COMSOL Multiphysics^® 5.6 リリースハイライト

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光線光学モジュールアップデート

光線光学モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics^® バージョン5.6では, より高速で正確な光線レンダリング, 希薄な粒子を含む媒体や粗い表面で光線を散乱させる新しい専用機能, および詳細なジオメトリを必要とせずに近軸レンズ系をすばやく設定するための新しい理想レンズ機能を提供します. これらおよびその他の光線光学機能の詳細については, 以下をご覧ください.

より高速でより正確な光線レンダリング

光線追跡プロットをレンダリングする場合, 新しい設定を使用して, 解データの出力時間ステップに対応していなくても, ジオメトリ内の面と光線の全ての交点を正確にレンダリングすることができます. 全ての光線の全ての交点を面と完全にレンダリングするために, 従来の実装では光線数の2乗に比例してスケーリングしていましたが, 新しいバージョンでは光線数に比例してスケーリングし, 光線の数が非常に多い場合に大幅なスピードアップにつながります. これは, 光線と球, 半球, または平面との交点の計算にも当てはまります. この新機能は, 次のモデルで確認できます:

A closeup view of the COMSOL Multiphysics version 5.6 UI showing the Ray Trajectories settings with the Data and Extra Time Steps sections expanded and an échelle spectrograph model in the Graphics window.

光線追跡プロット設定の新しい「全て」オプションにより, 光線の可視化がより速く, より正確になります.

プロットにおける部分的な透明性

プロットの部分的な透明度は現在, 幅広いアプリケーション領域で使用できますが, 多くのプロットには, 周囲のジオメトリの表面と一緒になっている光線の軌道などの複数のレイヤーがあるため, 光線光学での使用には特に注目したいです. 部分的な透明度により, 光線がカメラのバレルを通って伝播する場合でも, 光線をより明確に表示できます. この新しい透明度機能は, 次のモデルで確認できます:

A partially transparent model of a compact camera module showing the ray trajectories inside in a rainbow color table.

光線は, 透明レンズ系では不透明な線として描画されます

ドメイン内の光散乱

散乱ドメインノードを使用して, 水滴, ほこり, 煙, 泡, またはその他の小さな粒子を含むドメインで光線の減衰をモデル化できるようになりました. この新しい機能は, 散乱粒子の消光, 散乱, および吸収断面積を計算します. これは, レイリー理論, ミー理論, および光学的に大きな散乱粒子のいくつかの漸近モデルをサポートします. ミー理論から消光断面積と散乱断面積を計算する関数が一般関数として利用できるようになり, COMSOL^® ソフトウェアのどこでも使用できるようになりました. 光線の減衰はランダムにすることができます. または, 光線の強度を解くと, 各光線の強度を連続的に減衰させることもできます.

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粗い表面での反射と屈折

散乱境界機能が導入され, 光線が表面から散乱されたときの柔軟性が向上しました. これで, 反射と透過で光線を散乱させることを選択できます.

A model of a semitransparent gray square representing a surface and lines representing rays scattering off the surface in either direction.

光線は散乱面境界条件で両方向に散乱させることができます.

散乱表面境界条件を使用して, スポット図で表面傾斜誤差を変更した場合の影響を示すことができます.

理想レンズ境界条件

理想レンズ機能を使用して, 既知の焦点距離を持つ近軸表面をモデル化できます. 薄いレンズと厚いレンズを組み合わせて, 同等の近軸レンズを指定することもできます. 理想的なレンズ機能を使用することで, 完璧なレンズをモデル化することができます.

A lens model made up of gray circles and red, yellow, and green lines to represent the rays.

理想レンズ機能は完全なレンズのモデル化に使用できます

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新しいコーンベースの光線出射: 3D のフラットコーン

3D モデルで光線の円錐を出射するときに, 光線ファンまたはフラットコーンを定義することを選択できるようになりました. 平らにした光線の円錐を任意の平面に配置するように方向付けることができます. さらに, 他のいくつかの円錐光線放出機能は, 横方向を選択する際の柔軟性を高めます. つまり円錐分布での光線の正確な配置をより細かく制御できるようになったということです.

A gray double Gauss lens system model with rays visualized as red, orange, yellow, and green lines with arrows pointing toward the lens.

光線は xy 平面の平らな円錐で放出され, ダブルガウスレンズシステムに向かって伝播します.

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真空の波長, 周波数, およびその他の変数のランダムサンプリング

光線の補助従属変数を初期化する場合, それらの初期値を決定論的にサンプリングするか, バージョン5.6の新機能としてランダムにサンプリングすることもできます. ランダムオプションを使用する場合, 組み込みの正規分布, 対数正規分布, または一様分布からサンプリングできます. 光線が多色の場合は, 波長または度数分布から決定論的またはランダムにサンプリングすることもできます.

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光線周波数または真空波長をリセット

光線が境界で反射される場合, 真空の波長または周波数を再初期化を選択できるようになりました. 新しい値を直接指定することも, 分布からサンプリングすることもできます.

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一様分布からのより簡単なサンプリング

光線の補助従属変数を初期化するときに, 初期値が一様分布からサンプリングされる場合, 分布の最大値と最小値を指定するようになりました. 従来は, 平均と標準偏差を指定する必要がありました. これは, 多色光を出射するときの光線周波数または真空波長の初期値にも当てはまります. この設定は Czerny-Turner Monochromator モデルで使われています.

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薄い誘電体膜の吸収

照射光線パワーサブノードを材料不連続性ノードに追加することにより, 境界上の薄い誘電体膜を吸収する際の照射光線パワーを計算できるようになりました. 反射面と屈折面に複素数値の屈折率を持つ薄いコーティングがある場合, いくらかのエネルギーが表面に与えられます. さらに, 誘電体薄膜の複素屈折率を処理するための符号の規則が更新され, ドメインの複素屈折率の処理との整合性が向上しました.