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LightTools基础培训(PPT 192).pdf

LightTools基础培训(PPT 192).pdf

上传者: lifp 2011-10-10 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《LightTools基础培训(PPT 192)pdf》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含LightToolsDaysBasicTraining工程师黄健maxhuangcybernetshcnhttp:wwwcybernetshcn课程符等。

LightToolsDaysBasicTraining工程师黄健maxhuangcybernetshcnhttp:wwwcybernetshcn课程目标•介绍LightTools操作接口•初步讲解基本操作指令–针对CoreModule与IlluminationModule介绍•透过练习让学员能熟悉LightTools使用环境大纲•Section:照明原理介绍•Section:LightTools基本介绍•Section:几何形状建立•Section:建构复杂的对象•Section:光学特性设定•Section:定义光源•Section:接收面与图表•Section:进行模拟•Section:UtilitiesLibrary简介Section照明原理介绍光和眼睛的反应•“光”–电磁光谱的可视部分–波长从到(nm)•人的眼睛并不是对所有的可视光谱做出相同的反应-需要改变测光量•眼睛最大的感光度•nm(黄绿)为眼睛的反应函数即使是Vλ也能计算出来能量的转换•实际的能量(W)在使用测光函数的光束(lm)中变化=Φ)()(λλλdVPKΦ–fluxP–PowerV–PhotopicresponseK-定数(明视觉为、暗视觉为)例:光源nm中放射W能量。有多少光束被放射了?Flux==lm以同样的能量波长变为nm的情况:Flux==lmPrimaryIlluminationQuantities•常见的量–Flux(通量)•Radiometric•辐射记量•Photometric•亮度记量–Illuminance(照度)–Intensity(强度)–Luminance(辉度)IlluminanceAreaLuminanceAreaIntensitySolidAngleFluxIlluminance辐射记量与亮度记量LuminanceIlluminanceIntensity亮度记量间的关系IfDistance,R,islargeI=Illuminance*RIfLisconstantIntensity=L*ProjectedAreaIfIlluminanceisconstantFlux=Illuminance*Area=AdaeIlluminancFluxIfLisconstantFlux=L*EtendueIfPSAisconstantovertheareaEtendue=Area*PSAIfIntensityisconstantFlux=Intensity*SolidAngle)sin(IntensityFluxΩ=φθθddIfLuminanceisconstantIlluminance=L*ProjectedSolidAngleΩ=φθθθddL)sin()cos(eIlluminancyxzφθ=AdaL)cos(IntensityθΩ=AddadLφθθθ)sin()cos(FluxFlux光和面相互作用•在系统的建模中非常重要•入射到面上的光可以透射光可以反射光可以吸收•透射和反射的性质由面的特性决定•有些面是单一的(完全的反射镜)–有些面复杂(部分反射镜)–可通过测定得到正确的面的特性•取决于波长和入射角(AOI)•没有完美的光滑表面!散射特性在设计上往往占有重大的功用•一般而言表面通常同时存在着镜射与散射的特性。常见的散射表面:Scattering(散射)InOutSPECULARSnell’sLaw(Ex:Mirror)DIFFUSELambertian(Ex:WhitePaper)MIXTURERealLife(Ex:GlossyPaper)完美镜射与散射只能存在在理想状态下InInOutOutSectionLightTools基本介绍LightTools介绍•LightTools–OpticalResearchAssociates。•成立。•LightTools开发。•员工超过人、以上技术背景人员、PHD。–NonsequentialRayTracingSoftware。–DObject。–MonteCarloRayTraceMethod。•优点–不只是分析软件更是设计软件!–计算速度快。何时需要用到LightTools?•每一个需要去控制光线的行业里都可以应用LightTools的模块•目前版本:LightTools–CoreModule:提供了广泛的光学模块选择方案•系统的建构•布尔运算•交互式D立体建模环境的革命性照明设计软件•包含宏语言和支持COM的界面–IlluminationModule:提供蒙地卡罗模拟法•照明系统的仿真•MonteCarlo光源•接受器与计量器–OptimizationModule:全新的优化功能•完整的优化系统MeritFunction•寻找最佳情况,增加系统的效能–FourDataTransferModule:支持通用工业CAD数据格式•标准格式:STEP、SAT、IGES。•特殊应用软件的格式:CATIA。确认你的计算机系统项目操作系统的需求处理器IntelPentiumIII,PentiumIV,PentiumM,Xeon,orAMDAthlonprocessors(GHZorhigherrecommended)支援多CPU系统注意:不支援IntelItanium处理器。操作系统MicrosoftWindows、WindowsXP内存最小MB(建议GB以上)光驱用来安装软件USB埠执行LightTools时需安装key显示器吋以上的屏幕建议分辨率为建议使用支持OpenGL的显示适配器。绘图机全部操作系统支持的绘图机。列表机全部操作系统支持的列表机。LightTools的特色•模型建构–CAD用户图形接口(GUI)使用简单–能容易的修改建立的组件包含布尔运算–可以读取及转成IGES、STEP及SAT文件格式–材质:折射率、吸收率、体散射、偏振–表面:穿透反射吸收、散射、涂膜、偏振、Fresnelloss–“pointandshoot”光迹追踪功能。•照明分析–各式光源(可自建角度、空间分布)–多种观察方式(照度、强度、辉度和色彩)–速度快•杰出的灵活性–结合指令列和GUI–其它软件搭配MATLAB、VB、VBAC…照明分析的基本架构光源接收器MonteCarlo计算光学系统照度图表LightTools的应用•照明系统的设计与分析–导光管、平面显示器、汽车照明、投影系统…等•杂散光研究–Veilingglare,scatteredlight(BSDF)•复杂的光机设计•概念设计•光学设计–可与CODEV连结开始一个新模型•当然首先要执行LightTools程序•选择File>NewModel>DDesignLightTools的操作接口D设计窗口详解善用鼠标右键•鼠标左键与一般Windows功用相同即「选取」功能•鼠标右键的功能却相当多–单击即可跳出文字选单–按住可进行D视野的旋转–与Ctrl键同时按住可进行视野缩放–与Shift键同时按住可以进行视野平移客制化自己的操作环境•View>ViewPreferences–记得要记忆环境(SaveViewEnvironment)练习一:认识与设定个人接口•将D编辑窗口修改为白底黑字,单位:mm,曲率模式:Radius•EditPreference–GeneralPreferenceSystem•Title:自行定义名称•Unit•RadiusMode–Default•ReveiverSource单位改为Photometric•Save:将环境储存成系统内定值–RightClickon“GeneralPreference”–SaveGeneralandDefaultSection几何形状建立指令按钮•LightTools的指令按钮有三层–第一层:类别选单(共种)•D模型、编辑、光线…等–第二层:种类选单•D模型种类、光线种类…等–第三层:指令选单•比其他层的图示大•图示会标示需要输入的点•指令栏会实时的告知下一步第一层:类别选单第二层:种类选单第三层:指令选单LightTools中所谓的「对象」•LightTools以实体模型为架构–每一个物理实体都是一个完整的固体模型–每个对象都有表面表面不会独立存在•所建构的几何形状称为“primitives”(原型)–原型多为球、方块、柱状…等–可以透过编辑成为复杂的几何形状•一个对象是透过多个原型结构所组成的OpticalvsMechanical•对象的原型可以从“Elements”及“DObjects”建构只是初始设定会不同AddmechanicalelementAddopticalelementMechanicalAluminumDObjectsTIR,Reflect,AbsorbBKglassElementsSurfacePropertiesMaterialCategory基本原结构•方块(Cube)•球(Sphere)椭球(Ellipse)超环面(Toroid)•圆柱(Cylinder)椭圆柱(EFiber)自由面(Skinned)•延伸(Extruded)旋转(Revolved)跟着图示输入点输入点输入点输入点坐标系统•LightTools有全局(Global)与使用者坐标(UCS)–两个坐标系统皆遵循右手定则•旋转坐标采用光学旋转坐标(Eulerangle)–顺序很重要!对多方向旋转而言:Alpha先转接着Beta沿着新轴再转最后Gamma再沿着更新轴再转xyzz'y'axyzz'x'byzy'x'gxAlpha>Beta>Gamma>Alpha:“Z往Y”为正Beta:“X往Z”为正Gamma:“X往Y”为正坐标旋转范例说明a=b=g=a=b=g=a=b=g=XYplaneYZplane使用者定义坐标UCS•UCS可以根据全局坐标进行相对的位移与旋转–View>ViewUCS>UCSPreferences表面坐标系统•每一表面有属于自己的区域坐标•Z轴为沿物体外的法现方向•可以使用UCS来观察表面坐标位置黑色轴为全局坐标的标示轴彩色轴为UCS的标示轴坐标设定为UCS坐标将坐标回复至全局坐标如何定义UCS•可至Viewing面板上选取UCSAxes面板•UCS可以放置在表面或光在线来进行校正与定位–UCS坐标与全局坐标的相对关系在进行草图设计时是非常方便移开原点沿着工作面旋转放置在表面上输入三点定义新轴放置在在线UCS视图•藉由D设计窗口上的工具栏按钮可以清楚的知道物体的各方向视野前视图(UCSXYplane)上视图(UCSXZplane)右视图(UCSYZplane)「点」的输入•LightTools提供了坐标点的输入方式来建立模型•坐标点可以透过绝对坐标值或相对坐标值的方式来输入–XYZLXYZ绝对坐标–DXYZLDXYZ相对坐标•所有的坐标输入之后将会换成全局坐标值「点」的输入()•点的输入也可以用长度与角度的方式来表示–LA在工作窗口上的长度与角度ooqla,la,la,la,la,「点」输入范例•XYZ,,点位置在全局坐标的原点•DXYZ,,相对前一点往X移往Y移往Z移•LA,长,角度•重复上一个点坐标利用「点」来建方块###BlockPtXYZ,,XYZ,,XYZ,,xyz,,la,dxyz,,###BlockPtLightTools会转换为:•直接点选D对象或是树状列上的对象名称,呼叫属性窗口直接修改对象参数–对象层可以修改坐标方位等–Primitive层可以修改外型尺寸利用对话窗口修改光学组件•当对象为光学组件时材料内定值为BK表面会根据不同功能适时给予光学的特性Texture功能棱镜单透镜平板镜面D光学组件参考面光学组件反射镜面练习二:设计单镜片•设计一个Lens,直径mm,厚度mm,FrontSurface曲率半径mm,位于xyz(,,),ReaeSurface曲率半径mm。储存此档案。参考面(DummySurfaces)•永远以线架构的方式呈现•两种参考面–平面(Flatplane)•坐标起始点为中心点法线方向往点方向•通常在设定观察面时会使用到–球面(Sphericalsurface)•坐标起始点为中心点法线方向同全局坐标•经常使用在复杂对象的建构上“Extruded”与“Revolved”•两个建模的指令可以建构出较为复杂的原型–Extruded:利用点构成一平面再进行延伸以成为实体–Revolved:利用点构成一平面在进行旋转以成为实体“Extruded”的建立步骤点点点点n步骤:选取另一窗口定义点n步骤:定义外型步骤:输入“”结束整个步骤“Revolved”的建立步骤步骤:定义外型步骤:鼠标见点两次结束外型(或输入“”)步骤:定义旋转轴以两点决定步骤:决定旋转角度可透过指令栏输入编辑ExtrudedRevolved•对话窗将显示所有点相对于对象的坐标值–可以藉此编辑修改点坐标位置–无法额外增加点•其他的功能–Extruded:可以改变长度与锥度–Revolved:可以改变旋转角度练习三:建立一反射罩•开启练习二档案(将Lens隐藏)•右图为一反射片图示每个点的位置如下•利用“Extruded”功能来建立该反射罩•存档练习三•依序输入坐标点也可先在Excel表输入后以复制Æ贴上的方式完成•需在YZ窗口做图Repeatlastpoint,withspaceattheendtoexecutethecommandCrosssectionDepth练习三•利用Excel简化的方法Section建构复杂的对象复杂的对象•透过LightTools所建构的D组件如同上一章所提到的我们称为“primitives”(原型)•复杂形状的对象可以藉由以下方式获得:–由多个原型所组成–读取CAD软件所建构好的模型•可以藉由类别选单中的「修改」来进行编辑如何选取多个对象来编辑•在系统导览中对对象–按鼠标左键选择单一对象–Shift鼠标左键选择一范围的对象–Ctrl鼠标左键选择想要的多个对象选择功能面板选择单一对象再增加一个对象选择选择一个范围内的对象移除选择原来的镜片第一个镜片矩阵复制的镜片编辑功能面板•选择了对象之后:–可以移动、复制及旋转–可以校准物件–可以缩放物件–可以针对对象进行矩阵复制•方形状排列•圆形状排列利用文字选单编辑•当选择了一个或多个对象后立即按下鼠标右键即出现文字选单提供编辑选项•EditAllSelected可以方便改变多个对象的特性群组功能面板•群组功能可以让每一个独立确有关系的对象群组起来–在移动群组时每个组件也会相对的移动–每个组件有各自的特性(材料、光学特性及尺寸…等)布尔运算•布尔运算(Booleanoperations)可以将LightTools所建立的对象群进行处理以产生较复杂的对象–多个对象组成「一个」对象–可进行无限次的布尔运算–运算后的形状仍可编辑–布尔运算后仍可解除运算•每次Unbool即解除前一次运算导光管布尔运算范例布尔运算前的导光管所有对象布尔运算的种类•Union将两个以上的物件相加•Intersect保留两个对象重迭的地方•Subtract两个对象相减(第一个物件减第二个物件)•Trim将对象切割一个面•Unbool取消布尔运算Union(联集)Intersect(交集)Subtract(差集)第一次选取第二次选取SubtractTrim(裁减)裁减前裁减面垂直方向(法线)输入两个点保留的部分裁减后练习四:数组反射罩()•将之前的练习三档案开启利用“Trim”的指令裁减成为度角的反射罩(先将物件的X坐标改为)–中心位置在X=裁减点在XYZ,,的地方–暗示:LA将会是不错的指令oTrim练习四:数组反射罩()•利用“Circulararray”功能将三角反射罩旋转复制成一o反射罩–原始的对象会重复一次(记得删除)–将所有对象选取后进行“Union”布尔运算后可再编辑洞的直径大小与位置在经过布尔运算后仍可以在Properties…中进行修改按下鼠标右键可以修改名称布尔运算后的对象树状列•“SystemNavigator”(系统导览)会将对象结构以数壮烈的方式显示出来•表面若是出现括号表示该面在布尔运算后消失了对象名称原型对象的表面(括号表示该面已消失)范例:积分球•建构积分球–建立两个球半径分别为mm与mm然后相减–建立一半径mm的圆柱–将上述布尔运算相减后的球壳减掉上述的圆柱半径mm的球半径mm的球差集胶合(Cement)•Cement常运用在两个表面间无空气存在的情况–胶合时若两表面曲率不同则第二选取的表面将会自动与第一面相同–注意:若两个表面特性不同时会产生不同方向的光线往返会有不同结果出现•Break破坏两个表面的胶合情形–点选Break再点选欲破坏的胶合面–Break执行后两个面仍会是重迭但不互相胶合胶合功能范例欲胶合面先选第一面再选第二面胶合完后在系统导览上会显示成一群组物件沈浸(Immersion)•Immersion(沈浸)允许当AB对象相互干涉时告知是A物体沈浸在B物体内使在进行计算时不会发生错误•每个对象仍是独立的不需要进行形状上的修改•Remove是Immerse回复指令•常用的模型:–Xprisms–Cladfibers–Lightemittingdiodes沈浸功能范例•光纤–选择第一个对象:包覆层(沈浸区)–选择第二个对象:核心层(沈浸物)–沈浸•在Properties对话窗中的Immersion分页将可以得知沈浸的相关信息数据转换功能•许多时候复杂的组件会藉由CAD相关的软件来建构•数据转换模块可以提供档案的汇入与汇出可接受的档案模式包括:–SAT–STEP–IGES–CATIA数据转换•对于数据转换的过程–LightTools实体模型架构的软件每个对象都是实体•SAT、STEP及CATIA都是实体模型架构•对象是实体与LightTools的相容度高•IGES的格式是面架构•对象是由许多无相关的面所构成的•汇入后必须再定义成对象兼容度相对的较低–在数据转换前必须先知道的•档案里有哪些东西:物理模型、光线数据或参考面…等•哪些功能必须加诸的(DTexture)模型汇入•开启D设计窗口•File>Import>欲汇入的格式•选取档案•汇入档案–材料:fusedsilica(n=,V=)–光学特性:TransmittedTIR(transmitting)数据修复功能•Edit>ImportedGeometry>RepairSelectedGeometry自动修复手动修复资料导出•ExportSelectedEntitiesOnly–用户可以只导出所点选的对象•ConvertDTexturestoRealGeometry–将建构好的DTexture也导出成实体形状Section光学特性设定AllsurfacesTIRWithcorrectsurfacepropertiesWhyOpticalPropertiesMatter•光学特定定义光线能量与方向的改变•Example:HAutomotivelamp表面颜色显现的特性•在实体(Solid)或透视(Translucent)的编辑模式下,表面的颜色表示光线在此表面的行进方向•颜色设定可自由变更(ViewPreferences,SurfaceColortab)Split(reflecttransmit)Absorb(optical)Absorb(mechanical)Reflect光线行进方向•Transmitted:光线依照材料折射率直接穿透折射•Reflected:光线反射•SplitorBoth:光线在表面分光,部分穿透部分反射•Absorb:光现在表面停止“Mechanical”或“Optical”设定意义相同TransmitReflectSplitAbsorb(optical)Absorb(mechanical)光学特性定义的方式•对象材质定义•对象表面光学特性定义材质设定•利用对话窗口呼叫对象特性选单,设定材料–Edit>Properties•使用者定义材料–Edit>UserMaterials表面光学特性设定‧利用对话窗口呼叫对象表面特性设定窗口,根据不同表面可以给定对应特性SmoothOptical模式•在定义SmoothOptical的表面上,光线追迹满足Snell’sLaw:nsin(θ)=n’sin(θ’)•TIR=TotalInternalReflection全反射:sin(θ’)=nsin(θ)n’>–所有光线皆反射–光线由高折射率材料区域近入低折射率材料•SmoothOpticalallowschoiceofRaytraceMode(direction)–TransmittedTIR:光线折射或全反射–Split(ReflectandTransmitted):光线反射与穿透–TransmittedRaysOnly:光线只考虑穿透(折射),其余终止–ReflectedRaysOnly:光线只考虑反射,其余终止–TIRRaysOnly:光线只考率全反射,其余终止θθ’nn’定义能量的分配•光学特性的选择决定光线行为,能量的分配定义于进阶选单内的分配设定•各方向的能量定义方式:–固定百分比率–根据不同特性计算出的浮动比例:•Fresnelloss•Coating镀膜•Polarization偏振固定型能量分配比率•定义表面反射率与穿透率–LightTools自动计算吸收率RTA=•没有光线追迹的方向仍可以定义能量分配比率–能量定义不影响先前光学特性设定的定义原则(在设定只能反射的面上定义穿透能量,光线仍不会有穿透行为)–Example:•RaytraceMode=Reflect•Reflectance=•Absorption=•Transmittance=仍不会有光线穿透行为发生能量进阶设定•能量分配计算依据下列几种方式:–Fresnelloss:依据入射角与折射系数–Coating:穿透率与反射率定义为波长,入射角,或位置的函数–Polarizer:线性偏振定义XY穿透及反射率,其余偏振模式使用固定R,T,A值FresnelLoss•在物体表面上,穿透能量的损失是入射角度的函数时,称之Fresnelloss–能量以反射方式损失•只应用于无coating的表面–若表面镀膜(coating)存在,LightTools穿透反射率依照镀膜对于入角角函数的设定•一般而言,入射角越大,越多能量由表面反射而损失UserDefinedCoatings•Edit>UserCoatingsCoatingExample:XPrism•利用两个coating设定将光源依照RGB进行分光Rλ(nm)ZonevsBareSurface•常用于Lens设定•Frontandrearsurfaces内建自动产生两组propertyzones–Zone–BareSurface(Zone以外的区域)•每个zone可以定义不同的光学特性–默认值每个Zone相同•Zone的大小,形状,位置,方向可以自行定义–欲设值为整个表面区域•Example–若一镜片中心为反射边缘穿透,则BareSurface设定为Transmitted,Zone设定为reflectedBareSurfaceProperties•BareSurface包含所有Zone以外的区域•每个表面都会有BareSurface定义ZoneProperties•可调整zone大小•调整基准是相对于表面的坐标系统其他光学特性项目•SimpleMirror等同SmoothOptical的镜面反射•Absorber–Optical或Mechanical相同意义(只有显现颜色不同)Scattering散射•光线传播方式可以是穿透,反射或两者皆有•能量分配仍依照ReflectanceTransmittanceAbsorption=•散设方向定义–大多数散射是以镜向(specular)为中心分布(specular:依循Snell’s定律的方向)SpeculardirectionSimpleScattering•Options:–Lambertian–Gaussian–CosNthLambertianScattering漫射•任意散射表面(白色印刷网点)•每个散射方向的机率相同•散射依循表面的法线方向而非入射角•每个散射光具有相同能量SurfaceNormalSpecularDirectionScatteringRayControls•适用于所有SimpleScattering–Propagationdirection:•Transmitted•Reflected•Both–Numberofscatteredrays•每一入射光散射后分开的光线数,内定值为–Polarized•散射光线与径向光线偏振方向相同–Weightedrays•每一入射光线依据下列高斯公式分布散射•其中:P(θ)=在θ方向的强度或辐射Po=轴向的强度或辐射σ=高斯分布的标准偏差,单位:度•常应用于nearspecular或narrowdistribution散射Gaussian高斯ScatteringGaussianScattering设定•Sigma值定义轴向散射角度的范围•其余设定–FresnelLoss:–ForceEnergyConservation–Distribution•Intensity:默认值•Radiance:BSDF时使用ForceEnergyConservation•光线经过散射分布的区域,有时与对象表面有重迭•ForceEnergyConservation设定则考虑此现象之计算–Yes:入射光能量=所有散射能量散设分布会些许变形–No:能量损失于散射面Distribution“overlaps”surfaceNoYes进阶散射模式•四种进阶模式–Complete:同时考虑diffuse(Lambertian)与nearspecular特性–EllipticalGaussian:定义在正交方向有不同高斯散射分布–UserDefined:定义散射角度与强度的相对关系,基本上是环型对称或是BSDF(bidirectionalscatteringdistributionfunctionradiance)数据–AngleofIncidence:根据不同入射角定义不同散射模式CompleteScattering•每个分支的总和为当光线设定为“Split”或“Both”方向时有效当polarizationraytracingenabled时有效ProbabilisticRaySplitting•一般而言,同时存在反射与穿透特性时,一条光线能量的计算同时会考虑反射及穿透–光线会一直追迹至能量低于门坎或是达到最大命中数–对于多重分光的表面,光线数会有倍数的成长•Probabilisticraysplitting利用随机运算方式定义光线在每个分光面是以反射或穿透的方式运行–Ex对一ReflectTransmit表面,反射率R,穿透率T,吸收率A其随机分光比率:•Transmit=T(RT)•Reflect=R(RT)•Powerweightedby(RT)ProbabilisticRaySplittingAllsurfaces:FresnelsplitMaxhits=Raythreshold=eReflectorandsourceReceiverplane“Sawtooth”gratingProbabilisticRaySplit:NOProbabilisticRaySplit:YES,raysstarted,raysatreceiverSimulationtime:minErrorestimate:,,raysstarted,,raysatreceiverSimulationtime:secondsminErrorestimate:NSraystartedineachmodelPointandShootRays•使用PointandShoot(或称nonsequential或NS)观察光线在对象表面上的作用情形•每条光线起始能量•能量根据每个表面的穿透率与反射率定义而衰减•Ray,RanFan或RayGrid可以设定能量极限(Threshold)–光线能量低于threshold,停止追迹–内定threshold()–Fresnellosses,scatteringlosses或bulkabsorption都被计算在内光线终止追迹•光线在下列三种状况停止追迹表面设定吸收(absorb)TopSurface:MaxHits=后续无物进行光线追迹表面设定分光(split)光线终止条件•Pointandshoot光线遇到下列任一情况时会停止追迹计算–光线没有接触任何光学表面–光线经过吸收表面–光线能量低于threshold–光线命中某一表面次数超过最大命中数(MaxHits)–光线经过一计算为全反射条件的表面,但此表面只有定义满足折射现象–光线经过一计算为折射条件的表面,但此表面只有定义满足全反射现象–Theraydiffractsintoanevanescentdiffractionorder(sineofthediffractedangle>)NSRay光线特性•在NSRay设定中,可以根据模拟的条件改变光线特性–波长,能量门坎,光扇特性光扇定义区光线能量低于时终止追迹自动判断光线起始环境利用NSRay资料分析•利用NSRay实时更新的特性,作设计初期troubleshooting的工具–预览光线于系统内的形为模式–检查确认表面及系统内的穿透率练习五:光学设定与NSRay应用•开启练习四建构的档案•设定光学特性–Lens材质设定为PMMA–反射罩表面设定Mirror,反射率•在xyz(,,)处建构一个的DummyPlane•制作ㄧ组NSRayGrid:xyz(,,)以Z轴为中心发散角度度GridÆ观察DummyPlane的光点分布(RayPrint)–修改LensRearSurface表面特性(scattering,mirror,abosrb…,etc)观察RayPrint变化–修改NSRayGridnumber,观察RayPrint变化–修改LensFrontSurface曲率半径观察RayPrint变化OpticalPropertyZones•建构表面特殊特性的方式有三:–PropertyZone:单纯的表面特性–DPattern:印刷网点应用–DTexture:微结构的应用PropertyZones•每一个特性区域皆可以设定独立的表面特性,包括scatter,grating,coating等等•区域外型:–Rectangle,circle,arcuate,ellipse等–黑白图形格式(BMP):黑色表示Zone区域,白色表示BareSurface显示PropertyZone•为了减少显示适配器负担LightTools内定将PropertyZone的显示隐藏起来。DPattern•模拟印刷网点特性•方向可以是矩形,圆形,椭圆形•排列方式:–矩形–六角最密–放射状–多项式–放射状多项式–Bezier–List–MeshDTextured–ExampleArrayofPyramidstructureEasierandquickertocreatemicrostructuredfilmssuchasBEFsDStructureconvertedtorealgeometryDTextured–BumpsandHoles•可以设计大量规律的D微结构而不影响追迹时间(微结构以数学参数方式表示,不会占用大量系统效率)•无限制结构之数量(根据计算机的系统内存容量)•多应用于背光板设计•结构可以与模块一并输出至CADD档案(STEP,IGES,SATorCATIA)•效率提升:–Model•"""block•在“”表面有,,个R=“半球–Computer•MHzPIIIDelllaptop•MBRAM–Testresults•Run,raysimulation=minutessecond–Reducedfilesize支持的结构组件•可支持的类型:–球体。–角柱体。–角锥体。–圆锥体。–圆柱体。–UserDefined结构组件特性•以图表显示所有参数都可以修改。–树状列方式列出所有参数–可以选择:•定值•多项式•列表结构的范围与边界•平面以外的结构不会被描绘及进行光线计算!•非矩形表面通常边界会超出要求的尺寸:–结构组件仅在现有的表面面积上被建立。–重迭的、贯穿的微结构都会被忽略。如何加入DTexture?•选择任一个表面后按鼠标右键。(A)•选择对象后呼叫属性对话窗–选多个表面(按住Ctrl键)后再右键单击。(B)•透过D设计窗口面板–必须要先选择单一表面。(C)(A)(B)(C)※注意•当建构一个DTexture时内定值为:–矩形排列–个微结构•多个Zone不可重迭–可能导致不准确的模拟结果。哪些可以参数化?•几何形状–大小、位置–外型、排列方式–凸出、凹陷•X,Y为表面上的相对坐标轴–利用UCS坐标轴!大小与位置RotationAngleOriginXOriginYHeightWidthSurfaceOriginZoneOriginSection定义光源LightTools光源•光源以几何外型建构,并且可以由任一表面或体积发射•光线非polarized•光线任意的由光源表面产生•不限制光源数目光源种类•四大光源类型–点光源–面光源•球面,立方面,圆柱面,环面–体光源•球体,立方体,圆柱体,环状–RayData光源资料文件•RadiantImaging的光源资料文件,或是LightTools的仿真数据SurfacesourcesVolumesources光源特点•点光源–点发光,可定义角度分部光形•面光源–只能由D光源对象表面发射–使用者可以独立定义同ㄧ光源内每个面的发光表面特性(inward,outward,orbothonoroff)–每个面都可以定义平面空间分布或角度分布的光形•Uniform,Lambertian,userdefined•体光源–光源由一封闭的体积内任一点发射–可定义体积空间分布及角度分布的光形•Uniformoruserdefined•Raydata–量测的结果(eg:RadiantImaging)–内容包含大量光线数据:XYZ,LMN,and能量(Power)光源的特性•光源结构内部为空气设定•光源结构的表面可以设定光学特性•每个光源可以独立设定光谱特性•可同时控制表面特性,空间强度分布,角度强度分布–应用于复杂的光型建构•可建构复杂外型的光源适用布尔运算–球体,立方体,圆柱体,环形Spiral(fluorescent)Tungsten(circular,bent)建立光源特性•建构光源要素–几何形状、位置•等同D建构方式适用布尔运算–能量•PowerorLumen–光谱•UserDefine,Gaussian,Blackbody–发光特性光源发光特性控制•对大部分的光源模拟而言,发光的型态不一定是均ㄧ性或全区域的(psteradians),因此必须针对光源的特性,给予不同的发光特性,以满足光源实际的能量与方向分布,一般称之为光形或配光曲线•控制发光行为的方式有以下几种:–ATraceDirection(inwardoutward)–适用于面光源–BAimRegion(AimSphereorAimArea)–CAngularDistribution(PowervsAngle)–CSpatialDistribution(PowervsPosition)ATraceDirection•表面的发光可以是向内或向外发射•左边三张图分别代表圆柱面光源不同方式的发光方向–所有outward()–两端点outward,柱面不发光()–左端inward右端outward,柱面不发光()()()()BAimSphere•对光源中心而言,光线可以向任意的方向发射,依据光源特性的不同,利用角度定义限制光源发射的范围。•角度范围根据ㄧ目标球体,以相对于光源的Z轴为方向定义角度,并以Z轴为中心作旋转对称。ZLowerangleUpperangleRaysemittedintothisannularzoneAimSphereSourceRaysnotemittedinthisregionRaysnotemittedinthisregion角度上下限定义区域光源轴向方位可以旋转AimSphereLimits()布满整个球体:upper=,lower=,alpha=anynumber,beta=anynumber布满上半球:upper=,lower=,alpha=,beta=布满下半球:upper=,lower=,alpha=,beta=布满正向度角(半角度):upper=,lower=,alpha=,beta=AimSphereLimits()Lowerangleofdegrees,UpperangleofdegreesLowerangleofdegrees,UpperangleofdegreesC角度分布与空间分布•较复杂的发光特性,可以在每个面上独立设定角度或空间与强度的分布关系•更进阶的设定分为角度切趾法与空间切趾法SourceTypeDistributiontypePointsourceSurfacesourceVolumesourceSurfaceuniformuserdefinedVolumeuniformuserdefinedAngularuniformuserdefineduniformLambertianuserdefineduniformuserdefinedSpatial红色代表内定值SourceApodization•任何光源皆可以被切趾(apodized)成角度空间的强度分布–光源的能量变化依位置或角度定义Spatiallyapodizedcollimatedsource(LowerAngle=UpperAngle=)tracingtoaflatsurface

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