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1、常用光学软件介绍FREDFRED是一款美国的著名光学设计分析软件，目前由讯技光电科技（上海）有限公司代理。FRED光机模拟设计软件，该软件是美国PhotonEngineering所出产，由原开发ASAP的主要核心工程师所设计研发，并导进TracePro的窗口人机接口，与其它同类产品相比，性能更高、模块类型丰富，性价比更具优势，只要租用价即可买断该软件，不用年年支付租赁费，而且一次即可拥有以下所有功能。FRED运用的领域范围非常广泛，只要系统可以用几何光学来描述，都可以用它来做分析，常见的应用领域为：照明系统、导光管、投影系统、激光、干涉、杂散光、鬼影分析、生物医学、其它光学系统原型之系统设计等
2、等，无论是简易或是复杂的成像与非成像系统结构，FRED都可以准确的建构及分析。FRED是一套由PhotonEngineering所研发出来的光学模拟软件（光学系统分析、设计、研究），也是您在光学领域上最佳的伙伴（FRED）,而它的显示窗口是实体显示工作平台，您可以直接在windows窗口中看到您所分析、设计的光学系统如下图所示。FRED的人性化工作平台可以让使用者在虚拟的光学实验上，可以马上找出光学系统上的问题。FRED是一套由PhotonEngineering所研发出来的光学模拟软件（光学系统分析、设计、研究），也是您在光学领域上最佳的伙伴（FRED）,而它的显示窗口是实体显示工作平台，您可
3、以直接在windows窗口中看到您所分析、设计的光学系统如下图所示。FRED的人性化工作平台可以让使用者在虚拟的光学实验上，可以马上找出光学系统上的问题。所以，无论您是在CAD（IGES）软件或FRED中建立模型，都可以实时的在FRED显示窗口中秀出您所设计的光学机构模块。FRED的人性化接口可以让您在光学系统上随时随地加上对象、挡板、镀膜效果、透镜等等，来建构您所需要之光学系统。FRED的系统分类结构可使您很容易的变换任一个系统的坐标。所以，当您想在设计的光学系统上作任意修正时，都可以随时随地的加以修正，其结果并会马上呈现于显示窗口中。FRED更可以针对您的光源设为Coherent、Inco
4、herent、多波长、任意的发光角、任意的方向。在FRED之中没有任何的限制，您可以任意的设计出您所需的面、曲面、非球面、材质、镀膜、光源、光线数等等之设定。而且在FRED窗口下，您可以对任一面、线、对象、系统执行坐标转换或移动之效果。TraceProTracePro是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射度分析及光度分析的光线模拟软体。它是第一套以ACISsolidmodelingkernel为基本的光学软体。第一套结合真实固体模型、强大光学分析功能、资料转换能力强及易上手的使用介面的模拟软体。TracePro可利用在显示器产业上，它能模仿所有类型的显示系统，从背光系统，到前光、光管、光纤、显
5、示面板和LCD投影系统。比起传统的原形方法，TracePro在建立显示系统的原型时，在时间上和成本上要降低3050%。应用领域包括：照明、导光管、背光模组、薄膜光学、光机设计、投影系统、杂散光、雷射邦浦常建立的模型：照明系统、灯具及固定照明、汽车照明系统（前头灯、尾灯、内部及仪表照明）、望远镜、照相机系统、红外线成像系统、遥感系统、光谱仪、导光管、积光球、投影系统、背光板。TracePro作为下一代偏离光线分析软件，需要对光线进行有效和准确地分析。为了达到这些目标，TracePro具备以下这些功能：处理复杂几何的能力，以定义和跟踪数百万条光线;图形显示、可视化操作以及提供3D实体模型的数据库；
6、导入和导出主流CAD软件和镜头设计软件的数据格式。在使用上，TracePro使用十分简单，即使是新手也可以很快学会。TracePro使用上只要分5步：1、建立几何模型;2、设置光学材质;3、定义光源参数;4、进行光线追迹;5、分析模拟结果。OSLO1OSLO概述OSLO是OpticsSoftwareforLayoutandOptimization的缩写。OSLO主要用于照相机、通讯系统、军事/空间应用、科学仪器中的光学系统设计，特别当需要确定光学系统中光学元件的最佳大小和外形时，该软件能够体现出强大的优势。此外，OSLO也用于模拟光学系统的性能，并且能够作为一种开发软件去开发其他专用于光学设计
7、、测试和制造的软件工具。2OSLO的设计能力几乎任何一个涉及到光波传播的光学系统都可以使用OSLO进行设计，以下是一些典型的应用示例：常规镜头ConventionalLenses缩放镜头ZoomLenses 高斯光束/激光腔GaussianBeam/LaserCavities光纤耦合光学FiberCouplingOptics照明系统IlluminationSystems非连续传播系统Non-SequentialPropagationSystems 偏振光学Polarization-SensitiveOptics高分辨率成像系统High-ResolutionImagingSystems此外，OS
8、LO还可以设计具有梯度折射率表面、非球面、衍射面和光学全息、透镜矩阵、干涉测量仪等光学系统。OSLO不适于波导设计，也不适于眼镜设计。3OSLO的主要特征OSLO是一个具有上千条内部命令和函数的非常大的程序，而且，OSLO的可执行模块能够被用户按规则进行修改和重新编译，因而，其功能非常强大。以下是OSLO的一些总体特征概括：具有透镜和材质数据库LensandMaterialDatabases具有特殊表面数据SpecialSurfaceData 缩放和多配置系统ZoomandMulticonfigurationSystems透镜矩阵和非连续组件ArraysandNon-SequentialGro
9、ups 特殊孔径SpecialApertures公差和元件数据ToleranceandElementData偏振和光学薄膜PolarizationandThinFilmCoatings 光线追迹Raytracing衍射和部分相干DiffractionandPartialCoherence 优化方法OptimizationMethods 误差分析ToleranceAnalysis 激光、光纤和高斯光束Lasers,Fibers,andGaussianBeams 照明系统IlluminationAnalysis 完美透镜PerfectLensesandEikonals4OSLO与其他软件的比较尽管
10、大多数光学设计软件具有一定的相似性，但是在功能上和设计方法上还是存在很大的差异。OSLO在光学设计的“竞争”中已经成为一个主流的光学设计软件。虽然OSLO的历史可以追溯到二十世纪六十年代早期，但是它在本质上是一个面对对象的windows程序，具有唯一的内置应用程序管理器/编译器，在桌面计算机上能够提供非常高的性能。5OSLO的主要优点(1) .以设计者为导向的设计风格。OSLO着重交互性的光学设计，在设计过程中，计算机向设计者提供容易理解的反馈信息。这使得设计者能够及时作出取舍决定，选择最佳的解决方案。OSLO在使用交互性设计控制方面是独特的，这使得它的用户界面尽可能的直观。功能强大并且精确度
11、高。OSLO使用先进的光学设计技术，包括多重优化和公差方法，高性能非连续光线追迹和随机的光源建模与分析。OSLO是第一个出现在桌面计算机上使用的严格的光学设计软件，并且与其他软件相比更得到广阔的发展。(2) .灵活性强。OSLO能够在世界范围内成为主导的设计工具的一个主要原因是，它很容易根据用户需要进行定制，并且能够将程序改编成特殊的需要。这是因为OSLO使用先进的软件技术，将Windows的功能带进技术计算领域。事实上，OSLO提供的CCL语言相对于Sun公司的Java语言或Microsoft的VisualBasic以及其他光学设计软件的宏语言具有更好的灵活性。LighttoolsOptic
12、alResearchAssociates(ORA®)公司以研制国际领先的CODEV®光学工程软件而着称于世。1995年，该公司根据用户需求和计算机技术的发展，隆重推出最新产品光学系统建模软件LightTools，马上得到各国用户的欢迎和好评，并获得国际大奖。1997年，ORA又研制成功与LightTools主体程序配套使用的Illumination模块，圆满地解决了照明系统的计算机辅助设计问题。LightTools是一个全新的具有光学精度的交互式叁维实体建模软件体系，提供最现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束器、衍射光学元件、棱镜、扫描转鼓、机械结构以及光路
13、。由于LightTools把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并配有“放置”光源、发射光线的非顺序面光线追迹的强大功能，使它在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节中均可发挥重要的作用，成为人们理想的工具。现将其中的主要功能简单介绍如下：系统建模提供多种展现系统光机模型的方式和人机交互的手段。使用者可直接在系统的二维、叁维线框图或叁维实体模型图上进行各种操作。方便易用的图形交互式建模和修改功能包括元件或元件组的放置、移动、旋转、复制和缩放。操作时既可用鼠标以实时观察修改造成的效果，也可用键盘以输入
14、准确的数据。透镜、反射镜和棱镜等光学元件及各种机械件可以极快地以图形方式“画入”系统。系统数据可以用表格和元件详情对话框的形式列出和修改。所有上述各种输入方式同时并存，可交替使用。光机一体化设计光学和机械元件的形状的描述是通过对软件提供的一组尺寸可变的基本实体模型做布尔运算（与、或、异等等）实现的。这些光学或机械部件的形状虽然可能非常复杂，但均可以在软件中得到精确的展现和描绘，并以光学精度进行光线追迹。遮光罩、镜筒和产品结构的设计均将大大得益于这种光机一体的考虑方法和非顺序光线追迹提供的大量信息复杂光路设置在光学设计中，LightTools可以和ORA公司研制的CODEV软件配合使用。特别是在
15、多光路或折迭光路系统、带有棱镜或复杂曲面的系统的光路设置和视觉建模型验证中，LightTools将发挥重要作用。有了LightTools，设计人员完全可以摒弃过去为了简化问题而采用的一些传统技巧，如符号规则、用多通道定义模拟变焦功能、把反射镜和棱镜展开成平板、略去非光学面和机械结构的影响、人为简化光瞳形状，等等。杂光分析非顺序面光线追迹功能可以直观地描述在系统中任意表面上或介质中发生的任何光学现象，如折射、反射、全反射、散射、多级衍射、振幅分割、光能损耗、材料吸收等，并根据需要自动实时衍生出多路光路分支。杂光分析、光能计算、鬼像预测等从此变得轻而易举、一目了然。设计中可能存在的各种潜在问题将被
16、及时发现和预防。照明系统设计分析LightTools中可以精确地定义各种实际光源（如发光二极管、白炽灯、弧光灯、卤素灯等）的形状和发光特性，利用其照明模块（IlluminationModule）可实现蒙特卡洛法（MonteCarlo）光线追迹，以便确定某个（或某几个）指定表面上的光照度、强度或亮度。对比实验表明，计算结果与实际光度测量结果精确吻合。对非人眼接收的照明系统，可以把结果转换成辐射度单位。计算结果的输出形式可以是二维线图、等高线图、灰度图、伪彩色图或叁维分布图。利用LightTools已成功地设计了多种照明系统，包括投影系统、平板显示器、仪表盘照明、内窥镜照明、报警灯、汽车前灯、车厢内部照明、指示牌照明等等，从而结束了照明光学系统没有可靠的计算机辅
