光学设计软件LightTools的特点及应用优势

作为公司决策人，需要为解决公司的根本问题做出抉择时，您会选择哪一种光学设计软件呢？如果照明子系统的性能或成本攸关产品成败，那么 LightTools 将是不二之选。LightTools 能够增进设计效率，加快产品上市时间，让您的产品具有所向披靡的竞争优势。它之所以如此精干，在于它采用了独一无二的设计和分析技术，支持复杂的几何图形，并能够快速提供精确结果。

LightTools 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 LightTools 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。

增进设计效率

LightTools 不仅具有先进的设计和分析能力，而且简单易用，因此深受照明工程师的喜爱。Windows 标准图形用户界面有助于新用户快速掌握 LightTools 互动三维结构的强大功能。您可以在 LightTools 中剪切、粘贴原始数据、输出图形和三维几何图形，也可以将它们导入到另一个应用程序。LightTools 有三类导航窗口，用以帮助您准确了解您的模型中发生的一切：系统导航、窗口导航和首选项导航，所有这些窗口都能让您轻松访问重要数据。LightTools 还整合了在线上下文相关帮助方面的最新技术。所有这些技术的结合，使得 LightTools 成为最容易学习和使用的照明设计软件之一。

在 LightTools 中，创建或导入几何图形是直截了当的操作；它对设计迭代和设计变更的支持，使设计效率得以大幅提高。LightTools 提供了布尔操作和修剪操作，因此设计修改变得很容易，关于所创建几何图形的参数信息也得以保留。可以随时编辑利用布尔操作创建的复杂物体。编辑模型时，表面和材料属性也能得到保留，从而可以快速分析替代设计形式。

LightTools 的优化模块能够让您快速获得最符合预定目标的设计。优化引擎有两种：蒙特卡罗模拟和光线扇/网格，您可以根据应用来选用。修改模型时，Point- and-Shoot 光线追迹会进行交互式更新，并随着设计的进行或修改提供有关设计各方面的隐含关系的立即反馈。这对于深刻理解几何图形与穿过该几何图形的光线路径之间的关系具有无比重要的价值。

随 LightTools 提供的实用工具将费时乏味或重复性任务自动化，例如访问LightTools 关于光源、材料、目录镜头和表面处理的庞大资源库。有一系列实用工具是通过宏功能控制或访问几何图形的子程序。用于光源、背光和反射镜的高级实用工具常常能将新照明子系统的初始设计时间缩短为几分钟，而不需要几天或几周时间。

LightTools中的COM 接口允许将 LightTools 的功能整合到其它启用 COM的应用程序中，例如 Microsoft？ Excel、MATLAB？ 和Mathematica？。除原有的 CATIA 传输模块外，Data Exchange （数据交换）模块还支持通过 IGES、STEP 和 SAT 格式在LightTools 与其它 CAD 应用程序之间进行直接双向数据传输。LightTools 主要是作为集成多应用设计环境的一部分而存在，用以改善不同工程专业小组之间的交流，增进企业的总体设计效率。

让您高枕无忧的 LightTools 精确度和演算结果

“实验结果与 LightTools 的结果符合得很好。..。..我们可以使用LightTools测试不同的照明设计。精确的结果将节省原型制作所需的时间和精力。”----- 冯昭（音译），伦斯勒理工学院照明研究中心

LightTools 照明设计软件是一款具有专业光学功能和“光学精度”的三维实体建模工具。设计或加工机械零件时，精度达到 20 微米以内可能就足够了。但是，当通过光学系统追踪光线路径时，对表面形状和交点的技术要求需要以光学精度（光波长的若干分之几）计算。与机械和光学 CAD程序不同，LightTools 中的表面形状是用参数公式来定义的（而不是细分近似），以对所有计算保持表面形状、位置和交点的光学精度。这种光学精度确保了 LightTools 模型能像真实系统一样工作。

有些照明设计软件产品宣称提供更快的光线追迹，但在LightTools 中，追踪数百万条光线只用几分钟（而不是几小时）是很平常的事。我们的开发团队花费了数十人年的时间来改进和优化复杂的光线追迹专利算法，使 LightTools 能够快速、精确地对原生和导入的几何图形进行光线追迹。此算法与使用先进蒙特卡罗技术的照明分析相结合，有助于随时对所有系统的光效应进行精确模拟。

LightTools 的照明分析非常先进，能告诉你何时追踪到了足以满足设计精度要求的光线。您可以控制模拟，修改分区数等接收器属性，以及更改对称性计算以影响模拟误差估计。在对微光刻系统等高精度应用的蒙特卡罗模拟过程中，可以追踪数百万条光线。您可以将误差估计报告中的数据复制、粘贴到其它应用程序进行后处理，或者合并到其它报告中。

LightTools 支持双向散射分布函数（BSDF），该函数是公认最精确的散射模拟方法，并且是太空望远镜等精密应用使用的标准方法。LightTools还带有参数研究实用工具，用来确定制造工艺可接受的公差范围，以使实际制造部件满足产品规格要求。根据系统配置不同，您可以控制光线追迹以获得更精确、更有意义的结果。例如，LightTools 支持表面交点处的概率性光线追迹、散射表面上的重要性取样和用户定义的光源瞄准区域。

LightTools 轻松支持复杂几何图形

照明子系统的设计难点不仅包括通过系统取得光线，还包括为系统的形状怪异的光学组件或几何上复杂的固定部分建模。LightTools 这一灵活的三维实体建模设计工具能够很好地解决这些难题。

LightTools 的基本三维实体模型包括球体、椭圆体、超环球体、方块、圆柱体（包括锥体）、挤出体和旋转扫掠折线，可以编辑这些基本模型的参数，并可以任何尺寸、在任何位置、以任何角度插入这些基本模型。以前利用布尔操作创建的复杂物体可以随时编辑，甚至在这些物体完成后仍可以编辑。利用布尔操作的逻辑相加、相交和相减，可以将每个实体与任何其它实体（原生的或导入的）合并。这样就能创建复杂的、像加工出来一样的模型，例如分段反射镜和多面光管。请注意，复杂元件可以是光学、机械或结构部件。

CAD 几何图形定义的常常是现有的光学系统包络结构。除了允许导入 CAD 几何图形之外，LightTools 的修补功能还会以互动方式自动帮助您实现更完整、更精确的几何图形，以在 CAD 应用程序之间共享。另外，如果您的 CAD 建模包是基于表面的而非基于实体的，那么 LightTools 可以将导入的表面自动合并为实体，从而为在 LightTools 中操控此几何图形提供更大的灵活性。

利用 LightTools，无论是二维纹理（例如点画）还是三维纹理（各种形状的隆起部分），均可以应用于任何平面表面。这一能力不仅有助于快速创建复杂的表面，而且有助于有效地模拟这些表面对光传播的影响。

独一无二的强大设计和分析能力

LightTools 有许多专门针对照明光学系统设计的独特功能。事实上，可以说它是当今唯一可用的一款照明设计程序。下面列举 LightTools 的一些设计能力：

o 优化：使符合规定设计准则的系统更快收敛。

o Point-and-shoot 互动光线追迹：在设计过程中给出关于系统性能的直观、实时可视化反馈。

o 编程扩展：运用 Visual Basic？进行编程扩展以及通过COM 与其它应用程序互动，以简化设计过程，并能将LightTools 无缝集成到设计与制造过程中。

o 向应用的实用工具：可以产生各种各样的背光、反射镜和光源，以减少设计时间，提高设计效率。

o 面向任务的实用工具：用于搜索附送的库资源，以及应用实用工具产生的表面属性、光谱数据或角度分布。其它实用工具可以使重复任务自动化，例如对制造前的公差设计参数进行研究等。

o 参数编辑：可以编辑布尔几何图形的参数，以此来达到操控几何图形的目的，而无需一切从新开始设计，从而为设计过程提供更大的自由度。

软件程序能够分析通过光学子系统的照明功率和分布并无稀奇之处，但 LightTools 具有其它产品所不具备的分析能力，其中包括：

o 数据图过滤器：根据许多不同的准则将结果归类，而不必重新模拟。

o 互动式重新分区：模拟过程中可随时对照度数据、接收器大小与位置的分区进行重分配。

o 动态转动照度计角度：以便在任何视角实时了解所制造系统的性能。

o Sobol（低偏差）随机数产生：使模拟结果更快收敛。

o RGB 真彩输出。

o 完全集成的绘图包：允许绘制任何视场中的任何数据图。

LightTools 让您的产品具有所向披靡的竞争优势

无论是设计投影光学系统以显示信息，还是设计背光以照亮特定区域，LightTools 的出色能力和算法都可以帮助您的设计团队开发和制造出最佳的光学系统，并先于竞争对手交货。

LightTools 将帮助您设计符合需要的最佳产品，并对产品进行优化以提高系统性能，同时降低产品成本。竞争压力要求产品必须做到最好，而商业压力则要求制造成本越低越好。投资 LightTools 将帮助您实现产品和业务目标，获得丰厚的回报。它还将增进工程师的设计效率，以其强大的能力帮助实现创新的设计思想。

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