光学设计第二章ppt课件.ppt

《光学设计第二章ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光学设计第二章ppt课件.ppt（52页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第二章第二章 光学自动设计原理和程序光学自动设计原理和程序没有计算机时代：人工校正像差没有计算机时代：人工校正像差有计算机时代：计算机计算像差，计算机模有计算机时代：计算机计算像差，计算机模 拟人工校正像差拟人工校正像差对光学系统两方面的要求对光学系统两方面的要求: :光学特性和成像质量光学特性和成像质量 光学特性：不随系统结构参数改变的常数。如：物光学特性：不随系统结构参数改变的常数。如：物距距L L，孔径高孔径高H H或孔径角正弦或孔径角正弦sinsinU U，视场角视场角或物高或物高y y，入瞳或孔径光阑的位置，以及轴外光束的渐晕系数入瞳或孔径光阑的位置，以及轴外光束的渐晕系数K K+

2、+，K K- -等等。在计算和校正光学系统像差的过程中等等。在计算和校正光学系统像差的过程中这些参数永远保持不变，它们是和自变量（结构参这些参数永远保持不变，它们是和自变量（结构参数）无关的常量。数）无关的常量。对光学系统两方面的要求对光学系统两方面的要求: :光学特性和成像质量光学特性和成像质量像质评价指标：随结构参数改变的参数。它们包括像质评价指标：随结构参数改变的参数。它们包括代表系统成像质量的各种几何像差或波像差。同时代表系统成像质量的各种几何像差或波像差。同时也包括某些近轴光学特性参数，例如焦距也包括某些近轴光学特性参数，例如焦距 ，放大率，放大率，像距，出瞳距像距，出瞳距等等。等等

3、。第二类参数统称为像差。第二类参数统称为像差。设计一个光学系统就是在设计一个光学系统就是在满足系统全部要求的前提下，确定系统的结构参数。满足系统全部要求的前提下，确定系统的结构参数。像差像差: : 像差方程组像差方程组结构参数结构参数: :像差方程组像差方程组像差方程组是一个十分复杂的非线性方程组像差方程组是一个十分复杂的非线性方程组 光学设计问题从数学角度来看，就是建立和求解光学设计问题从数学角度来看，就是建立和求解这个像差方程组。也就是根据系统要求的像差这个像差方程组。也就是根据系统要求的像差值值 ，从上述方程组中找出，从上述方程组中找出解解 ，它就是我们要求的结构参数。，它就是我们要求的

4、结构参数。实际中，找不出函数的具体形式，只能在给出系实际中，找不出函数的具体形式，只能在给出系统结构参数的条件下，用数值计算的方法求出对统结构参数的条件下，用数值计算的方法求出对应的函数值。应的函数值。 以前的设计方法：首先选定一个原始系统，按以前的设计方法：首先选定一个原始系统，按要求的光学特性，计算出系统的各个像差值。如要求的光学特性，计算出系统的各个像差值。如果像差不满足要求，则依靠设计者的经验和像差果像差不满足要求，则依靠设计者的经验和像差理论知识，对系统的部分结构参数进行修改，然理论知识，对系统的部分结构参数进行修改，然后重新计算像差，这样不断反复，直到像差值符后重新计算像差，这样不

5、断反复，直到像差值符合要求为止。合要求为止。计算机出现以后，立即被引入光学设计领域，大计算机出现以后，立即被引入光学设计领域，大大提高了计算像差的速度。大提高了计算像差的速度。 。光学自动设计的数学模型：光学自动设计的数学模型： 把像差和结构参数之间的函数关系，近似用线性把像差和结构参数之间的函数关系，近似用线性方程式来代替方程式来代替 以上公式中为原始系统的像差值，以上公式中为原始系统的像差值， 为原始系统的结构参数，为原始系统的结构参数，F F为像差的目标值。为像差的目标值。 为像差对各个自变量的一阶偏导数。为像差对各个自变量的一阶偏导数。 ),(001nxx),(1nxfxf偏导数用差商

6、（偏导数用差商（ ）来近似代替）来近似代替 把原始系统的某个结构参数改变一个微小增量，把原始系统的某个结构参数改变一个微小增量，使使 ，重新计算像差值得到相应的像差增量，重新计算像差值得到相应的像差增量 。用像差对该自变量的差商。用像差对该自变量的差商 代替微代替微 。对每个自变量重复上述计算，就可以得到各。对每个自变量重复上述计算，就可以得到各种像差对各个自变量的全部偏导数。利用这些近似的种像差对各个自变量的全部偏导数。利用这些近似的偏导数值就能列出一个像差和自变量之间的近似的线偏导数值就能列出一个像差和自变量之间的近似的线性方程组性方程组 nxfxf,1 xxx00FFfxfxf利用这些近

7、似的偏导数值就能列出一利用这些近似的偏导数值就能列出一个像差和自变量之间的近似的线性方程个像差和自变量之间的近似的线性方程组组 nnmmmmmnnxxfxxfFFxxfxxfFF101111011称为像差线性方程组，用它来近似代替像称为像差线性方程组，用它来近似代替像差方程组差方程组nnnxxxxxxx00111mmmFFFFFFF00111nmmnxfxfxfxfA1111FxA求解求解按按 对原系统进行修改，当对原系统进行修改，当p p足够小时，总可以获得一个比原系统有所改足够小时，总可以获得一个比原系统有所改善的新系统。善的新系统。FxApxxp把新得到的系统作为新的原始系统，重新建立像

8、差线性方把新得到的系统作为新的原始系统，重新建立像差线性方程组进行求解。这样不断重复，直到各种像差符合要求为程组进行求解。这样不断重复，直到各种像差符合要求为止。止。光学自动设计中的最优化方法光学自动设计中的最优化方法 线性方程组：线性方程组： 或者或者 对上述方程组求解对上述方程组求解FxA0FxA两种最优化方法两种最优化方法 适应法适应法 阻尼最小二乘法阻尼最小二乘法适应法程序适应法程序 当方程式的个数当方程式的个数m m小于自变量个数小于自变量个数n n时，时，方程组是一个不定方程组有无穷多组解，选方程组是一个不定方程组有无穷多组解，选解向量的模为最小的那组解，在满足像差线解向量的模为最

9、小的那组解，在满足像差线性方程组的条件下，求极小值解。性方程组的条件下，求极小值解。FxA在满足像差线性方程组的条件下，求在满足像差线性方程组的条件下，求 的极小值解。的极小值解。把像差线性方程组作为一个约束方程组，把像差线性方程组作为一个约束方程组，求函数求函数 的极小的极小值。值。xxxxTnii2)()min()(minxxxTxxxT)(FxA求求同时满足约束方程组同时满足约束方程组构造一个拉格朗日函数构造一个拉格朗日函数L L拉格朗日函数拉格朗日函数L L的无约束极值，就是的无约束极值，就是的约束的约束极值。函数极值。函数L L中共包含有中共包含有 和和两组自变量，两组自变量，其中其

10、中 为为n n个分量，而个分量，而为为m m个分量，共有个分量，共有m m + +n n个自变量。个自变量。)()(FxAxLTxx多元函数的无约束极值条件为多元函数的无约束极值条件为L L=0 =0 求解求解 )2(0) 1 (02FxALAxxLTxTAx21将代入公式（将代入公式（2 2）得）得 x021FAATFAAATT1)(2上式就是我们所要求的约束极值的解。解存在的上式就是我们所要求的约束极值的解。解存在的条件是逆矩阵条件是逆矩阵 存在，即存在，即 为非奇异矩阵，为非奇异矩阵，这就要求像差线性方程组的系数矩阵这就要求像差线性方程组的系数矩阵A A不发生行相关，不发生行相关，即不发

11、生像差相关。用上面这种方法求解像差线性即不发生像差相关。用上面这种方法求解像差线性方程组的光学自动设计方法称为方程组的光学自动设计方法称为“适应法适应法”。)(TAA1)(TAA将将代入代入 的公式（的公式（3 3） xxFAAAxTT1)(使用适应法光学自动设计程序必须满足的条件是使用适应法光学自动设计程序必须满足的条件是：像差数小于或等于自变量数；像差不能相关。：像差数小于或等于自变量数；像差不能相关。阻尼最小二乘法程序阻尼最小二乘法程序 当像差数大于自变量数的情形当像差数大于自变量数的情形 mn mn 这时方程组是一个超定方程组，这时方程组是一个超定方程组，它不存它不存在满足所有方程式的

12、准确解，在满足所有方程式的准确解，求它的近似求它的近似解解最小二乘解最小二乘解FxA定义一个函数组定义一个函数组称为称为“像差残量像差残量”，即，即m,1FxA取 各 像 差 残 最 的 平 方 和 构 成 另 一 个 函取 各 像 差 残 最 的 平 方 和 构 成 另 一 个 函数数 ： 称为称为“评价函数评价函数”，能够使，能够使 =0 =0的的解（即解（即 ），就是像差线性方程），就是像差线性方程组的准确解。当组的准确解。当mnmn时，它实际上是不存在的时，它实际上是不存在的。改为求。改为求 的极小值解，作为方程组的的极小值解，作为方程组的近似解，称为像差线性方程组的最小二乘解近似解，

13、称为像差线性方程组的最小二乘解。 )( xmiiTx12)()( x)( x01m)( x将将 代入评价函数得代入评价函数得)()min(min)(min12FxAFxAxTmii根据多元函数的极值理论，根据多元函数的极值理论， 取得极小值解的取得极小值解的必要条件是一价偏导数等于零必要条件是一价偏导数等于零 )( x0)(xFFFAxxAFxAAxFxAFAxFxAFxAFxAFxAxTTTTTTTTTTTT)()()()()()(运用矩阵求导规则求一阶偏导数运用矩阵求导规则求一阶偏导数 0)( 22)(FAxAAFAFAxAAxTTTTT0FAxAATT 只要方阵只要方阵 为非奇异矩阵，即

14、它的行列式值不等为非奇异矩阵，即它的行列式值不等于零，则逆矩阵于零，则逆矩阵 存在，方程式有解，解的公式存在，方程式有解，解的公式为为AAT1)(AATFAAAxTT1)(要使（要使（ ）非奇异，则要求方程组的系数矩）非奇异，则要求方程组的系数矩阵阵A A不产生列相关。即像差线性方程组中不存在不产生列相关。即像差线性方程组中不存在自变量相关。自变量相关。 AAT 在光学设计中，由于像差和结构参数之间的关系是非在光学设计中，由于像差和结构参数之间的关系是非线性的。同时在比较复杂的光学系统中作为自变量的结构线性的。同时在比较复杂的光学系统中作为自变量的结构参数很多，很可能在若干自变量之间出现近似相

15、关的现象。参数很多，很可能在若干自变量之间出现近似相关的现象。这就使矩阵（这就使矩阵（ ）的行列值接近于零，（）的行列值接近于零，（ ）接近奇）接近奇异，按最小二乘法求出的解很大，大大超出了近似线性的异，按最小二乘法求出的解很大，大大超出了近似线性的区域，用它对系统进行修改，往往不能保证评价函数区域，用它对系统进行修改，往往不能保证评价函数 的下降，因此必须对解向量的模进行限制的下降，因此必须对解向量的模进行限制 AATAAT)( x受非线性的影响，必须对解向量的模进行受非线性的影响，必须对解向量的模进行限制。改为求下列函数的极小值解。限制。改为求下列函数的极小值解。既要求评价函数既要求评价函

16、数 下降下降, ,又希望解向量又希望解向量的模的模 不要太大。不要太大。称为阻尼最小二乘法，常数称为阻尼最小二乘法，常数p p称为阻尼因称为阻尼因子。子。niixpxL2)()( xxxxTnii2函数函数L L的极小值解的必要条件为的极小值解的必要条件为 FApIAAxTT1)(0222xpFAxAALTT或者或者FAxpIAATT)(解的公式为解的公式为 把这个新系统作为新的原始系统，重新把这个新系统作为新的原始系统，重新建立像差线性方程组，这样不断重复直建立像差线性方程组，这样不断重复直到评价函数不再下降为止。采用上述求到评价函数不再下降为止。采用上述求解方法的光学自动设计称为解方法的光

17、学自动设计称为“阻尼最小阻尼最小二乘法二乘法”。 阻尼最小二乘法特点阻尼最小二乘法特点不直接求解像差线性方程组，把各种像差不直接求解像差线性方程组，把各种像差残量的平方和构成一个评价函数。通过求评残量的平方和构成一个评价函数。通过求评价函数的极小值解，使像差残量逐步减小，价函数的极小值解，使像差残量逐步减小，达到校正像差的目的。它对参加校正的像差达到校正像差的目的。它对参加校正的像差数数m m没有限制。没有限制。 阻尼最小二乘法光学自动设计程序阻尼最小二乘法光学自动设计程序 像差参数的选定像差参数的选定 阻尼最小二乘法光学自动设计程序阻尼最小二乘法光学自动设计程序 在阻尼最小二乘法程序中，通常

18、可以采用在阻尼最小二乘法程序中，通常可以采用垂轴几何像差或波像差作为单色像差的质量垂轴几何像差或波像差作为单色像差的质量指标，色差则用近似计算的波色差来控制。指标，色差则用近似计算的波色差来控制。 近轴参数及外部参数近轴参数及外部参数 阻尼最小二乘法光学自动设计程序阻尼最小二乘法光学自动设计程序 （1 1）焦距：）焦距： （2 2）垂轴放大率：）垂轴放大率：（3 3）共轭距：共轭距： （物、像平面间的距离）（物、像平面间的距离）（4 4）像距：）像距：（5 5）系统总长：）系统总长：OLOL（第一面到像面的距离）第一面到像面的距离）（6 6）镜筒长：）镜筒长：TLTL（第一面到最后一面的距离）

19、第一面到最后一面的距离）（7 7）玻璃总厚度最大值：）玻璃总厚度最大值： （8 8）出瞳距：）出瞳距： （9 9）全视场主光线在出瞳面的投射高：）全视场主光线在出瞳面的投射高：（1010）最大离焦量：）最大离焦量：f conjLlmaxGLzmLstopHmaxL权因子权因子 各种像差在数值上希望达到合理的匹配。各种像差在数值上希望达到合理的匹配。把各种把各种像差值乘以不同的系数，再进入评价函数。像差值乘以不同的系数，再进入评价函数。 miii12)( 称为权因子。权因子增大，对应的像差在评价函数中称为权因子。权因子增大，对应的像差在评价函数中的比重增加，评价函数的比重增加，评价函数 下降时将

20、优先将这种像差减小。下降时将优先将这种像差减小。程序中还增加了一个人工权因子程序中还增加了一个人工权因子 ipmiipii12)(边界条件边界条件 n（1 1）正透镜的最小边缘厚度、负透镜的）正透镜的最小边缘厚度、负透镜的最小中心厚度和透镜间的最小空气间隔最小中心厚度和透镜间的最小空气间隔d dminmin。n（2 2）每个面上光线的最大投射高每个面上光线的最大投射高H Hmaxmax。n（3 3）玻璃光学常数的限制。玻璃光学常数的限制。自变量自变量 n（1 1）单个结构参数作为自变量单个结构参数作为自变量 n（2 2）非球面系数非球面系数 n（3 3）两个结构参数构成的结组变量两个结构参数构

21、成的结组变量 n（4 4）组合变量整体弯曲）组合变量整体弯曲 适应法像差自动校正程序特点适应法像差自动校正程序特点参加校正的像差个数参加校正的像差个数m m必须小于或等于自必须小于或等于自变量个数变量个数n n参加校正的像差不能相关参加校正的像差不能相关可以控制单个独立的几何像差可以控制单个独立的几何像差对设计者要求较高，需要掌握像差理论对设计者要求较高，需要掌握像差理论适应法光学自动设计程序适应法光学自动设计程序 像差参数的选定：一共有像差参数的选定：一共有4848种像差可供选择种像差可供选择 给出每种像差的目标值和公差。给出每种像差的目标值和公差。像差公差：固定公差和可变公差两类。像差公差

22、：固定公差和可变公差两类。固定公差：不变的像差公差。像差进入公差带即认为满固定公差：不变的像差公差。像差进入公差带即认为满足要求。足要求。可变公差：当各种像差达到目标值或进入公差带以后，可变公差：当各种像差达到目标值或进入公差带以后，程序可以逐步收缩这些可变公差，使像差校正得尽可能好程序可以逐步收缩这些可变公差，使像差校正得尽可能好，以便充分发挥系统的校正能力。，以便充分发挥系统的校正能力。固定公差给正值，可变公差给负值。固定公差给正值，可变公差给负值。典型光学设计软件介绍典型光学设计软件介绍 n国内实用软件国内实用软件 nSOD88-SOD88-北京理工大学研制北京理工大学研制nGOLD-G

23、OLD-北京理工大学研制北京理工大学研制nCIOES-CIOES-长春光机所研制长春光机所研制 SOD88SOD88软件包软件包(1)(1)几何像差计算和图形输出几何像差计算和图形输出 (2)(2)像差自动校正：软件包提供了两种像差自动校正功像差自动校正：软件包提供了两种像差自动校正功能：适应法和阻尼最小二乘法能：适应法和阻尼最小二乘法（3 3）光学传递函数计算）光学传递函数计算: :软件包提供了两种传函计算软件包提供了两种传函计算功能：自相关法和两次付立叶变换法功能：自相关法和两次付立叶变换法（4 4）变焦系统计算：程序可以分别对）变焦系统计算：程序可以分别对9 9个焦距位置进个焦距位置进行

24、像差计算行像差计算, ,系统中可以允许有系统中可以允许有8 8个可移动的透镜组。个可移动的透镜组。 SOD88SOD88软件包软件包（5 5）公差分析计算：软件包所提供的公差分析）公差分析计算：软件包所提供的公差分析计算功能以给定的若干条光线的垂轴像差平计算功能以给定的若干条光线的垂轴像差平方和作为系统的质量指标方和作为系统的质量指标, ,根据使用者给出的根据使用者给出的系统类型、要求精度等数据系统类型、要求精度等数据, ,按一定规律对曲按一定规律对曲率、厚度或间隔、面偏角分配一组公差率、厚度或间隔、面偏角分配一组公差, ,然后然后用用MonteCarloMonteCarlo法对指定公差内一定

25、数量的产法对指定公差内一定数量的产品进行模拟的随机抽样检验品进行模拟的随机抽样检验, ,得到以当前公差得到以当前公差生产时预期的良品率生产时预期的良品率, ,然后重复此过程然后重复此过程, ,直到直到公差和良品率达到最合理的匹配为止。公差和良品率达到最合理的匹配为止。（6 6）半径标准化）半径标准化SOD88SOD88软件包软件包除以上功能以外除以上功能以外, ,软件包还提供了出图计算功能软件包还提供了出图计算功能, ,可以计算出绘制光学图纸时所需要的数据。可以计算出绘制光学图纸时所需要的数据。软件包还可绘制光学传递函数曲线图和点列软件包还可绘制光学传递函数曲线图和点列图图, ,供使用者选择。

26、供使用者选择。 GOLDGOLD （1 1）光线追迹和像差分析。该软件可以追迹）光线追迹和像差分析。该软件可以追迹使用者指定的任意一条光线，并根据要求用使用者指定的任意一条光线，并根据要求用数字或图形输出其在光学系统中的轨迹；可数字或图形输出其在光学系统中的轨迹；可以计算系统的三级像差和实际像差并绘出像以计算系统的三级像差和实际像差并绘出像差曲线；可以用普通多项式或泽尼克差曲线；可以用普通多项式或泽尼克( (ZernikeZernike) )多项式表示出瞳波面的波像差并多项式表示出瞳波面的波像差并验检该多项式拟合的精度。验检该多项式拟合的精度。 GOLDGOLD 2 2）系统结构的阻尼最小二乘

27、法优化设计。）系统结构的阻尼最小二乘法优化设计。GOLDGOLD软件的软件的优化计算可采用传统的几何像差平方和或建立在衍优化计算可采用传统的几何像差平方和或建立在衍射理论基础上的像质指标做为评价函数；可选取复射理论基础上的像质指标做为评价函数；可选取复杂光学系统中任何种类的结构参数做为优化变量；杂光学系统中任何种类的结构参数做为优化变量；可方便地处理多重结构系统、折反射系统、对称系可方便地处理多重结构系统、折反射系统、对称系统中常遇到的关联参数问题；可按要求控制系统的统中常遇到的关联参数问题；可按要求控制系统的焦距、后工作距、放大率和其它各种高斯光学参量，焦距、后工作距、放大率和其它各种高斯光

28、学参量，以及三级像差系数、镜片中心及边缘厚度、系统总以及三级像差系数、镜片中心及边缘厚度、系统总长、玻璃变化区域等等；可在每一迭代中自动选取长、玻璃变化区域等等；可在每一迭代中自动选取最佳像面位置；亦可自动寻找最佳阻尼因子和自变最佳像面位置；亦可自动寻找最佳阻尼因子和自变量空间解向量的最佳长度。量空间解向量的最佳长度。 GOLDGOLD （3 3）像质指标计算和其它系统分析。可以对各）像质指标计算和其它系统分析。可以对各种复杂光学系统计算点列图、点扩散函数和种复杂光学系统计算点列图、点扩散函数和光学传递函数等各项像质指标，可根据要求光学传递函数等各项像质指标，可根据要求用数字或图形输出计算结果

29、；并提供了对鬼用数字或图形输出计算结果；并提供了对鬼像和红外扫描成像系统中冷反射像和红外扫描成像系统中冷反射( (Narcissus)Narcissus)的分析和控制手段。的分析和控制手段。GOLDGOLD （4 4）各种加工辅助功能。包括光学面有效通光）各种加工辅助功能。包括光学面有效通光口径的估算；加工公差的自动分配；光学元口径的估算；加工公差的自动分配；光学元件加工图纸的自动绘制；衍射光学元件加工件加工图纸的自动绘制；衍射光学元件加工掩模版的自动设计等。掩模版的自动设计等。 CIOESCIOES CIOESCIOES是一套常用的光学设计软件系统。其特点是密切结合光学是一套常用的光学设计软

30、件系统。其特点是密切结合光学系统设计实践与特点，集长春光机所几十年光学设计之经验。系统设计实践与特点，集长春光机所几十年光学设计之经验。软件功能包括光学系统初始结构的设定、像差分析、自动设软件功能包括光学系统初始结构的设定、像差分析、自动设计、像质评价、加工公差的估算、样板的匹配等。它通过图计、像质评价、加工公差的估算、样板的匹配等。它通过图形显示、菜单技术、人机对话等方式把光学设计各阶段联系形显示、菜单技术、人机对话等方式把光学设计各阶段联系起来。另外，长春光机所还研制出了起来。另外，长春光机所还研制出了COLDBCOLDB光学镜头数据库，光学镜头数据库，包含有中、美、日、苏、英、法等国镜头

31、包含有中、美、日、苏、英、法等国镜头21502150个以及国内外个以及国内外十个厂家的无色玻璃数据十个厂家的无色玻璃数据12001200种种 国外著名软件国外著名软件 CODE V CODE V CODE VCODE V是美国是美国ORAORA公司研制的具有国际领先水平公司研制的具有国际领先水平的大型光学工程软件，是目前世界上分析功的大型光学工程软件，是目前世界上分析功能最全、优化功能最强的光学软件。能最全、优化功能最强的光学软件。 CODE V CODE V具有十分强大的优化设计能力。软件中具有十分强大的优化设计能力。软件中优化计算的评价函数可以是系统的垂轴像差、波像优化计算的评价函数可以是

32、系统的垂轴像差、波像差或是用户定义的其它指标，也可以直接对指定空差或是用户定义的其它指标，也可以直接对指定空间频率上的传递函数值进行优化。软件还提供了实间频率上的传递函数值进行优化。软件还提供了实用化的全局优化模块。用化的全局优化模块。 CODE VCODE V提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除提供了用户可能用到的各种像质分析手段。除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外，软件中还包括了五点扩展函数、光学传递函数外，软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、能量分布曲线、部分级像差系数、高斯光束追迹、能量分布曲线

33、、部分相干照明、偏振影响分析、鬼像和冷反射预测、透相干照明、偏振影响分析、鬼像和冷反射预测、透过率计算、一维物体成像模拟等多种的分析计算功过率计算、一维物体成像模拟等多种的分析计算功能。能。 CODE VCODE V软件具有计算压力变化、温度变化以及软件具有计算压力变化、温度变化以及非均匀温度场对系统像质的影响的功能，使用户可非均匀温度场对系统像质的影响的功能，使用户可以在设计阶段对其加以控制。以在设计阶段对其加以控制。 CODE VCODE V带有先进的公差分析子程序，可以针对均带有先进的公差分析子程序，可以针对均方根波像差、衍射传函、主光线畸变或用户定义的方根波像差、衍射传函、主光线畸变或

34、用户定义的评价指标进行自动公差分配。评价指标进行自动公差分配。CODE VCODE V还包含了与光学设计有关的各种功能模块，如还包含了与光学设计有关的各种功能模块，如多层膜系设计、照明系统设计、变焦系统凸轮设计、多层膜系设计、照明系统设计、变焦系统凸轮设计、系统整体光谱响应分析、系统重量和成本估算等等系统整体光谱响应分析、系统重量和成本估算等等 ZEMAXZEMAX ZEMAXZEMAX是是Focus SoftwareFocus Software公司推出的一个综合性光学设公司推出的一个综合性光学设计软件。这一软件集成了包括光学系统定义、设计、计软件。这一软件集成了包括光学系统定义、设计、优化、

35、分析、公差等诸多功能，并通过简便直观的优化、分析、公差等诸多功能，并通过简便直观的用户界面，为光学系统设计者提供了一个方便快捷用户界面，为光学系统设计者提供了一个方便快捷的操作手段。由于其优越的性价比，近几年来的操作手段。由于其优越的性价比，近几年来ZEMAXZEMAX在光学设计领域所占份额越来越大，在全球已经成在光学设计领域所占份额越来越大，在全球已经成为最广泛采用的软件之一。在我国，使用为最广泛采用的软件之一。在我国，使用ZEMAXZEMAX进行进行光学设计的技术人员也与日俱增。光学设计的技术人员也与日俱增。 ZEMAXZEMAX主要可以实现以下几大功能：主要可以实现以下几大功能： （1 1）光源及光学系统建模）光源及光学系统建模（2 2）像质分析和评价）像质分析和评价 （3 3）优化设计）优化设计 （4 4）公差分析）公差分析 （5 5）结果数据、图形报表输出）结果数据、图形报表输出 （6 6）数据库：玻璃库、镜头库、样板库）数据库：玻璃库、镜头库、样板库 （7 7）顺序追迹与非顺序光线追迹）顺序追迹与非顺序光线追迹