Que recherchez-vous ?
Qu'est-ce que la fonction de diffusion bidirectionnelle (BSDF) par réflexion interne totale (TIR) ?
Définition de la distribution de diffusion bidirectionnelle (BSDF) par réflexion interne totale (TIR)
Dans une conception optique, la fonction de distribution de diffusion bidirectionnelle (BSDF) par réflexion interne totale (TIR), également appelée BSDF interne, correspond à une fonction de distribution de diffusion bidirectionnelle mesurée au niveau d'une interface séparant deux milieux différents. L'objectif est de mesurer la diffusion de surface depuis l'intérieur d'un matériau. Elle est particulièrement pertinente pour les matériaux à surface rugueuse où les phénomènes de diffusion de surface et de réflexion interne totale se produisent simultanément sur deux milieux distincts. Voir l'image pour un exemple de guide de lumière avec une texture VDI modélisé dans LightTools.
Comme pour tout BSDF, il faut tenir compte de l'orientation de la lumière. Cette illustration montre comment nommer chaque cas. Une telle mesure peut s'avérer très utile lorsque l'élément diffusant ne peut pas être considéré comme un diffuseur mince. Un guide de lumière, par exemple, s'il est associé à des finitions de surface grainées, devra faire l'objet d'une mesure BSDF par réflexion interne totale (TIR).
Table des matières
Pourquoi le TIR est-il important dans la conception optique ?
Outre le BSDF classique, le TIR BSDF est un outil indispensable pour mesurer la diffusion optique angulaire. C'est l'une des nombreuses méthodes qui permettent de connaître avec la plus grande précision possible les caractéristiques optiques des matériaux que vous utiliserez.
Dans une conception optique, la précision des résultats de simulation repose sur l'exactitude des propriétés optiques. En effet, la géométrie ne détermine pas à elle seule la répartition de la lumière ; ce sont les propriétés optiques qui déterminent comment l'énergie et la direction des rayons varient. La meilleure façon d'obtenir des caractéristiques précises consiste à mesurer directement le matériau et à exporter les données pour les utiliser dans un logiciel d'optique.
Des mesures précises sont bénéfiques pour l'ensemble du processus de conception :
- Les concepteurs optiques ont besoin de propriétés optiques précises pour leurs simulations de traçage de rayons.
- Les ingénieurs en R&D doivent concevoir le matériau adéquat présentant les propriétés optiques requises.
- Le personnel chargé de l'assurance qualité doit maîtriser parfaitement les contrôles qualité tout au long du processus de fabrication.
Quelle solution Keysight propose-t-elle pour mesurer la TIR ?
La TIR est l'une des mesures de diffusion les plus complexes. Keysight propose deux solutions pour mesurer la TIR : le Keysight REFLET 180S et le Keysight Mini-Diff V2.
Keysight REFLET 180S
Cela nécessite un dispositif de mesure spécial dans lequel la surface polie supérieure n'a aucune influence sur les résultats de la BSDF (pertes de Fresnel et diffusion). La méthode Keysight utilise une lentille hémisphérique fixée sur la surface polie supérieure, dont l'indice de réfraction est aussi proche que possible de celui de l'échantillon.
Cet hémisphère élimine la réfraction de la lumière entrante et sortante sur la surface qui n'est pas mesurée. La méthode Keysight utilise également un liquide à indice d'indice adapté pour créer un contact optique, éliminant ainsi la réflexion de Fresnel à l'interface.
Vous pouvez ensuite effectuer une mesure BRDF ou BTDF standard à l'aide du REFLET 180S de Keysight.
Pour caractériser complètement un échantillon, vous aurez besoin de quatre configurations de mesure différentes.
Ce graphique présente les résultats obtenus avec le REFLET 180S de Keysight pour une surface de finition VDI.
Mini-Diff V2
Vous pouvez également effectuer des mesures TIR à l'aide d'un instrument Keysight Mini-Diff V2, en association avec LightTools et son modèle de diffusion Microfacet.
Cette solution combine le modèle de diffusion « Microfacet » de LightTools et une mesure BTDF réalisée à l'aide du Mini-Diff V2 : le BTDF frontal avec un angle d'incidence de 0°, mesuré à une seule longueur d'onde. Cette configuration présente l'avantage d'exclure toute réfraction sur la surface non mesurée.
Une fois les résultats de mesure du Mini-Diff V2 mis en forme dans Excel, vous pouvez importer les données dans LightTools pour le modèle Microfacet.
Le modèle de diffusion par microfacettes permet de créer un état de surface virtuel composé de petites facettes. La pente de ces facettes est définie de telle sorte que les rayons sortants correspondent à une distribution donnée lorsqu'un faisceau frappe la surface sous un angle d'incidence précis. Pour tous les autres angles d'incidence, le modèle calcule la distribution en fonction de la géométrie des microfacettes. Vous pouvez ensuite utiliser cette géométrie pour toutes les autres simulations.
Le tableau comparatif ci-dessous confirme la validité de cette méthode, les résultats de la simulation correspondant très étroitement aux résultats de mesure équivalents.
Vous avez besoin d'aide ou vous avez des questions ?