TracePro镜头杂散光分析优势
TracePro光学设计解析
2024/8/15
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CAD 转档
• 可读取CAD档案格式 – 通用格式Sat，Iges，Step – Pro/E (*.prt，*.asm) – Catia V4，Catia V5 – Inventor (*.ipt)
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• CIE
色光 混照 光色度 效坐， 果标辉
分 ， 度 析 三 ，
功 能
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光强度
• 各种光强度图，光线资 料，杂光分析等…
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扩散片
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定义光源
• 自定义光源
– 可建立平行光束，高斯光束，偏振光等… – 可自建各种发光角度分布 – 自订波长，黑体辐射，灰体辐射… – 可建立各式灯泡，LED等等…
• 灯泡库
– TracePro灯泡库 – Radiant Sources灯泡库 （Prosource转档）
LED设计及应用，照明灯具，车灯，投影显示器，扫描 仪，医疗仪器，激光器材，各式消费性电子产品等等…
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版本说明
• 目前版本：3.2.5 • 分为四个等级
– RC – LC – Standard – Expert
光学合成孔径成像系统的杂散光分析与抑制
ＤＯＩ：１０．１６１８５／ｊ．ｊｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．２０２１．０４．００８ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｘａｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ光学合成孔径成像系统的杂散光分析与抑制陈 靖，田爱玲（西安工业大学光电工程学院，西安７１００２１）摘 要： 为了提高光学合成孔径成像系统的成像质量，减小杂散光对成像系统的影响，文中结合杂散光辐照度计算结果和相机参数对光学合成孔径系统进行了杂散光分析。
在杂散光分析软件ＴｒａｃｅＰｒｏ中建立了系统的光机模型，对系统进行杂散光追迹，分析了杂散辐射主要来源。
仿真分析结果表明：设计的遮光罩，采用设置光阑、消杂光螺纹和发黑、涂消光漆等杂散光抑制措施，在光学系统太阳光与光学系统光轴夹角大于１°时，点源透过率均≤１０－４，达到了杂散光抑制的要求，验证了文中杂散光抑制方法的有效性。
关键词： 光学合成孔径；杂散光分析；光线追迹；点源透过率中图号： Ｏ４３９ 文献标志码： Ａ文章编号： １６７３ ９９６５（２０２１）０４ ０４３２ ０６犃狀犪犾狔狊犻狊犪狀犱犛狌狆狆狉犲狊狊犻狅狀狅犳犛狋狉犪狔犔犻犵犺狋犻狀犪狀犗狆狋犻犮犪犾犛狔狀狋犺犲狋犻犮犃狆犲狉狋狌狉犲犐犿犪犵犻狀犵犛狔狊狋犲犿犆犎犈犖犑犻狀犵，犜犐犃犖犃犻犾犻狀犵（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋： Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｍａｇｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆａｎｏｐｔｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔｒａｙｌｉｇｈｔｏｎｔｈｅｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒａｙｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｍａｄｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｔｒａｙｌｉｇｈｔｉｒｒａｄｉａｎｃｅａｎｄｔｈｅｃａｍｅｒａｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ＡｎｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＴｒａｃｅＰｒｏ，ａｓｔｒａｙｌｉｇｈｔａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｏｔｒａｃｅｓｔｒａｙｌｉｇｈｔａｎｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｍａｉｎｓｏｕｒｃｅｓｏｆｓｔｒａｙｒａｄｉａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ，ａｓｈｉｅｌｄｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｏｔｈｅｒｍｅａｓｕｒｅｓｓｕｃｈａｓｓｅｔｔｉｎｇａｐｅｒｔｕｒｅｓａｎｄｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｓｔｒａｙｌｉｇｈｔｓｃｒｅｗｓ，ｂｌａｃｋｅｎｉｎｇ，ａｎｄａｐｐｌｙｉｎｇｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎｐａｉｎｔ，ｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｕｐｐｒｅｓｓｓｔｒａｙｌｉｇｈｔ．Ｗｈｅｎｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｕｎｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｃａｌａｘｉｓｗａｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ１°，ｔｈｅｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｗａｓｌｅｓｓｔｈａｎｏｒｅｑｕａｌｔｏ１０－４，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｓｔｒａｙ?ｌｉｇｈｔｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊： ｏｐｔｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒｔｕｒｅｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｓｔｒａｙｌｉｇｈｔａｎａｌｙｓｉｓ；ｒａｙｔｒａｃｅ；ｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ（ＰＳＴ）第４１卷第４期２０２１年８月 西 安 工 业 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０２１ 收稿日期：２０２１ ０６ ２８基金资助：陆军装备预研项目（３０１１０２２２××××）；西安市智能探视感知重点实验室项目（２０１８０５０６１ＺＤ１２ＣＧ４５）。
TracePro 和OSLO的区别
TracePro 和OSLO的区别主要区别这二种新产品的最大区别是OSLO可以基于优化函数、相干光传播和分析波前，对光学系统进行优化。
OSLO还有Gaussian光束分析、公差分析、部分相干、矢量衍射、局部和全局优化函数，这些TracePro都没有。
OSLO还可以用多重结构同时分析和设计许多不同的光学系统。
还可以使用户可以用一种分析，通过改变透镜之间的间隔及对整个变焦系统进行优化，设计变焦系统。
OSLO可以用内建的局部优化和全局优化加上用户自定义的优化函数，用几何任何标准进行优化。
包括通过优化达到最佳像质、最小弥散斑或者使像差最小。
TracePro用内建的CAD用户界面，主要分析通过光学或者照明系统传播的能量通量。
它的主要用途是显示能量从光源通过任何光学、照明系统传播后的辐射/照度或者发光强度图。
通过对点和方向上的非序列性光线追迹，用户可以用分析系统中任何位置的能量损失、吸收、反射、折射、散射或偏振。
用户界面非常容易使用，并且允许用鼠标移动物件、生成物件或者用布尔运算修改物件。
它是CAD界面，而OSLO则是电子表格界面。
TracePro的CAD界面可以很快地学会使用，并且可以在光学和照明系统中观察到问题所在的区域。
TracePro的优点是它能够输入或者输出很多不同的CAD格式，包括：SA T，IGES，STEP 和STL。
TracePro对光学设计的数据进行CAD整合，模拟真实世界。
TracePro是考虑真实世界仿真中可能发生的任何事情的全3D虚拟原形系统。
目前，OSLO只能输出IGES文件格式，输入的文件格式只有Code V和Zemax光学设计的文件。
TracePro主要致力于如何追迹光学、照明或者照度系统中的能量。
程序不但创建光线的网格，而且根据任何面上的通量信息创建真实的面光源。
一个系统中可以有多个光源，包括白炽灯、荧光灯、HID、LED和半导体激光类的光源。
程序还追迹透镜中重要的非序列性鬼像的路径，从光源到反射器再返回的情况、杂光光栏之间、装配机构之间和反射镜之间传播的杂光。
TracePro光学仿真软件应用
TracePro光学仿真软件TracePro这套高阶光学仿真软件，是目前市占有率最高的仿真软件，这一切都是因为它以ACIS 的固体模型为核心，所以使用者在设计分析模型时，可以非常直观的了解其模型。
而在赋予其对象材质时，不需特殊的使用技巧，即可完成所有的设定，更是令人激赏。
当然功能强大且完整的分析图形及表格，更是使用者不可或缺的好帮手。
而这样功能完整的软件，其学习曲线却目前市面上所有光学软件中公认最短的，所以TracePro可以帮助使用者在很短的时间内完全学会使用TracePro，不会因为冗长的学习过程而使人却步。
应用领域车灯相关(HID、LED、Fluorescent、Incandescent……等的灯源)、太空相关(杂散光、鬼影、热效应对影像的影响……等)、显示相关、照明相关、生医相关、雷射组件、消费性电子产品、TracePro等级分类RC：这个版本是针对反射式照明系统在3D设计环境所设计的版本等级，可分析35个对象和10个光源。
LC：这个版本是针对所有的照明系统，其中包含大部分TracePro的分析功能，可分析35个对象和10个光源。
Standard：这个版本是针对所有的照明系统的标准版本，可分析绝大部分的照明及光学系统，且可无限制的设计光源及对象。
Expert：这个版本是最高等级的版本，这也意味着这个版本将可使用TracePro所有功能，其中还包括有RepTile、热分析及双折射……等等的高阶设计功能。
而Reptile是TracePro针对背光板所新增的特殊算法，可用来设计百万个以上用来散射的点以及多棱镜的增光片……等。
汽车产业车灯设计方案(TracePro in the automobile industry lamp)Design Overview汽车产业车灯设计方案利用TracePro强大的分析运算及简易的操作接口，准确的设计出符合国际法规要求的车灯系统。
更可搭配外挂模块-Photo-realistic Rendering秀出人眼的实际视觉效果。
基于点源透过率测试系统的杂散光标定
基于点源透过率测试系统的杂散光标定徐亮;高立民;赵建科;刘峰;周艳;李朝辉;杨菲;赵青【摘要】为了提高点源透过率(PST)测试系统的杂散光测试能力及测试精度,提出并设计了一种标准镜头,用于在大离轴角范围内对系统的杂散光测试范围及测试精度进行标定.利用简单的物理模型设计了一种在实验室内对点源透过率测试系统杂散光测试精度定标的标准镜头;测量了标准镜头的表面物理参数,并将其带入TracePro 软件计算出了不同离轴角对应的PST.对设计分析的PST值与实测的PST值进行比较,从而计算得到了该测试系统的测量精度.验证实验表明,该标准镜头的PST分析值与实测值之差优于1g/0.5,满足实验室内对点源透过率测试系统杂散光测量精度进行标定的要求,是PST绝对测量的可靠方法.该项技术为国内PST测试系统的精度校准问题提供了技术保障.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2016(024)007【总页数】8页(P1607-1614)【关键词】点源透过率测量;杂散光测量;标准镜头;标定;双向反射分布函数【作者】徐亮;高立民;赵建科;刘峰;周艳;李朝辉;杨菲;赵青【作者单位】中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;中国科学院大学,北京100049;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;中国科学院大学,北京100049;中国一航西安飞机工业(集团)有限责任公司,陕西西安710089;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安710119;中国科学院大学,北京100049【正文语种】中文【中图分类】TH703;TH743随着我国航天事业的发展，深空探测、火星计划、探月工程等重点工程已迈入一个新的时代，人们对光电设备的杂散光抑制能力也提出了新的要求，视场外杂散光的抑制能力终将成为评价光电设备探测与成像能力的关键指标。
TracePro镜头杂散光分析优势
27.07.2020
讯技光电科技（上海）有限公司
7
Sort ray path
• 将到达观察面的光线作分类，可轻松判断并找出在那 个面上产生杂散光
鬼像由这两个面造成
27.07.2020
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Ray History&Flux report
• 统计所有光线或是特定光线（可自选）所有数据，包 含光线自光源射出后至每个面的坐标位置、能量、方 向以及经过哪些表面等数据数据。并计算每个面所接 收到的能量、损失的能量或是吸收的能量等数据。
TracePro镜头杂散光分析优势
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镜头杂散光分析
• TracePro可以处理哪 些杂散光
• TracePro如何建立镜 头模型
• 如何描述散射模型 • 杂散光分析
小时，视场外的光也会通过A.S.到达成像面 – 红外系统中的自体辐射：由仪器本身的辐射热产
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轻松建立模型
• 利用OSLO，ZEMAX，CodeV等软件设计好镜头可直接转 入TracePro中，其中包含了材料的转换。
• 以SolidWorks或是Pro/E或其它CAD软件建立好机构模 型，再以TracePro轻松开启。（也可利用Solidworks bridge直接在Solidworks中设置模拟）
ห้องสมุดไป่ตู้
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BitMap Source分析
• 可利用BMP或JPG图档转换为TracePro的光源，仿真实 际图像经过镜头后之成像效果
tracepro使用指南
tracepro使用指南TracePro是一款用于光学和照明系统设计和分析的软件工具。
它具有强大的功能和灵活性，可以帮助用户快速准确地进行光学系统的设计和优化。
本文将为您介绍TracePro的使用指南，帮助您更好地了解和使用这一软件工具。
一、TracePro简介TracePro是美国Lambda Research公司开发的一款基于物理光学原理的软件工具。
它提供了一套完整的工具和功能，可以帮助用户进行光学系统的设计、分析和优化。
TracePro可以模拟和分析多种光学过程，包括散射、透射、反射、折射等。
它可以模拟光线的传播路径，并计算光学元件的性能参数，如光强分布、亮度、照度等。
二、TracePro的安装与启动2. 启动TracePro：启动TracePro后，可以选择新建一个项目或者打开一个已有的项目。
新建项目时，需要先选择一个工作目录和文件名，并设置项目的基本信息。
三、创建模型1. 创建模型：在TracePro中，可以通过两种方式创建模型，即创建几何模型和导入CAD文件。
创建几何模型时，可以选择从零开始创建或者使用预定义的几何体。
导入CAD文件时，可以选择支持的CAD文件格式，如STEP、IGES等。
2. 定义材料属性：在创建模型后，需要为模型定义材料属性。
可以从TracePro的数据库中选择预定义的材料属性，也可以手动定义或导入材料属性。
3.修改模型参数：可以对模型的参数进行修改，如几何体的大小、形状等。
也可以对模型的材料属性进行修改，如折射率、吸收率等。
四、设置光源和探测器1. 设置光源：在TracePro中，可以选择不同类型的光源，如点光源、平行光源、球面光源等。
可以设置光源的功率、波长、方向等参数。
2. 设置探测器：在TracePro中，可以选择不同类型的探测器，如粒子探测器、能量探测器、光强度探测器等。
可以设置探测器的位置、形状、大小等参数。
五、设置系统条件1. 设置边界条件：在TracePro中，可以设置系统的边界条件，如外部介质的折射率、吸收率等。
透射式红外镜头杂散光分析与抑制结构设计
透射式红外镜头杂散光分析与抑制结构设计宋新成1,2，张宇1，贾钰超2，黄攀2，金丽漫2，王彩萍2，罗宏2（1. 昆明理工大学机电工程学院，云南昆明 650500；2. 云南北方驰宏光电有限公司，云南昆明 650217）摘要：为降低严重的外杂散光对红外探测系统成像性能的影响，对系统的遮光罩、挡光环和镜筒的消光螺纹设计优化。
通过ProE软件和TracePro软件建立红外镜头的光机模型，采用正向光线追迹法，进行杂散光仿真分析，计算不同的光源离轴角度下的点源透过率值（PST），结合MATLAB软件绘制不同疏密程度的消光螺纹镜头消杂散光的PST曲线，并进一步验证三角形消光螺纹的抑制效果。
结果表明：设计的挡光环能抑制部分杂散光；添加合理的消光螺纹后能有效抑制红外镜头杂散光；适当增加消光螺纹的密度并采用三角形螺纹，相比无消光螺纹情况下PST值下降1～2个数量级。
当杂散光入射角大于临界入射角30 时，杂散光抑制能达到阈值指标，满足杂散光抑制工作需求。
关键词：杂散光分析；消光螺纹；挡光环设计；PST曲线中图分类号：TN216 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2018)11-1065-06Stray Light Analysis and Suppression Structure Design ofTransmissive Infrared LensSONG Xincheng1,2，ZHANG Yu1，JIA Yuchao2，HUANG Pan2，JIN Liman2，WANG Caiping2，LUO Hong2(1. Faculty of Mechanical and Electrical, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China;2. Yunnan KIRO-CH Photonics Co. Ltd, Kunming 650217, China)Abstract：To reduce the influence of severe external stray light on the imaging performance of an infrared detection system, the design of the baffle, vanes, and tube extinction thread are optimized in this study. An optomechanical model of the infrared lens is created using ProE and Trace Pro software. The forward ray tracing method is used to perform stray light simulation analysis, which calculates the point source transmittance (PST) values of different off-axis angles for the light source. PST curves of the astigmatism ofa matte threaded lens with different degrees of density are plotted using MATLAB software, and thesuppression effect of the triangular matte thread is verified. The results show that the proposed design of the vanes aids in suppressing some stray light. The addition of a reasonable extinction thread was also shown to suppress stray light effectively from the infrared lens. Moreover, as a result of appropriately increasing the density of the extinction thread and adopting a triangular thread, the PST value decreased by approximately 1-2 orders of magnitude compared to when the extinction thread was not used. When the incident angle of stray light was greater than the critical incident angle of 30°, the stray light suppression could reach the threshold index, thus meeting the requirements of stray light suppression.Key words：stray light analysis，extinction thread of tube，vanes design，PST curve0 引言随着红外成像技术的发展，不管是在军品应用还是在民品应用方面，人们的首要目的是要保证红外热成像镜头能在恶劣变化的环境下正常工作，并且红外系统的成像性能需要达到规定要求。
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2013/7/12
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Sort ray path
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鬼像由这两个面造成
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Ray History&Flux report
• 统计所有光线或是特定光线（可自选）所有数据，包 含光线自光源射出后至每个面的坐标位置、能量、方 向以及经过哪些表面等数据数据。并计算每个面所接 收到的能量、损失的能量或是吸收的能量等数据。
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BitMap Source分析
• 可利用BMP或JPG图档转换为TracePro的光源，仿真实 际图像经过镜头后之成像效果
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• 杂散光分析
2013/7/12
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TracePro可以处理哪些杂散光
• 杂散光简单的说就是不需要的光线 • TracePro可以处理的杂散光
– Ghost：一定在透镜表面反射偶数次 – 一次散射光：光源直接照射到系统的光学组件时产生 – Straight shot：光源直射进观察面 – 多次散射光线：光原先照射在档光板上再散射至光学组件 – 边缘绕射（Edge diffraction）：孔径大小对波长比值相对 小时，视场外的光也会通过A.S.到达成像面 – 红外系统中的自体辐射：由仪器本身的辐射热产
2013/7/12 讯技光电科技（上海）有限公司 3
轻松建立模型
• 利用OSLO，ZEMAX，CodeV等软件设计好镜头可直接转 入TracePro中，其中包含了材料的转换。 • 以SolidWorks或是Pro/E或其它CAD软件建立好机构模 型，再以TracePro轻松开启。（也可利用Solidworks bridge直接在Solidworks中设置模拟）
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如何描述散射模型
• TracePro可建立各种完整的散射模型 • 材料库中选择 • 软件中自行建立散射ABg模型 • BSDF模型 • Reflet量测BSDF值转入TracePro（独家提供）
2013/7/12 讯技光电科技（上海）有限公司 5
杂散光分析
• Display selected rays可利用鼠标在 观察面上直接框选 有问题的亮点， TracePro会直接显 示造成此亮点的光 路 • TracePro独创功能
以鼠标框选有问题之 讯技光电科技（上海）有限公司 2013/7/12 光线
光路立即显示于此 6
Ray Sorting
• 可依据选择面、能量、散射状况直来自筛选欲分析光线TracePro镜头杂散光分析优势
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2013/7/12
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镜头杂散光分析
• TracePro可以处理哪 些杂散光 • TracePro如何建立镜 头模型
• 如何描述散射模型