RayViz

連接光學與機構的橋樑，RayViz™讓您更容易管理您的設計流程!

RayViz™是安裝在SOLIDWORKS裡的擴充套件，可以讓使用者直接將TracePro材質資料庫的特性套用在SolidWorks的機構模型中，並可進行光線追跡。有了RayViz，一組模型可同時用於TracePro（光線追跡及光學分析）與SOLIDWORKS（機械設計和修改光學特性）中，這樣可以確保資料的完整性及連貫性。RayViz為SolidWorks增加了光線追跡的功能，透過讓使用者在模型中看到光的行進路線，便可利用這些光線軌跡驗證設計的合理性，加快產品開發速度並簡化設計流程。
關於RayViz更詳細的說明歡迎聯絡我們，將由專人為您解說或安排相關課程。

作為Solidworks擴充套件，連接TracePro光學分析軟體，RayViz™的橋樑功能使其有更廣泛的應用性。凡是光學照明以及機構設計相關產業都可應用。例如消費性電子產品，傳統照明產業，航空電子等。

因其便利性，只需簡易的方法讓您更容易使用RayViz
• 首先開啟SOLIDWORKS模型
建立零件及組合件。
RayViz​產業應用

圖2: 增加RayViz表單在SOLIDWORKS中
圖2: 增加RayViz表單在SOLIDWORKS中
• 在SOLIDWORKS中添加光學特性
使用RayViz擴充套件，在SOLIDWORKS中定義及修改光學元件形狀、光學材料和表面特性。
在SOLIDWORKS中追跡並可視化光線，以檢查光學特性、路徑和形狀。RayViz光線追跡功能是一個完整的可視化工具，用於驗證系統中的光學和照明光線路徑。根據應用於每個面的表面特性和添加到每個物體的材料特性，光線可以反射、透射、散射和吸收。RayViz直觀地顯示光的所有可能傳播路徑，並允許使用者檢查系統中的漸暈、聚焦、串擾和雜散光問題。
圖3: 將現有零件插入到組件中添加光源定義和光線追跡
圖3: 將現有零件插入到組件中添加光源定義和光線追跡

在TracePro開啟模型、光線追跡和分析光學性能
在TracePro中開啟RayViz儲存之模型，即可注意到模型樹狀圖中顯示其為SOLIDWORKS模型。導入的模型可進行移動、複製、旋轉和布林功能。然後使用TracePro的分析功能進行驗證。爾後可返回SOLIDWORKS中進行修改和光學特性並儲存更新後的模型。
檢查系統中成像特徵和散射
圖4: 檢查系統中成像特徵和散射

使用剖面圖來確定光線傳播和光束輪廓

圖5: 使用剖面圖來確定光線傳播和光束輪廓

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平面波導-Y型連接

在不同應用領域的光子積體電路中，Y 型連結等功率分配器被廣泛使用。在設計功率分配器時，我們的目標是實現平坦的寬頻響應、低損耗和結構緊密的功率分配器。同時，設計還需要符合製造解析度和公差要求。

以下設計範例改編自  Yi Zhang, Shuyu Yang, Andy Eu-Jin Lim, Guo-Qiang Lo, Christophe Galland, Tom Baehr-Jones, and Michael Hochberg, “A compact and low loss Y-junction for submicron silicon waveguide,” Opt. Express 21, 1310-1316 (2013)

Tidy3D模型

模擬結果

 

TracePro的太陽能模擬器和優化功能能夠幫助製造商實現更高的吸收率和集光率。您可以利用集光器光學、紋理表面、新材料佈局和金字塔結構來優化設計，以提高效率，從而實現降低每瓦成本的最終目標。

我們知道對於不同地點設置的太陽能裝置，其天頂對應的太陽運行軌跡都會不同。因此，模擬太陽能集光系統的第一步是設定太陽能裝置的位置。TracePro的太陽模擬工具（Solar Emulator）提供了多組預先定義的城市位置，讓您能夠輕鬆設定所需的地點。透過設定太陽頻譜和光強度資訊，您可以在TracePro中建立太陽的直射光源，同時也可以選擇內建的兩種天空模型，以建立完整的大氣光源，實現更精確有效的太陽能集光系統模擬和分析。

透過長時間的連續分析，結合太陽追跡功能和調整不同時間的大氣狀態，TracePro成為計算太陽能整體貢獻的最佳工具。TracePro的太陽能追跡功能是業界獨一無二的標準化工具，專門用於模擬和分析太陽能集光器的性能。該功能能夠根據需要改變地理位置（緯度、經度和海拔），並實現多軸追踪太陽運行以及自訂的直接和間接太陽輻射貢獻。分析結果包括目標上的照度、坎德拉圖、濁度計算、總光通量以及隨時間變化的效率。

TracePro的太陽能應用以及設計、分析和優化功能已被證明能準確預測太陽能集光系統在真實條件下的總能量輸出。迄今為止，TracePro的使用者們已撰寫了數百篇研究論文，詳細介紹了TracePro在太陽能集光系統方面的應用。

太陽能集光

因應現今高品質取像系統的需求，雜散光的分析與抑制功能成為成像鏡頭在設計階段必須進行的工作之一。TracePro是全球第一套擁有全圖形介面的專業雜散光分析軟體，並以其精準的光線追跡引擎提供多項雜散光分析工具。不論鏡頭設計工程師使用的光線波段是從紫外線到遠紅外線，TracePro都能提供準確的路徑分析結果和能量分布狀況。
雜散光分析

以下是TracePro在雜散光分析方面的特點，對於鏡頭產業而言，若能善用TracePro的分析工具，將能節省大量時間和成本：

  • 直接導入OSLO、CodeV和Zemax的鏡頭設計參數，可建立精確的透鏡模型
  • 使用CAD工具的輸入介面，可直接導入鏡筒的機構設計
  • 提供三種光源設定模式，透過格點光源的配置，輕鬆建立不同視角的入射光源
  • 支援多種表面散射模型，也可透過量測將物體表面的參數轉換為TracePro的表面特性
  • 透過光線分裂的方式，精確模擬表面產生的吸收、折射、反射、散射和全反射等行為
  • 重點取樣功能可顯著提高模擬的精確度並減少所需的光線數量
  • 自動重點取樣功能簡化了鏡片間重點取樣的設置過程
  • 可調整的門檻值提高光線分析的敏感度
  • 包含能量、色彩和全彩渲染的照度分析圖
  • 分析選取區域的光線路徑
  • 強大的路徑分析工具，並可自定義路徑篩選條件。
  • 支援多核心運算的追跡引擎可加速模擬工作進行
  • 自動化控制功能，可通過巨集進行系統化的大量分析。

TracePro為生命科學和醫療設備設計人員提供了一個功能強大、全面的光學模擬工具，完全符合他們的需求。TracePro透過跨學科（包括光學、力學、材料、化學和生物學）的交流，促進了設計和開發過程，對於需要向科學家和工程師傳達系統級規範和設計元素的醫療儀器和設備設計人員來說至關重要。

醫療系統設計人員使用TracePro能夠大幅度減少硬體原型設計的重複次數，以及實驗室和臨床測試的成本和時間。他們可以直接在TracePro中創建實體幾何，或從鏡頭設計程式或CAD程式導入來創建模型。TracePro可以準確地模擬光線在不同材料和介質中的傳播過程。它考慮了各種光學現象，如吸收、反射、穿透、螢光和散射，並根據物質的光學特性來計算光線的行為。

TracePro可以模擬和分析光學系統的多個面向，包括：

  • 照明和成像系統中的光線路徑與分佈
  • 雜散光、散射光和孔徑繞射
  • 系統效率、佚失能量或系統傳輸率
  • 表面及物體的光通量與吸收率
  • 生物組織的光散射
  • 極化效應
  • 螢光效應
  • 雙折射現象

有了TracePro，醫療系統設計者更有信心去模擬並預測產品的性能和準確性，例如:

  • 螢光光譜
  • 拉曼光譜
  • 紫外、可見光、近紅外線、紅外光譜
  • 流式細胞儀
  • 微陣列和讀板機
  • 核酸擴增
  • 化驗細胞和組織成像
  • 共焦雷射掃描及螢光顯微鏡
  • 醫學影像及內視鏡檢查
  • 體外/體內診斷
  • 生物傳感器
  • 分子檢測: 量子點、奈米晶體、螢光分子
  • 雷射和LED手術設備
  • 外科手術儀器用的雷射光傳輸系統
  • 雷射誘導螢光檢測
  • 螢光共振能量轉移

生醫產業

TracePro 是一款功能強大的光學模擬軟體，專為消費類電子產品的設計而開發。它提供了對成像和非成像光學設備進行建模的能力，讓設計師能夠快速、準確地評估產品的光學性能。

消費性電子產品

以下是TracePro在消費類電子產品設計方面的主要特點：

  • 模擬真實散射效果：使用完全各向異性屬性和非對稱BSDF模型，能夠準確模擬散射效果。
  • CAD 整合：支援從OSLO, CodeV和ZEMAX成像光學設計軟體導入模型，或直接在TracePro中創建實體幾何，提供靈活性和便利性。
  • 雜散光分析：能夠對來自鏡頭、鏡筒和熱源等雜散光進行分析。
  • 非序列光線追跡：使用非序列光線追跡算法，能夠分析多條光線路徑，提供更全面的光學效應評估。
  • 通量報告：能夠列出每個表面和物體上的吸收通量和入射通量，幫助設計師更好地了解能量分配和效能情況。
  • 光學效應可視化：通過體積通量查看器，能夠沿任何軸可視化雷射共振腔中的光通量變化，幫助設計師更好地理解光學系統的行為。
  • 光線軌跡分析：能夠分析光線軌跡中產生的各種事件，包括吸收、分裂、脫離等，幫助設計師深入了解光線的行為和效應。
  • 多重光源模擬：可使用不對稱表面發光，可以定義多個光源，包括使用者自定義的屬性，使設計師能夠更全面地評估多光源系統的性能。
  • 雙折射分析：能夠分析晶體中的雙折射現象，包括將光線分裂成尋常光和不尋常光，幫助設計師瞭解晶體材料對光的影響。
  • 偏振光追跡：使用Stokes向量和Mueller矩陣，可以進行偏振光的追跡，分析光的偏振效應，提供更詳盡的光學性能評估。

TracePro的應用範圍廣泛，可以應用於消費電子設備、機器視覺照明、實驗室儀器和測量設備等領域。它為光學設計師提供了準確預測光學性能的能力，減少了昂貴的原型迭代，同時提高了設計效率和信心。

TracePro是被世界頂級顯示器製造商廣泛採用的顯示器設計工具。現代顯示器的背光系統必須滿足空間和角度均勻性、亮度和光譜特性等嚴格要求。要快速實現這些標準並具備可製造性和成本效益，需要一個功能強大、易於使用且準確的軟體工具。

顯示器產業-1

TracePro提供了豐富的功能，能夠支援顯示器設計中的多個面向，包括：

  • 快速而簡易的光源設定
  • 偏振效應
  • 增光膜的模擬
  • 擴散膜的模擬
  • 背光板網點的設計與優化
  • 螢光粉模擬
  • 雙折射效應
  • 色彩分析
  • 坎德拉圖
  • 外觀圖
  • 輝度圖
  • 照度圖

顯示器產業-2

TracePro的強大功能確保了設計師能夠準確預測成品的性能和美學，減少昂貴的原型測試。TracePro廣泛應用於多種類型的顯示器產品設計，包括：

  •  投影和平板顯示器
  • 側光式和直下式電視
  • 液晶螢幕顯示器
  • 電漿顯示器
  • 場發射顯示器
  • 有機LED顯示器
  • 電致發光顯示器
  • 3D顯示器
  • 抬頭顯示器
  • 數位招牌
  • 消費性電子產品
  • 航空電子設備
  • 醫學影像
  • 增亮膜
  • 二向色鏡和熱鏡

汽車車燈設計師們倚賴TracePro將LED、HID燈和白熾燈整合到汽車、卡車和商用車的設計中。現今，LED車前燈已廣泛應用於眾多車輛。為了驗證這些高功率LED系統的性能，詳細的分析工作必不可少。

汽車產業-1

LED在車用照明中長期以來一直扮演重要角色。它們被用於光管和光導照亮儀表板，這些光管和光導利用巧妙的曲線倚靠全反射來引導光線。TracePro提供了快速且準確的光學模擬，幫助設計人員優化光管和光導的設計，以實現更高的光效和均勻的照明效果。汽車產業-2

TracePro也被用於分析抬頭顯示器（HUD）、擋風玻璃系統、碰撞檢測系統、後視攝像頭和倒車照明系統等設計，其中包括：

  • 來自任何室內或顯示器照明的照度
  • 儀表板的輝度圖、逼真渲染圖和明亮外觀以及內部和外部照明
  • 任何表面上的3D照度
  • 任何表面上的坎德拉圖

汽車產業-3

 

TracePro是汽車設計師不可或缺的工具，透過其照片級真實渲染功能，幫助他們可視化LED燈光的佈局、設計和放置效果。以下是一些照明應用：

汽車產業-4

  • 儀表板、控制台
  • 車門把手和開窗器
  • 腳部照明和儲物空間
  • 行李箱/後車廂和貨車床
  • 車前燈和車尾燈
  • 警示燈
  • HUD和擋風玻璃設計
  • 車載、導航和信息顯示器

TracePro和OSLO是航太與國防應用光學系統設計和分析中的頂尖工具。這兩個軟體被廣泛合作應用於眾多著名的NASA光學系統的設計和分析，其中包括以下項目：

  • 韋伯太空望遠鏡
  • 精神號火星探測車與機會號火星攝影機
  • 火星氣候探測器
  • 銀河探索者
  • 月球礦藏影像光譜儀
  • 月球軌道飛行器高度計

航太與國防工業

軍事、航空和國土防禦系統的設計人員依賴TracePro來獲得準確、先進和全面的設計環境。

當您需要利用擋板以有效抑制散射、繞射、鬼影和自發輻射所引起的雜散光時，TracePro是一個極其實用的分析工具。TracePro能夠模擬光學系統性能的眾多面向，其中包括：

  • 雜散光分析與望遠鏡擋板設計
  • 點源透光率, 點源歸一入射透光率和離軸相對透光率
  • 鬼影分析
  • 光譜儀和其他高光譜系統的模擬
  • 偏振效應，包含雙折射
  • 熱負荷模擬
  • 冷反射現象
  • 繞射雜散光

TracePro為照明設計師提供了最準確、最全面的設計環境。照明系統的設計要求嚴格遵守性能標準，包括空間和角度的光分佈、均勻性、強度和光譜特性，同時考慮到照明和非照明外觀等美學因素。TracePro可以幫助設計師創建成本效益的設計，並確保其可用於製造。

圖1-燈具照度分析

TracePro是一個多功能且綜合性的光學軟體工具，用於模擬光線的傳播行為。使用TracePro，設計師可以從CAD程式導入現有模型，或直接創建幾何形狀，並精確模擬光線在模型中的傳播。TracePro綜合考慮光線在傳播過程中的各種複雜現象，例如吸收、鏡面反射和透射、螢光和散射。這些現象的考慮使得設計師能夠更全面地了解光在系統中的行為，從而優化性能和效果。

TracePro是一個強大的光學分析工具，其分析功能廣泛應用於照明和非成像光學系統設計。設計師可以使用TracePro進行多種分析，包括光分佈、流明分配、光強度分佈、照度分佈、光學效率、輝度和輻射率等方面的模擬和評估。這些分析功能使設計師能夠深入了解光學系統的性能特性，並優化設計以達到預期的效果。

除了基本的分析功能外，TracePro還提供擬真渲染和螢光效應模擬。擬真渲染功能可以生成逼真的圖像，使設計師能夠直觀地預覽成品的外觀。這有助於設計師更好地評估設計的美感和視覺效果，並進一步優化設計。螢光效應模擬功能使設計師能夠模擬螢光材料的行為。這對於設計具有螢光效果的產品非常重要，如照明系統中常見的螢光燈和LED燈。設計師可以根據模擬結果調整材料選擇和配置，以獲得最佳的螢光效果。

照明系統設計人員可以放心使用TracePro，因為它能夠準確預測成品的性能和美觀，從而減少昂貴的原型製作過程。TracePro廣泛應用於各種照明產品的設計，包括LED、燈具、交通號誌和緊急照明設備、建築照明、顯示器照明、消費性產品、汽車照明、航空電子照明、醫療照明和娛樂照明等領域。以TracePro為伴，照明設計將達到卓越的水平。

光導管在多個領域扮演重要角色，包括消費電子產品、航空電子設備、儀表板、開關、指示器和顯示設備等。
光導管是一種經過一體成型的透明拋光塑料製成的元件，其設計旨在高效引導光線到特定位置。透過精心計算的曲線和巧妙利用全反射的光特性，光線能夠輕鬆地穿越彎曲路徑並實現精確的引導。此設計結合了曲線的優雅美感和光學原理的精密工程，確保光線的流動與分配符合預期。此外，除了一體成型的導光管，還存在另一種形式的中空光管，在建築物、隧道和其他結構的採光應用中扮演著重要角色

圖1-TracePro設計光導管不同分析效果


光導管設計的示例應用包括：

  • 汽車設備和儀錶板
  • 航空電子設備、開關和指示燈
  • 顯示器、面板、智能手機、汽車裝置、高畫質電視和數位招標
  • 消費性電子顯示器、旋鈕和開關

TracePro提供了一個令人印象深刻的3D虛擬光學設計環境，讓設計人員能夠在製造前準確分析和可視化光導管的性能。這項功能大大縮短了開發時間，讓設計人員能夠更快速地創造出卓越的產品。透過逼真的渲染和輝度圖，TracePro精確預測了光導管的實際外觀感受，使設計人員能夠以引人入勝的視覺方式展現光導管的優越特性。