Part-1.-LightTools入门教程

作者：北京理工大学光电工程系郑建锋声明本文翻译了LightTools软件自带说明书的CoreModuleUser’sGuide部分章节及IlluminationModuleUser’sGuide的主要章节。由于本人的能力有限，文中难免出现错误，敬请大家原谅！本文只用做学术交流，严禁将本文用作商业目的！如有人用作商业目的将追究当事人责任。作者：北京理工大学光电工程系郑建锋QQ：12680531Email：[e-mail]作者：北京理工大学光电工程系郑建锋前言目前一些光学辅助设计软件的使用在国内有很大的需求，一些软件如Zemax在国内已经有了众多的使用者，但是市面上却没有相应的中文书籍。而像LightTools这样的光机仿真软件不要说中文书籍了，就是连相关的中文资料都很难找到。这种现状给大家的学习带来了极大的不变，我在学习的过程中也感觉到由于缺乏相应的书籍资料和指导而走了很多弯路。为什么会造成这种现状？我们知道目前也有一些关于Zemax和LightTools等光学设计软件的培训班，但是培训时间短，费用昂贵，并不是所有的光学设计人员都能够有条件参加学习。这些培训班的组织者有很多是国内各高校的教授，他们都是从事光学行业的高水平人才。回想一下这些高校的教授，他们的所学完全是出自老一代光学设计大师对他们的培养，他们从老一代光学设计大师手中接过了光学行业的接力棒，却把这当成资本，聚敛钱财。鄙人十分鄙视这种行为。各位教授完全可以拿出一点精力结合光学设计编一些针对Zemax、LightTools等光学软件的书籍，这样你们既挣到了钱也可以在更大范围内传播知识，而不要只顾追求短期的利润。北京理工大学的光学设计软件sod88是中国老一代光学设计大师智慧的结晶，在算法和像差优化方面完全不次于zemax等光学设计软件。现如今却还停留在Dos操作界面，导致国外的光学设计软件zemax、codeV等占据了中国的市场。目前sod88几乎已经销声匿迹。这是中国光学设计的耻辱，是对我们老一代光学设计大师劳动果实的亵渎。这是一个浮躁的年代，这是一个追求个人利益的年代。Don’taskquestions,thereisnoteacher!!!Doityourself!!!作者：郑建锋作者：北京理工大学光电工程系郑建锋核心模块用户指南第一章LightTools介绍LightTools是一款光学建模工具，它可以通过绘制图形让你创建、观察、修改并且分析光学系统。它的风格近似于精密复杂的CAD程序，但是，它有扩展的数值精度和专门进行光学设计的光线追迹工具。LightTools由几个光学模块组成，这些模块可以和ＣＯＤＥＶ一起使用来解决光学工程中的问题。这些模块的核心是LightTools核心模块，在该指南中将对此核心模块进行描述。LightTools成像路径模块也将在该指南中进行介绍。另外一些扩展模块将在单独的指南中进行介绍。一．开始了解LightTools1.LightTools要求的显示器的分辨率如果你的显示器的分辨率能达到1280×1024像素，我们推荐你使用这种分辨率。你可以在1024×768的分辨率下使用LightTools，但是在这种分辨率下你可能需要调整一些窗口的大小并且在一些对话框中使用滚动条来查看信息。（在windows的显示属性对话框中一定要指定小字体。）使用小于1024×768的分辨率将需要更多的使用滚动条。2.背景和颜色默认的LightTools的背景是统一的深蓝色背景。通过选择不同的颜色方案，或者通过属性对话框（ViewViewPreferences）。3.坐标轴的选择你可以改变坐标轴的显示方式或者关闭掉坐标轴的显示，如下图所示：4.定制LightTools正如前面的章节中提到的一样，你可以在LightTools中设置定制属性以改变背景颜色，或者选择坐标轴的显示方式。你可以设置另外的一些属性，包括一般的系统属性，视图属性和一般默认的属性。有几种方式可以定制属性：ü选择视图-〉视图属性菜单。ü在属性浏览器中右键点击一个属性类型并且从快捷菜单中选择“属性”。作者：北京理工大学光电工程系郑建锋ü在设计窗口中右键点击然后再快捷菜单中选择ViewPreferences。下面是Preferences对话框的显示，你可以在其中定制LightTools。(1)保存Preferences为了在你下次使用LightTools时保持你定制LightTools的设置，你需要保存Preferences(参数选择)：l为了保存Preferences使它成为缺省的设置，右键点击Preferences对话框中的GeneralPreferences或者Defaults，然后选择从快捷菜单中SaveGeneralandDefaults。l或者在Preferences对话框中右键点击模型的名字，然后选择Save作者：北京理工大学光电工程系郑建锋ViewEnvironment。(2)将LightTools的设置转移到新版本的LightTools将某个版本的LightTools的Preferences拷贝到一个新的版本的LightTools中的方法是拷贝LightTools安装目录\Environments\User下的所有文件到新版本的目录下。5.在LightTools中如何使用鼠标在LightTools中鼠标是主要的用户使用工具。你可以使用它登录、选择、并且移动元件，调整光线位置，操作LightTools中模型的显示。你可以使用键盘输入精确的数据，例如曲面的半径；但是，大部分的时间你都是在使用鼠标。下图说明了鼠标按键在LightTools中的作用。鼠标左键用来选择目标、定义点、放置元件、点击按钮等等。鼠标右键的使用如下所示：作者：北京理工大学光电工程系郑建锋l显示相关的快捷菜单；l以下列方式操作你的模型的显示：（只限３D设计）在球形坐标系统原点周围旋转模型。为了做到这种旋转，按住鼠标右键。水平移动鼠标则绕着Ｙ轴旋转。竖直移动鼠标则绕着Ｘ轴旋转。平移模型。为了做到这种平移，同时按住Shift键和鼠标右键。水平方向移动鼠标则模型沿着Ｘ轴方向移动。竖直方向移动鼠标则模型沿着Ｙ轴移动。缩放。为了实现缩放，同时按住Ctrl键和鼠标右键。向上移动鼠标将放大，向下移动鼠标将缩小。第二章进入LightTools本章将介绍基本的开始和退出LightTools。如果你是第一次使用LightTools，你应该阅读本章并且熟悉windows和对话框的使用。一．开始和退出LightTools要开始使用LightTools，双击桌面上LightTools的快捷方式或者windows任务栏中的开始按钮，然后选择LightTools程序组并且点击LightTools程序图标。这将启动LightTools的主程序窗口和其中的控制台窗口。我们推荐你最大化程序窗口以占满整个屏幕。要退出LightTools，你需要回到控制台窗口。将控制台窗口显示在前方（如果控制台窗口被最小化），点击LightTools主窗口菜单中的WindowConsole。当控制台窗口被激活时，选择FileExit或者在命令行中输入Exit。二．LightTools控制台窗口控制台窗口如下图所示，它是位于LightTools最前面的窗口。当你启动LightTools时它将显示。作者：北京理工大学光电工程系郑建锋控制台窗口由三个主要部分组成。菜单条在最顶部，你可以通过点击左键进入下拉菜单。命令行位于底部，你可以输入命令，例如Exit或者New3DDesign。在控制台的中心显示你正在使用的所有命令和输出信息，不管它们是如何产生的（via菜单、命令按钮、鼠标点击、通过LightTools等等）。控制台窗口可以被最小化，但是，因为它的用处，最好将它打开。它不能被关闭。三．创建一个LightTools模型要创建一个新的模型，当控制台窗口被激活时选择FileNewModel（被选择并且显示在前面）。一个二级菜单被显示在箭头右边，如下图所示，因此你可以选择你观看的视角：2D设计视角，3D设计视角，或者成像路径视角。选择希望的视角，让合适的视图被显示，做好输入的准备。四．打开先前保存的LightTools模型要恢复先前保存的LightTools模型，在控制台窗口中点击FileOpen...。在Open...（或者别的LightTools菜单中）后面的点表示选择此菜单将显示一个对话框。作者：北京理工大学光电工程系郑建锋打开的对话框如下图所示，是用来选择打开目录和文件。要选择一个文件，双击想要打开的文件或者点击那个文件然后点击Open按钮。只有有效的LightTools文件才显示在文件列表中。如果你决定不打开已经保存的文件，点击Cancel按钮关闭对话框。五．保存一个LightTools模型被保存的LightTools模型文件的名字的格式为filename.n.lts的文件，其中filename是文件的名字，n是版本号，lts是文件的扩展名。如果模型已经被保存，你可以在任何打开的视图或者控制台窗口中选择FileSaveAs...，这样就可以以相同的名字和更高的版本号来保存模型。如果模型还没有被保存，你可以在任何打开的视图或者控制台窗口中选择FileSaveAs...。这样就会显示一个“打开”对话框，你可以在其中键入想要的文件名字。（LightTools可以自动添加版本号和扩展名。）六．运行一个LightTools宏在LightTools中你可以使用辅助的宏程序来创建对象，处理数据，优化系统等等。要运行一个LightTools宏程序，点击菜单ToolsRunMacro...，然后将显示一个Open对话框，如下图所示。选择需要的宏（.ltb）文件的名字然后点击运行它。作者：北京理工大学光电工程系郑建锋注意：另外一个执行宏程序的方法是在任何命令提示符下输入命令Run，后面接着输入宏程序文件的名字。想要知道LightTools宏的特性，可以查阅LightToolsMACROReferenceGuide。你可以使用FileRun菜单来运行一个第三方应用程序。运行的方法是进入合适的目录并且双击需要的.exe文件。注意在LightTools和以这种形式运行的第三方应用程序之间没有联系。七．AddlnsAddlns使你可以在LightToolsTools菜单中定义程序入口。要定义一个Addlns，按以下的步骤：⒈选择ToolsAddlns（当一个设计窗口处于活动状态）或者AddlnsAddlns(当控制台窗口处于活动状态)。⒉点击Add按钮。⒊为Addlns指定参数。²MenuText是在Addlns被创建后显示在菜单上的文字。作者：北京理工大学光电工程系郑建锋²Command是可执行文件的名字。²Arguments是执行文件时需要输入的数据。想要得到更多的Addlns的内容，可以查阅WritingAddlnsPrograms。八．与CODEV交换数据LightTools可以与CODEV交换镜头数据，镜头模型结构在这两个软件中是基本相同的。注意CODEV中模型的特征可能会不能完全输出到LightTools中。这方面可以查阅CODEV参考书册中详细的CODEV的哪些特征不能输出到LightTools中。LightTools的镜头模型可以输出到CODEV然后在输入回LightTools中，这种输入可以完全输入，只要模型的结构在CODEV中没有被改变。例如，一个棱镜输出到CODEV然后外加一些面，这个棱镜将不能被完全引入回LightTools中。但是，如果镜头只是被简单地优化或者分析，还保留着相同的基本结构，它将能够完全输入到LightTools中。1.从CODEV中引入镜头CODEV的LTE（LightToolsExport）选项可以使CODEV的镜头文件的保存格式和LightTools兼容。要运行这个选项，就要在CODEV中执行LTE命令以开始LightTools输出选项。完整的命令如下所示：输入GO命令让CODEV执行LTE