光學(xué)設(shè)計(jì)軟件LightTools的特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢

作為公司決策人，需要為解決公司的根本問題做出抉擇時，您會選擇哪一種光學(xué)設(shè)計(jì)軟件呢？如果照明子系統(tǒng)的性能或成本攸關(guān)產(chǎn)品成敗，那么 LightTools 將是不二之選。LightTools 能夠增進(jìn)設(shè)計(jì)效率，加快產(chǎn)品上市時間，讓您的產(chǎn)品具有所向披靡的競爭優(yōu)勢。它之所以如此精干，在于它采用了獨(dú)一無二的設(shè)計(jì)和分析技術(shù)，支持復(fù)雜的幾何圖形，并能夠快速提供精確結(jié)果。

LightTools 軟件由 Optical Research Associates （ORA？）開發(fā)而成。四十多年來，ORA 幫助許多客戶走上成功之路：

* ORA 擁有世界上規(guī)模最大的商業(yè)光學(xué)工程軟件開發(fā)隊(duì)伍。

* ORA 利用最先進(jìn)的軟件配置管理方法，將軟件開發(fā)流程形式化，確保在這樣的開發(fā)環(huán)境下能夠產(chǎn)生創(chuàng)新算法，以提供高質(zhì)量、高可靠性、高度精確的結(jié)果。

* ORA 的客戶支持員工具有 50 多人年的工程經(jīng)驗(yàn)，專門致力于幫助客戶成功應(yīng)用我們的產(chǎn)品。這是他們的全職工作，而不是額外承擔(dān)的責(zé)任。

* ORA 擁有專業(yè)軟件測試員工。我們的測試人員每天會構(gòu)造和評估成百上千的測試案例，對開發(fā)中的代碼進(jìn)行測試。

* ORA 的內(nèi)部工程服務(wù)小組會在最尖端的真實(shí)工程應(yīng)用中驗(yàn)證 LightTools 的每個版本。

* ORA 的員工中包括三名 OSA 研究員和四名SPIE 研究員。ORA 的工程師們已發(fā)表 300 多篇學(xué)術(shù)論文，有些人還是與光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的近 100 項(xiàng)專利的發(fā)明人或共同發(fā)明人。

ORA 以開發(fā)世界一流的光學(xué)工程軟件產(chǎn)品為己任。在這種力創(chuàng)一流的精神指引下，我們的產(chǎn)品使客戶受益頗多，下面是其中的幾個方面。

增進(jìn)設(shè)計(jì)效率

LightTools 不僅具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)和分析能力，而且簡單易用，因此深受照明工程師的喜愛。Windows 標(biāo)準(zhǔn)圖形用戶界面有助于新用戶快速掌握 LightTools 互動三維結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大功能。您可以在 LightTools 中剪切、粘貼原始數(shù)據(jù)、輸出圖形和三維幾何圖形，也可以將它們導(dǎo)入到另一個應(yīng)用程序。LightTools 有三類導(dǎo)航窗口，用以幫助您準(zhǔn)確了解您的模型中發(fā)生的一切：系統(tǒng)導(dǎo)航、窗口導(dǎo)航和首選項(xiàng)導(dǎo)航，所有這些窗口都能讓您輕松訪問重要數(shù)據(jù)。LightTools 還整合了在線上下文相關(guān)幫助方面的最新技術(shù)。所有這些技術(shù)的結(jié)合，使得 LightTools 成為最容易學(xué)習(xí)和使用的照明設(shè)計(jì)軟件之一。

在 LightTools 中，創(chuàng)建或?qū)霂缀螆D形是直截了當(dāng)?shù)牟僮鳎凰鼘υO(shè)計(jì)迭代和設(shè)計(jì)變更的支持，使設(shè)計(jì)效率得以大幅提高。LightTools 提供了布爾操作和修剪操作，因此設(shè)計(jì)修改變得很容易，關(guān)于所創(chuàng)建幾何圖形的參數(shù)信息也得以保留?？梢噪S時編輯利用布爾操作創(chuàng)建的復(fù)雜物體。編輯模型時，表面和材料屬性也能得到保留，從而可以快速分析替代設(shè)計(jì)形式。

LightTools 的優(yōu)化模塊能夠讓您快速獲得最符合預(yù)定目標(biāo)的設(shè)計(jì)。優(yōu)化引擎有兩種：蒙特卡羅模擬和光線扇/網(wǎng)格，您可以根據(jù)應(yīng)用來選用。修改模型時，Point- and-Shoot 光線追跡會進(jìn)行交互式更新，并隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行或修改提供有關(guān)設(shè)計(jì)各方面的隱含關(guān)系的立即反饋。這對于深刻理解幾何圖形與穿過該幾何圖形的光線路徑之間的關(guān)系具有無比重要的價(jià)值。

隨 LightTools 提供的實(shí)用工具將費(fèi)時乏味或重復(fù)性任務(wù)自動化，例如訪問LightTools 關(guān)于光源、材料、目錄鏡頭和表面處理的龐大資源庫。有一系列實(shí)用工具是通過宏功能控制或訪問幾何圖形的子程序。用于光源、背光和反射鏡的高級實(shí)用工具常常能將新照明子系統(tǒng)的初始設(shè)計(jì)時間縮短為幾分鐘，而不需要幾天或幾周時間。

LightTools中的COM 接口允許將 LightTools 的功能整合到其它啟用 COM的應(yīng)用程序中，例如 Microsoft？ Excel、MATLAB？ 和Mathematica？。除原有的 CATIA 傳輸模塊外，Data Exchange （數(shù)據(jù)交換）模塊還支持通過 IGES、STEP 和 SAT 格式在LightTools 與其它 CAD 應(yīng)用程序之間進(jìn)行直接雙向數(shù)據(jù)傳輸。LightTools 主要是作為集成多應(yīng)用設(shè)計(jì)環(huán)境的一部分而存在，用以改善不同工程專業(yè)小組之間的交流，增進(jìn)企業(yè)的總體設(shè)計(jì)效率。

讓您高枕無憂的 LightTools 精確度和演算結(jié)果

“實(shí)驗(yàn)結(jié)果與 LightTools 的結(jié)果符合得很好。..。..我們可以使用LightTools測試不同的照明設(shè)計(jì)。精確的結(jié)果將節(jié)省原型制作所需的時間和精力。”----- 馮昭（音譯），倫斯勒理工學(xué)院照明研究中心

LightTools 照明設(shè)計(jì)軟件是一款具有專業(yè)光學(xué)功能和“光學(xué)精度”的三維實(shí)體建模工具。設(shè)計(jì)或加工機(jī)械零件時，精度達(dá)到 20 微米以內(nèi)可能就足夠了。但是，當(dāng)通過光學(xué)系統(tǒng)追蹤光線路徑時，對表面形狀和交點(diǎn)的技術(shù)要求需要以光學(xué)精度（光波長的若干分之幾）計(jì)算。與機(jī)械和光學(xué) CAD程序不同，LightTools 中的表面形狀是用參數(shù)公式來定義的（而不是細(xì)分近似），以對所有計(jì)算保持表面形狀、位置和交點(diǎn)的光學(xué)精度。這種光學(xué)精度確保了 LightTools 模型能像真實(shí)系統(tǒng)一樣工作。

有些照明設(shè)計(jì)軟件產(chǎn)品宣稱提供更快的光線追跡，但在LightTools 中，追蹤數(shù)百萬條光線只用幾分鐘（而不是幾小時）是很平常的事。我們的開發(fā)團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了數(shù)十人年的時間來改進(jìn)和優(yōu)化復(fù)雜的光線追跡專利算法，使 LightTools 能夠快速、精確地對原生和導(dǎo)入的幾何圖形進(jìn)行光線追跡。此算法與使用先進(jìn)蒙特卡羅技術(shù)的照明分析相結(jié)合，有助于隨時對所有系統(tǒng)的光效應(yīng)進(jìn)行精確模擬。

LightTools 的照明分析非常先進(jìn)，能告訴你何時追蹤到了足以滿足設(shè)計(jì)精度要求的光線。您可以控制模擬，修改分區(qū)數(shù)等接收器屬性，以及更改對稱性計(jì)算以影響模擬誤差估計(jì)。在對微光刻系統(tǒng)等高精度應(yīng)用的蒙特卡羅模擬過程中，可以追蹤數(shù)百萬條光線。您可以將誤差估計(jì)報(bào)告中的數(shù)據(jù)復(fù)制、粘貼到其它應(yīng)用程序進(jìn)行后處理，或者合并到其它報(bào)告中。

LightTools 支持雙向散射分布函數(shù)（BSDF），該函數(shù)是公認(rèn)最精確的散射模擬方法，并且是太空望遠(yuǎn)鏡等精密應(yīng)用使用的標(biāo)準(zhǔn)方法。LightTools還帶有參數(shù)研究實(shí)用工具，用來確定制造工藝可接受的公差范圍，以使實(shí)際制造部件滿足產(chǎn)品規(guī)格要求。根據(jù)系統(tǒng)配置不同，您可以控制光線追跡以獲得更精確、更有意義的結(jié)果。例如，LightTools 支持表面交點(diǎn)處的概率性光線追跡、散射表面上的重要性取樣和用戶定義的光源瞄準(zhǔn)區(qū)域。

LightTools 輕松支持復(fù)雜幾何圖形

照明子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)不僅包括通過系統(tǒng)取得光線，還包括為系統(tǒng)的形狀怪異的光學(xué)組件或幾何上復(fù)雜的固定部分建模。LightTools 這一靈活的三維實(shí)體建模設(shè)計(jì)工具能夠很好地解決這些難題。

LightTools 的基本三維實(shí)體模型包括球體、橢圓體、超環(huán)球體、方塊、圓柱體（包括錐體）、擠出體和旋轉(zhuǎn)掃掠折線，可以編輯這些基本模型的參數(shù)，并可以任何尺寸、在任何位置、以任何角度插入這些基本模型。以前利用布爾操作創(chuàng)建的復(fù)雜物體可以隨時編輯，甚至在這些物體完成后仍可以編輯。利用布爾操作的邏輯相加、相交和相減，可以將每個實(shí)體與任何其它實(shí)體（原生的或?qū)氲模┖喜?。這樣就能創(chuàng)建復(fù)雜的、像加工出來一樣的模型，例如分段反射鏡和多面光管。請注意，復(fù)雜元件可以是光學(xué)、機(jī)械或結(jié)構(gòu)部件。

CAD 幾何圖形定義的常常是現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)包絡(luò)結(jié)構(gòu)。除了允許導(dǎo)入 CAD 幾何圖形之外，LightTools 的修補(bǔ)功能還會以互動方式自動幫助您實(shí)現(xiàn)更完整、更精確的幾何圖形，以在 CAD 應(yīng)用程序之間共享。另外，如果您的 CAD 建模包是基于表面的而非基于實(shí)體的，那么 LightTools 可以將導(dǎo)入的表面自動合并為實(shí)體，從而為在 LightTools 中操控此幾何圖形提供更大的靈活性。

利用 LightTools，無論是二維紋理（例如點(diǎn)畫）還是三維紋理（各種形狀的隆起部分），均可以應(yīng)用于任何平面表面。這一能力不僅有助于快速創(chuàng)建復(fù)雜的表面，而且有助于有效地模擬這些表面對光傳播的影響。

獨(dú)一無二的強(qiáng)大設(shè)計(jì)和分析能力

LightTools 有許多專門針對照明光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的獨(dú)特功能。事實(shí)上，可以說它是當(dāng)今唯一可用的一款照明設(shè)計(jì)程序。下面列舉 LightTools 的一些設(shè)計(jì)能力：

o 優(yōu)化：使符合規(guī)定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的系統(tǒng)更快收斂。

o Point-and-shoot 互動光線追跡：在設(shè)計(jì)過程中給出關(guān)于系統(tǒng)性能的直觀、實(shí)時可視化反饋。

o 編程擴(kuò)展：運(yùn)用 Visual Basic？進(jìn)行編程擴(kuò)展以及通過COM 與其它應(yīng)用程序互動，以簡化設(shè)計(jì)過程，并能將LightTools 無縫集成到設(shè)計(jì)與制造過程中。

o 向應(yīng)用的實(shí)用工具：可以產(chǎn)生各種各樣的背光、反射鏡和光源，以減少設(shè)計(jì)時間，提高設(shè)計(jì)效率。

o 面向任務(wù)的實(shí)用工具：用于搜索附送的庫資源，以及應(yīng)用實(shí)用工具產(chǎn)生的表面屬性、光譜數(shù)據(jù)或角度分布。其它實(shí)用工具可以使重復(fù)任務(wù)自動化，例如對制造前的公差設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究等。

o 參數(shù)編輯：可以編輯布爾幾何圖形的參數(shù)，以此來達(dá)到操控幾何圖形的目的，而無需一切從新開始設(shè)計(jì)，從而為設(shè)計(jì)過程提供更大的自由度。

軟件程序能夠分析通過光學(xué)子系統(tǒng)的照明功率和分布并無稀奇之處，但 LightTools 具有其它產(chǎn)品所不具備的分析能力，其中包括：

o 數(shù)據(jù)圖過濾器：根據(jù)許多不同的準(zhǔn)則將結(jié)果歸類，而不必重新模擬。

o 互動式重新分區(qū)：模擬過程中可隨時對照度數(shù)據(jù)、接收器大小與位置的分區(qū)進(jìn)行重分配。

o 動態(tài)轉(zhuǎn)動照度計(jì)角度：以便在任何視角實(shí)時了解所制造系統(tǒng)的性能。

o Sobol（低偏差）隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生：使模擬結(jié)果更快收斂。

o RGB 真彩輸出。

o 完全集成的繪圖包：允許繪制任何視場中的任何數(shù)據(jù)圖。

LightTools 讓您的產(chǎn)品具有所向披靡的競爭優(yōu)勢

無論是設(shè)計(jì)投影光學(xué)系統(tǒng)以顯示信息，還是設(shè)計(jì)背光以照亮特定區(qū)域，LightTools 的出色能力和算法都可以幫助您的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開發(fā)和制造出最佳的光學(xué)系統(tǒng)，并先于競爭對手交貨。

LightTools 將幫助您設(shè)計(jì)符合需要的最佳產(chǎn)品，并對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化以提高系統(tǒng)性能，同時降低產(chǎn)品成本。競爭壓力要求產(chǎn)品必須做到最好，而商業(yè)壓力則要求制造成本越低越好。投資 LightTools 將幫助您實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和業(yè)務(wù)目標(biāo)，獲得豐厚的回報(bào)。它還將增進(jìn)工程師的設(shè)計(jì)效率，以其強(qiáng)大的能力幫助實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)思想。

責(zé)任編輯：gt