광학 설계에서 내부 BSDF라고도 하는 총 내부 반사(TIR) 양방향 산란 분포 함수 (BSDF)는 두 개의 서로 다른 매질을 분리하는 인터페이스에서 측정된 양방향 산란 분포 함수에 해당합니다. 목적은 재질의 내부에서 표면 산란을 측정하는 것입니다.
TIR BSDF는 표면 산란과 총 내부 반사 현상이 두 개의 개별 매질에서 동시에 발생하는 거친 표면을 가진 재질과 관련이 있습니다. Total Internal Reflection Bidirectional Scattering Distribution Function의 줄임말입니다.
LightTools에서 설계된 VDI 텍스처가 포함된 광 파이프 (라이트 가이드)
여느 BSDF와 마찬가지로 빛의 방향도 고려되어야 합니다. 아래 그림은 각 케이스에 이름을 지정하는 방법을 보여줍니다.
이러한 측정은 산란 요소를 얇은 확산체로 고려할 수 없을 때 매우 유용할 수 있습니다. 예를 들어, 광파이프가 그레인 표면 마감과 결합된 경우 TIR BSDF 측정을 고려해야 합니다.
광학 설계에 TIR (내부 전반사)이 중요한 이유는 무엇인가요?
광학 설계 과정에서 정확한 시뮬레이션 결과는 정확도 높은 광학 특성에 의존합니다. 실제로 광선의 에너지와 방향이 어떻게 변화하는지는 광학적 특성에 따라 결정되며, 형상만으로는 광 분포를 결정할 수 없습니다. 따라서 사용할 재질의 광학적 특성을 가능한 한 정확하게 파악하는 것이 중요합니다. 정확한 특성을 얻는 가장 좋은 방법은 재질을 직접 측정하고 광학 소프트웨어로 사용할 데이터를 내보내는 것입니다.
상황:
솔루션:
Synopsys는 TIR 측정을 위해 어떤 솔루션을 제공하나요?
TIR은 가장 복잡한 산란 측정 중 하나이며, Synopsys는 TIR 측정을 위한 두 가지 솔루션인 Synopsys REFLECT 180S와 Synopsys Mini-Diff V2를 제공합니다.
REFLET 180S는 상단에 연마된 표면이 BSDF 결과(프레넬 손실 및 산란)에 영향을 미치지 않는 특별한 측정 환경 설정이 필요합니다. 당사는 측정할 샘플에 최대한 가까운 굴절률을 가진 반구형 렌즈를 상단 연마 표면에 부착하여 사용합니다. 이 반구형 렌즈는 측정되지 않는 표면 위로 들어오고 나가는 빛의 굴절을 제거합니다. 또한 광학적 접촉을 생성하기 위해 굴절률이 일치하는 액체를 사용하여 접촉면에서 프레넬 반사를 제거합니다.
그런 다음 Synopsys REFLET 180S를 사용하여 표준 BRDF 또는 BTDF 측정을 수행합니다.
샘플을 광학적으로 완전히 특성화하기 위해서는 네 가지 측정 설정이 필요합니다.
다음 그림은 VDI 마감 표면에 대해 Synopsys REFLET 180S에서 얻은 결과를 보여줍니다.
TIR 측정은 LightTools Microfacet 산란 모델과 Synopsys Mini-Diff V2를 함께 사용하여 도출할 수 있습니다.
이 솔루션은 Mini-Diff V2로 측정한 단일 파장, 입사각이 0°인 전면 BTDF와 LightTools Microfacet 산란 모델을 결합합니다. 이 설정은 측정되지 않은 표면에서 굴절이 발생하지 않는다는 이점이 있습니다.
Mini-Diff V2의 측정 결과는 Excel에서 포맷한 후 데이터를 LightTools로 가져와 Microfacet 모델에 적용할 수 있습니다.
Microfacet 산란 모델은 작은 패싯으로 이루어진 가상 표면 마감을 포함합니다. 이 패싯의 기울기는 빔이 한 입사각에서 표면에 닿을 때 나가는 광선이 하나의 분포와 일치하도록 설정됩니다. 다른 입사각의 경우 Microfacet 형상에 따라 분포가 계산됩니다. 따라서 사용자는 이 형상을 다른 모든 시뮬레이션에 사용할 수 있습니다.
작은 패싯으로 이루어진 거친 표면
다음 비교 차트는 시뮬레이션 결과가 측정 결과와 매우 유사하다는 것이며, 위의 방법을 검증합니다.
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