Synopsys(美國OSD公司研發的光學設計軟體)

SYNOPSYS™ 光學設計軟體是世界上功能強大的光學設計軟體之一。58年的發展更新和Windows界面使得新手很容易上手使用；能輕鬆面對更高的專業需求。

基本介紹

• 軟體名稱：SYNOPSYS 光學設計軟體
• 軟體平台：Windows
• 開發商：Optical Systems Design, LLC

產生背景

開發者OSD公司是世界領先的光學設計軟體的開發者之一， 同時提供光學設計服務，OSD公司幾乎在所有類型的光學系統設計方面有著豐富的經驗，包括測試儀器、天文、照明、微光夜視、紅外系統、目鏡等方面，設計完成了超過28000個的項目。

發展歷程

從1976年以來，全球的用戶已成功地利用SYNOPSYS™設計研製了大量鏡頭，受到廣大客戶的肯定和好評。SYNOPSYS™可以分析最佳化各種各樣的複雜光學系統。支持多種特殊光學面如衍射光學元件、複雜非球面、自由曲面設計、各種變焦鏡頭，掃描系統。很容易實現元件的偏心和傾斜；

主要功能

設計、最佳化和加工可靠的光學系統

光學設計領域最快的最佳化算法

始於1962年，曾套用於阿波羅計畫

SYNOPSYS™ 光學設計軟體是目前世界上功能強大的光學設計軟體之一。58年的發展更新和Windows界面使得新手很容易上手使用；能輕鬆面對更高的專業需求。其開發者OSD公司是世界領先的光學設計軟體的開發者之一， 同時提供光學設計服務，OSD公司幾乎在所有類型的光學系統設計方面有著豐富的經驗，包括測試儀器、天文、照明、微光夜視、紅外系統、目鏡等方面，設計完成了超過28000個的項目。

光學設計領域最快的最佳化算法

從1976年以來，全球的用戶已成功地利用SYNOPSYS™設計研製了大量鏡頭，受到廣大客戶的肯定和好評。SYNOPSYS™可以分析最佳化各種各樣的複雜光學系統。支持多種特殊光學面如衍射光學元件、複雜非球面、自由曲面設計、各種變焦鏡頭，掃描系統。很容易實現元件的偏心和傾斜；

廣角鏡頭

非球面相機鏡頭

非球面相機鏡頭

美國Optical Systems Design LLC（簡稱OSD），作為一個光學設計服務和軟體開發商，五十多年來一直孜孜不倦地在時間範圍內推動創新光學技術的發展。OSD公司是世界最大的光學設計軟體供應商，發展了國際領先的光學設計軟體——SYNOPSYS™光學設計軟體。客戶遍布全世界25個國家和地區。OSD公司可以快速有效地解決用戶的設計需求、概念發展或方案開發、詳細的鏡頭設計、公差分析、技術性能分析（包括衍射效應，通過Monte-Carlo分析公差預算影響）；建立的透鏡系統會自動匹配首選供應商的光學樣本列表，從而降低加工成本和加快設計加工進程。

反射式系統

反射式系統

工作流程

初始結構：

專利檔案和優良設計起始點：專家系統工具XSYS可以存儲並使用來自設計良好的光學結構。輸入所要設計的系統的使用波長、相對孔徑、視場等參數，軟體即可從自帶的鏡頭庫中找出對應的結構以供選擇。

定焦系統的初始結構：使用DSEARCH™命令，可以在幾分鐘內，把你的想法變成一個實用的鏡頭，全局最佳化工具可以像有經驗的設計人員一樣找到一個好的結構，甚至可以找到一個更好的。

鞍點法（從一片開始逐片增加到五片）

變焦系統的初始結構：要設計一個變焦鏡頭嗎?使用ZSEARCH™命令，在幾分鐘內自動找到你所需要的結構。

從零開始設計變焦鏡頭（10個最優結構）

自由曲面設計：FFBUILD™命令能夠在控制光束間隙的同時，最佳化自由曲面（離軸四反自由曲面）。

最佳化功能：

當您選擇光學設計軟體時，最佳化能力是最重要的指標。SYNOPSYS™擁有最強大的最佳化功能，可以快速準確地最佳化光學系統。擁有均方根光斑大小、OPD、MTF、和一整套自定義的評價函式。智慧型化的最佳化默認設定和邊界條件設定、有效的最佳化玻璃變數的方法、非常精確的邊界條件的處理、容易自定義的邊界條件、快速而精準的MTF最佳化、玻璃搜尋匹配工具GSEARCH可以匹配最好的玻璃組合，可以自動搜尋最好的非球面/衍射面位置，可以自動校正光線追跡失敗功能，可以自動增加和刪除透鏡。

光線追跡失敗

和許多光學設計程式一樣，SYNOPSYS™的局部最佳化 (最佳化尋找評價函式的局部極小值)是建立在阻尼最小二乘法和PSD最佳化算法基礎上的，但是幾個獨有的加強改進使SYNOPSYS™的PSD最佳化算法的收斂速度大大加快。SYNOPSYS™智慧型最佳化默認參數的設定對於絕大多數的系統非常有效，也可以設定的自己的評價函式。

從平行平面開始，最佳化一個7片透鏡的鏡頭，只需要2秒鐘。

全局最佳化算法：模擬退火最佳化法是最有效率的全局最佳化算法，對於有大量變數和邊界條件的系統可以發現最佳結構。

Synopsys

分析、公差和裝配支持

廣泛的分析能力包括： 多診斷式評估選項 (例如:垂軸像差曲線和波像差曲線)、許多基於幾何方法和衍射方法的像質評價選項 (例如：點列圖和MTF)、非序列光線追跡、偏振光線追跡，包括雙折射材料的模擬、通用衍射光束傳播、部分相干1D和2D圖像分析、照明分析、熱紅外冷反射分析、成像質量仿真。

各種視圖與像差曲線、點列圖

對於專用或者定製的分析需求，SYSNOPSYS™提供人工智慧，包括先進的數學函式，也可以通過資料庫來獲取和操作各種計算數據。絕大多數分析選項的輸入參數都是可定製的，但是您也不會有如何選擇這些參數的負擔，所有選項都有智慧型化的默認輸入參數，基於我們對計算算法的軟體知識和工程知識的了解，默認參數的設定都是對於真實世界的問題的模擬。

鬼像和冷反射分析：光學系統中的鬼像是高端光學設計中不可忽視的問題，而冷反射則是帶有低溫接收元件的紅外掃描成像系統所特有的一種現象。SYNOPSYS™提供了四種分析計算方法，用戶可快速地找出造成較嚴重鬼像或冷反射的問題面，並可在最佳化過程中自動減小或消除其影響。變焦系統設計最佳化可以直接輸出凸輪曲線。

鬼像分析

Synopsys

公差和裝配支持

最快速而且最準確的公差算法：自動公差預算，公差的敏感度分析、補償手段的預測 CAD 輸出格式有IGES 、STEP 檔案格式，有干涉圖界面，變焦鏡頭的凸輪CAM計算，鏡頭元件成本分析(材料和裝配成本) 。

靈敏度分析和反靈敏度分析 (自動公差預算) 的公差功能是建立在可測的評價標準上，這些標準可以是均方根光斑大小、波前方差、斯特列爾比、MTF、加工裝配模擬、畸變、放大率、瞄準誤差、3階特性等等；可以使用多種補償器。

全部功能：

用戶界面

鏡頭數據表、撤銷/重做、表面屬性視窗、三維建模界面、系統數據視窗、命令行輸入視窗

鏡頭數據輸入和編輯

三種輸入方式：界面輸入、命令輸入、三維圖形輸入；

提供案例和專利鏡頭搜尋；

現成的光學零部件；

稜鏡模庫；

“黑箱盒子”鏡頭模型；

拾取和自動求解；

變焦設計；

多重結構；

偏心/傾斜系統；

元件陣列；

邊緣處理；

非序列表面建模；

真實無焦建模；

物面：高斯光束、Lambertian光源、波導、照明陣列、強度分布檔案、光束；

材料：漸變折射率材料、自定義玻璃、多種玻璃庫、塑膠材料庫；

膜層：多層鍍膜、自定義膜層、偏振器件；

面型：平面、球面、圓錐面、Zernike多項式、雙錐面、輪胎面、全息元件、多項式非球面、非圓形區域表面、光柵、樣條曲面、三次樣條曲面、雙重對稱圓錐面、偏振器件、非球超環面、Y分離型的菲涅爾面型、帶SAG常數的菲涅耳面型、鋸齒型菲涅耳，具有彎曲的基底、光瞳切趾 線偏振器和延遲器、波片、圓錐面加上餘弦分布、雙折射材料、雙區域的非球面、非球面柱面、簡單DOE模型、擴散片、貝塞爾樣條、NURBS表面、二次曲面和超二次曲面、雙錐曲面（四個獨立變數）、多層衍射光學元件DOE、8階XY多項式非球面、多項式非球面 、擴展的簡單DOE、3-層DOE、平面光柵、孤立隆起或中空面型（拋光誤差模擬）、勒讓德多項式表面、Forbes A非球面、Forbes B非球面、Forbes C非球面、自由曲面、其它可自定義編程擴展的表面形狀；

檔案：導入&導出ZEMAC&CODEV軟體設計檔案；

分析功能

近軸光線追跡：實際光線追跡；三階、五階像差；像散和畸變圖；像差圖；二維畸變格線；光跡圖；高斯光線追跡；光瞳圖。

最佳化功能

評價函式為光線、波前、MTF、點列圖等評價函式；且支持多種邊界條件；自定義的邊界條件；高效的玻璃匹配最佳化；Zernike係數最佳化；快速而精準的MTF最佳化，玻璃搜尋匹配最好的玻璃組合；可以自動搜尋最好的非球面/衍射面位置；可以自動校正光線追跡失敗功能；可以自動增加和刪除透鏡；提供獨一無二的KICK功能；PSD最佳化算；模擬退火最佳化法。

像質評價

光線像差曲線、波像差、點列圖、MTF、一維和二維部分相干、點擴散函式分析、線擴散函式、雙目分析環圍能量。

裝配和公差

鏡頭顯示；公差分析；CAD輸出-IGES；通用鏡頭繪圖；成本分析；自動對樣板 ;變焦凸輪CAM設計；自動裝調分析。

其他特色

強大的人工智慧方法；鍍膜設計/分析；光譜分析；透過率分析；鬼像分析；環境分析包括溫度和壓力；反射分析；照明分析；變焦的滑塊功能。

OSD每月發布一次新版程式，根據客戶需求加入新的功能，同時也提供一些常規的程式修復更新和計畫功能的加入。同時支持客戶的定製軟體功能開發，OSD擁有多位來自光學工程、數學算法、軟體開發領域的專家，可以快速並準確定製開發。

SYNOPSYS™鏡頭庫：擁有存儲了48000多個專利鏡頭，供客戶選擇使用。

版本記錄

SYNOPSYS™15.80 版本

新增功能：

1. 撤銷鏡頭改變的按鍵可恢復到WorkSheet中對鏡頭的最後一次更新版本。之前，它只在您退出WS時才更新。

2. 圖像工具選單（MIT）新增一個選項來顯示正常化或原始的圖像追跡。後者顯示了一些目標捕獲的能量的一部分。

Synopsys

3. 輸入行的最大長度從90個字元增加到100個字元。這使得非球面係數的輸出更加精確。

修復漏洞：

1. 修復了TH選擇對話框顯示錯誤的拾取表面編號的漏洞。

2. 修復了創建自定義塗層堆疊時出現問題的漏洞。

3. 修復了在某些對話框中，MDI選單名被錯誤地列為MFO的漏洞。

4. 修復了擴展圖像分析（EAI）功能無法正常工作的漏洞。

5. 修復了即使在關閉特定選項後，如果分配了ACON 拾取，則托盤也會顯示一條通知的漏洞。

運行環境

Windows