面光源的光学设计基础知识
光学设计中必备的理论基础
用
代入物像位置关系式
同时还可得到以下两个关系式：
• 物平面以细光束经球面所成的像 1 ． 物平面以细小光束成像
细光束， A—— 》 A' 完善成像 同心球面 A1A A2—— 》曲面 A1'A'A2' 完善成像 由公式， l 变小， l ' 也变小，平面 B1AB2—— 》曲面 B1'A'B2' 不再是平面：像面弯曲
由
得
j 为拉氏不变量，它是表征光学系统性能的重要参数
§ 2-4 反射球面 —— 球面镜 返回本章要点
反射是折射当n'=-n的特殊情况 一．物像公式
由 n'=－n 得
球面镜的光焦度为
二．焦距
f '=f 且与 r 同号。
凹面镜 f’<0 为实焦
点
三 、放大率与拉氏不变量
三种放大率
凸面镜
f’>0 为虚焦 点
对某一环带
称消色差
色差曲线可以画成
形式或
形式，大多数软件是将三种色光球差曲
线画在一起，以主色光像面为基准，称三色球差曲线。 返回本章要点
设
，若对 0.7 带光消色差，则有
本图形由软件 GA 画出
想一想：在消色差环带，F 光与 C 光像点重合，它们能否与 d 光像点重合？为什么？ 位置色差是对两种色光而言，在某孔径带校正了位置色差后，两种色光像点与主色光的像点之间的距离称 二级光谱。
• 摄影光学系统的焦距、相对孔径与视场 返回
焦距
远处
决定像的大小： 近处
大视场小：特写镜头，远摄镜头 小视场大：全景镜头，广角镜头
与像面照度有关
大：强光镜头
相对孔径
灯具光学原理知识点总结
灯具光学原理知识点总结灯具光学原理是指光学系统中硝和光的传播、聚敛和转换规律，是指导灯具设计和应用的重要基础。
了解光学原理不仅有助于提高灯具的设计性能，而且对于正确使用和维护灯具也有着重要的指导作用。
本文将通过介绍灯具光学原理的相关知识点，来帮助大家更好地了解灯具的光学特性。
1. 光的传播和衍射光是一种电磁波，具有波粒二象性，可以在真空和介质中传播。
在介质中传播时，光波会产生折射现象，即沿直线传播的光波在介质中遇到另一种介质时，会改变传播方向。
在某些情况下，光波会发生衍射现象，即光波在通过狭缝或物体边缘时出现弯曲和分散。
在灯具设计中，我们需要考虑光的传播和衍射对于光束的聚敛和扩散影响。
通过合理设计反射器和透镜等光学元件，可以实现对光束的控制和调节，以满足不同需求的照明效果。
2. 反射和折射反射是指光波在遇到不同介质界面时，一部分光波被折射，一部分光波被反射。
反射可以分为镜面反射和漫反射两种。
镜面反射是指光波在光滑表面上的反射，反射光线遵循入射角等于反射角的规律；漫反射是指光波在粗糙表面上的反射，反射光线会向各个方向散射。
折射是指光波穿过介质界面时，由于介质折射率的差异而改变传播方向。
根据折射定律，入射角、折射角和介质折射率之间存在一定的关系。
在灯具设计中，我们可以通过选择合适的材料和表面处理方式，来实现对反射和折射的调控，以提高灯具的照明效果。
3. 光的色散和频谱光的色散是指不同波长的光在通过介质时，由于折射率与波长的相关性，导致不同波长的光以不同程度折射，从而产生色散现象。
光的频谱是指光波的频率分布和强度分布。
通过光的色散和频谱分析，我们可以了解不同波长的光在聚焦、衍射和干涉等现象中的特性。
在照明设计中，我们需要考虑光的色散和频谱对于照明效果的影响。
例如，在色彩还原方面，我们需要选择合适的光源和滤光材料，以实现对光的色彩分布的调整和控制。
4. 光的干涉和衍射干涉是指两道或多道相干光波叠加在一起时，产生交替增强和消除的现象。
光学体系知识点梳理总结
光学体系知识点梳理总结一、光学基础知识1. 光的本质光是电磁波的一种，是一种由电场和磁场交替而成的波动现象。
光是由光源发出，经过介质传播，最终影响我们的视觉系统。
2. 光的特性（1）波动特性：光具有波动性，可以表现为干涉、衍射、偏振等现象。
（2）微粒特性：光也具有微粒性，可以用光子模型解释光电效应、康普顿效应等现象。
3. 光的传播（1）直线传播：在均匀介质中，光沿着直线传播，遵循光的直线传播定律。
（2）折射现象：当光线从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象，遵循折射定律。
（3）反射现象：当光线从介质表面反射时，遵循反射定律。
4. 光的颜色白光是由所有可见光波长组成的，当光通过色散介质时，不同波长的光会按不同程度发生偏折，从而产生色散现象。
5. 光学仪器（1）凸透镜：透镜是一种光学元件，可以将平行入射的光线聚焦或发散。
（2）凹透镜：凹透镜同样可以将平行入射的光线聚焦或发散，与凸透镜形成对称。
（3）棱镜：通过对光的折射和衍射，可以实现光的分光和复合。
二、光学成像1. 成像原理成像是光学系统中非常重要的一部分，成像原理是指当物体放在一定位置时，通过透镜、镜面等光学元件可以在另一位置产生与实物相似的像。
2. 透镜成像透镜成像是指通过透镜实现对物体的成像，分为凸透镜和凹透镜成像。
3. 成像公式成像公式是描述透镜成像的数学关系式，可以根据物距、像距、焦距等参数计算成像的位置和大小。
4. 像的性质像的性质包括实像与虚像、正像与负像、放大与缩小等，是成像过程中需要了解的重要内容。
5. 透镜组成像透镜组成像是指通过不同透镜的组合实现对物体的成像，常见的透镜组包括双凸透镜组、凹凸透镜组等。
6. 成像畸变（1）球差：由于透镜的非理想性，会出现球差现象，导致成像的模糊和色差。
（2）色差：不同波长的光经过透镜时折射角度不同，会导致色差现象，影响成像的清晰度。
三、光学仪器1. 望远镜望远镜是一种基于透镜或镜面的光学仪器，可以放大远处物体的像，包括折射望远镜和反射望远镜。
光学基础知识详细版
光学基础知识详细版一、光的本质光是一种电磁波，是自然界中的一种能量传递形式。
光的本质可以通过波动理论和粒子理论来解释。
波动理论认为光是一种波动现象，具有波长、频率、振幅等特性；粒子理论则认为光是由光子组成的，光子是光的能量载体。
二、光的传播光在真空中的传播速度是恒定的，约为299,792,458米/秒。
光在不同介质中的传播速度不同，这是由于介质的折射率不同所致。
当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即光线方向发生改变。
三、光的反射和折射光的反射是指光线在遇到界面时，按照一定规律返回原介质的现象。
光的折射是指光线在通过两种不同介质的界面时，传播方向发生改变的现象。
光的反射和折射遵循斯涅尔定律，即入射角和折射角满足一定的关系。
四、光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的叠加，形成新的光强分布的现象。
光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，发生弯曲并绕过障碍物传播的现象。
五、光的偏振光的偏振是指光波的振动方向具有一定的规律性。
自然光是由无数个振动方向不同的光波组成的，因此不具有偏振性。
当光波通过某些特殊材料或经过反射、折射等过程后，可以形成具有一定偏振性的光波。
六、光的吸收和发射光的吸收是指光波在传播过程中，能量被物质吸收的现象。
光的发射是指物质在吸收光能后，以光波的形式释放能量的现象。
光的吸收和发射遵循一定的规律，如光的吸收强度与光的频率有关，光的发射强度与物质的性质有关。
七、光的成像光的成像是指利用光学系统（如透镜、反射镜等）使物体发出的光波或反射的光波在另一位置形成实像或虚像的过程。
光的成像原理是光的折射和反射现象，通过光学系统可以实现对物体形状、大小、位置的观察和研究。
八、光的测量光的测量是光学研究中的重要内容，主要包括光强、光强分布、波长、频率、相位等参数的测量。
光的测量方法有直接测量和间接测量两种，直接测量是通过光学仪器直接测量光波参数，间接测量是通过测量光波与物质相互作用的结果来推算光波参数。
照明基础必学知识点
照明基础必学知识点1. 光的本质：光是一种电磁辐射，具有波粒二象性，在空气中的速度约为每秒30万公里。
2. 白光与彩色光：白光是由各种波长的光混合形成的，而彩色光是指特定波长范围内的光，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等。
3. 光的三基色：在彩色光中，红、绿、蓝被称为光的三基色，它们可以组合形成各种其他颜色。
4. 光的反射：光遇到物体时，部分光线会被物体表面反射回来，我们通过反射的光线才能看到物体。
5. 光的折射：光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
光线在折射时会改变传播方向，并且光在不同介质中的传播速度也会改变。
6. 光的传播方式：光可以直线传播，也可以经过反射、折射等方式传播。
7. 光的衍射：当光经过一个小孔或物体边缘时，会出现衍射现象，即光的弯曲和扩散。
8. 光的干涉：当两束或多束光线重叠在一起时，会出现干涉现象，干涉可以产生明暗条纹。
9. 光的色散：当白光通过一种介质时，不同波长的光会因为折射率的不同而发生偏折，从而产生彩虹色的现象。
10. 光的强度和亮度：光的强度指的是光的辐射能力，亮度指的是人眼感知到的光的明暗程度。
11. 光源的分类：光源可以分为自然光源和人工光源。
常见的自然光源有太阳和火焰，常见的人工光源有灯泡、荧光灯、LED等。
12. 光的色温：光源的色温是指光源发出的光线的颜色，常用单位为开尔文（K），冷色调的光源色温较高，暖色调的光源色温较低。
13. 光的强度衡量：光的强度可以通过光通量和光照度来衡量，光通量单位为流明（lm），光照度单位为勒克斯（lx）。
14. 光的色彩表示：光的色彩可以通过RGB（红绿蓝）或CMYK（青、品红、黄、黑）等颜色空间来表示。
15. 光的效果：光的效果常常可以利用透镜、反射器等光学元件来实现，如聚光、扩散、聚束等。
这些基础知识点是照明领域中常见且重要的内容，在学习和理解照明原理和应用时，对于工程设计、灯具选择、照明效果评估等方面都具有指导作用。
圆形面光源
圆形面光源圆形面光源是一种广泛应用于光学、照明、显示等领域的光源。
它具有独特的光学特性和优越的性能，为各种应用场景提供了理想的照明解决方案。
本文将对圆形面光源的结构、原理、特点及其应用进行详细介绍。
首先，我们来了解一下圆形面光源的基本结构。
圆形面光源主要由光源、反射镜和透镜组成。
光源是发光的核心部分，可以是白炽灯、荧光灯、LED 等不同类型的光源。
反射镜的作用是将光源发出的光线聚焦到一个平面上，形成一个均匀的圆形光斑。
透镜则用于调整光斑的大小和形状，以满足不同应用场景的需求。
接下来，我们来探讨一下圆形面光源的工作原理。
当光源发出光线时，光线会沿着各个方向传播。
反射镜的作用是将光线聚焦到一个平面上，形成一个均匀的圆形光斑。
透镜则用于调整光斑的大小和形状，以满足不同应用场景的需求。
通过合理设计反射镜和透镜的形状和位置，可以实现对圆形面光源的精确控制，使其满足各种特定的照明需求。
圆形面光源具有许多优点。
首先，它具有高亮度和均匀性。
由于光线经过反射镜和透镜的聚焦，圆形面光源可以产生一个非常均匀的光斑，使得照明效果更加理想。
其次，圆形面光源具有较高的色温稳定性。
这意味着在不同的环境和使用条件下，圆形面光源的色温变化较小，有助于保证照明质量的稳定性。
此外，圆形面光源还具有较长的使用寿命和较低的能耗，使其在各种应用场景中具有较高的性价比。
圆形面光源在许多领域都有广泛的应用。
在光学实验中，圆形面光源可以提供稳定的照明条件，有助于提高实验的准确性和可靠性。
在照明设计中，圆形面光源可以用于各种场景的照明，如家庭、办公室、商场等，提供舒适、美观的照明效果。
在显示技术中，圆形面光源可以用于液晶显示器、有机发光二极管（OLED）显示器等设备，提供高质量的显示效果。
此外，圆形面光源还可以应用于医疗、工业检测、舞台照明等领域，满足各种特定需求。
照明基础知识
照明基础知识一、光学基本知识1. 光的本质光的本质是一种电磁波，其波长范围广泛。
能够引起视觉反应的光被称为“可见光”，其波长在380-780纳米之间，是电磁辐射光谱中的一小部分。
不可见光如红外线、紫外线等，则因其波长超出此范围而无法被肉眼直接感知。
2. 光通量光通量是衡量光源输出可见光量的总和，是光源发光能力的指标。
它表示发光体每秒所发出的可见光量，单位为流明（lm）。
3. 光效与发光强度光效即发光效率，是电光源将电能转化为光的能力，以流明每瓦（lm/w）为单位。
发光强度（光强）则是指发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量，常用坎德拉（cd）来表示。
4. 照度与亮度照度是表征被照面上接收光的强弱，即被照面单位面积上接收的光通量，单位为勒克斯（Lux）或流明平方米（lm/㎡）。
而亮度则是指光源在某一方向上的单位投影面在单位立体角中反射光的数量，单位为坎德拉每平方米（cd/㎡）或坎德拉每平方厘米（cd/cm²）。
5. 眩光与光束角眩光是指视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比造成的视觉不舒适感。
光束角则是射灯发射光的空间分布，以中心最强，向四周逐渐减弱到中心光强50%强度的圆锥角。
6. 其他重要概念●功率因素：电路中有用功率与实际功率之间的比值，影响电网的平衡度和无功损耗。
●频闪效应：电感式荧光灯随电压电流周期性变化，光通量也周期性变化，导致视觉不舒适。
●平均寿命与经济寿命：衡量光源使用寿命的指标，分别考虑光源损坏和光束输出衰减的情况。
●显色性：光源对物体颜色的呈现能力，以显色指数（Ra）表示，高显色性光源能更真实地还原物体颜色。
●色温：光源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度即为该光源的色温，以开尔文（K）为单位。
二、照明工作原理照明的基础是光源产生光线并将其传播至需要照明的区域。
照明工作原理主要包括以下几个环节：1.光源产生光线：光源可以是自然的（如太阳、星星）或人工的（如灯泡、LED）。
光学设计知识点总结
光学设计知识点总结光学设计是一门研究和应用光学知识的学科，主要涉及光学设备的设计、优化和评估。
在光学设计过程中，我们需要掌握一些基本的知识点，以便能够准确地进行设计和分析。
本文将对几个重要的光学设计知识点进行总结，并进行适当的拓展。
一、光学成像理论在光学设计中，了解光学成像理论是非常重要的。
光学成像理论主要研究光线在透镜、反射镜等光学元件上的传播、折射和反射规律，以及成像的原理和条件。
其中，光的折射定律和瑞利准则是常用的理论基础。
此外，了解成像的质量评价指标，如分辨率、畸变和像差等也是必不可少的。
二、透镜设计透镜是光学系统中常用的一种光学元件，它能够将光线聚焦或发散。
在透镜设计过程中，需要了解透镜的基本参数，如焦距、孔径和曲率等，并掌握透镜成像的基本规律。
此外，透镜设计还需要考虑透射损耗、散射和吸收等因素，并进行适当的优化以达到设计要求。
三、光学系统设计光学系统是由多个光学元件组成，能够完成特定的光学功能。
在光学系统设计中，需要考虑光学元件的数量、排列和参数，以及它们之间的光学联系。
此外，还需要考虑系统的光学性能，如分辨率、聚焦误差和系统灵敏度等。
光学系统设计还可包括光源的选择和波前调控等方面。
四、光学材料选择在光学设计中，光学材料的选择对于系统的性能和成本起着至关重要的作用。
不同的光学材料有不同的折射率、色散性质和光学损耗等特点。
因此，了解各种光学材料的特性，并能够根据设计要求选择适合的材料是非常重要的。
此外，还需考虑光学材料的加工性能和稳定性等因素。
五、光学模拟与优化光学模拟和优化是光学设计过程中不可或缺的步骤。
通过光学模拟软件，可以对光学系统的性能进行预测和分析。
常用的光学模拟软件有Zemax、Code V等。
在模拟过程中，需要设置光学元件的参数、材料和光源等，并进行光学性能的评估。
根据模拟结果，可以进行后续的优化设计，以满足特定的需求。
光学设计是一门重要而复杂的学科，涉及的知识点广泛而深入。
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1.1目前共有四種主流產品
1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.1.4. 小型---DSC、VIEW-CAM 中型---車用電視、小電視、導航電視 大型---NOTE PC、FA(工廠自動化) 超大型---MONITOR、桌上型監 視器、 壁掛電視
1.2應用於面光源的主要光學名詞
t an( sin(i r ) i r) Rp , Rs t an( i r ) sin( i r )
2 2 2
t an( sin(i r ) i r) Tp 1 , T 1 s sin(i r ) t an( i r )
1.2應用於面光源的主要光學名詞
1.2.4. 分光分布---分光分布與色再現性有很大的關 係。其特性即強度與波長的分布。
強 度
波長λ
1.2應用於面光源的主要光學名
1.2.5.單位的表示
1.2.5.1. 光度---單位立體角發出的光通量。單位：cd(lm/sr)。 1.2.5.2. 輝度---單位面積發出的光度。單位：cd/m2。 1.2.5.3. 光束(發光度)---單位面積發出的光通量，單位 lm/m2(rlx)。 1.2.5.4. 照度---單位面積接收的光通量，單位lm/ m2(lx)。 1.2.5.5 發光效率---一瓦特的能量所能發出的光通量，單 位 (lm/w)。 1.2.5.6 面光源的發光效率---一瓦特的能量所能發出的輝 度 (cd/ m2 ‧w)
1.8 各個使用材料的特性
1.8.1擴散片
1.8.1.1構造
BITS PET ISOLATOR
1.8.1.2 特性
1.8.1.2.1 改變光分布
1.8.1.2.2 使印刷點模糊
1.8 各個使用材料的特性
1.8.2 .反射板
1.8.2.1.鏡面式反射板。 1.8.2.1.1.正反射。 1.8.2.1.2.效率高。 1.8.2.2.百色式反射板。 1.8.2.2.1.反射率高。 1.8.2.2.2.色度好。 1.8.2.2.3.無漏電流。
5.均勻性最佳(點可小至0.06mm) V-cutter 1.效率最佳 。 2.奈普準備開發，因為有全世 界最好的V-groove加工機。 1.直接加工PMMA
雷射加工
精密銑床鑽洞
1.直接加工模仁
3.目前15吋設計5點平均已達2033 nit，已可符合200nit的需求
如欲提昇輝度，從燈管及導光板入光處厚度著手最易。 大約調整0.1mm即可達成。 最不樂見為使用D-BEF-M。 可以使用V-cutter的方式。
1.8.3.反射紙
以百色反射紙較好，因 為擴散 的效果。
1.8.4.導光板
目前已射出成型效果最 好，流動性較佳使用最 多。
1.9.導光板導光特性
1.9.1全反射
1.9.2破壞全反射
PATTERN設計說明
1. Pattern 設計方式
Main Curve 設計---------利用ASAP 模擬,Excel 角落補點 ----------------利用資料庫進行調整 繪製光罩 -----------------利用相關軟體如 AutoLisp 或 Virtual Basic 或 Matlab 製作Stamper-------------利用光碟製程，製作MR式 的Stamper 整體來說，因有可靠軟體作為後盾，因此通常於3版內 完成設計。(其他方式設計其實流程大致相同，因此本 公司亦有能力設計印刷方式) 前光設計，目前已有成品展現，顯示結果不輸現有產品。
1.5.面光源的構成要素元件如下所述
反射板
兩面tape
擴散板
菱鏡片
protect diffuser
兩面tape
燈
壓克力
PC frame
反射片
1.5.1. 1.5.2. 1.5.3. 1.5.4.
燈(CFL)---角色為光源，能量的來源。 壓克力(PM點---破壞導光板的全反射效應，使得能量可以傳出導光板。 擴散板---將能量分配成四面八方發出。 1.5.4.1. 改變光的能量分布。 1.5.4.2. 使得印刷點不明顯。 1.5.5 反射片---使的反方向的光可以再利用。 1.5.6. 菱鏡片---使得法線方向的能量增加。 1.5.7. 反射板---提昇光源的效率。
4. 未來公司研發重點
積極台製Stamper。 開發V-cutter 導光板。
縮短開發時程。
使用光學設計軟體，第一次將工作做好。
5.以上簡單說明公司光學相關之經驗與實力
蝕刻STAMPER
電鑄STAMPER
光阻 不銹鋼 曝光 玻璃
顯影
金屬化
電鑄 蝕刻
剝離
Stamper(Etch)
1.反應速度中 2.良率易控制 3.輝度可
Stamper(MR)
1.亮度較佳 3.量率易控制
2.效率較好 1. 如在台灣製作，反應速度與 Etch 方 相 同 4.點深度重現性好 式
1.加工不易 2.成型困難 3.價錢較貴 4.角落亮度不易控制 5.入光處輝線 6.開發時間長 1.鏡面性不足 3. 面粗造度不好 5.價錢貴 1.反應時間長 3.鏡面性不足 2. 加工時間長 4.效率不佳 2.加工時間長 4.效率次之
2
Rp ,Rs 為反射率。 Tp, Ts為穿透率
1.7.CFL的主要特性
1.7.1輝度與溫度的關係 1.7.2電壓與燈管電流的關係 1.7.3 CFL的光譜 1.7.4 CFL燈管的特性如下 • • • • • • 1.7.4.1低功率。 1.7.4.2壽命長。 1.7.4.3可調光。 1.7.4.4熱量小。 1.7.4.5演色性好。 1.7.4.6瞬時點燈。
2. 與其他設計方式的比較
目前已知的設計方式 2.1印刷方式 2.2非印刷方式 Stamper(ETCH) Stamper(MR) V-cutter 雷射加工 精密銑床鑽洞
其中優缺點如下表格
方式 印刷 1.反應速度快 優點 缺點 1.多段製程，良率需控制 2.輝度值有限 3.網點不能太小 1.Etch 點深度重現性不易控制 2.點表面鏡面性不足，效率有限 3.點大小最小至0.12mm
1.3.關於面光源檢測要點
1.3.1 測定點
1.3.2 測定視角---含500個LCD pixels的能力。
1.3.3 測定距離---50(cm)。
1.4.面光源的設計方向
1.4.1薄型
1.4.2輕量 1.4.3 高輝度 1.4.4 高效率
1.4.5均一性
1.4.6低消耗電力 1.4.7低COST 1.4.8 狹額緣
1.2.1. 亂反射---光線入射 介面後，除遵守反射定 律外，在反射角附近也 有一部分的能量分布。 1.2.2 . 完全擴散面---光線 入射介面後，不遵守 反射定 律，僅與介質的 擴散指數有關。
1.2應用於面光源的主要光學名詞
1.2.3. MOIRE的干涉現象--LCD的DOT(PIXEL)與 菱鏡片產生的干涉或菱 鏡片與菱鏡片產生的干 涉。現象產生的原因為 兩個週期性的條紋，重 疊後會產生不一樣的週 期性條紋，此與兩個週 期面的距離與週期有關。
1.6.光線行進最主要遵守的原理
1.6.1. SNELL’S LAW N1SINΘ1= N2SINΘ2 1.6.2. 入射導光板角度30度，則其屈折角為1.49× SINΘ1 =1×SIN(30) ==>Θ1 =19.6° 1.6.3. 當光進入介質時，若介質擴散係數為0，穿透率不 為1，則光線會產生部分反射，部分穿透的現象，且 此現象遵守FRESNEL 係數的關係。