light tools光学设计报告
LightTools-照明设计解析软件
O P T I C A L R E S E A R C H ASSOCIATES 高峰
目录
1.引言
本文目录 结构
2.LightTools的组成模块
3.LightTools的应用领域
1.引言
LightTools是美国Optical Research Associates开发的真正意义上的照 明设计解析软件。内置3维CAD建模功能，在LightTools中可与任意的模块 进行组合，可自由设定反射、透射、散射、偏振光、薄膜等的光学特性。 可高精度、快速获得这些特性的照度分布、亮度分布、色度分布等计算结 果。LightTools依靠操作方便和丰富的设计功能模块，获得最佳的测试结 果，是一款卓越的照明设计工具。
2.LightTools的组成模块
★接收器设定 1.接收器（面、远场接收器） 2.表面的照度 3.亮度分布解析 4.光学系统整体的配光分布解析 5.滤光功能（面、波长、光路长度等） ★各种解析结果 1.2种亮度输出（空间亮度计，角度亮度计） 2.测试角度、范围的设定 3.散射图（光线和感光面的交点显示） 4.光栅图（伪彩表示） 5.线图 6.面图（3D阴影显示） 7.LumViewer（光栅、面、线同时显示） 8.CIE色度图输出 9.照度、角度强度分布的RGB输出 T功能（各光路的评价·解析、杂散光解析 11.光路追踪功能——光路的评价解析、杂散光解析
2.LightTools的组成模块
Solid Works Link Module
1.在Link的状态下，可以直接在LightTools中输入在Solid Works中制作的元 件和装配件。 2.在SolidWorks Link Module中设定的尺寸等参数可以直接在LightTools中编 辑。 3.与在LightTools中制作的其他元件相同，通过最优化功能能够自动修改在 LightTools中可编辑的SolidWorks模型的参数。
背光设计 的光学设计工具
背光显示的光学设计工具【提要】背光设计的目标包括低功耗，超薄，高亮度，亮度均匀，大面积，不同宽窄的视角控制。
为了实现这些挑战性的设计目标，并控制成本和快速实现，必须使用电脑辅助光学设计工具进行设计。
导言背光应用于小型，轻便，要求从背后照明的平板液晶显示器（LCD）等电子设备，包括小到如手掌大小的手持设备，大到大屏幕电视机。
背光设计的目标包括低功耗，超薄，高亮度，亮度均匀，大面积，不同宽窄的视角控制。
为了实现这些挑战性的设计目标，并控制成本和快速实现，必须使用电脑辅助光学设计工具进行设计。
本文介绍了美国ORA公司的LightTools光学设计和分析软件的特性，可用于开发当今最先进的背光设计应用。
用于背光的光学设计和分析工具背光照明系统需要将来自一个或多个光源的光进行某种转换，在一个区域或一个固定的角度；里产生需要的配光分布。
照明设计软件必须能够几何建模，对不同类型的光源和转换单元设定光学特性参数，而且必须能够使用光学追迹的方法来评价光线通过模型的路径并计算最后的光分布。
光分布采用蒙特卡罗模拟来计算特定区域和/或角度的照度，亮度，或发光强度。
光线从光源以随机的位置和角度发出，通过光学系统追迹，并在接收面上接收。
照度可以从表面接收器计算出来，强度可以从远场接收器获得。
通过在接收器表面定义亮度计，可以计算出亮度随空间和角度的分布。
在某些情况下，分析显示器的色度可能是很重要的。
指定光源（如发光二极管）的光谱能量分布，输出CIE坐标值以及相关色温（CCT），量化显示器的色度，在显示器上生成RGB真实光线渲染的图形。
这些分析在LightTools软件中都可以做到。
背光显示器的特点对照明分析软件有特别的要求。
正如将要说明的，背光发出的光线取决于印刷点的分布密度，或者微结构的分布模式。
对特定的微结构阵列的建模，如果直接使用CAD模型可能会导致非常大的模型尺寸。
LightTools软件提供三维纹理阵列定义的功能，能够进行准确的光线追迹和渲染，由于没有使用直接构建的几何模型，所以模型的体积更小，光线追迹更快。
lighttools光学模拟讲义
WRITTEN BY ADAMLEE
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2010/6/8
Modifying panel
这个面版提供一系列的选择,修 改指令.在这个面板的级连菜单 中可以对物体进行移动,旋转. 可以进行不同物体间的布林,裁 减等操作.另外,导入的几何模 型也要在这个菜单中进行修复
WRITTEN BY ADAMLEE
WRITTEN BY ADAMLEE
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2010/6/8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
光度学的几个基本单位
Luminous flux Illuminance 光通量 光照度 功率 每单位面积的 功率 每单位立体角的 功率 每单位面积,每 单位立体角的功 率
Luminous intensity 发光强度 Luminance 亮度
WRITTEN BY ADAMLEE
在这个面板中,提供 了常用的五种3D物 体.如球体,立方体等. 使用的方法和插入 元件的方法类似,通 常可以先行插入,然 后再进行修改.
WRITTEN BY ADAMLEE
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Viewing panel
这个面板提供不同的查看方 式,包含放大,缩小,按照座标 系进行旋转.值得一提的是在 这个面板中提供了修改UCS 座标和在3D视图中量测距离 的功能
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几个需要注意的设定
WRITTEN BY ADAMLEE
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3D design viewer window
这个窗口用与执行 LightTools的大部分操 作.同时在3D的显示图 中可以对当前的几何 模型进行选择,修改.也 可以使用右键来修改 相关表面的属性.
光Tools光源设计软件设计、分析、优化和交付光源光学说明书
LightTools Illumination Design Software Design, Analyze, Optimize andDeliver Illumination Optics2Design HighlightsThe Complete Design Solution for Illumination ApplicationsDesign accurate, cost-effective illumination optics with LightTools ® software. Its unique design and analysis capabilities, combined with ease of use, support for rapid design iterations and automatic system optimization help to ensure the delivery of illumination designs according to specifications and schedule.Smart system modeling with full optical accuracy and precision — Createdesigns easily with 3D solids that can be inserted into the model at any size, in any location and at any orientation. Geometry is always editable using Boolean andtrimming operations that retain the optical accuracy of surface shape, position and intersection for all calculations.Rapid evaluation of optical behavior during design iterations — With point-and-shoot ray tracing, gain an instant understanding of the system’s optical behavior by graphically starting and aiming rays from any point in the model. Rays are displayed visually and updated automatically as the model is changed and they can be moved and rotated interactively to study the behavior of a model.Quick convergence on the design that best meets your goals — Improve system performance automatically with the most effective illumination optimization algorithms available. LightTools’ fully integrated optimization capabilitiescombine design and analysis features to allow you to optimize any aspect of your system to meet performance goals. For example, optimize a system to match a target illumination distribution whilesimultaneously maximizing total power.Figure 1: LightTools’ smart modeling capabilities make it easy to quickly build complex illumination systems. Point-and-shoot ray tracing provides instantfeedback on system alignment.3Figure 5: Surgical lamp modeled in the LightTools Advanced Design Module.Robust modeling of complex su rfaces — Model complex optical surfaces with skinned solids, a highly versatile, fully optimizable class ofgeometrical objects whose size and shape are defined by multiple cross-sectionsalong their length. Apply textures — 2D, 3D and user defined — to any planar surface and vary the shape, size and spacing of texture elements as needed. Use theExceptional Software SupportWhen you use LightTools, you can expect to receive the most comprehensive software support in the industry to ensure that you are productive throughout your illumination design projects.``Expert technical support staff comprised of degreed optical engineering professionals``Dedicated customer website includes FAQs, macros, example models, tips and more ``Comprehensive documentation ``Onsite and offsite software training``Regular program updates with customer-requested enhancementsAdvanced Design Module to quicklymodel freeform optics and produce optical systems that have superior light control, increased energy efficiency and innovative design forms.Efficient model parameter management — Use parametriccontrols to establish links among optical system parameters so that changing one parameter automatically updates all associated parameters. Design modifications correctly propagatethroughout the system, maintaining both the design intent and the physical realism of the model.Ease of use — Work faster with LightTools’ smart user interface. Hierarchical data structures, editable spreadsheets, tabbed dialog boxes, multiple design views and navigation windows support interactive geometry creation and modification. Reduced design time with libraries, example models and utilities — Jump start your design with LightTools’ robust set of libraries, including sources,materials, lenses and surface treatments. Example models demonstrate key LightTools features, such as modeling sources and defining surface properties.Custom solutions to automate tasks and leverage other tools — Have unlimited design flexibility with the LightTools COM interface. Automaterepetitive design tasks using Visual Basic ® macros. Incorporate LightTools functions into other COM-enabled applicationsFigure 2: LED collimator modeled and optimized with LightTools’ SOLIDWORKS Link Module. It was designed in SOLIDWORKS, linked to LightTools, and optimized to achieve collimated light. The top images, including intensity plot, show the starting design andthe bottom images the optimized solution.Phosphor Coatingsuch as Microsoft Excel ® or MATLAB ® to achieve an integrated, multi-application engineering environment.Seamless information sharing with CAD programs — Import and export CAD data using industry-standard formats. Associate LightTools entities with CAD files andupdate geometry with the click of a button. Link SOLIDWORKS models to LightTools and optimize your design. Group and simplify imported geometry and perform repairs to maintain CAD model integrity and improve ray trace speed.Figure 3: Spotlight model with curved cover lens. A series of toroidal lensletson its output face spread the light into anelliptical pattern.Figure 4: LightTools can easily handle complex LED packaging designrequirements. You can immerse elements in one another, in multiple levels — ideal for modeling the embedded phosphor and epoxy covering in an encapsulated LED.4Analysis HighlightsAnalysis Tools That Verify and Ensure Design PerformanceWith LightTools’ virtual prototyping capabilities, you can quickly analyze your system and perform tradeoff studies. Explore design alternatives,study light behavior and improve product quality by identifying and fixing potential problem areas early in the product development process.LightTools calculates all the photometric and radiometric quantities needed to perform a complete illumination analysis. Define any number of receivers on real or virtual surfaces in the model to collect ray trace results for illumination analysis. Calculate illuminance, luminance, luminous intensity (near and far field) and encircled energy (angular and spatial) at any receiver.Figure 6: LightTools’ full suite of analysis tools includes intensity, luminance,illuminance and color performance charts.5 Angular and spatial luminanceanalysis — Attach angular and spatialluminance meters to surface receivers toanalyze and display luminance. Move theluminance meter angle to see what thefabricated system’s performance will looklike at any viewing angle, in real time.Accurate predictions of colorimetricperformance — Obtain calculations ofCIE coordinates (1931 x-y or 1976 u’-v’)for receivers as well as the CorrelatedColor Temperature (CCT) as a functionof position or angle. Visualize true colorappearance of an illuminated surfaceusing the RGB plotting capability.Simulation of real-worldconditions — Include surface effects suchas polarization, scattering, reflection andrefraction (with Fresnel losses) and theperformance of thin film coatings. Includematerial effects such as dispersion,volumetric absorption, volume scatteringand color filtering.Flexible, efficient Monte Carlo raytracing — Perform an accurate illuminationanalysis with rapid and robust Monte Carlosimulations. Select forward or backwardray tracing to enhance simulation speedand accuracy. Filter data accordingto a variety of criteria to improve yourunderstanding of the results. Graphicallydisplay the paths of traced rays. Defineaim regions for sources and surfacescatterers to limit traced rays to importantareas of the model.Accelerated ray tracing — Select raytracing shortcuts to speed up simulations.With accelerated ray tracing, control thelevel of accuracy on selected surfaces toincrease ray trace speed by 4x to 60x ormore. Turn on probabilistic ray splitting toenable LightTools to intelligently choosewhich rays to trace and to ignore ray pathsthat carry little power.Visual design evaluation andcommu nication — Visualize illuminancein the 3D model to quickly understand thedistribution relative to model geometry.Generate photorealistic renderings toassess and demonstrate how yourillumination optics look and perform.Include lit appearance in photorealisticrenderings to show the luminance effectsof light sources contained in the model.Figure 7: CIE color difference analysiscalculates and optimizes system colorperformance. This is useful for producingan even color distribution.Figure 8: LightTools’ photorealisticrenderings can demonstrate theappearance of your optical systemduring design evaluations and productpresentations.Figure 9: Visualize illuminance in the 3Dmodel to quickly understand the shapeand orientation of the distribution acrossa receiver relative to model geometry.Figure 10: LightTools charting providesmany options to customize illuminationsimulation results to meet personal,company or industry standards.Customizable, interactivecharting — Display the output ofillumination calculations as line or rasterplots, scatter plots, contour plots, 3Dsurface plots and many more formats.Interactively rotate and zoom charts toview a specific region of data. Customizecharts to meet personal, company orindustry standards.Faster solutions with increasedcompu ter power — Speed up complexanalysis and optimization processes withLightTools’ multi-CPU support. LightToolsmakes full use of hardware configurationsinvolving multiple CPUs or singleCPUs with hyperthreading or multiplecore architecture.6ApplicationsSample Applications and Key FeaturesAcross a broad range of illumination applications, LightTools helps you get high-performance, cost-effective systems to market faster. Complete design and analysis features, combined with groundbreaking illumination optimization capabilities, allow you to achieve design solutions unachievable with any other software. View a gallery of LightTools applications at /lighttools/lighttools-application-gallery.html.LEDs, including LED dies, LED arrays and LED packaging ``LED utility to quickly build a complete model``Library of pre-defined LEDs ``Multiple immersion for modeling the embedded phosphor and epoxy covering in an encapsulated LED ``Fully optimizable skinned solids for creating efficient LED couplers ``User-defined materials to model phosphor-based white LEDs ``Advanced Design Module tools for fast, robust modeling of freeform optics used in LEDs and LED collimator lensesBacklit displays``2D and 3D textures, including multiple appliqués, dot patterns, fine groove structures and bump structures for solids and surfaces ``User-defined 3D texture shapes and patterns for designing and analyzing arrays of complex surface reliefs ``Backlight utility that automates system setup and facilitates rapid design studies``Backlight Pattern Optimization utility that designs and optimizes backlight extraction patternsDigital and overhead projectors ``Library of pre-defined LCD, DMD and LCoS projector models``Light source definition using existing ray data sources, including Radiant Source ™ Models``Built-in colorimetry analysis features to evaluate color quality and simulate display appearance ``Skinned solids to create complex mixing-rod shapes with minimal effort and optimization capabilities that automatically refine the design form``Backward ray tracing for rapid, high-accuracy spatial luminance calculationsFigure 12: Cutaway of an LED-driven backlight. The pattern of extracting textures has been optimized using LightTools’ Backlight Pattern Optimizer to give the uniform output shown (partially)on the right side of the model.Figure 11: This photorealistic rendering of a lit LED shows a level of source model detail that can be easily achieved inLightTools.7Lighting/luminaires``Photorealistic renderings to visualize both how a luminare is lit and how it lights a room``Reflector construction andautomatic pattern-generation tools ``User-defined 3D textures that efficiently model a variety of complex components, from pillow optics to light diffusers for fluorescent troffers ``True-color RGB output``Utility to read and convert IES-formatted angular intensity data files into LightTools angular apodization files``MacroFocal Reflector tool fordesigning multi-surface segmented reflectorsLightpipes``Interactive construction, parametric editing and automatic optimization of complex shapes``2D and 3D texture capabilities, where each solid or surface can have multiple appliqués, dotpatterns, fine groove structures or bump structures``Probabilistic ray splitting, Fresnel loss and mixed scatter to improve speed and accuracy of light pipe simulations``Volume scattering inside amaterial to simulate the diffusing characteristics of appliqués Stray light simulation ``Ray path analysis that visually identifies stray light issues and summarizes energy flux and total power``Point-and-shoot rays that illustrate potential ray path problems ``Receiver data filtering for multiple analyses from a single simulation``Importance sampling using aim areas for efficient analysis of stray light in systems``Ghost image analyzer utility ``Vehicle interior lighting and displays ``Library of pre-defined LED and filament sources``CAD import and export to leverage existing data``Photorealistic renderings of an optical system’s lit appearance ``Virtual luminance meters that can be graphically positioned at any location in the model space to measure spatial and angular luminance and evaluate display visibility and quality Vehicle interior lighting``Macro control of spline, sweep and patch surfaces``Far-field and surface receivers that collect light rays and successfully predict the luminous intensity output of lighting components ``Accelerated ray tracing of imported CAD geometrySolar collection and daylighting ``Skinned solids for classical and custom solar collection optics ``Solar utilities for modeling of solar collection systems``3D textures to model brightness-enhancing optics``Fluorescence to enhance light capture in solar concentrators ``Photorealistic renderings to show the effect of daylighting enhancementsMedical devices``Full suite of volumetric optical effects, including scatter,phosphorescence and absorption ``Ability to apply Henyey-Greenstein and Gegenbauer models to a material for tissue modeling ``Extensible BSDF surface scattering capabilitiesMachine vision and laser scanning components``GRIN material modeling and a full complement of geometric laser propagation capabilities ``Accurate geometric modeling of both illumination and detection optics across the electro-magnetic spectrum``Photorealistic renderings to evaluate illuminator and detection optics from the detector’s point of viewAerospace and defense/spaceborne systems``Stray light and off-axis rejection analysis, including aim areas and importance sampling ``Blackbody source spectrum ``CAD import for optical mounts and assembliesFigure 15: LightTools is useful for modeling the effect of solar radiation for daylighting and architectural applications.Figure 14: Automotive interior lightingmodeled in LightToolsFigure 13: LED street lamp modeled inLightTools08/15.CE.CS6211.Synopsys, Inc. • 690 East Middlefield Road • Mountain View, CA 94043 • ©2015 Synopsys, Inc. All rights reserved. Synopsys is a trademark of Synopsys, Inc. in the United States and other countries. A list of Synopsys trademarks is available at /copyright.html . All other names mentioned herein are trademarks or registered trademarks of their respective owners.Core ModuleThe LightTools Core Module provides graphical 3D solid modeling functionality and interactive optical ray tracing for creating and visualizing optical and opto-mechanical systems, including the capability to specify properties for materials and optical surfaces.Productivity-enhancing features include an intuitive user interface, libraries of task- and application-specific utilities and examplesystems, programming extensions for automating workflow and photorealistic renderings of mechanical models.All other LightTools modules are fully integrated with the Core Module.For more information about LightTools modules, visit/lighttools/lighttools-modules.html.Configure LightTools to Meet Your NeedsLightTools has multiple modules that can be licensed in various configurations to meet your specific application needs. The CoreModule is a prerequisite for all other modules, which include the Illumination Module, Optimization Module, Advanced Design Module, Advanced Physics Module, SOLIDWORKS Link Module, Data Exchange Modules and Imaging Path Module. These modules work together seamlessly to provide a complete design and analysis solution for illumination systems.。
lighttool在背光设计上的应用
先搞个序言天气冷大家多穿点衣服。
今年气候比较异常，感冒病毒变种显著增多。
千万不要在这个时候感冒，否则，你可能会是下一种猪流感的创始人。
如果别人家破人亡了，你要记得，那是你干的。
关于背光源信息显示如今这个社会有很多种信息显示技术，其中一些被用于照明显示。
我们今天所广泛使用的平板显示是基于LCD显示技术的，它通常都需要一个叫做背光源的照明系统。
这一章我们将通过一个简单的例子来介绍背光源设计，这个过程中可能会占用一部分内存。
一个背光源系统的大体结构如下图所示：·Light source（光源）。
正如这篇文章中的例子里，光源通常都是一个带有反射镜的冷阴极射线管（CCFL）。
而对于小型的显示器则一般使用一个到多个LED。
·Rectangular light guide（矩形导光板）。
它通常被人们叫做导光管，用来传输从边缘光源发出的用于照明液晶板的光线。
·Additional layers（增光板）。
许多背光系统利用显示器前面的散射或者增光装置（BEF）来适当的改变光照的均匀性和角度。
这个设计的重点在于把光线传输到垂直于原来的传播方向，这样就可以更好的为导光板上面的LCD液晶板提供照明。
这里有许多种传输方式，其中一些将会在backlight tutorial（背光指南）中描述和示范。
其中最主要的两种方式是印刷式输出（paint dots）和模型化输出（3D texture）。
不过这两种输出方式都依赖于lighttools中的property zone。
设计一个数字图像显示器在这篇文章的例子里，我们假定一个廉价的数字图像显示设备。
它由一个照明范围为3.5×5 inch（88.9×127mm）组成，附带一个存储记忆卡槽，这样你可以利用它来显示存储在一个数码相机里或个人电脑里的数字照片。
对于这些图片，控制操作等等，它具有充分的处理能力。
这个例子里不打算介绍这个设备里的包装，电源，处理器等器件，只是尽量简洁的描述显示器。
光学设计实验报告范文(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光学系统设计的基本原理和方法。
2. 掌握光学设计软件的使用，如ZEMAX。
3. 学会光学系统参数的优化方法。
4. 通过实验，加深对光学系统设计理论和实践的理解。
二、实验器材1. ZEMAX软件2. 相关实验指导书3. 物镜镜头文件4. 目镜镜头文件5. 光学系统镜头文件三、实验原理光学系统设计是光学领域的一个重要分支，主要研究如何根据实际需求设计出满足特定要求的成像系统。
在实验中，我们将使用ZEMAX软件进行光学系统设计，包括物镜、目镜和光学系统的设计。
四、实验步骤1. 设计物镜（1）打开ZEMAX软件，创建一个新的光学设计项目。
（2）选择物镜类型，如球面镜、抛物面镜等。
（3）设置物镜的几何参数，如半径、厚度等。
（4）优化物镜参数，以满足成像要求。
2. 设计目镜（1）在ZEMAX软件中，创建一个新的光学设计项目。
（2）选择目镜类型，如球面镜、复合透镜等。
（3）设置目镜的几何参数，如半径、厚度等。
（4）优化目镜参数，以满足成像要求。
3. 设计光学系统（1）将物镜和目镜的镜头文件导入ZEMAX软件。
（2）设置光学系统的其他参数，如视场大小、放大率等。
（3）优化光学系统参数，以满足成像要求。
五、实验结果与分析1. 物镜设计结果通过优化，物镜的焦距为100mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。
2. 目镜设计结果通过优化，目镜的焦距为50mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。
3. 光学系统设计结果通过优化，光学系统的焦距为150mm，半视场角为20°，成像质量达到衍射极限。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了光学系统设计的基本原理和方法。
2. 学会了使用ZEMAX软件进行光学系统设计。
3. 加深了对光学系统设计理论和实践的理解。
4. 提高了我们的动手能力和团队协作能力。
5. 为今后从事光学系统设计工作打下了基础。
注：本实验报告仅为示例，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。
工程光学课程设计lighttools
工程光学课程设计lighttools一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握工程光学的基本概念、原理和应用，提高学生的科学素养和工程实践能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解工程光学的基本概念和原理；（2）掌握光线的传播、反射、折射等基本现象；（3）熟悉光学仪器的基本结构和原理；（4）了解光学在工程领域中的应用。
2.技能目标：（1）能够运用光学知识分析和解决实际问题；（2）具备制作和调试光学仪器的基本技能；（3）能够运用光学软件进行光学设计和分析。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对光学学科的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、创新的精神；（3）培养学生团队协作和交流分享的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.工程光学基本概念和原理；2.光线的传播、反射、折射等基本现象；3.光学仪器的基本结构和原理；4.光学在工程领域中的应用。
具体安排如下：1.导言：介绍工程光学的基本概念和原理，引发学生对光学学科的兴趣；2.光线传播：讲解光线的传播规律，通过实例分析光线的传播现象；3.反射和折射：阐述反射和折射的原理，分析反射和折射现象；4.光学仪器：介绍光学仪器的基本结构和原理，讲解光学仪器的应用；5.工程应用：介绍光学在工程领域中的应用，激发学生的学习兴趣和创新精神。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法：1.讲授法：讲解工程光学的基本概念、原理和应用；2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光学仪器的应用；3.实验法：安排光学实验，让学生亲手操作，加深对光学现象的理解；4.讨论法：学生进行小组讨论，促进学生之间的交流和思考。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将采用以下教学资源：1.教材：《工程光学导论》；2.参考书：光学原理与应用、光学仪器设计等；3.多媒体资料：光学实验视频、光学仪器图片等；4.实验设备：光学仪器、实验材料等。
基于红外应用的光锥Light tools仿真设计
的安装空间决定。 但圆锥体状和棱锥体状的光锥 的光传输特性是一样的， 在设计的时候可以根据 实 际要 求选 用【 ｊ Ｊ 。 对 于红 外系 统而 言 ，在 满足 像质 要求 等前 提下 ，要达 到 空间短 小 ，大 视野 角 的能量 聚集 ，同 时又希 望使 用尽 可 能小 的红 外探 测器 ，实际上 就 是希望 系 统有尽 可 能小 的等 效Ｆ 数【 ４ 】 。在 传统 的
器置于小端，接受集中后的光束 。 它是一种非成像的聚光元件，它不能使物体成像清晰，但可 以 用 于对 成像 细节 不加要 求 的光学 系统 中，与场镜 类似 可增 加 光照度和 减 少探测 器面 积［ ２ 】 。在应 用
中光锥 使用 圆锥 体状 还是 棱锥 体状 ， 要根据 光 阑 的形位 尺 寸和光 电接 收器 件 的尺寸 形状 以及 仪器
目的， 在红外系统中有很好的应用 。 本文首先阐述 了光锥的应用和设计原理 ， 基 于现有 设备， 在 固定光锥大小端面尺寸的前提下， 利用 Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ 软件对光锥进行仿真设计和 测试实验。结果表 明， 使用不 同面型光锥会影响光能聚集， 使用 一次曲面光锥 能够达到 较好的光能聚集； 不同长度光锥聚光 中心的位置不同， 通过控制光锥长度可以控制聚光
２ ． １ 光锥 面型 分析
首 先设置 光源 为锥 形 点光源 ，光源 端 面半 径为 ７ ０ ｎ Ⅱ ｎ ，与法 线夹 角 为 １ ９ ． ４ ７ 。 。到光锥 大端面 距 离 固定 ， 在光 锥 小端面 设置 探测 器 ， 接 收光信 号 。 设置光 源 总功率 为 １ Ｗ， 光 锥长 度为 １ ９ ２ ｍｎ ｌ ， 分别 采 用如 图 ２ （ ａ ） 一次 曲面 、（ ｂ ） 双 曲面 、（ ｃ ） 抛 物 面面 型 的圆锥 形光 锥仿 真 图 ，利用探 测器 收集
光学LED-Light Tools
• Set wavelength on top to the wavelength the tape says
• We are going to calibrate the machines • Bottom left knob: Set for no light making it
out, absorbance=100% (w/o the tube pressing down the detector is blocked from light) (abs. is the bottom numbers)
Spectrophotometry
• Right bottom knob: Set for zero absorbance using tube of water
photon as energy • 2. Or it could go through the electron
transport chain
What does spinach want?
• Protocol on pg. 9-3 • Isolate some the spinach’s chlorophylls by
• Only certain photon energies can be absorbed or emitted
• Distance between orbitals represents difference in energy
• An electron cannot be in the middle of energy levels
light tools光学设计报告
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
初始设计
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主光学元件初始结构
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优化结果(二)
• 最终优化的主光学元 件比初始结构高一点； • 但曲线的形状还是和 初始结构一样。
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Conclusion
经过上述优化，LED的一次光学设计使 其效率和光强分布方向性提高了很多，因 此光学设计是非常重要。 现阶段很多光源生产商在LED设计中应 用的光学设计方式都是凭借自身经验或者 仿照国外已成熟技术，自我创新设计能力 非常差，这是国内公司发展滞后的瓶颈。
Light tools 光 学 设 计
王磊 江苏激蓝科技有限公司
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd.
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Contents
• • • • • 简介 一次配光优化 LED色温优化 背光的网点设计与优化 应用举例
一次配光光学设计
K2 LED封装一次配光举例
ห้องสมุดไป่ตู้
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
Luxeon K2原厂数据
•光强分布为朗伯体 •光通量：17.6 lm •最大光强5.04 cd
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light tools光学设计报告
王磊 江苏激蓝科技有限公司
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd.
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Contents
• • • • • 简介 一次配光优化 LED色温优化 背光的网点设计与优化 应用举例
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LED色温优化
设计荧光粉发光的白光LED色温
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
LED色温在light tools中的优化方案
如果我们能够得到与荧光粉相关的准 确数据，便可以通过调整荧光粉的密度来 精确调整LED的色温； •荧光粉密度可以有下面表达方法: –单位体积内荧光粉颗粒数(particles / mm3) •利用Mie理论（Mie theory）：通过输入荧光 粉颗粒大小，介质与颗粒的折射率等数据， 计算出平均自由程。
一次配光光学设计
K2 LED封装一次配光举例
BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd
Luxeon K2原厂数据
•光强分布为朗伯体 •光通量：17.6 lm •最大光强5.04 cd
BEX Technologies(Jiangs化前设计
现阶段，多数光学材料生产厂家网点 设计都考经验，设计结果如下:
网点规律均匀分布
光栅出光效果图—光分布不均匀
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优化后效果
Light tools基于光学理论和光学材料特性 的综合分析后，对LED背光的出光效果优化后:
优化后网点分布
lighttools光学设计讲义
WRITTEN BY ADAMLEE
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2010/8/1
光學模擬軟體中光線的概念
任何一本教科書中光線追跡的章節，都會描述圖中帶箭頭的藍色線為“光 線”.但在光學模擬的過程中,我們需要不同的定義:“光線是空間中帶著方向向 量與光通量的點。圖中的這些線只是這些點通過光學系統的路徑。”光學模 擬的一切運轉都是基於這一點. 光學模擬軟體以三維卡氏座標 (x、y、z) 在與你所描述幾何形狀相同的全域 座標系統中描述光線。這些光線還有一個方向向量及相關的能量參數和介質 屬性伴隨著它。在均勻介質中（例如真空或在玻璃、塑膠物件中），光線沿 著方向向量移動。在不同介質的界面或在反射面上，方向向量改變。當光在 界面處理時，光通量及介質的特性也可能改變，在一個表面上所有光線的這 些參數,是我們來評估,分析光學系統的基本.
按住ctrl鍵不放修改block為導光版大小並與之前導入的圖形布採用block建立並調整為響應大小擇properties遮光貼布需建立兩個block其一為貼布大小另一為視窗大小調整好位置後二者相減建立遮光貼adamlee33201081step設定物體表面的光學完全反射雙adamlee34201081建立光源表面是能量選擇自定義使用已經建立好發光角度光角度光源writtenadamlee35201081抓取網點參數在autocad載入lisp抓取程式ltd成功鍵入ltdwrittenadamlee36201081建立texturezone並套用清空再貼入抓取網修改網點深度點生成的文件adamlee37201081adamlee38201081receiver修改分修改此角度修改數據窗adamlee39201081更新方式writtenadamlee40201081結果分析查看結果平均值需注意儘量減小該值以增加可信度writtenadamlee41201081thankyouwritten1
LightTools 最佳化技术应用
限制条件(Constraints)-无
Ref: C:\LTUser\Color_Mix_Set.lts (Number of Rays 30000) *Show Color Triangle
25
最佳化后的结果
26
最佳化前后的比较
最佳化前
最佳化后Βιβλιοθήκη 27特殊 Merit Function 应用
针对特殊需求,LightTools另提供三种Merit Function
…in the valley, optimization can find the minimum.
Valley Local minimum
Merit function, including valley
10
如何建立价值函数
LightTools 属性对话窗中的参数都可以设定成为变数(只 要按滑鼠右键即可) 大多数的计算 栏位都可以建 立成价值函数 价值函数可以 多群组化
现今的系统更为复杂
– 需要更多变数与分析,徒手操作已不敷需求了
4
LightTools 照明最佳化
如今 ORA 投入了大量的人力物力,终於克服了照明系统 最佳化的挑战
– 照明系统最佳化的变数与目标相对的比成像系统大的多,困难度 相对提升不少
LightTools 提供了一功能强大也使用简单的最佳化功能
新的 NSRay merit function 会出现在 Optimization Manager (in System Navigator)
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NSRay merit function 目标设定方式
All rays in fan/grid must hit target surface!
To define the target surface:
光学设计实验报告收获(3篇)
第1篇一、实验背景光学设计是光学工程领域中一个非常重要的分支，其目的是通过对光学元件和光学系统的设计，实现对光信息的有效控制和利用。
随着科技的发展，光学设计在各个领域都得到了广泛的应用，如航空航天、光学仪器、光纤通信等。
为了更好地掌握光学设计的基本原理和方法，我们进行了光学设计实验。
二、实验目的1. 理解光学设计的基本原理和方法；2. 掌握光学设计软件的使用；3. 提高实验操作能力和创新意识；4. 培养团队协作精神。
三、实验内容及方法1. 光学元件设计：通过实验，了解光学元件的基本参数，如焦距、折射率等，并运用光学设计软件进行光学元件的设计。
2. 光学系统设计：运用光学设计软件，根据实验要求设计光学系统，如透镜组、反射镜等，并优化系统性能。
3. 光学系统测试：对设计的光学系统进行测试，验证其性能是否符合预期。
4. 实验报告撰写：对实验过程、实验结果进行分析，总结实验收获。
四、实验收获1. 理论知识收获通过本次实验，我们对光学设计的基本原理有了更深入的了解。
我们学习了光学元件的参数计算、光学系统的设计方法以及光学系统的性能评价。
这些知识为我们今后从事光学设计工作奠定了坚实的基础。
2. 实践能力收获在实验过程中，我们学会了如何使用光学设计软件，如Zemax、TracePro等。
通过实际操作，我们掌握了光学设计的基本步骤，提高了自己的实践能力。
3. 团队协作收获本次实验分为小组合作进行，每个小组成员负责不同的实验环节。
在实验过程中，我们学会了如何与团队成员沟通、协作，共同完成实验任务。
这有助于提高我们的团队协作能力和沟通能力。
4. 创新意识收获在实验过程中，我们不断尝试不同的设计方法，寻求最优方案。
这使我们培养了创新意识，学会了在遇到问题时，从多角度思考，寻求解决方案。
5. 实验报告撰写收获在撰写实验报告的过程中，我们学会了如何整理实验数据、分析实验结果，并用文字表达自己的观点。
这有助于提高我们的写作能力和逻辑思维能力。
lighttools课程设计
lighttools课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握LightTools软件的基本操作界面和功能模块。
2. 学生能掌握利用LightTools进行光学设计的基本原理和方法。
3. 学生能掌握如何运用LightTools进行模拟、分析和优化光学系统。
技能目标：1. 学生能运用LightTools软件进行光学元件的建模和布局。
2. 学生能运用软件进行光学仿真，分析光学系统的性能。
3. 学生能通过调整参数，优化光学系统设计，提高系统性能。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对光学设计的兴趣，提高解决实际光学问题的热情。
2. 学生通过团队协作，培养沟通与协作能力，增强团队意识。
3. 学生在学习过程中，培养严谨、务实、创新的学习态度，树立正确的科学观。
课程性质分析：本课程为光学设计软件实践课程，旨在帮助学生将光学理论知识与实际应用相结合，提高光学设计能力。
学生特点分析：学生已具备一定的光学理论知识，具有较强的学习能力和探索精神，对光学设计软件有一定的好奇心。
教学要求：1. 教师应引导学生掌握光学设计的基本原理，培养实际操作能力。
2. 教师应注重培养学生的团队协作能力和创新思维。
3. 教师应关注学生的学习进度，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. LightTools软件概述- 软件界面及功能模块介绍- 光学设计基本原理2. 光学元件建模与布局- 建立光学元件模型- 元件布局与参数设置3. 光学系统仿真与分析- 光线追迹与系统性能分析- 优化方法与策略4. 实践项目与案例分析- 简单光学系统设计与分析- 复杂光学系统优化与改进5. 团队协作与成果展示- 分组讨论与协作- 成果展示与评价教学内容安排与进度：第一周：LightTools软件概述，熟悉软件界面及功能模块第二周：光学元件建模与布局，学习建立光学元件模型及布局方法第三周：光学系统仿真与分析，掌握光线追迹和性能分析方法第四周：实践项目与案例分析，分组进行光学系统设计与分析第五周：团队协作与成果展示，展示设计成果，进行评价与总结教材章节关联：本教学内容与教材中光学设计软件应用章节相关，涵盖光学系统设计、仿真、优化等方面的内容，确保学生能够将理论知识与实际操作相结合。
Light Tool-光学建模软件
光学建模软件Light ToolLight Tools 软件由美国Optical Research Associates (ORA)公司于1995年开发而成的光学系统建模软件。
1997年，ORA 又成功开发出与 Light Tools 主体程序配套使用的 Illumination 模块，圆满地解决了照明系统的计算机辅助设计问题。
Light Tools是一款光学建模工具，它可以通过绘制图形让你创建、观察、修改并且分析光学系统。
它的风格近似于精密复杂的CAD程序，但是，它有扩展的数值精度和专门进行光学设计的光线追迹工具。
Light Tools 是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，提供最现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束器、衍射光学元件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路。
由于 Light Tools 把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并配有“放置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能，使它在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节中均可发挥重要的作用，成为人们理想的工具。
Light Tools 主要功能系统建模提供多种展现系统光机模型的方式和人机交互的手段。
使用者可直接在系统的二维、三维线框图或三维实体模型图上进行各种操作。
方便易用的图形交互式建模和修改功能包括元件或元件组的放置、移动、旋转、复制和缩放。
操作时既可用鼠标以实时观察修改造成的效果，也可用键盘以输入准确的数据。
透镜、反射镜和棱镜等光学元件及各种机械件可以极快地以图形方式“画入”系统。
系统数据可以用表格和元件详情对话框的形式列出和修改。
所有上述各种输入方式同时并存，可交替使用。
光机一体化设计光学和机械元件的形状的描述是通过对软件提供的一组尺寸可变的基本实体模型做布尔运算（与、或、异等等）实现的。
这些光学或机械部件的形状虽然可能非常复杂，但均可以在软件中得到精确的展现和描绘，并以光学精度进行光线追迹。
Light Tools软件介绍
LightTools 简介LightTools 是一个全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，提供最现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束器、衍射光学元件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路。
由于LightTools 把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并配有“放置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能，使它在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节中均可发挥重要的作用，成为人们理想的工具。
LightTools 简介美国Optical Research Associates (ORA®) 公司以研制国际领先的CODE V® 光学工程软件而著称于世。
1995年，该公司根据用户需求和计算机技术的发展，隆重推出最新产品—光学系统建模软件LightTools，马上得到各国用户的欢迎和好评，并获得国际大奖。
1997年，ORA 又研制成功与LightTools 主体程序配套使用的Illumination 模块，圆满地解决了照明系统的计算机辅助设计问题。
其中的主要功能简单介绍如下：系统建模提供多种展现系统光机模型的方式和人机交互的手段。
使用者可直接在系统的二维、三维线框图或三维实体模型图上进行各种操作。
方便易用的图形交互式建模和修改功能包括元件或元件组的放置、移动、旋转、复制和缩放。
操作时既可用鼠标以实时观察修改造成的效果，也可用键盘以输入准确的数据。
透镜、反射镜和棱镜等光学元件及各种机械件可以极快地以图形方式“画入”系统。
系统数据可以用表格和元件详情对话框的形式列出和修改。
所有上述各种输入方式同时并存，可交替使用。
光机一体化设计光学和机械元件的形状的描述是通过对软件提供的一组尺寸可变的基本实体模型做布尔运算（与、或、异等等）实现的。
这些光学或机械部件的形状虽然可能非常复杂，但均可以在软件中得到精确的展现和描绘，并以光学精度进行光线追迹。