光学设计cad软件应用基础

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1、第9章光学CAD软件应用基础9.1国内外光学CAD软件概述9.1.1光学CAD软件的发展历史9.1.2几种代表性光学CAD软件简介9.2OSLO简介9.2.1OSLO的版本9.2.3OSLO的基本概念9.3OSLOLT6.1用户界面9.3.1主窗口9.3.2工具条9.3.3面数据编辑表9.3.4图形窗口9.3.5文本窗口9.3.6文件菜单9.3.7透镜菜单9.3.8评价菜单9.3.9优化菜单9.3.10公差菜单9.3.11光源菜单9.3.12工具菜单9.3.13窗口菜单9.3.14帮助菜单9.4OSLOLT6.1基本操作9.4.1OSL

2、O的镜面操作规定9.4.2建立无限远像距镜头文件9.4.3建立有限远像距透镜文件9.4.4像质评价9.4.5优化9.5OSLOLT6.1应用实例9.5.115x广角目镜设计9.5.25x激光扩束准直镜设计9.1国内外光学CAD软件概述9.1.1光学CAD软件的发展历史光学系统像差的自动校正，也称计算机辅助光学设计，其历史可以追溯到半个世纪之前。20世纪50年代美国国家标准局首先使用电子计算机进行模拟光线追迹，经过了几年的研究开发，积累了一些使用电子计算机进行自动光学设计的经验，这为后来转入自动光学设计软件开发阶段奠定了基础。半个世纪以来

3、，很多科技工作者在光学计算机辅助设计这一领域里不断探索创新，辛勤耕耘，取得了许多优秀成果，惠及工程光学乃至整个光学学科，并逐步形成了光学计算机辅助设计即光学CAD这一光学分支。在光学CAD领域中国际知名的学者有：美国哈佛大学的贝克，英国曼彻斯特大学的布莱克、霍普金斯，美国柯达公司的梅隆以及格雷、齐哈德、格拉采尔等。国内的长春光机所、上海光机所、西安光机所、上海光学仪器研究所、北京大学、清华大学和南京大学等单位和个人，从20世纪60年代初开始先后将电子计算机应用于光学设计。70年代初，北京理工大学等单位也加入此行列。随着像差分布计算程序、

4、空间光线计算程序、点列图计算程序、传递函数、光学系统公差计算程序和变焦系统的像差自动校正程序的相继投入使用，初步形成了一套比较完整的光学设计软件包。到了20世纪80年代，北京理工大学袁旭沧教授等在原先的微机用光学设计软件包的基础上，研发了“SOD88微机用光学设计软件包”，这是目前国内研发的应用最广的具有自主知识产权的光学CAD软件。2004年北京理工大学李林、安连生教授所著的《计算机辅助光学设计的理论与应用》一书是一本关于光学CAD软件的数学模型及编程特点的专著，填补了我国在此领域的空白。9.1.2几种代表性光学CAD软件简介对于光学

5、CAD的研究半个世纪以来一直在持续发展着，高质量的光学设计软件产品已被世界各地的光学工程师和科研人员广泛使用。在这里选择几个有影响的光学设计软件做一简介。•OSLO（美国）OSLO软件由美国LambdaResearchCorporation出品。OSLO程序由透镜数据输入、优化、像差分析、MTF分析、点列图分析、公差计算等多个功能强大的子程序构成。本章后续部分将对OSLO软件作详细的介绍。•SIGMA（英国）由英国KidgerOptics公司出品。SIGMA软件是具有20世纪90年代世界先进水平的、成熟可靠、在欧洲应用很广的光学自动设计

6、软件。除了能进行常规光学设计外，还具有以下功能：自动优化数据、计算光学传递函数、计算倾斜和非共轴系统、光栅和光全息计算等等。•ZEMAX（美国）ZEMAX是由FocusSoftware公司出品的光学设计软件。它有SE（标准版）、XE（完整版）和EE（专业版）三个版本。ZEMAX软件可模拟并建立反射、折射、衍射、分光、镀膜等光学系统模型，可以进行几何像差、点列图、光学传递函数（MTF）、干涉和镀膜等分析。此外ZEMAX还提供优化的功能来帮助设计者改善其设计，而公差容限分析功能可以帮助设计者来分析其设计在装配时所造成的光学特性误差。•COD

7、E-V（美国）CODE-V是由OpticalResearchAssociates出品的大型光学设计软件。它具有光学设计、分析、照度计算等功能，提供了超过2400种以上的光学设计实例。CODE-V的功能非常强大，但价格也相当昂贵。•SOD88（中国）SOD88光学设计软件包是由北京理工大学光电工程系技术光学教研室研制的，是我国在光学仪器行业和高校、科研院所应用最广的具有自主知识产权的光学设计软件。它具有像质评价（几何像差、点列图、光学传递函数等）、变焦距系统像差计算与像差自动校正、公差计算等功能。尽管国产软件在功能和迭代收敛速度方面不如国

8、外产品，但由于其价格性能比低，还是值得推介的。此外，国外比较流行的光学设计软件还有BEAMFOUR、OPTICA等，中科院长春光机所开发的光学设计软件CIOES虽不及SOD88应用面广，但其功能亦是相当优秀