LightTools-照明设计解析软件
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。
lighttools布尔运算
lighttools布尔运算【实用版】目录1.LightTools 简介2.布尔运算的概念与应用3.LightTools 中的布尔运算功能4.布尔运算在 LightTools 中的操作方法5.布尔运算的实际应用案例6.总结正文【1.LightTools 简介】LightTools 是一款功能强大的光学设计软件，广泛应用于光学成像、照明设计等领域。
它提供了丰富的光学元件库和强大的光学分析功能，可以方便地对光学系统进行建模、分析和优化。
【2.布尔运算的概念与应用】布尔运算（Boolean operation）是计算机图形学和数字图像处理中的一种重要运算方法，主要包含三种操作：并集（OR）、交集（AND）和差集（XOR）。
在光学设计中，布尔运算常用于处理光学元件的形状、尺寸等参数，以实现对光学系统的优化。
【3.LightTools 中的布尔运算功能】LightTools 软件提供了布尔运算功能，用户可以利用该功能对光学元件进行操作，实现光学系统的优化。
通过布尔运算，用户可以轻松地对光学元件进行合并、相交和相减等操作，从而得到更优的光学系统。
【4.布尔运算在 LightTools 中的操作方法】在 LightTools 中，用户可以通过以下步骤进行布尔运算：1.打开 LightTools 软件，创建或打开一个光学设计项目。
2.在元件库中选择需要进行布尔运算的光学元件，将其添加到光学设计中。
3.选中需要进行布尔运算的元件，点击菜单栏中的“Geometry”选项。
4.在下拉菜单中选择“Boolean Operations”，接着选择需要进行的布尔运算操作（并集、交集或差集）。
5.根据软件提示，设置布尔运算的操作参数，如运算对象、运算方式等。
6.点击“Apply”按钮，完成布尔运算操作。
【5.布尔运算的实际应用案例】例如，在设计一个光学成像系统时，我们可以利用布尔运算功能将多个透镜元件合并成一个复合透镜，以减小系统的体积和重量。
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。
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。
Lighttools光学仿真软件-含核心模块(Core Module)、照明模...
Lighttools光学仿真软件-含核心模块（Core Module）、照明模块（Illumination Module）、优化模块（Optimization Module）、高级物理模块（Advanced Physics Module）和数据交换模块（Data Exchange Module）各模块性能：（1）核心模块：为所有模块的工作基础。
提供图形化的三维实体建模功能和交互式光线追迹，用于创建可视化的光学和光机一体化系统包括定义材料和光学表面属性的功能。
具备指导功能的用户界面、中英文界面的自由选用、面向任务和应用的各类数据库、专用工具箱和设计系统实例、可扩展编程的自动化流程以及机械模型的照片级渲染；（2）照明模块：分析和模拟光通过模型中的光学和机械部件后的情况。
可描述多个光源和接收面，使用蒙特卡罗快速追迹光线，提供经过模型之后的强度、亮度、照度的精确预测。
照明分析功能可现实光源在模型中的发光效果；（3）优化模块：可自动提高各种照明系统的性能。
可人已从多种系统参数中选择优化变量，确定边界条件和评价函数以获得需要的系统性能指标可确保在很短时间内获得实用解决方案；（4）高级物理模块：拓展了高端应用的光学模拟功能。
可充分利用编程扩展的优势来开发、定制新型光学元件和照明子系统，如复印机、扫描仪、偏振元件、散射片、膜系、包括渐变折射率在内的特殊光学材料等。
结果可打包成方便小巧格式，与他人共享。
可创建磷粉发光材料；（5）数据交换模块：提供符合工业标准的CAD文件输入和输出功能，包括各自独立的IGES、STEP、SAT、CATIA_V4、V5和Parasolid格式的数据交换模块。
同时支持对导入几何体的结组、简化、修复功能，以维持CAD模型的完整性和提高光线的追迹速度。
可实现功能（1）交互式（point-and-shoot）光线追迹可以快速检验系统模型；（2）优化功能，可自动提高系统性能；（3）系统模型构建，包括偏振、散射、表面反射、折射与衍射、镀膜和彩色滤光片等特性；（4）支持各类表面光学属性，包括彩色和半透明光学塑料和玻璃、毛面和亚光表面涂料、光学镀膜和滤光片；（5）复杂光学表面和元件建模；（6）全系列光源模型；（7）接收面滤片功能；（8）支持基于测量的光线数据库光源，包括Radiant Source TM光源模型；（9）使用测试(BSDF)散射数据模拟散射效果；（10）自带建模库、光源库、表面涂饰库、镀膜库、滤色片库和面向应用的工具库；（11）交互式智能化的用户界面；（12）支持Visual Basic宏定制解决方案；（13）与CAD软件协同工作。
LightToolsOverview_Seven
LightTools 介绍
• LightTools基于三维立体模型的照明和光学设计软件, 其拥有的交互式界面简化了光学设计系统，尤其适用 于照明系统 • 拥有超强分析性和直观几何性的编辑工具 • 具有独特的交互式设计方法，其附带的快而准的光 线追踪引擎借助蒙特卡洛方法来模型化
• • • 为了在背光导光板中得到相同的照度和亮度，经常使用印刷和铸模的微细构造 （点图） 依靠3DTexture功能,可以很容易的进行这些设定 可把用3D CAD及LightTools模型制作的 任意形状作为构造利用
数百万刻缝的排列
快捷的3DTexture的形状和 快捷的3DTexture的形状和配置 3DTexture
随时可以暂停的功能按钮
非序列光线 亦可被优化
LightTools基本光学分析图 • 解析模型 亮度分布
光度分布
光度分布 色分布 色度分布
LightTools的模块构成
基本模块 基本模块
光学系统的模型和简单的 光学系统的模型和简单的 NS非序列光线追踪 非序列光线追踪 ・2D/3DTexture ・AOI Scattering ・设计程序功能等
照明设计软件LightTools介绍
设计, 分析, 优化
叶 浩 应用工程师
© 2008 CYBERNET SYSTEMS CO.,LTD. All Rights Reserved.
Slide 1
照明设计软件LightTools LightTools是美国Optical Research Associates开发的真正意义上的照明设计解析软件。 内置强大三维CAD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、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。
lighttools光学模拟软件使用手册
光度學
光亮度 Luminance或Brightness lm/m2-sr=cd/m2 =nit
WRITTEN BY ADAMLEE
6
2014/7/9
輻射度學與光度學的轉換
一個candela發光強度的單位是定義為556nm的單色 光光源在一定方向發出每立體角1/683瓦特的輻射強 度 流明是均勻的點光源發出一個candela的發光強度的 光通量進入一個單位立體角
WRITTEN BY ADAMLEE
10
2014/7/9
關與Receiver
Receiver是這樣一種特殊的物體,它為系統提供了一個約 定,系統會統計接觸到這一物體的光線數據.這裡再一次強 調“光線”是空間中帶有能量,方向向量及其他光線追跡 所必須的參數的點而不是一條線.
當你的系統已經包含Receiver,並進行了足夠數量的 光線追跡後,系統便可以按照不同類型的Receiver來進行 不同方面的分析工作.
19
2014/7/9
Element panel
這個面板檔中包含八種類型的光學 元件,通過級連菜單選擇各分類命令. 由於LightTools提供了較為靈活的 定義方式,所以可以先不設置參數, 通過在3D窗口內點選的方式插入物 體.然後在System navigator中右鍵 單擊,修改該物體properties中的各 項參數設定
WRITTEN BY ADAMLEE
16
2014/7/9
Error window
在這個窗口內,顯示在程式運行過程當中所出 現的錯誤或警告信息.這些信息通常是必須要 引起注意併解決的.如果你的程式經常給出這 樣的信息而得不到解決的話,那麼模擬的準確 性就十分值得懷疑了.
WRITTEN BY ADAMLEE
lighttools光学模拟软件使用手册.ppt
輻射度學
物理量 Radiant Intensity輻射強度 單位 W/sr
光度學
Luminous Intensity 發光強度 燭光 Candela(cd)=流明/立體 角
單位面積單位立體角的光功率
輻射度學
物理量 輻射亮度 Radiance 單位 W/m2-sr
光度學
光亮度 Luminance或Brightness lm/m2-sr=cd/m2 =nit
WRITTEN BY ADAMLEE
10
2020/4/19
關與Receiver
Receiver是這樣一種特殊的物體,它為系統提供了一個約 定,系統會統計接觸到這一物體的光線數據.這裡再一次強 調“光線”是空間中帶有能量,方向向量及其他光線追跡 所必須的參數的點而不是一條線.
WRITTEN BY ADAMLEE
9 2020/4/19
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.
光度學 光通量 (Luminous flux) 流明(Lumen(lm))
單位面積上的光通量
輻射度學 物理量 輻射照度 Irradiance 單位 W/m2
光度學 光照度 Illuminance lm/m2 =Lux(lx)
WRITTEN BY ADAMLEE
5 2020/4/19
單位立體角的光功率
7 2020/4/19
關與精確度
人們經常問“光學模擬有多精確﹖”。這個當然是一位嘗試預測或解釋實務系統行為的 實務工程師所必須要問的問題。LightTools做所有的計算都可以採用浮點運算的方式， 但這並未告訴我們太多有關精確的問題。實際的解答必須依賴下面兩件事。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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。
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.Lig组成模块
应用事例 LED/指示灯/车身外部/车身内部/显示器等
2.LightTools的组成模块
Advanced Physics Module
高级的物理模块 应用C++、VisualBasic程序可进行用户的光学特性定义，可设定现有 LightTools无法处理的光学特性。 应用以下应用程序可产生非常有效的功能。 1.特殊偏振光部件 2.包含效率计算的衍射光栅模型 3.非回转对称的散射面 4.专利光学部件 5.支持多重荧光粉材质设定 6.支持GRIN材质 备有用ORA制作的样品，用户可根据用途使用。现正在研制用此模块进行 GRIN材质、复折射材质、高度偏振光特性定义、多荧光体功能的设定。
3.LightTools的应用领域
汽车领域：时速表、车头灯、车尾灯、制动指示灯、音频、顶篷灯（车内灯）等 LED领域：数码相机、手机、液晶显示器、PDA 一般照明领域：反光杯、室内照明、室外照明
2.LightTools的组成模块
Illumination Module
把光源、感光器设定到用Core模块制成的光学、机械部件，进行解析。采用 蒙特卡罗法把大量光线从棱镜位置向棱镜方向投射，模拟物理现象。感光面 被分割为单元，计算在各单元的能量，作为在该区域平均值进行照度、亮度、 色度的解析。备有支持模型设计的各种功能。 ★光源设定 1.电光源、面光源、体光源的设定 2.光谱分布的设定 3.空间分布（通用、用户定义） 4.光分布（通用、朗伯、用户定义） 5.辐射区域的设定 6.输入配光数据 7.辐射区域的控制 8.输入Radiant Imaging公司的光源数据分析软件（Radiant Source）
2.LightTools的组成模块
Imaging Path Module
成像模块 进行镜头等成像光学系统解析的模块。通过序列光线追踪进行横截面像差 及光斑图表的确认。 另外，可作为对各种镜头、棱镜、反射镜等光学部件进行设计、评价的由 ORA公司开发的光学设计评价程序CODE V的直接接口。 把CODE V的镜头数据输入到LightTools中，在进行包括结构部分在内的 散乱光、鬼影评价时，需要此模块。
2.LightTools的组成模块
★光线追踪功能 设置折射、反射、裂像、全反射功能 ★面/体积·散射 1.朗伯、高斯、Cos N次方、用户定义、不同散射的组合 2.Mie散射、用户定义散射 ★面特性 1.菲涅耳损耗（自动计算反射、穿透率） 2.薄膜（1/4波长防反射膜、用户定义薄膜） 3.偏振光元素（理想线性偏光元素、位相元素） ★编程功能 1.API/COM接口 2.VisualBasic语言 3.MATLAB
2.LightTools的组成模块
Core Module
通过鼠标的操作可以把基本的光学、机械部件方便地制成视觉模型。制作 的模型可设定各种光学特性。 ★丰富的模型库 1.备有支持用户作业的各种功能。可方便的制作背光源导光板、菲涅耳透 镜、面反射镜等各种应用模型。 2.备有投影仪等的样品模型。 3.备有BEF薄膜和各种光源（车用灯·LED·CCFL）的程序库数据 ★3维CAD模型制作功能 透镜设定——球面、自由曲面、非球面（花纹面圆柱面、环形面、多项式 非球面、泽尼克多项式非球面、XY多项式非球面） ★布尔演算功能 1.Subtract（差）2.Intersect（积）3.Union（和）4.Trim（切） ★3D构造功能 1.排列方法：均匀、放射状、放射状多项式Bezier、多项式、目录、矢量 2.形状：圆形、棱形、棱锥形、圆柱形、圆锥形，可把采用3维CAD及 LightTools模型功能制作的任意形状作为构造使用。
2.LightTools的组成模块
2.LightTools的组成模块
Optimization Module
★最优化 应用最优化功能可变更LightTools的参数，获得更好的结果。应用最优化功 能可显著提高生产效率。 ★应用事例 准直透镜/轴外焦距/最佳焦距/光导管/背光源/LED彩色平衡/散射光。 ★背光源网点最优化 正确、快速对背光源的图像进行最优化的功能
2.LightTools的组成模块
Data Exchange Module
数据转换模块 支持SAT、STEP、IGES、CATIA各格式的输出输入。可有效应用已使用 的3维CAD作成的数据。 1.SAT：实体数据 2.STEP：实体数据（AP214·AP203） 3.IGES：实体数据、表面数据 4.CATIA：CATIA v4、v5直接接口 5.Parasolid：实体数据