルと定義済み光線セットの実装

• ASAP での ELTM モデルの使用

注意：光源をインポートするには、ASAP の現行のメンテナンス契約が必要です。

最新のライブラリモデルについては、Breault の Web サイト、

http://www.breault.com/software/asap-lightsourcelib.php を参照してください。

Source Wizard は、次の 3 つの方法で起動できます。

• ASAP の Quick Start ツールバーで [Sources] を選択

• メインメニューから [Rays] > [Use BRO Light Source Wizard] を選択

• [ASAP/ELTM] ウィンドウの [Sources] ボタンをクリック

最初に、BRO Light Source Library Wizard の最初のページで光源を選択します。

Source Wizard の Welcome ページ、Light Source Library からのファイルを選択

. . .



光源モデルを選択すると、Source Wizard ページが表示されます。光線セットを生

成するための、次の 2 つの選択肢が表示されます。

• Create and save rayset(s)

• Write ASAP script commands to template

光線セットの生成オプション - 光線セットを作成するためのオプションの選択

ASAP/ELTM モジュールを使用している場合、2 番目の選択に重要な違いが 1 つあ

ります。その違いは、テンプレートに生成されたコマンドはスクリプトファイル

に配置され、必要に応じて編集できることです。

Light Source Wizard の使用方法については、『ASAP Feature Note』の「Source Wizardfor BRO Light Source Library」を参照してください。

注意：電球には、OSRAM Sylvania カタログからのものが多数あります。テストに使用

された電圧によって、ルーメンレベルが他のカタログと異なることがあります。これ

は、電球作成後、必要に応じて FLUX コマンドを使用して簡単に変更できます。

A S A P の光源


Radiant Imaging による光源Radiant SourceTM ファイルを使用する際には、Radiant Imaging から直接 ASAP 形式の

分布ファイルを取得することを推奨します。ASAP では、ASAP からの直接の

Radiant 光源のダウンロードはサポートしなくなりました。この光源は、RadiantImaging によって作成された 3 次元光源特性ファイルです。BRO Light Source Libraryに含まれていない光源、特に電球の特殊な光源を取得するために通常使用される

ファイルです。CCD カメラおよびゴニオメーターは、空間（遠視野域）の特定の

距離からの視野角全域での測定を行うために使用されます。ASAP と一緒に使用す

ると、任意の数の光線がこの光源から生成できます。ただし、光線が反射された場

合や原点に向かって散乱した場合など、近視野域の効果の解析はジオメトリに含ま

れていません。

EMITTING OBJECT などの CAD からインポートされたオブジェクトASAP smartIGESTM トランスレータは、CAD プログラムで作成され、IGES 形式で保

存されたオブジェクトのインポートに使用できます。CAD プログラムでオブジェ

クトを作成すると、ASAP より柔軟にオブジェクトを作成することができます。

複雑なオブジェクトを作成する際に、より簡単に、すばやくできます。CAD オブ

ジェクトには、変換中に反射、透過、散乱の特徴を指定することができます。トラ

ンスレータは、標準 ASAP INR スクリプトの形式でオブジェクトを作成します。

CAD プログラムからインポートされたオブジェクトを含む、ASAP のオブジェクト

は、EMITTING OBJECT コマンドを使用してサーフェスエミッター内に作成でき

ます。手順では、複雑なサーフェスを作成し、現実的な光学的性質を指定し、オブ

ジェクトをサーフェスエミッターにします。この手順の例については、ASAP 概要

チュートリアルに詳細が示されています。

光線の保存と呼び出し各 BRO Light Source Library モデルでは、電球エンベロープまで追跡された最大 2 百万の光線を含む光線ファイルが使用できます。このファイルは *.dis の拡張子を持

つバイナリファイルの形式で、DUMP コマンドを使用して作成されています。この

コマンドは、システムの任意の場所まで追跡された光線セットを保存する際に使用

できます。別の追跡のために光線を戻すには、EMITTING DATA コマンドを使用し

ます。Light Source Library モデルでこれらのコマンドを使用する方法を簡略化した

例を次に示します。

<Bulb Geometry>

<Emitting object source>

TRACE

CONSIDER ONLY OUTER_ENV

SUBSET

DUMP MYBULB.DIS

. . .



注意：SUBSET コマンドは、関連するオブジェクト上のものを除く、現在の virtual.pgs

光線ファイルからのすべての光線を消去する際に使用されます。

このスクリプトでは、mybulb.dis というファイルを生成し、電球の外部エンベロー

プにおける方向、位置、光束強度で光線を表します。電球のジオメトリを再度追跡

することなく、いつでもこのスクリプトを新しい光源として使用できます。この手

順を使用すると、時間を節約でき、次回の実行時にロードする必要のあるジオメト

リが大幅に少なくなります。この後のファイルでは、次のコマンドを使用して、

光源を生成します。

EMITTING DATA MYBULB.DIS 10000

このコマンドを使用して、ファイルからランダムに 10,000 本の光線を生成するこ

とを選択します。元の放射オブジェクトが外部エンベロープ（ダンプが行われた場

所）で百万本の光線を生成する場合、これが新しい光源の光線の制限になります。

これ以上の光線が必要な場合、ASAP はファイルに保存されている最大数にデフォ

ルト設定します。

このことから、DUMP と EMITTING DATA は、光線追跡の他の側面でも使用できる

ことがわかります。たとえば、複雑なシステムで何百万本の光線を追跡する必要が

あり、その解析に基づいて出力近くの開口を出た後に最適化する必要がある場合、

ファイルを何度も再実行する必要があります。サンプルの平面の開口直前までの

光線を追跡し、その後 DUMP コマンドを適用すると、時間を大幅に節約できます。

こうしておけば、各実行時に、光源として EMITTING DATA を使用して開口後の

ジオメトリを変更して生成するだけですみます。補足説明、「DUMP と EMIT DATAを使用する光線の保存と呼び出し」を参照してください。

D U M P と E M I T D A T A を使用する光線の保存と呼び出し

EMITTING DATA が使用される場合、光線は空間の元の位置で、元の光束値で

ASAP にインポートされますが、元のオブジェクトには関連付けられません。この

場合、空間中の単純光線となります。この光線は、『ASAP Primer』の第 7 章と

第 10 章で説明するとおり、他の光源と同様に OBJECT 0 とみなされます。補足説

明、14 ページの「放射ビットマップ」を参照してください。

構文の確認

Storage

DUMP filename

このコマンドは、現在 SELECT と CONSIDER が適用されている光線セットを使用し、それをバイ

ナリファイル（filename.dis）に保存します。注意：光線の位置、方向、光束のみが保存され

ます。

呼び出し

NRAYS=5000; EMIT DATA filename (NRAYS)

このシーケンスでは、filename.dis に保存されてい

る光線セットを再現します。再現されたすべての光

線は、OBJECT 0 上の、現在 IMMERSE が適用され

ている MEDIA 内に再生成されます。オプションの

NRAYS パラメータは作成される光線の最大数を設

定します。NRAYS が filename.dis に保存されている

光線数より大きい場合、すべての保存されている光

線が再生されます。

A S A P の光源


放射ビットマップ

ASAP には、光源の既存のビットマップ画像から表

示ファイルを作成する機能があります。このファイ

ルは、次に説明するように、EMITTING DATA を使

用してエミッターにすることができます。

$SYS BMP2DIS SCENE

EMITTING DATA SCENE 1000000

$SYS は、ASAPxxxx\asap\bin フォルダにある

BMP2DIS.EXE ファイルを実行します。SCENE はビットマップファイルの名前です。

このスクリプトでは、ビットマップシーンから生成

された光源を作成します。この光源は、次の方法で

カメラレンズシステムの入射開口を照射するため

に使用されます。

PIXEL 481

TRACE

CONSIDER ONLY IMAGE_SURF

SPOTS POSITION ATTRIBUTE 0

DISPLAY

WRITE NEW_IMAGE

RETURN

$SYS DIS2BMP NEW_IMAGE FINAL_PIC

PIXEL 設定では、最終的なビットマップの解像度を

指定します。FINAL_PIC.BMP ファイルは、BMPファイルを読み取ることができるすべての画像プロ

セッサで表示できます。

次のコードは、BMP2DIS 機能を使用して、3 次元

の、アークランプの光源をビットマップ画像のフ

ラットファイルから作成します。

$SYS BMP2DIS ARCPICT

DISPLAY ARCPICT

AVERAGE

PICTURE

TRANSPOSE

ABEL INVERSE

WRITE ABEL_DATA

RETURN

EMITTING DATA ABEL_DATA 100000

WINDOW Y Z

PIXELS 75

SPOTS POS EVERY 10

$VIEW

DISPLAY

PICTURE

CONTOUR 10 GRID 10

RETURN

. . .



光源のアポダイゼーションアポダイゼーションは、単純な ASAP 光源モデルに、実験に基づく光線測定値（実

験室で計測できるデータ）を適用する方法です。グリッド、サーフェス、体積エ

ミッターに使用できます。アポダイゼーションは、必要に応じて光源に複数回実行

することができ、位置、方向、角度、またはその組み合わせによって適用できま

す。データはリスト形式、または関数（$FCN）として適用できます。角度データ

の場合は、外部ファイルとして適用できます。ここでは、使用できるすべてのオプ

ションを提示し、その例を示します。通常、使用すべき最適な形式は、下のデータ

の形式に左右されることがよくあります。

この場合、USERAPOD と APODIZE の 2 つのコマンドは基本的に同じ機能を実行し

ます。USERAPOD は、光源が作成される前に使用されます。この後の光源は、

APODIZE OFF が実行されない限り、指定どおりにアポダイゼーションされます。

APODIZE のコマンドは、光源が作成された後で使用されること以外は、USERAPOD

と同じ方法で設定されています。APODIZE は、選択された光線セットまたはオブ

ジェクトに追跡済みの光線をアポダイゼーションできることから、柔軟性に優れて

います。

アポダイゼーションの一般的な 3 つの方法（および 1 つの一般的でない方法）と、

適用される光源を次に挙げます。

1 USERAPOD (APODIZE) POSITION

• GRID 光源

• サーフェスエミッター

2 USERAPOD (APODIZE) DIRECTION

注意：位置でのアポダイゼーションは方向のアポダイゼーションも行うので、このコマ

ンドは GRID 光源には適用できません。


3 USERAPOD (APODIZE) ANGLES

• 体積エミッター

4 USERAPOD (APODIZE) BOTH


• 体積エミッター

A S A P の光源


注意：4 つめの方法は、あまり使用されません。この方法では、次の関数を使用して、

サーフェスエミッターまたは体積エミッターによる空間、方向の両方でアポダイゼー

ションを行います。次の形式が使用されます。関数の 3 つの空間変数は _1、_2、_3

で、3 つの方向余弦変数は _4、_5、_6 です。

$FCN funct_name funct_definition

USERAPOD BOTH funct_name

USERAPOD BOTH コマンドは、このテクニカルガイドの説明範囲外なので、これ以上

は説明しません。

次のページでは、これらの異なるタイプのアポダイゼーションを説明し、例をいく

つか示します。

アポダイゼーションデータは関数として、またはインラインデータとして供給さ

れます。インラインデータを使用するアポダイゼーションの基本的な構造は次に

なります。

USERAPOD POSITION c1 c2

USERAPOD DIRECTION c1 c2

インラインデータは次の形式になります。

Data_X1 Coord_1 Data_Y1



.

.

.

c1 と c2 は、X 座標と Y 座標（または X 方向と Y 方向）のスケール因子です。

c1 とc2 のデフォルト値は 1 です。デフォルト値が使用される場合、Data_Xn 値と

Data_Yn 値が、X と Y 座標（または X と Y 方向）の値と同じになります。アポダ

イゼーションにインラインデータまたはファイルデータを使用する場合、ASAPは座標点の間を線形に補間します。そのため、指定する点が多いほど、正確な結果

が得られます。

. . .



インラインデータを使用するサーフェスエミッターの位置での

アポダイゼーション

X アポダイゼーショ

ン値

Y アポダイゼーショ

ン値

中間列には次の２つの意味があります。この範囲の X 軸値の最初の列の値を適用この範囲の Y 軸値の３番目の列の値を適用

GRID 光源の場

合もあり


ン値


ン値


ン値


ン値



GRID 光源の場

合もあり

GRID 光源の場

合もあり

A S A P の光源


インラインデータを使用するサーフェスエミッターの方向での

アポダイゼーション

Z は光束エネルギーの方向で（EMITTING RECT コマンドを参照）、

左側は A 投影（X 方向）で、右側は B投影（Y 方向）です。この

場合、中央は Z の方向余弦（通常は両方の方向余弦として指定）で

す。次の例を参照してください。

光束加重を 1 1 に維持。アポダイゼーション後の

光束加重を推奨

PROD を指定すると、ASAP では、加重された合計（デフォルト）ではなく、A と B のスライスの積を使用してアポダイゼーションを計算。両側が非対称の場合に PROD を使用。A と B の断面スライスが同一の場合、右側を省略可

能。ASAP では常に直交スライスが対称であると想定。

代わりに PROD をここに指定可能。ただし、USERAPOD 行に配置され

ると動作しない。

最初のスライス

２番目のスライス

正しいアポダイゼーションが必要

Without PROD

With PROD









代わりに PROD をここに指定可能。ただし、USERAPOD 行に配置され

ると動作しない。

最初のスライス

２番目のスライス

正しいアポダイゼーションが必要

Without PROD

With PROD

19 ASAP テクニカルガイド ñ 光源

外部データファイルを使用する体積エミッターの角度によるアポダイゼーション

USERAPOD ANGLES は、関連する強度レベルの表によって作成された光線の角度

光束の重み付けをします。コマンドは、ゴニオメーター計測で使用されるように設

計されています。この構文を次に示します。

光線の強度が入力パターンを反射

極軸

ISO オプション

が必要

関連強度値のファイル

RADIANT X; DISPLAY; MESH; $VIEW

USERAPOD ANGLES X ’ FILENAME

EMIT CONE X ... ISO

18 19 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 0 0 0 20 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0 0 0 30 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 0 0 0 40 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 5 5 5 50 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 2 2 2 60 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 5 5 5 70 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 1 1 1 80 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 90 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 100 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 5 5 5 110 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 120 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 5 5 5 130 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 5 5 5 140 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0 0 0 150 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 5 5 5 160 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 170 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 180 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

光線の強度が入力パターンを反射光線の強度が入力パターンを反射

極軸

ISO オプション

が必要

関連強度値のファイル

RADIANT X; DISPLAY; MESH; $VIEW

USERAPOD ANGLES X ’ FILENAME

EMIT CONE X ... ISO

18 19 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 0 0 0 20 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0 0 0 30 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 0 0 0 40 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 5 5 5 50 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 2 2 2 60 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 5 5 5 70 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 1 1 1 80 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 90 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 100 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 5 5 5 110 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 120 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 5 5 5 130 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 5 5 5 140 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0 0 0 150 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 5 5 5 160 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 170 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 180 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

. . .

. .

ASAP テクニカルガイド ñ 光源 20

アポダイゼーションファイル形式

注意：外部ファイルが上の例と同一の形式の場合で、ファイル名が usap3d.n で、n が

整数の場合、コマンドの別の形式は次で指定されます。

USERAPOD ANGLES X usap3d.n

光源のアポダイゼーションに関数を使用することもできます。デフォルトの関数

は、常にガウスです。独自の関数を指定する場合、USERAPOD コマンドまたは

APODIZE コマンドが使用される前に通常通り定義する必要があります。関数を使

用する形式でのアポダイゼーションの一般的な形式は次になります。

$FCN funct_name funct_definition

USERAPOD POSITION [fcn] [c c c...]

USERAPOD DIRECTION [fcn] [c c c...]

方位角（度）

方位角

部分の数極部分の数

複写された

低い値

極角（度）

18 19 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 0 0 0 20 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0 0 0 30 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 0 0 0 40 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 5 5 5 50 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 2 2 2 60 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 5 5 5 70 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 1 1 1 80 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 90 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 100 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 5 5 5 110 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 120 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 5 5 5 130 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 5 5 5 140 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0 0 0 150 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 5 5 5 160 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 170 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 180 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

関連強度値（カンデラで計測）

方位角（度）

方位角

部分の数

方位角

部分の数極部分の数極部分の数

複写された

低い値

複写された

低い値

複写された

低い値

極角（度）極角（度）

18 19 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 0 0 0 20 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0 0 0 30 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 0 0 0 40 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 5 5 5 50 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 82 2 2 2 60 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 5 5 5 70 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 71 1 1 1 80 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 90 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 100 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 5 5 5 110 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 0 0 0 120 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 5 5 5 130 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 65 5 5 5 140 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0 0 0 150 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 5 5 5 160 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 170 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 180 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

関連強度値（カンデラで計測）関連強度値（カンデラで計測）


注意：$FCN は多目的に使用できる ASAP マクロで、関数が必要な種々のコマンドから

呼び出すことができます。ASAP のマクロの詳細については、テクニカルガイドの

『Predefined Macros』および『ユーザ定義マクロ』を参照してください。

データまたは関数が指定されていない場合、この構文で USERAPOD または

APODIZE がアポダイゼーションのために呼び出された後、デフォルトでガウス関

数が光源に適用されます。ガウスの形式を次に示します。

この場合、c と c' は、ガウスエンベロープの長半幅です。c はビームの全光束です。

関数を指定すると、最大 50 の係数を使用して方向空間または位置空間の関数形式

を指定できます。

関数が与えられている場合、関数（$FCN）定義の部分は変数 _1 と _2 を使用して

直交座標または方向余弦を表します。3次元空間で体積エミッターをアポダイゼー

ションする場合は、関数を指定して USERAPOD ANGLES を使用できます。この

場合、_1 と _2 の変数は、それぞれ極角と方位角を表します。スクリプトの例と

3D Viewer への出力を次に示します。

アポダイゼーションに関する最後の注意

光源に複数のアポダイゼーションを適用する場合、USERAPOD コマンドを 2 つ以上

続けて使用しないでください。ASAP では最後に定義されたコマンドのみが使用さ

れます。ただし、光源が作成される前に USERAPOD を使用して開始し、その後、

必要な回数の APODIZE コマンドを使用することはできます。

RADIANT Z

DISPLAY

AVE

MESH

RADIANT Z

DISPLAY

AVE

MESH

. . .

. .


光源の浸漬デフォルトの光源は、媒質０、「真空」に定義されています。次の LED の例のよう

に、真空以外の媒質で光源を作成する必要がある場合、ASAP にご連絡ください。

そうしないと、光線追跡での屈折計算が不正確になり、不正な側エラーが発生する

可能性があります。これが IMMERSE コマンドの目的です。補足説明、IMMERSEコマンドを参照してください。

I M M E R S E コマンド

多くの光学システムでは、光源が空気中にありません。IMMERSE コマンドを使用すると、それ以降に作成さ

れる光線が、指定された媒質で作成されます。これは、LED のモデル化に特に便利です。

構文例：

MEDIA; 1.49 ACRYLLIC

IMMERSE ACRYLIC !! All future rays are created inside ACRYLIC (n=1.49)

MEDIA; 1.5 ‘PLASTIC’IMMERSE PLASTIC

ENT OBJ; PLANE Z 1 RECT 2 2 ‘TOP’INTERFACE COAT +BARE AIR PLASTIC

TUBE Z 1 2 2 0 2 2 1 1 ‘SIDES’INTERFACE COAT +BARE AIR PLASTIC

PLANE Z 0.5 RECT 0.25 0.25 ‘DIE.TOP’TUBE Z 0.5 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 1 1 ‘DIE.SIDES’

EMIT OBJECT 0.2 –50EMIT OBJECT 0.1 –25

PLOT FACETS 1 1 OVERLAY; TRACE PLOT .

金型の上部および側面から光線を放射

PLASTIC 内で光線

を放射

MEDIA; 1.5 ‘PLASTIC’IMMERSE PLASTIC

ENT OBJ; PLANE Z 1 RECT 2 2 ‘TOP’INTERFACE COAT +BARE AIR PLASTIC

TUBE Z 1 2 2 0 2 2 1 1 ‘SIDES’INTERFACE COAT +BARE AIR PLASTIC

PLANE Z 0.5 RECT 0.25 0.25 ‘DIE.TOP’TUBE Z 0.5 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 1 1 ‘DIE.SIDES’

EMIT OBJECT 0.2 –50EMIT OBJECT 0.1 –25

PLOT FACETS 1 1 OVERLAY; TRACE PLOT ..

金型の上部および側面から光線を放射

PLASTIC 内で光線

を放射


複数波長光源、コーティング、または媒質が異なる波長で定義されている場合、ファイルの

始めに WAVELENGTHS コマンドを使用して、使用している波長を含む、波長の範

囲を指定する必要があります。最新の WAVELENGTHS コマンドのみが ASAP によって有効なコマンドとして検出されるので、この範囲は 1 度だけ指定します。

リストにできる波長の数には制限があります（ASAP モジュールの制限を確認する

には、［Command Input］ウィンドウに DIMENSION と入力します）。波長は、昇順

または降順でリストにする必要があります。この範囲を SPECTRUM コマンドと連

携して指定することもできます。リストでの方法を使用する場合、MEDIA の指数

と COATING PROPERTIES も、各波長に指定される番号と同じ順番でリストさ

れる必要があります。WAVELENGTHS コマンドを SPECTRUM コマンドと一緒に

使用する場合、最新の WAVELENGTHS コマンドに該当する波長とともに、最高で

200 の重みを使用して、光源の複数波長のスペクトルを作成します。（ASAP のオン

ラインヘルプで SPECTRUM コマンドの箇所を参照してください。）

異なる波長で複数の光源を作成する例の一部を次に示します。

例：異なる波長での複数光源の作成（スクリプトの一部）

注意：光線には単一の波長のみが関連付けられています。後で各光源がファイルに作成

される際、WAVELENGTH コマンドを使用して、波長がその光線のセットに指定されま

す。ASAP では、ファイルの最初に示された光源波長間を線形に補間します。そのた

め、WAVELENGTHS 範囲外の波長は使用しないでください。範囲外の波長を使用する

と、計算が不正確になる場合があります。

. . .

. .


26 ページの「組み込みガラスカタログによる簡単なレンズ」に示すスクリプトは、

2 次元のグリッド光源のプロットを生成します。

2 次元のグリッド光源

簡単なレンズを構築し、上の例のように独自の指数を指定するのではなく、

SCHOTT BK7 ガラス用の組み込みのガラスカタログを使用しました。3 つの個別

の 2 次元グリッド光線が、同一の位置に赤、青、緑の波長で作成され、レンズに照

射されました。3 つの波長での屈折率の違いによる分散が見られます。

該当する波長の色を示すために、光源を個別に追跡するテクニックを使用しまし

た。各光源が他の光源とは異なる波長である限り、TRACE コマンドは一度にすべ

ての光源に実行でき、実質的に上と同じプロットを生成できます。


組み込みガラスカタログによる簡単なレンズ

. . .

. .


SPECTRUM を使用する ASAP 内での多色光源の作成通常、ASAP の光源は、最後に指定した WAVELENGTH コマンドで定義されている

単一の波長で作成されます。多色光源は、異なる波長で光線を定義して作成されま

す。SPECTRUM コマンドは、次に示すユーザ定義のスペクトルパワー分布または

重みの表に従って光線の光束の重み付けを行う際に使用されます。

本テクニカルガイドでは、多色光源の熱（黒体光源）と数値の波長による重み付

けについて説明します。標準の肉眼反応の曲線については、ASAP テクニカルガイ

ド、『放射分析』の「CIE 値とグラフィックによる色分析」を参照してください。

黒体放射体 - T H E R M A L

光源の光束を変更するもう 1 つの方法では、特定の温度でのオブジェクトの熱放射

をシミュレートする機能を ASAP に与えます。このタイプの光源は、黒体放射体と

して使用できます。黒体エミッターのスペクトルパワーを、プロットの生成に使

用した ASAP スクリプトと共に次に示します。

例：黒体エミッターのスペクトルパワー

PHOTOPIC 標準輝度曲線（明るい照明への肉眼の反応）

SCOTOPIC 標準輝度曲線（薄暗い照明への肉眼の反応）

THERMAL 温度 T での黒体のパワー出力（K）

PHOTONS 温度 T での黒体の光子／秒（K）

w w' w" w'"... 重みの表


例：黒体エミッター

光源の全光束を計算する関数には、波長範囲での積分が必要です。通常、ASAP では光源に単一の波長しか指定できないので、光束は光源が作成された後の個別の計

算で変更する必要があります。最初の光源はランバーティアンエミッターである

必要があります。そのため、これは放射サーフェスまたは放射オブジェクトになり

ます。

ステファンボルツマンの法則に基づき、ASAP での算術演算式を使用して式が適

用されます。この関数を FBI（Fractional Blackbody Integral）関数と呼びます。式に

は、次のパラメータが必要です。

• エミッターの表面積

• 積分が行われる波長間隔

• 絶対温度で表す放射体の温度

• 光源の放射率（０～ 1、1 は完全な黒体放射体、０は放射なし）

. . .

. .


関数は、特定のスペクトル範囲または間隔で積分を行います。結果は W/cm2 で表

される放射放出度です。波長が計測された単位（1 ミクロンなど）と間隔が同じ場

合、結果は W/cm2/(波長の単位) で表されるスペクトル放射放出度になります。

たとえば、立方体のサーフェスが赤外線の黒体放射体の場合、例：赤外線での黒体

放射体の光源設定と同様に光源を設定し、光束を指定できます。

例：赤外線での黒体放射体の光源設定

変数 POWER は重要な式で、黒体光源の放射発散度を示します。この変数は、光源

の作成後に光束合計に適用します。光束をワットで表すために、UNITS コマンド

を使用して名前を変更しました。

黒体放射体 - P H O T O N S

次のコマンドを使用すると、「例：赤外線での黒体放射体の光源設定」で使用され

た同じスクリプトを用いて、黒体エミッターによって放射された光子／秒のスペク

トルを生成できます。

SPECTRUM PHOTONS（温度）

この結果を次に示します。


黒体エミッターによって放射された光子／秒のスペクトル

重みの表によるスペクトルアポダイゼーション

黒体エミッターによって放射された光子／秒のスペクトルでは、重みの表を使用し

てスペクトルで光源をアポダイゼーションしています。最後に指定された

WAVELENGTHS コマンドに該当する波長とともに、最大 200 の重みを使用して、

複数波長スペクトルを作成できます。この結果を生成するアポダイゼーションと

ASAP スクリプトの結果を例：重みの表とスクリプトによるスペクトルアポダイ

ゼーションに示します。

. . .

. .


例：重みの表とスクリプトによるスペクトルアポダイゼーション

光束の設定『ASAP Primer』の第８章で説明するとおり、FLUX コマンドを使用すると、全光束

の設定または光源の光束をある値に正規化するための数種類の方法が使用できま

す。この方法は、事前の光束計算に基づくことがあります。FLUX コマンドも現在

選択されているすべての光線に適用されます。このため、SELECT ONLY コマンド

を使用して編集する光線を選択できます。また、今後説明する予定の、複数光源で

の光源数にも適用されます。複数光源の場合、コマンドラインで明示的に指定さ

れているか、SELECT ONLY を使用しない限り、FLUX コマンド自体は作成された

すべての光源に影響します。複数のグリッド光源が作成され、それぞれに特定レベ

ルの光束を指定する必要がある場合の例を次に示します。

GRID . . .

FLUX TOTAL 0.4 SOURCE 0.1

GRID . . .

FLUX TOTAL 0.3 SOURCE 0.1

GRID . . .

FLUX TOTAL O.3 SOURCE 0.1


SOURCE 0.1 を定義済みの光源の相対参照として使用しない場合、各 FLUXTOTAL コマンドはすべての光源にまとめて適用され、以前の定義を上書きします。

次のスクリプトは、同じ結果をファイルの別のポイントに生成します。

GRID . . .

GRID . . .

GRID . . .

. . .

SELECT ONLY SOURCE 1

FLUX TOTAL 0.4


FLUX TOTAL 0.3


FLUX TOTAL 0.3

SELECT ALL

前述のとおり、ASAP は「flux」を光線またはビームのエネルギーのデフォルト名

として使用します。この名前は必要に応じて、「lumens」、「candela」、「Watts」など

に自由に変更できます。この名前は、次に示すように、UNITS コマンドのオプショ

ンの 2 番目の引数として指定されます。

UNITS length flux_name

まとめこれまでの説明で、光源にはさまざまな形式があることがわかりました。組み込み

のタイプ以外にも、外部ファイルがインポートできます。メニューコマンドから

BRO Light Source Library にアクセスすることも、$READ を使用して光線ファイル

を直接インポートすることもできます。ASAP の光源は Radiant Imaging, Inc. から取

得できます。オブジェクトは CAD プログラムからインポートでき、放射サーフェ

スオブジェクトにすることができます。

光束レベルは任意の値に初期化でき、FLUX コマンドを使用すると、その後いつで

も必要に応じて変更できることを学びました。単位名も UNITS コマンドを使用し

て変更でき、プロットや統計データをわかりやすくすることができます。

等方性の光源は、空間、方向、または角度のアポダイゼーションを適用して、実際

の測定値に一致するように変更できます。これは、USERAPOD コマンドまたは

APODIZE コマンドを使用して行います。LED などのアプリケーションでは、光源

を真空以外の媒質で強制的に開始するには、IMMERSE コマンドが必要なことがわ

かりました。

. . .

. .


また、1 つの光源につき 1 つ波長の基本ルールについても理解しました。ただし、

複数の波長依存のコーティング、指標、または光源を使用する場合は、すべての波

長を含む波長範囲を指定する必要があります。この指定は、ファイルの最初で 1 回行います。

SPECTRUM コマンドを使用すると、ASAP は、WAVELENGTHS コマンドで指定さ

れた一連の波長に対応する、標準の肉眼反応の曲線、黒体スペクトル、ユーザに指

定された重みが付けられたスペクトルを生成します。

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