用TracePro设计鳞甲反光杯教程

工程光学实验指导书厦门工学院电子信息工程系2014.9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 (15)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→新建名为球形反光碗的文件，或使用CtrL+N2．点击→，选择Conic类型，形状为球形（Spherical）,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：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：图1.25．使用工具栏图标区箭头工具，在图形区完全选中反光碗，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进行材料属性设置，在材料目录（Catalog）中选择IR,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。

TracePro教程简介TracePro是一款先进的光学模拟软件，能够帮助工程师和设计师进行光学系统的设计和优化。

本教程将介绍TracePro的基本用法和常用功能，帮助读者快速上手和熟练使用该软件。

安装和配置在开始使用TracePro之前，首先需要安装该软件并进行必要的配置。

安装TracePro软件请按照软件提供商提供的安装指南，下载和安装TracePro软件。

安装完成后，确保软件已经成功运行并可以正常使用。

配置TracePro软件在使用TracePro之前，需要对软件进行一些配置，以确保软件的正常运行和满足用户特定的需求。

具体的配置步骤如下：1.打开TracePro软件，选择“Options”菜单，再选择“Preferences”选项。

2.在弹出的对话框中，可以进行多种配置操作，包括界面语言、文件保存路径、单位设置等。

根据实际需求，进行相应的配置调整。

3.点击“Apply”按钮，保存配置修改后的设置。

4.关闭对话框，已完成TracePro软件的配置。

创建新项目在开始进行光学系统的设计和优化之前，首先需要创建一个新的TracePro项目。

下面是创建新项目的步骤：1.打开TracePro软件，选择“File”菜单，再选择“NewProject”选项。

2.在弹出的对话框中，输入项目的名称和保存路径。

3.点击“OK”按钮，创建新项目。

4.创建完成后，可以在软件界面中看到新项目的文件结构和相关信息。

导入和编辑模型TracePro支持导入和编辑多种模型，包括几何模型、光学材料、光源等。

下面将介绍导入和编辑模型的方法。

导入模型要导入模型到TracePro项目中，需按照以下步骤操作：1.在软件界面的“Model”选项卡下，选择“Import”按钮。

2.在弹出的对话框中，选择要导入的模型文件，并点击“Open”按钮。

目前TracePro支持常见的模型文件格式，如STEP、IGES、STL等。

3.导入完成后，可以在软件界面中看到导入的模型，并对其进行进一步编辑和设置。

LED光源与灯具设计设计报告作品名称：旋转对称反光杯设计目录一、前言 (3)二、反光杯概述 (3)三、反光杯的制作工艺 (3)四、影响因素 (4)五、TracePro设计 (4)1、配光曲线描点 (4)2、保存 (5)3、求光强和光通量 (6)4、计算 (6)5、选取LED光源 (7)6、导入母线数据 (7)7、编辑宏命令 (8)8、执行宏命令 (9)9、旋转填充，定义表面 (10)10、插入方块，设置光源 (11)11、设置光屏 (11)12、光线追迹 (12)13、设置相关参数 (12)14、得到配光曲线 (13)一、前言随着半导体发光材料和工艺的不断发展，发光二极管（LED）正逐渐取代传统光源，成为新一代光源，广泛应用于投影灯、阅读、灯汽车前照灯等。

虽然具有高效环、保耐用安全等优点，但其出射光强呈大致的余弦分布，因此通常被认为是近似的朗伯辐射体。

这样的空间光强分布，如果未经合适的光学系统处理而直接应用，多数情况下都难以满足照明的灯具和器件所要达到的性能指标，同时还会因为大量无效光的存在而大大降低系统的效率。

针对LED的二次光学设计可有效调制LED光源的配光特性使其光场分布满足大范围照明的需求，它属于非成像光学范畴。

在实际照明中，诸如投影灯、阅读灯、场馆照明室内照明灯都要求均匀照明，而实现均匀照明的设计方法主要有两种：重叠法和裁剪法。

重叠法是将光源发出的光细分为多个部分然后在照明区域上相互重叠以消除光源总体光束的不均匀性，如复眼照明、光管照明和微透镜阵列的设计，但在实际应用加工中这些结构较复杂裁剪法是在已知光源光强分布的情况下，通过裁剪反射镜或透镜的面形来控制波前的走向，获得均匀的能量或照度分布，近几年应用较广。

二、反光杯概述反光杯反光装置的一种。

反光装置是指为了利用有限的光能，通过光反射器来控制主光斑的光照距离和光照面积反光杯是指用点光源灯泡为光源，需远距离聚光照明的反射器，通常杯型，俗称反光杯。

无须编程设计鳞甲反光杯教程〔2〕大学 物理科学与技术学院永道一、公式推导设z 为自变量，y 为因变量，那么抛物线方程22y Pz =，式中2P f =，f 为抛物线的焦距，绕z 轴旋转一周即为抛物面，故f 就是抛物面反光杯的焦距。

由抛物线方程可以得到，在距离坐标原点z 处抛物面横截面的半径为〔即z 点对应抛物面母线上一点的高度y 〕y =设第一个横截面〔如z f ≤的横截面〕的半径为()i y ，那么横截面的周长为()()22i i C y π==0,1,2,3i =±±±假设在该周长放置n 个鳞片，那么每个鳞片的线度〔“直径〞〕为()()()()2i i i i C y l y n n ϕπϕ∆===∆.0,1,2,3i =±±±(1)为了使鳞片排列成近似正六边形和近似正方形，在圆周上排列的两相邻鳞片须重叠一半，为到达这一要求，即以()i l ϕ∆为半径〔不是以它为直径〕在曲率半径为R 的球体上截取鳞片，球体的曲率半径R 越大，截取的鳞片越薄，反光杯发光角度就越小，反之发光角度越大，见图1；同时还要保证在沿z 轴方向增加(1)i z +∆后，抛物面母线增加了(1)z i l +∆，()i y 那么增加(1)i y +∆，即(1)()(1)i i i y y y ++=+∆，只有使(1)()z i i l l ϕ+∆=∆，纵向排列的两相邻鳞片在母线上也会重叠一半，见图2。

由图2几何关系可知： 222(1)(1)(1)z i i i l z y +++∆=∆+∆,(2)∴222(1)(1)(1)()i i i i z y y y ϕ+++⎡⎤∆+∆=+∆∆⎣⎦.(3)由抛物线方程22y Pz =求导取有限量得：(1)(1)()i i i P y z y ++∆=∆,〔求导2d 2d y y P z =〕(4) 将式(4)代入式(3)得： 222(1)(1)()(1)()()()i i i i i i P P z z y z y y ϕ+++⎛⎫⎡⎤∆+∆=+∆∆ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦.〔5〕展开式〔5〕得22222(1)(1)()()1(1)20i i i i P z P z y y ϕϕϕ++⎡⎤+-∆∆-∆∆-∆=⎢⎥⎢⎥⎣⎦改写为：2(1)(1)0i i A z B z C ++∆-∆-=.〔6〕 式中，2()1(1)i P A y ϕ⎡⎤=+-∆⎢⎥⎢⎥⎣⎦，22B P ϕ=∆，22()i C y ϕ=∆。

TracePro实例教程第一步是创建一个新项目。

在启动TracePro后，点击“File”菜单中的“New”选项，然后选择“Project”命令。

在弹出的对话框中，输入项目的名称和路径，并选择模板。

我们选择“General”模板，它提供了一个基础的空白项目。

第二步是设置光线追迹的参数。

在项目创建后，我们需要设置光线追迹的参数，以便进行模拟和分析。

在左侧的“Configuration tree”窗口中，选择“Model”节点，并点击右键，在弹出菜单中选择“Add Model”。

在弹出的对话框中，选择“Ray Trace”模块，并点击“OK”按钮。

然后，在右侧的属性窗口中，设置光线源的类型和位置，以及其他相关参数。

第三步是绘制光学系统。

在项目中，我们需要绘制光学系统的几何形状。

在左侧的“Configuration tree”窗口中，选择“Geometry”节点，并点击右键，在弹出菜单中选择“Add Surface”。

然后，在右侧的属性窗口中，设置表面的类型和位置，例如球面、棱镜等。

通过重复这个过程，我们可以添加多个表面来构建完整的光学系统。

第四步是定义材料属性。

在光学系统设计中，材料的光学特性非常重要。

在左侧的“Configuration tree”窗口中，选择“Materials”节点，并点击右键，在弹出菜单中选择“Add Material”。

然后，在右侧的属性窗口中，设置材料的光学参数，例如折射率、透射率等。

第五步是设置分析和输出参数。

在光学系统设计完成后，我们可以通过模拟和分析来评估其性能。

在左侧的“Configuration tree”窗口中，选择“Analysis”节点，并点击右键，在弹出菜单中选择“Add OutputAnalysis”。

然后，在右侧的属性窗口中，选择要分析的参数和结果的输出格式。

第六步是运行模拟和分析。

在完成了上述的设置后，我们可以点击“Run”按钮来运行模拟和分析。

TracePro将根据设置的参数进行光线追迹，并生成相应的结果。

基于Tracepro的LED反光杯设计作者：毛书哲曾维友陈伟周小红来源：《科学导报·学术》2019年第23期摘 ;要：随着社会的发展，如何节约能源是人们面临的严峻问题。

提高光源的聚光效果便是节约能源的一种体现，照明工具是由光源和反光杯组成。

本文利用光学设计软件Tracpro来设计一种辅助照明的反光杯，并通过仿真分析并进行优化，以此来提高光能的利用效率，实现照明效果的提升。

关键词：反光杯;LED;TracePro1.Tracepro简介TracePro是一种光学分析软件。

它把建模实体和光学分析紧紧结合在一起，实现了建立模型、属性定义、仿真分析、优化处理于一体的功能。

依照光的反射与折射的光学特性，进行光线追迹，计算光通量，分析幅度与光度图，以此来判断建立模型的优劣。

是一个能为光学设计人员节约大量时间的软件。

在TracePro完成一个新的项目所需要的操作如下：（1）建立几何模型。

第一步是插入一个或多个几何元件，分别设置其尺寸参数，使它们组成所需要分析的系统。

（2）定义属性。

对第一步建好的元件的属性进行定义，不管是材料属性还是表面属性都要定义成系统所需要的特性，例如光源就定义为表面光源、反光杯的内表面就定义成所需的材料特性。

（3）应用属性。

将上诉所定义的属性应用到与之相对应的元件上去。

（4）追迹光线。

进行光线追迹之前，要在格点光源、表面光源和档案光源这三种光源之中确定你要追迹的光源，这样系统才会把相应的光源的光线导入系统，才能进行下一步。

（5）分析。

完成光线追迹之后，进入分析阶段。

可以就辐照度图、光照度图、坎德拉图和光通量图等进行分析来辨别系统的好坏。

3.设计及分析在Tracepro中建立模型并进行光线追迹。

在Tracepro顶部菜单栏中点击插入，选择反射镜选项，进入插入反射器界面，点击二次曲面反射器栏。

在形状选项中选取抛物面，在计算选项中选择半径，厚度填入0.5mm、长度设为15mm、开孔半径为3mm、直径填入31mm、原点位置坐标为（0、0、11），焦距自动计算为4mm。

菲涅尔透镜TracePro教程首先，本教程是中使用的是TP7，采用RepTile特征应用在所要形成的菲涅尔面上。

所以，在应用菲涅尔特性之前，先构建好菲涅尔物镜的结构。

1.构建镜框。

2.点定义，材料特性里面点鳞甲特性，打开鳞甲特性编辑器3.点上图中的新增特性命名，选好变化方式，根据你想要定义的内容来定。

在这里，我选择可变参数。

点好确定之后，弹出上图，描述上面标注一下，将来用起来好识别。

（可无）带宽在这里我输入的是0.225，（参考CYQ大师的进阶资料）。

4.输出数据，方便我们载出之后定义。

点这个按钮，载出。

会弹出下面这个。

点保存这个txt文件，名字为Fresnel1.txt。

注意存放位置，我们下面会用到。

5.下面最小化TP，让我们学习一下菲涅尔透镜的参数。

在上一个步骤，我们看到Facet Angle和Draft Angle，如下图所示，这两个角度以及菲涅尔环带宽的介绍，参考如下文件，详见[1]：我们可以知道，定义带宽之后，需要定义每个环带不同的倾斜角度。

6.为了教程的进行，我们借用TP手册中的资料来载入菲涅尔透镜的角度。

打开文件TracePro\Examples\Demos\Fresnel Lens Arcsecs.txt，该文件里面的数据指的是每一环下facet angle的度数，但是该角度的单位是arcseconds。

这个单位是1/3600 度，所以，我们有必要转换回来。

下面说的这个转换方法是在Excel 里面转换的，可以借鉴一下。

用Exele打开：在B列输入公式=A1/3600，再应用到各列。

一共333列(可参考[2])。

拷贝好这一列数据，可以使用Cltl+Shift+↓选择该列数据复制。

7.使用Excel打开之前的txt文件，Fresnel1.txt再粘贴上面的数据到A19然后再到Draft Angle里面写满5（你们可以自定义，我是参考进阶里面的参数）。

写完后保存。

8.打开TP鳞甲特性编辑器，载入Fresnel1.txt这就完成了菲涅尔透镜鳞甲的设计了。

基本参数：型面为抛物面，聚光面积为72m 2，开口直径D=9577mm ，焦距f=7500mm 。

抛物面方程为 Z Y X 3022=+，聚光器共分为12块，每块间距为20mm 。

中心开口半径为100mm 。

接收平面半径为100mm 。

操作过程如下：(1) 打开软件双击快捷方式打开软件，出现如下的对话框，选择Standard 即可满足要求。

(2) 建立模型在菜单栏中选择Insert Reflector ，弹出Insert Reflector 对话框，选择Conic 选项，其中Shape 共分四种：球面、抛物面、椭圆面和双曲面。

在本例中聚光器型面为抛物面，所以选择Parabolic 。

此外其它的一些设置可以按上面的基本参数的要求填写，如下面对话框所示，填写完毕后点击Insert 按钮。

这样就建立了一个厚度为2mm 、焦距为7500mm 、开口直径为9577mm 、中间孔洞半径为100mm 、中心坐标为(0,0,0)的抛物面聚光器，如下右图所示。

要想从不同角度观察模型，可以从通过以下菜单进行操作。

其中和按钮比较常用，为全局放大，为对模型进行旋转观测。

要想观测模型的不同效果可以点击菜单栏View选项，有Silhouettes、Render、Wireframe、Hidden Line四个选项可供选择。

(3)分割聚光器按要求聚光器共分为12块，每块间距为20mm。

此处应用布尔运算对聚光器进行分割。

首先创建X向尺寸为10000mm(要比聚光器的开口直径大一些)，Y向尺寸为20mm(为每块聚光镜的间距尺寸)，Z向尺寸为5000mm(要比聚光器开口深度略大)的薄板，具体参数设置如下对话框所示。

薄板创建完成后，点击鼠标右键，出现下拉菜单，选择Rotate选项，对应弹出Rotation Selection 对话框，按对话框中参数填写完成按Copy按钮。

此操作共进行5次。

最终完成结果图如下所示。

Ctrl键加鼠标左键依次选择抛物镜面和各个薄板，点击鼠标右键，选择Subtract选项，对其进行布尔减运算。

Tracepro实例学习教程TracePro是一个强大的光学仿真软件，可以帮助工程师和科学家设计和分析光学系统。

本教程将介绍TracePro的基本操作和主要功能。

通过几个实例案例，你将学会如何使用TracePro进行光线追踪、光线分析和优化等。

实例一：透镜系统设计假设我们要设计一个简单的透镜系统，主要包括一个凸透镜和一个凹透镜。

我们首先打开TracePro，创建一个新的项目，并选择“凸透镜”和“凹透镜”作为初始模型。

然后，我们可以设置透镜的物理属性，如曲率半径、折射率等。

接下来，我们需要定义光源。

在TracePro中，我们可以选择不同类型的光源，如点光源、方向光源等。

我们可以通过拖动光源调整其位置和方向，以模拟实际情况。

在设置完透镜和光源后，我们需要设置接收器，即检测光线的位置。

可以选择光强、光通量、光能量等作为接收器参数。

通过选择不同的接收器参数，可以得到不同的光学性能结果。

最后，我们可以通过点击“分析”按钮开始光线追踪。

TracePro会模拟光线在透镜系统中的传播和折射，然后显示光强分布、光通量等结果。

我们可以通过对比不同参数设置下的结果，来优化透镜系统的设计。

实例二：光学元件分析在这个实例中，我们将学习如何使用TracePro对光学元件进行性能分析。

假设我们使用一个平面反射镜作为光路中的一个元件。

我们打开TracePro，创建一个新的项目，并选择“平面反射镜”作为初始模型。

首先，我们需要设置反射镜的物理属性，如尺寸、反射率等。

然后，我们选择一个合适的光源，并设置接收器。

在设置完光源和接收器后，我们可以通过点击“分析”按钮开始光线追踪。

TracePro会模拟光线在反射镜上的反射，然后显示反射效果、光强分布等结果。

我们可以通过对比不同参数设置下的结果，来优化反射镜的设计。

实例三：光学系统优化在这个实例中，我们将学习如何使用TracePro对光学系统进行优化。

假设我们有一个复杂的光学系统，包括多个透镜、反射镜、棱镜等。

用TracePro设计鳞甲反光杯教程步骤一:插入复合型反射器(空心抛物面体),可以根据自己需要确定焦距大小与前段长度,在此选取焦距为10mm,前段长度为50mm,后段长度可以为0,也可以为9、999,但不能大于焦距10mm,厚度为0、5mm,见图1。

图1步骤二:绕X轴旋转180度,并移动60毫米,见图2。

图2步骤三:点击轮廓,显示出抛物面母线,母线就就是纵向截面里边那条抛物线,见图3。

图3步骤四:计算:设z为自变量,y为因变量,则抛物线方程为,其中,在(等于焦距)时,求得,即焦点处横截面得半径,以此作为半径求焦点位置横截面得圆周周长,周长为。

假如在该圆周加入100个小球(也可以加入其她数量小球),则每个小球直径为:、小球大小给出后,在YZ平面上以坐标(20,10)插入小球即可,为了小球排满圆周后两相邻排小球就重叠一半,此时用上述计算得小球直径作为半径就可达到目得,见图4(a)与图4 (b)。

图4(a) 插入第一得小球得位置图4(b) 复制沿Z轴旋转后得小球(该步骤无须进行)步骤五:在第一小球坐标位置插入半径比第一个小球大0、1mm得第二个小球,见图5。

图5步骤六:打开移动窗口,缓慢把第二个小球大体上移动到图6位置,让两个小球在球心处相交(此时不一定正好相交)。

图6步骤七:在第二个小球位置插入直径比第二个小球直径大0、1mm得第三个小球,并大体移动到图7位置。

图7步骤八:以此类推插入、添加并移动小球,使小球大体排满焦点前得母线,见图8。

图8步骤九:第一个小球坐标位置就是计算出来得,它已经在精确位置,但它得球心位置我们无法精确定位,于就是点击第一个小球,把半径改为0、01,此时不就是修改,而就是插入非常小得小球,与第一个小球差集挖个小孔洞,这样便确定了一个小球得球心,见图9。

图9步骤十:所有小球都按第一个小球得做法找到球心位置,见图10。

图10步骤十一:把所有小球得球心都精确调节到母线上,并让后者左侧与前者得球心相切,一一调好后,见图11(a)与图11(b)。

用TracePro设计鳞甲反光杯教程步骤一：插入复合型反射器（空心抛物面体），可以根据自己需要确定焦距大小和前段长度，在此选取焦距为10mm，前段长度为50mm，后段长度可以为0，也可以为9.999，但不能大于焦距10mm，厚度为0.5mm，见图1。

图1步骤二：绕X轴旋转180度，并移动60毫米，见图2。

步骤三：点击轮廓，显示出抛物面母线，母线就是纵向截面里边那条抛物线，见图3。

图3步骤四：计算：设z 为自变量，y 为因变量，则抛物线方程为22y Pz =，其中2f P =，在10m m z f ==（等于焦距）时，求得20mm y =，即焦点处横截面的半径20mm r y ==，以此作为半径求焦点位置横截面的圆周周长，周长为2125.6637mm C r π==。

假如在该圆周加入100个小球（也可以加入其他数量小球），则每个小球直径为：1.2566mm 100C d ==. 小球大小给出后，在YZ 平面上以坐标（20，10）插入小球即可，为了小球排满圆周后两相邻排小球就重叠一半，此时用上述计算的小球直径作为半径就可达到目的，见图4(a)和图4 (b)。

图4(a) 插入第一的小球的位置 图4(b) 复制沿Z 轴旋转后的小球（该步骤无须进行）步骤五：在第一小球坐标位置插入半径比第一个小球大0.1mm的第二个小球，见图5。

图5步骤六：打开移动窗口，缓慢把第二个小球大体上移动到图6位置，让两个小球在球心处相交（此时不一定正好相交）。

步骤七：在第二个小球位置插入直径比第二个小球直径大0.1mm的第三个小球，并大体移动到图7位置。

图7步骤八：以此类推插入、添加并移动小球，使小球大体排满焦点前的母线，见图8。

步骤九：第一个小球坐标位置是计算出来的，它已经在精确位置，但它的球心位置我们无法精确定位，于是点击第一个小球，把半径改为0.01，此时不是修改，而是插入非常小的小球，和第一个小球差集挖个小孔洞，这样便确定了一个小球的球心，见图9。

大家好，向大家提供一种画鳞甲反光杯的方法，仅看方法（效果），其中数据时随意定的，希望大家多多指点，
1.在PROE里，草绘一圆，如圆径定为120。

2.继续草绘，画出10度角。

3.草绘，用直线连接两交点。

4.阵列草绘三。

5.复制第四步的草绘。

6.扫描命令选择复制的草绘轨迹，和画出截面，截面的高度自定。

7.完成扫描，预览。

8.完成鳞甲反光杯面的建模。

第一步
第二步
有灯友提出上PRT档，附件是5.0的PRT，含STP档，可以下载借鉴。

有些灯友反应带凸面的反光杯怎么画，其实学会了画平面的，那凸面的自然就会了，他们的不同点就在截面了。

那我们改变一下截面就可以得到凸面反光杯。

声明：只做为提供画图方法，至于怎么确定发光角度以及出模等，那些需要光学模拟，至于出模的话，不作分析（直接找生产厂家）
下图是凸面的截面：
其他步骤参考平面反光杯的画法。

下图是两者3D截图：。

无须编程设计鳞甲反光杯教程（2）济南大学 物理科学与技术学院苏永道一、公式推导设z 为自变量，y 为因变量，则抛物线方程22y Pz =，式中2P f =，f 为抛物线的焦距，绕z 轴旋转一周即为抛物面，故f 就是抛物面反光杯的焦距。

由抛物线方程可以得到，在距离坐标原点z 处抛物面横截面的半径为（即z 点对应抛物面母线上一点的高度y ）y =设第一个横截面（如z f ≤的横截面）的半径为()i y ，则横截面的周长为()()22i i C y π==. 0,1,2,3i =±±±假如在该周长放置n 个鳞片，则每个鳞片的线度（“直径”）为 ()()()()2i i i i C y l y nnϕπϕ∆===∆. 0,1,2,3i =±±± (1)为了使鳞片排列成近似正六边形和近似正方形，在圆周上排列的两相邻鳞片须重叠一半，为达到这一要求，即以()i l ϕ∆为半径（不是以它为直径）在曲率半径为R 的球体上截取鳞片，球体的曲率半径R 越大，截取的鳞片越薄，反光杯发光角度就越小，反之发光角度越大，见图1；同时还要保证在沿z 轴方向增加(1)i z +∆后，抛物面母线增加了(1)z i l +∆，()i y 则增加(1)i y +∆，即(1)()(1)i i i y y y ++=+∆，只有使(1)()z i i l l ϕ+∆=∆，纵向排列的两相邻鳞片在母线上也会重叠一半，见图2。

由图2几何关系可知：222(1)(1)(1)z i i i l z y +++∆=∆+∆, (2) ∴222(1)(1)(1)()i i i i zyy y ϕ+++⎡⎤∆+∆=+∆∆⎣⎦. (3)由抛物线方程22y P z =求导取有限量得：(1)(1)()i i i Py z y ++∆=∆,（ 求导2d 2d y y P z =） (4) 将式(4)代入式(3)得：222(1)(1)()(1)()()()i i i i i i P Pz z y z y y ϕ+++⎛⎫⎡⎤∆+∆=+∆∆ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦.（5）1图圆周上鳞片重叠一半排列图展开式（5）得22222(1)(1)()()1(1)2i i i i P z P z y y ϕϕϕ++⎡⎤+-∆∆-∆∆-∆=⎢⎥⎢⎥⎣⎦改写为：2(1)(1)0i i A zB zC ++∆-∆-=. （6）式中，2()1(1)i P A y ϕ⎡⎤=+-∆⎢⎥⎢⎥⎣⎦，22B P ϕ=∆，22()i C y ϕ=∆。

Tracepro⼊门基础⼆图2.5.2.62.5.2.3膜层定义打开Define下拉菜单，在Edit Property Data中选择Thin Film Stacks,打开膜层定义设置对话框，如图2.5.2.6为3 Layer AR膜层参数。

⽤户完全可以根据实际光学元件的膜层参数进⾏设置定义，使分析的光学系统或元件更接近实际。

选中Edit Enabl，变可以开始编辑膜层。

⽤户还可以点击New Stack，进⾏全新多种膜层设计。

2.5.2.4 RepTile定义RepTile功能可⽅便设计重复且微⼩的结构如监视器的应⽤及 Fresnel lenses，但此功能只在TracePro软件的Expert版本才具备。

打开Define下拉菜单，在Edit Property Data中选择ReTile Property,打开RepTile定义设置对话框，如图2.5.2.6所⽰。

在以后的章节中，本书将⽤⼤量的篇幅进⾏讲解，这⾥不做多的介绍。

2.6分析功能进⾏描光分析前，需要对描光进⾏设定，TracePro有两种模式可供选择：■分析模式（Analysis mode）：计算光线在所有物体，表⾯上的位置，⽅向，Flux，偏振等值，并存储在硬盘。

这种分析模式速度慢，对PC硬件需求较⼤。

■仿真模式（Simulation mode）：这种模式需要选取⼀个表⾯，TracePro 只存储这个⾯的光线资料。

速度⽐较快，对PC硬件要求不⼤。

TracePro具备强⼤的分析功能，主要分析功能如下：■照度、辉度、CIE⾊坐标、⾊度分析（Irradiance map）■光强度分析（Candela plot）■光线资料（光线位置、⽅向、通量）（Ray Histories）■选择需要分析的光线（Ray sorting）■⼈眼视觉模拟（Photorealistic Render）2.6.1照度、辉度分析照度、辉度分析在tracepro进⾏光学系统分析中常常使⽤到的功能如图2.6.1为⼀光学元件⼀⾯上的照度分析图。

tracepro建反光杯操作步骤1.反光杯的模型建立1）首先在计算机上运行TracePro软件，进入操作界面。

2）在菜单上选Insert→Primitive Solids→Thin Sheet，输出数值，如图1.1所示图1.1点击Insert提交。

3）点击Thin Sheet 1左边展开，再选中Surface 0右击鼠标，选中Sweep ，在Distance和Draft angle两栏输入0.9和4（如图2.1），然后点击Insert提交。

图2.1之后再在Distance和Draft angle两栏分别输入0.2、0和0.9、-4，这样就将薄板完全建好了。

4）在菜单上选Insert→PrimitiveSolids→Cylinder/Cone，输入数据之后如图1.3所示，之后点击Insert提交。

图1.35）按住Ctrl在工作窗口左侧依次选中Thin Sheet 1和Cone 1，后点击进行布尔相减运算。

6）操作Insert→Primitive Solids→Cylinder/Cone，点击Insert，建立散光板（如图 1.4左所示）；操作Insert→Primitive Solids→Block，点击Insert，建立发光体（如图1.4右所示）。

图1.47）操作Insert→Primitive Solids→Cylinder/Cone，点击Insert，建立观察表面，如图1.5。

至此，反光杯模型就完全建立起来。

图1.52.反光杯的材质设定1）在Thin Sheet 1中选中杯体内壁（Surface 0）和底面（Surface 1）之后右击，选中Properties →Surface，在name下拉项中找到Perfect Mirror选中，再点击Insert提交，如图2.1所示。

图2.12）选中散光板（Diffuser）进行材质设定，操作Define→Edit Property Data→Surface Properties Editor，在左侧的Catalog栏目上点击Add Properties创建新的材料特性，如图2.2所示。