1、 1工程光学实 验 指 导 书厦门工学院电子信息工程系2014.92目 录实验一 Tracepro 基本功能学习及反光杯建模 3实验二 聚光镜的建立 .6实验三 导光管建立 .8实验四 液晶背光模组建立 .153实验一 Tracepro 基本功能学习及反光杯建模一、实验目的1. 熟悉 tracepro 基本功能。2. 熟悉建模及表面属性、材料定义方法。二、球形反光碗设计球形反光碗是使用耐热玻璃（例如：PYREX）压制成型，其内部经高光洁度抛光处理并涂镀反光膜，可将投影灯的后部光能有效地反射至前方，提高投影灯光能利用率。球形反光碗实物图形如下：球形反光碗设计步骤：1打开 TracePro3.24
2、， File New 新建名为球形反光碗的文件，或使用 CtrL+N 建立。2点击 Insert Retlector ，选择 Conic 类型，形状为球形（Spherical ） ，计算形式为直径（Diameter）,厚度（Thickness）输入4mm，反光碗高(length)为 18mm,孔大小为 0,半径(radius)为 33mm, 起点坐标值和旋转坐标值保持默认，输入结果为图 1.1 图框所示：4图 1.14点击 Insert，使用工具栏图标区 缩小图形后，点击下拉菜单View Render 进行渲染以后，反光碗实体模型如图 1.2：5图 1.25使用工具栏图标区箭头工具，在图形区完
3、全选中反光碗，或点中导航选项卡中 “模型树 ”Object 1，单击鼠标右键，在弹出下拉菜单中选择Properties,进行材料属性设置，在材料目录（Catalog）中选择 IR,在材料名称中选择派热克斯（PYREX）耐热玻璃，运用（Apply）此属性，吸收、透过和折射率将显示如图 1.3：注：PYREX 相关知识：PYREX 玻璃是美国康宁玻璃公司 (CORNING)研究人员薛利文(Sullivan)1915 年发明的，并取得发明专利。这种玻璃在美国叫“派莱克斯”(PYREX)玻璃，PYREX 是美国康宁公司产品的一个商标。派莱克斯玻璃专利失效以后，这种玻璃被各国广泛采用。70 多年来，很多
4、专家学者都想研究一种新的玻璃，超过派莱克斯玻璃的性能，都没有成功。派莱克斯玻璃的特点是，在玻璃中引入了三氧化二硼(B 2O3)改进了玻璃的热稳定性和机械性能。当今，全世界都用派莱克斯玻璃制造化工防腐蚀设备与管件、实验室用玻璃仪器。图 1.36展开“模型树”中 Object 1，球面反光碗有三个面组成（图 1.3）6图 1.37选择表面 1(Surface1)，在单击鼠标左键后弹出菜单中选择Properties ，进行面（ surface）属性定义,在默认（Default ）属性情况下选择镜面(Mirror) ，运用（Apply）完成定义。8按下 CtrL,使用鼠标，同时选中表面 0(Surfa
5、ce0)和表面 2(Surface2)，相同的方法设置面属性为完全吸收（Perfect Absorber） 。9基本完成反光碗设计。学生可以尝试使用改变反光碗位置，然后使用一束平行光射向反光碗反射面，试试效果。实验二 聚光镜的建立一、实验目的在 TracePro 中进行聚光镜设计，掌握聚光镜建模及光源建立方法。二、聚光镜的建立聚光镜的主要作用是把反光碗和光源的光线进行会聚，在 TracePro 里面建立的步骤一般如下：1点击 Insert Lens Element 命令，打开透镜模型设置对话框。2在 Lens 设置栏，建立输入聚光镜中心厚度为 18，在材料目录下选择肖特，牌号为 K10。3表面
6、半径输入如图 2.1：4在口径设置栏里，输入半口径为 36mm。如图 2.25点击 Insert lens。6点击放缩工具图表 ，完成建立的聚光镜完全显示在图形窗口。7展开 Object1 模型树，同时选中面 0 和面 2，打开在属性设置对话框，选择面属性设置栏。8在默认面属性目录下，选择 3 Layer AR。9点击 Apply 运用。7聚光镜已经基本完成，读者可以自己定义描光，看看效果，图 2.3 为一种格子描光后的图片，仅供参考。图 2.1图 2.28图 2.3实验三 导光管设计一、实验目的在 TracePro 中进行导光管设计，掌握面延伸功能。二、导光管设计主要步骤：一 建模1打开 T
7、racePro3.24 软件。2在下拉工具菜单 Insert 选择实体模型 Insert Primitive Solids 命令.3在基本实体模型设置对话框中，选择 Cylinder/Cone 设置栏。4选中 Cylinder，在 Base 下的 Major 栏输入 2，在 Top 下的 Length 输入30。如图：3.1 坐标位置保持不变。5点击 Insert 插入，点击放缩工具图表 ，如图 3.2。9图 3.1图 3.2下一步将使用 Revolve 对上面输入的光管右端面进行延伸：1选中光管右端面，即 Object1 下的 surface2。2在下拉菜单 Edit SurfaceRevo
8、lve 命令。3在 Revolve Surface Selection 对话框中，延转角度 Angle 为 90 度，半径为 25。4在位置坐标栏输入 0，-25，30；1，0，0（见图 3.3）5点击 Relove Surface 插入延伸，见图 3.4。10图 3.3图 3.4最后将进行 Sweep 面延伸，完成导光管的实体模型：1选中端面 Surface3，在下拉菜单 Edit SurfaceSweep 命令。2在 Sweep Surface Selection 对话框中，输入 Distance 为 15，Draft 为-2。3确定选中 Sweep along surface norma
9、l（一般默然为此项） ，见图 3.5。4点击 Apply 运用。5导光管实体模型完成以后如图 3.6 所示：11图 3.5图 3.6二 为了使导光管成为光学模型，所以需要进行材料设置并进行描光分析。1选中导光管2打开属性设置对话框，选择材料设置栏，在 Plastic 目录下选择ACRYLIC 材料名。3打开定义下拉菜单，选择格子光源定义 Grid Source 命令。4Grid Source 对话框输入参数如图 3.7，3.8。5点击 Trace Rays 运行描光，结果见图 3.9。6选中 surface4，点击 ，进行照度、辉度分析，如图 3.10。根据照度图，照度大小分布情况，可以进行调
10、整，使设计更加优越。7点击 ，进行光强度分析，如图 3.11。12图 3.713图 3.8图 3.914图 3.10图 3.1115实验五 液晶背光设计一、实验目的学习侧光式背光源设计的全过程，掌握 reptile 功能使用。4.2.2 TracePro 设计背光源 创建一个实体模型 定义实体模型使用材料的属性 设置实体模型个表面属性 创建和运用 RepTile 功能 创建表面光源 描光 照度、辉度等分析步骤：1点击桌面 TracePro 快截方式或使用开始 程序 TracePro，打开TracePro。2从 Insert 下拉菜单中，选择基本实体模型 Primitive Solids 命令。
11、3选择方形实体模型 Block，输入 X=100，Y=10，Z=100。4点击插入 Insert 按钮，创建 block。5单击放缩工具 ，或选择下拉菜单 View Zoom All，图形区将完全展现新建实体模型。图 41下一步将定义 LCD Panel 材料属性，使其成为光学模型。1在导航选项栏的模型树中选中 Object1。2点击鼠标右键弹出下拉快截菜单，或在图形区单击右键，选择Properties命令打开属性定义对话框。 （还可以使用下拉菜单 Define Apply properties）163在设置属性对话框中选择材料属性定义。4在材料目录下，选择 PLASTIC 目录，选中名为 P
12、olycarb 材料。5点击 Apply 运用该材料属性。6在导航选项栏里面可以看到材料属性已经运用于 Object1。图 4.2选择面 1、面 2、面 3 和面 5，将 Object1 的底面和三边设为反射面1首先展开导航选项栏“模型树”中 Object1。2在“模型树”中选中 Object1 的面 1(Surface1)。3按住 CtrL，同时选中面 2(Surface2)，面 3(Surface3)和面 5(Surface5)。4打开属性定义对话框，选择表面（Surface）属性设置。5在默认属性目录下，选择理想反射面(Perfect Mirror)。6点击 Apply 运用。17图 4
13、.3完成了上面的设计，下一步将建立荧光灯，它位于 Panel 一端。1从 Insert 下拉菜单中，选择基本实体模型 Primitive Solids 命令。2在 Primitive Solids 对话框中选择 Cylinder/Cone 设置栏。3输入半径、长度等参数如图 4.4。4点击 Apply 运用，创建完成荧光灯模型如图 4.5。图 4.418图 4.5创建完成荧光灯后，需要定义它的表面属性。1点击 Object2 前的+ 号，展开模型树，可以看到荧光灯由 3 个面组成，即光管面和 2 个 端面。2.在导航选项栏中选钟 Object2 的表面(surface0)。3打开属性设置对话框
14、，选择表面（Surface）设置栏。4在默认属性目录下选择 Flour Wite。5点击 Apply 运用。图 4.6这一步将荧光灯实体模型设置为光源。191选择 Object2 的面 0(surface0)，打开设置属性对话框。2选择表面光源(Surface Source)设置栏。3在 Source Type 栏中选择 Flux，Flux 栏里输入 30Watts，设置总光线（Total Rays）为 1000 条。4点击 Apply 运用。图 4.720为了充分利用荧光灯所发出的光，并且使 Panel 能得到更加均匀的光，所以在其旁边增加一个反光面。1在 Insert 下拉菜单中，选择基本
15、实体模型 Primitive Solids 命令。在 Primitive Solids 对话框中选择 Cylinder/Cone 设置栏。2先建立外侧圆筒，输入数据如图 4.8。3再建立内侧圆筒，输入数据如图 4.9。图 4.821图 4.9反光面可以使用布林运算相减功能，将内侧圆筒从外侧圆筒相减。1在模型树中选择外侧圆筒，即 Object3。2按下 CtrL，同时选中内侧圆筒，即 Object4。3点击 使用布林运算相减功能图标，也可使用下拉菜单 Edit Boolean Subtract 命令来实现。4查看导航选项栏，布林运算结果为 Object3，且具有 6 个面（surface0-su
16、rface5） 。如果操作不成功，可以按以上方法再试一次。22图 4.10这里设计的反光面是半球形，所以需要再次运用布林运算减去多余部分。1打开基本实体模型对话框，输入数据如图 4.11。2选中 Object3,按下 CtrL，同时选中 Object5。3点击 使用布林运算相减功能图标。图 4.11完成以后如图 4.12 所示图 4.1223进一步定义半球反光面属性1选中 Object3 中面 2(surface2),打开属性对话框。2选择面（Surface ）设置栏，在默认属性目录下，选择 Diffuse White。3点击 Apply 运用。4定义完成的属性如图 4.13 所示。图 4.1
17、3打开 TracePro3.24，选择进入 Expert 版。将在 TracePro Expert 版下，利用RepTile 功能，建立网点。1选择下拉菜单 Define Edit property RepTile properties 命令，打开RepTile 属性编辑对话框。2点击增加(Add)RepTile Property。3在弹出对话框中，输入 RepTile name 为 LCD，几何种类（Geometry Type）为球体（Sphere） ，如图 4.14。4点击 OK，完成。5在 Tile 参数 (Parameters)中选择矩形（Rectangles） 。6输入 With=5
18、，Height=5。7在电子数据表格里，分别输入 Radius=1mm，Depth/Height=1mm ，如图 4.148点击保存按钮，保存在数据库中。 （或使用 File Save 亦可）9关闭 RepTile 属性编辑窗口。24图 4.14图 4.15利用 RepTile 建立完成背光源的微结构网点，现在将把 LCD 属性运用于背光源。1在导航选项栏，展开 Object1 模型树，选中面 2（Surface2) 。2打开属性编辑对话框，选择 RepTile 设置栏。3在属性名称里面选择 LCD，在边界形状里面选择矩形（Rectangula）,输入 width 为 98，height 为
19、98。254边界中心、LCD 属性起点等坐标值输入如图 4.16。5点击 Apply 运用。读者可能很奇怪，网点已经建立好了，为什么看不见呢？那是没有打开显示。只需很简单的操作：首先在下拉菜单 View Display RepTiles ，好了网点已经看到了。为了便于视觉观察，再做一下小调整显示方位，在下拉菜单 View Profiles ISO1，结果如图 4.17图 4.1626图 4.17网点建立成功以后，背光源的建立是否满足要求呢？所以需要在背光源上面适当位置建立一块模拟液晶屏，把正对被光源一面设为完全吸收，这样，我们可以在描光以后查看照度、辉度分析图和光强度分析图。1 新建立一块模拟
20、吸收液晶屏，点击下拉菜单 Insert ，选择插入基本实体模型（Primitive Solid）命令。2 在基本实体模型对话框中选择 Block,输入 X 为 100，Y 为 5，Z 为100。3 中心位置坐标 X，Y，Z 分别为 0，12.5，0。见图 4.184 点击 Insert 插入模型。见图 4.195 在导航选项栏里，展开 Object4 模型树，选中 Surface2。6 打开属性编辑对话框，选择面属性设计栏。在默认属性目录下选择Perfect Absorber。7 点击 Apply 运用。8 背光源光学模型已经完成，点光源描光图标按钮 ，描光以后如图 4.20。图 4.1827
21、图 4.19图 4.209 点击 照度、辉度分析图标按钮 ，Irradiance Options 设计保持默认的，得到结果如图 4.21。28图 4.21从图中可以看到，照度分布不均匀，如果改善？方法一：描光时使用更多的光线，但对 PC 硬件要求高，需要时间多。29（英文版 ） easily blame, to prevent the broken window effect. Supervise the leading cadres to play an exemplary role, take the lead in the strict implementation of the and
22、 , lead to safeguard the solemnity and authority of the party discipline, ensure that the party discipline and the laws and regulations for implementation in place. Throughout the discipline in the daily supervision and management, strengthen supervision and inspection, from the thorough investigati
23、on of violations of discipline behavior. Strengthen to key areas, key departments and key projects as well as the masses reflect the concentration of the units and departments for supervision. - strengthening supervision, discipline inspection and supervision of cadres to set an example for complian
24、ce with the and is a man must be hexyl, blacksmith needs its own hardware. Discipline inspection organs as the executor of the party discipline, and supervisor of the defenders, for its supervision must be more strictly, discipline inspection and supervision of cadres to firmly establish the awarene
25、ss of Party Constitution, sense of discipline 30and rules consciousness, politics loyalty, sense obey. Action speak Ji Ordinance to set an example of the regulations of the rule of law, strengthen supervision and accept the supervision of the firmness and consciousness, do comply with and . To firml
26、y establish the discipline must first be disciplined, the supervisor will be subject to the supervision of “concept, and consciously safeguard and implement party compasses party, take the lead in practicing“ three strict real strict, so loyal, clean, play. To be good at learning, the Constitution a
27、nd the as morality, politics and brought to fruition; to implement , do not want to, dare not, not with disciplinary ruler to supervision; to discipline a ruler, often the control inspection, and consciously in the ideological red line to draw the row Ming Good accumulation is indeed the bottom line
28、, so that the heart has fear, said to have quit, the line has ended. Attached: indifferent to heart, calmly to the table in our life, there are many unpredictable things will happen, some good, some bad things, we cannot control is powerless to stop, but with time, you will find in life sometimes turns out to be not good, some bad things finally turned out to be a good thing,
