选择最佳的光学设计软件

选择最佳的光学设计软件作为公司决策人，需要为解决公司的盈亏问题做出明智选择时，您会选择哪一种光学设计软件呢？如果光学系统的性能攸关产品成败，那么答案将是 CODE V ®。

CODE V 能够增进设计团队的设计效率，提高首次设计和制造的成功率，加快产品上市时间，让您的产品具有所向披靡的竞争优势。

CODE V 软件由 Optical Research Associates (ORA ®) 开发而成。

四十多年来，ORA 帮助许多客户走上成功之路：• ORA 拥有世界上规模最大的商业光学工程软件开发队伍。

• ORA 利用最先进的软件配置管理方法，将软件开发流程形式化，确保在这样的开发环境下能够产生创新算法，以提供高质量、高可靠性、高度精确的结果。

• ORA 的客户支持员工具有 50 多人年的工程经验，专门致力于帮助客户成功应用我们的产品。

这是他们的全职工作，而不是额外承担的责任。

• ORA 拥有专业软件测试员工。

我们的测试人员每天会构造和评估成百上千的测试案例，对开发中的代码进行测试。

• ORA 的内部工程服务小组会在最尖端的真实工程应用中验证 CODE V 的每个版本。

• ORA 的员工中包括三名 OSA 研究员和四名SPIE 研究员。

ORA 的工程师们已发表 300 多篇学术论文，有些人还是与光学系统有关的近 100 项专利的发明人或共同发明人。

ORA 以开发世界一流的光学工程软件产品为己任。

在这种力创一流的精神指引下，我们的产品使客户受益颇多，下面是其中的几个方面。

增进设计团队的设计效率CODE V 的开发宗旨是帮助光学工程师完成从概念到制造的整个设计周期。

Windows 标准图形用户界面有助于新用户快速掌握 CODE V 的强大功能。

CODE V 还支持命令行输入、易于学习的宏编辑功能以及 COM 应用编程接口 (API)。

所有这些将能让您的工程师们以最有效的方式使用程序，并且允许将 CODE V 与支持 COM 的其它工程软件工具整合使用。

CODE V 图形用户界面 (GUI)CODE V 有能力让工程师们为极其复杂的系统建模并进行分析。

CODE V 支持多种不同的用户可编程子程序（例如：用户编程的表面形状和用户编程的表面属性等），以充分运用系统建模的灵活性。

任何基本表面形状均可应用衍射属性，以便进行光栅、kinoform 、二元光学系统等的建模。

通过焦点分析、真实无焦建模（非常适合于设计目视系统）及其它功能，CODE V 支持像散光源、偏振器件、单轴晶体双折射材料、应力双折射建模。

CODE V 含有数种独特、快速的算法，而其它软件要么不包括这些算法，要么实施得不够好。

CODE V 的全局优化使用了 ORA 发明的算法。

该算法是唯一一种能够在复杂光学系统，包括变焦镜头上产生有用结果的商用算法。

工程师们可以使用这个功能生成初始设计，或者确认最终候选设计是否确实是最好的方案。

CODE V 的 MTF 优化算法与使用有限差分算法的同类方案相比，速度更快且更加精确。

CODE V 的玻璃优化更是无出其右，尤其是对可见光谱带以外的光谱带。

CODE V 的主要公差功能使用波前差分算法，使得公差成为设计过程的一部分，而不是在设计结束时进行分析。

该算法可以比同类算法快好几个数量级，具体取决于系统的复杂程度。

利用这一超凡能力，工程师们在设计周期的最早期阶段即可确定能得到最佳实际制造性能的设计概念，从而获得最佳的产品设计。

让您高枕无忧的CODE V 精确度和演算结果设计过程中如果出现错误，就需要重新进行设计，由此可能会耽误工期，并增加成本。

光学建模软件的精确度必须超过自身产品必须达到的精确度要求，这一点很关键。

CODE V 利用了目前可用的最精确算法，并实施了质量保证程序来保持这一精确度。

作为 CODE V 高精确度的最佳证明，NASA（美国宇航局）要求所有与哈勃太空望远镜维修任务用校正光学系统有关的设计评估都要使用 CODE V。

实际上，正是 ORA 的工程服务部门设计了 WFPC2 相机和 COSTAR 校正光学系统的测试光学系统。

在包括离轴变形非球面的系统模型中（即 COSTAR 所用的模型），要成功完成这些测试光学系统的设计，单个Zernike 系数的计算精度至少需要达到 0.01 波长。

现在HST已经返回了高度清晰的图像，证明了那次维修任务是非常成功的。

CODE V 中包括了广义光束传播功能，它会精确计算整个光学系统的衍射效应。

假设一个物体受从不相干到完全相干的光线照射，那么利用 CODE V 的部分相干分析功能，用户将能够精确预测物体的空间图像结构。

利用 CODE V 的偏振光线追迹能力，可以精确计算包括输入偏振效应在内的系统性能以及系统引起的偏振效应。

在所有光学设计软件中，只有 CODE V 优化能始终如一地产生最佳结果。

举例来说，对于光学设计软件而言，微光刻系统（即用于生产集成电路的光学系统）是要求最苛刻的应用之一，而 CODE V 恰恰是微光刻工业使用的主要优化软件。

CODE V 的默认约束优化方法使用了一个出色的拉格郎日乘数方案，使得性能优化函数能够在最少约束模式下收敛，同时仍然满足所有包装约束条件。

CODE V 能够为其分析和优化功能提供智能的、基于设计的默认值，这一点已广为人知。

此外，当 CODE V 检测到系统可能违反了分析算法的某一假设时，它会发出警告。

这意味着如果 CODE V 没有报错，工程师们便可以放心地继续工作，以从 CODE V 获得有用且精确的结果，而不需要执行其它软件有时所需的额外设置工作。

四反射镜离轴系统和全视场像点列图 – 优化前四反射镜离轴系统和全视场像点列图 – 优化后（在PIII 650 Mhz PC 上约需 7 秒）CODE V 为制造过程提供支持CODE V 旨在用于攸关产品成败的光学系统的设计工作。

CODE V 的主要优势之一是以最小的经常成本和非经常成本实现最有效的实际制造光学设计，它的许多功能都是针对这一目标而开发的。

如上文所述，利用 CODE V 快速、精确的波前差分公差功能，在设计过程的最早期就可以对实际制造考虑因素进行评估。

这样得到的系统将具有优异的性能，而其制造成本则可以降低，因为公差更宽松，所选的公差补偿调整值得到了优化。

CODE V 的独特对准优化功能可以用来自动确定适当的硬件调整值，以便根据测得的系统干涉图重新对准光学系统。

这一功能为许多公司和机构节省了不计其数的对准时间。

1此外，CODE V 还包括以下功能：自动使镜头半径适应样板；根据熔体配合数据精确模拟玻璃折射率变化；自动计算变焦镜头的 CAM 位置；以及按照 ISO10110 或中国国家格式创建镜头图。

CODE V 能够加快产品上市时间CODE V 灵活的用户界面、更高效的算法、智能的默认值以及为制造过程提供支持的功能，无不是为了更快地开发并合成最佳设计。

下面是一些值得注意的例子：• 用真实玻璃取代优化玻璃时，CODE V 能够针对感兴趣的光谱带适当地定义虚拟玻璃色散属性，从而节省时间，并获得更高的性能。

• CODE V 全局优化算法 (Global Synthesis ®) 的执行时间与变量和约束条件数大致上成线性比例关系，而在某些同类方案中则是使用模拟退火和遗传算法，其执行时间与变量和约束条件数大致上成指数比例关系。

在 ORA 工程小组的最近一次应用中，Global Synthesis 仅运行一夜就为一个八元件转像系统产生了 66 个不同的配置，其中两个被选取作进一步开发。

•CODE V 的波前差分公差算法比基于有限差分或蒙特卡罗方法的公差算法快很多。

以一个六元件物镜为例，波前差分算法要快 70 到 1800 倍。

2 波前差分算法会产生关于单个公差灵敏度的信息（像有限差分一样），而且实际上，对于因公差引起微小性能损失这一典型情况，波前差分算法的结果比有限差分更精确。

波前差分算法也会像蒙特卡罗算法一样精确地预测系统总体性能，因为这两种算法均考虑了相互作用的公差（即交叉项）的影响。

如需要，可以利用 CODE V 的有限差分和蒙特卡罗功能验证最终的公差结果。

•CODE V 的优化收敛控制功能可以加速极复杂系统的收敛，比不使用该功能时要快二到四倍。

3此外，如果您的工程师遇到问题，需要听取外部意见，ORA 技术支持人员将乐意提供帮助，它们每周五天、每天 10 小时提供服务。

CODE V 让您的产品具有所向披靡的竞争优势无论您的应用是微光学系统，还是工作在从远紫外区到远红外区的波长范围内的太空仪器，CODE V 的强大功能和算法都能够帮助您的设计团队开发、制造和交付最好的光学系统。

请记住，不能简单地通过比较同类软件产品的“功能列表”来断定软件功能性。

所有算法的创建都不尽相同。

另外，租用 CODE V 的成本不过是您每年投入在光学工程师上的资金的一个零头。

为您的设计团队配备 CODE V 吧，利用它，工程师们将如虎添翼，开发出最好的光学系统。

如果光学系统的好坏攸关产品的成败，那么CODE V 光学设计与分析软件将能帮助您获得成功。

注释1. K. Sugisaki 等人，“Assembly and alignment of three aspherical mirror optics for extreme ultraviolet projection lithography”（远紫外线投影光刻用三非球面反射镜光学系统的装配和对准），SPIE 年报第 3997 卷第 751 – 758 页 (2000 年)。

2. ORA 白皮书，CODE V Tolerancing: A Key to Product Cost Reduction（CODE V 公差：降低生产成本的关键一环）(2002)。

3. “Advanced Topics in CODE V”（CODE V 高级主题）培训备注，“Advanced Optimization Techniques”（高级优化技术）(2003)。

欲了解更多信息？Optical Research Associates 准备了更多信息，供您更好地了解 CODE V 的优点。

在网址/service_f.html上，您可以找到应用说明、白皮书、我们的电子通信CODE V Tips 的副本以及其它有用的材料和文档。

过去四十多年来，我们的工程服务部门在 4200 多个光学工程项目上广泛且成功地使用了CODE V 软件。

下面的网页上列出了 ORA 工程师们撰写的 50 多篇论文、演示文稿和出版作品：/engr/selected%20publications_f.html。

这些文章涵盖了各种领域的光学设计和工程应用，无论您是不是 CODE V 客户，均可以免费阅读。