TracePro

照明與非成像光學的專業之選,TracePro助您一臂之力!

TracePro是一款廣受讚譽的專業光學軟體,提供卓越的光學與照明系統設計、分析和優化解決方案。憑藉其使用者友好的CAD界面和強大的互動式優化器,TracePro成為工程師和研究人員追求卓越、高效光學設計環境的首選。借助TracePro,用戶能夠加速產品開發過程,同時輕鬆應對設計中的高度複雜性。

高度相容CAD建模
以使用者友好的3D CAD界面,TracePro讓建模輕而易舉。透過匯入鏡頭設計或直接創建實體幾何,您能快速建立幾何模型。TracePro與各種CAD軟體相容,支援多種檔案格式,包括SAT、STEP和IGS等。更重要的是,TracePro運用真正的實體建模引擎,確保模型始終保持一致性和穩健性。

高度相容CAD建模


出色性能,準確至上
TracePro擁有獨特的光線追跡引擎,以迅速而精準的方式追跡所有光線。該軟體還具備強大的分析模式功能,可創建交互式環境。透過分析模式,您可以直觀且定量地分析每個表面和物體。TracePro提供各個面向的光線追跡報告,為您提供可靠且可量化的依據。
出色性能,準確至上


內建豐富光學資料庫
TracePro內建高度完整的材料和表面特性應用於模型中,涵蓋玻璃、塑膠、紅外線材料等。您可以根據需求設定折射率、散射係數、螢光粉特性、溫度、光學薄膜、BSDF、孔徑繞射和鱗甲功能等參數。這些功能使得您的設計更加逼真,同時提升了模型創建的效率。透過這些內建的材料和特性,TracePro能夠提供極高的真實性,讓您的光學設計更加精準和可靠。當然,您也可以將自定義屬性添加到數據庫中,以簡化建模過程。


多元彈性光源設定
TracePro內建多種光源設定,讓您能在模型中自由配置單個或多個角度/面向的光源,並提供完整的方向、角度、波長、偏振等資訊。不同種類的光源設定包括格點光源、表面光源、檔案光源和影像光源等。此外,使用表面光源特定產生器,您能快速將製造商提供的配光曲線和發射光譜資訊轉換成光源檔進行分析。這些強大功能使得光源設定更加靈活多樣,滿足各種需求。多元彈性光源設定


直觀易用的用戶體驗

TracePro以類似CAD的友好且快速學習的用戶界面脫穎而出,成為眾多軟體解決方案中的翹楚。TracePro獨特易用的圖形化介面,使得學習曲線短且無需重新培訓。在快速競爭的產業中,選擇使用TracePro將為企業的研發工作提供強大支援。

直觀易用的用戶體驗2 直觀易用的用戶體驗1

強大的優化工具
TracePro提供的互動式優化工具通過其完善、簡明且充滿互動性的介面,助您快速有效地實現設計目標。我們的優化工具不僅僅用於優化設計,還能讓您以交互式光線追跡呈現的方式繪製初始設計草圖,並提供精確控制每個優化環節的操作。這些功能彌補了傳統光學設計中複雜且難以使用的缺點,讓您更加輕鬆寫意地進行光學設計。

強大的優化工具

實現光學設計的自動化
利用TracePro強大的Scheme語言,實現自動化的編輯、分析、設計和資料存取。TracePro界面中的大部分功能都可以透過Scheme命令進行控制和操作。透過巨集程式控制TracePro,您將能夠無限制地釋放光學設計的局限。

實現光學設計的自動化

光導管設計

光導管設計

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精確分析和視覺化光導管的性能。這項功能極大地縮短了開發時間,使設計人員能夠更迅速地打造出優異的產品。

照明產業

照明產業

透過TracePro,照明設計師能夠進行多項精細分析,提供全方位的設計支持。TracePro不僅能幫助設計師精確預測光學系統的行為,還能加速設計過程,提升產品的品質和效能。

航太與國防工業

航太與國防工業

軍事、航空和國土防禦系統的設計人員倚賴TracePro,以獲取精準、先進且全面的設計環境。TracePro為他們提供了無可比擬的工具和功能,使其能夠在這些關鍵領域中開展設計工作。


汽車產業-4

汽車產業

TracePro是汽車設計師不可或缺的工具,透過其卓越的照片級真實渲染功能,能夠幫助設計師將車燈、燈光和HUD的佈局、設計和放置效果可視化。憑藉TracePro,汽車設計師能夠在設計過程中精確預測和呈現照明系統的外觀和性能,從而創造出令人驚艷的車輛設計。 少。

顯示器產業

顯示器產業

TracePro的強大功能為顯示器設計師提供了一個高效且成本效益的工具,使他們能夠快速推出具有優異光色性能和令人滿意的顯示器產品。TracePro提供了高度準確的模擬和評估工具,讓設計師能夠在設計階段就能預見顯示器的光學效果和視覺呈現。

消費性電子產品

消費性電子產品

TracePro是一款針對消費性電子產品設計而開發的光學模擬軟體。這個軟體提供了成像和非成像光學設備建模的能力,讓設計師能夠快速且準確地評估產品的光學性能。透過TracePro,設計師能夠在產品開發的早期階段就進行光學性能預測和優化,從而節省時間和成本。


生醫產業

TracePro為醫療系統設計人員提供了一個強大且高效的工具,可以減少原型設計的重複次數,同時降低實驗室和臨床測試的成本和時間。這種革新的設計流程使得設計人員能夠更快速地開發出優異的醫療系統,為醫療領域帶來更多的創新和進步。

雜散光分析

雜散光分析

無論是設計機器視覺系統、光學感測器、顯示器還是其他光學系統,TracePro都能提供準確而全面的雜散光分析。它的高精度光線追跡引擎確保了可靠的結果,使設計師能夠在光學系統的開發過程中作出明智的設計決策。

太陽能集光

TracePro在太陽能集光系統的設計、分析和優化方面展現了卓越的能力,被廣泛應用於實際項目和研究中。其精準的光學模擬和模型建立功能,以及已發表的數百篇研究論文,都證明了TracePro在太陽能領域的價值和優勢。

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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。

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。

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

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

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

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

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