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2008-03-13 10:26 |
成像光學(xué)設(shè)計(jì)
ZEMAX是美國(guó)焦點(diǎn)軟件公司所發(fā)展出的光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，可做光學(xué)組件設(shè)計(jì)與照明系統(tǒng)的照度分析，也可建立反射，折射，繞射等光學(xué)模型，并結(jié)合優(yōu)化，公差等分析功能，是套可以運(yùn)算Sequential及Non-Sequential的軟件。版本等級(jí)有SE：標(biāo)準(zhǔn)版，XE：完整版，EE：專業(yè)版（可運(yùn)算Non-Sequential），是將實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念、優(yōu)化、分析、公差以及報(bào)表集成在一起的一套綜合性的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真軟件。 ZEMAX的主要特色：分析：提供多功能的分析圖形，對(duì)話窗式的參數(shù)選擇，方便分析，且可將分析圖形存成圖文件，例如：*.BMP, *.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt；優(yōu)化：表欄式merit function參數(shù)輸入，對(duì)話窗式預(yù)設(shè)merit function參數(shù)，方便使用者定義，且多種優(yōu)化方式供使用者使用；公差分析：表欄式Tolerance參數(shù)輸入和對(duì)話窗式預(yù)設(shè)Tolerance參數(shù)，方便使用者定義；報(bào)表輸出：多種圖形報(bào)表輸出，可將結(jié)果存成圖文件及文字文件。 8eGq.+5G
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CODE V是Optical Research Associates推出的大型光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，功能非常強(qiáng)大，價(jià)格相當(dāng)昂貴 CODE V提供了用戶可能用到的各種像質(zhì)分析手段。除了常用的三級(jí)像差、垂軸像差、波像差、點(diǎn)列圖、點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)、光學(xué)傳遞函數(shù)外，軟件中還包括了五級(jí)像差系數(shù)、高斯光束追跡、衍射光束傳播、能量分布曲線、部分相干照明、偏振影響分析、透過(guò)率計(jì)算、一維物體成像模擬等多種獨(dú)有的分析計(jì)算功能。是世界上應(yīng)用的最廣泛的光學(xué)設(shè)計(jì)和分析軟件，近三十多年來(lái)，Code V進(jìn)行了一系列的改進(jìn)和創(chuàng)新，包括：變焦結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分析；環(huán)境熱量分析；MTF和RMS波陣面基礎(chǔ)公差分析；用戶自定義優(yōu)化；干涉和光學(xué)校正、準(zhǔn)直；非連續(xù)建模；矢量衍射計(jì)算包括了偏振；全球綜合優(yōu)化光學(xué)設(shè)計(jì)方法。 4L) #ku$jW
CODE V是美國(guó)著名的Optical Research Associates（ORA®）公司研制的具有國(guó)際領(lǐng)先水平的大型光學(xué)工程軟件。自1963年起，該公司屬下數(shù)十名工程技術(shù)人員已在CODE V程序的研制中投入了40余年的心血，使其成為世界上分析功能最全、優(yōu)化功能最強(qiáng)的光學(xué)軟件，為各國(guó)政府及軍方研究部門、著名大學(xué)和各大光學(xué)公司廣泛采用1994年，ORA公司聘請(qǐng)北京理工大學(xué)光電工程系為其中國(guó)服務(wù)中心。與國(guó)際上其它商業(yè)性光學(xué)軟件相比，CODE V的優(yōu)越性突出地表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 rom`%qp^
CODE V可以分析優(yōu)化各種非對(duì)稱非常規(guī)復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)。這類系統(tǒng)可帶有三維偏心或傾斜的元件；各類特殊光學(xué)面如衍射光柵、全息或二元光學(xué)面、復(fù)雜非球面、以及用戶自己定義的面型；梯度折射率材料和陣列透鏡等等。程序的非順序面光線追跡功能可以方便地處理屋脊棱鏡、 角反射鏡、導(dǎo)光管、光纖、諧振腔等具有特殊光路的元件；而其多重結(jié)構(gòu)的概念則包括了常規(guī)變焦鏡頭，帶有可換元件、可逆元件的系統(tǒng)，掃描系統(tǒng)和多個(gè)物像共軛的系統(tǒng)。40多年來(lái)，世界各地的用戶已成功地利用CODE V設(shè)計(jì)研制了大量照相鏡頭、顯微物鏡、光譜儀器、空間光學(xué)系統(tǒng)、激光掃描系統(tǒng)、全息平顯系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)、紫外光刻系統(tǒng)等等，舉不勝舉。近幾年內(nèi)，CODE V軟件又被廣泛地應(yīng)用于光電子和光通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析。 光學(xué)設(shè)計(jì)的第一步是要為系統(tǒng)確定合理的初始結(jié)構(gòu)。為此CODE V提供了獨(dú)有的“鏡頭魔棒”功能，用戶只需輸入所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的使用波段、相對(duì)孔徑、視場(chǎng)、變倍比等參數(shù)，軟件即可從自帶的專利庫(kù)中找出對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)以供選擇。 0@7%
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CODE V軟件中優(yōu)化計(jì)算的評(píng)價(jià)函數(shù)可以是系統(tǒng)的垂軸像差、波像差或是用戶定義的其它指標(biāo)，也可以直接對(duì)指定空間頻率上的傳遞函數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的阻尼最小二乘優(yōu)化算法用拉格朗日乘子法提供既方便又精確的邊界條件控制。除了程序本身帶有大量不同的優(yōu)化約束量供選用外，用戶還可以根據(jù)需要靈活地定義各種新的約束量。此外，以往的優(yōu)化算法無(wú)法克服存在于光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參量的高度非線性解空間中的大量局部極小，故此自動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果是一個(gè)與初始參數(shù)接近的像質(zhì)相對(duì)較好的結(jié)構(gòu)，而不一定是全局最優(yōu)設(shè)計(jì)。為解決這一問(wèn)題，ORA公司在CODE V軟件中加入了強(qiáng)大的全局優(yōu)化功能（Global Synthesis）。這種被該公司嚴(yán)格保密的算法不僅可以跳出局部極小繼續(xù)在解空間中尋找更佳設(shè)計(jì)，而且可以在優(yōu)化結(jié)束時(shí)將找到的滿足設(shè)計(jì)要求的各種完全不同的結(jié)構(gòu)形式一一列出供使用者根據(jù)實(shí)際需要選擇。這是目前世界上唯一證實(shí)可行并已實(shí)用化的全局優(yōu)化程序，其優(yōu)化能力在國(guó)際上遙遙領(lǐng)先。四年一屆的國(guó)際光學(xué)設(shè)計(jì)會(huì)議是本領(lǐng)域影響最大的專業(yè)技術(shù)研討會(huì)，在90年代以來(lái)的近幾屆會(huì)議中，組織者每次都向世界上各有關(guān)單位和專家發(fā)出一個(gè)設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目，而每屆收到的參賽結(jié)果的前幾名都是用CODE V軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)出來(lái)的，充分說(shuō)明CODE V的優(yōu)化功能已經(jīng)成為世界各地光學(xué)設(shè)計(jì)專家的得力工具。
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CODE V提供了用戶可能用到的各種像質(zhì)分析手段。除了常用的三級(jí)像差、垂軸像差、波像差、點(diǎn)列圖、點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)、光學(xué)傳遞函數(shù)外，軟件中還包括了五級(jí)像差系數(shù)、高斯光束追跡、衍射光束傳播、能量分布曲線、部分相干照明、偏振影響分析、透過(guò)率計(jì)算、一維物體成像模擬等多種獨(dú)有的分析計(jì)算功能。 UNY
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CODE V擁有世界上最先進(jìn)、最完整的公差分析子程序，可以針對(duì)均方根波像差、衍射傳函、主光線畸變或用戶定義的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行公差分配。在公差計(jì)算中可以使用像面位移、傾斜、墊圈厚度等各種補(bǔ)償參教來(lái)模擬系統(tǒng)裝校過(guò)程中的調(diào)整。同時(shí)，提供了與Zygo或Wyko干涉儀的接口。如果與上述干涉儀聯(lián)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助實(shí)時(shí)裝調(diào)。其它與系統(tǒng)制造有關(guān)的功能包括自動(dòng)對(duì)樣板、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)國(guó)標(biāo)加工圖紙繪制、成本估算等。 ,6@s N'c
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CODE V內(nèi)包含了與光學(xué)設(shè)計(jì)有關(guān)的各種功能子程序，如多層膜設(shè)計(jì)、照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)、變焦系統(tǒng)凸輪設(shè)計(jì)、系統(tǒng)整體光譜響應(yīng)分析等等，是一個(gè)集大成的大型光學(xué)工程軟件包。 ?
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