SYNOPSYS™ vs. Zemax™ 1

項目: SYNOPSYS vs. Zemax™簡単な比較 特徴 使いやすさ ドキュメンテーション ユーザからのフィードバック 2 2

SYNOPSYSとは? SYNthesis of OPtical SYStems 1962年公開 真空管式コンピュータで最初の動作 MITでのApolloプロジェクトで最初に使用 1976年、初の商用利用 以来継続的に開発 ２週間毎に更新版をリリース 3

Zemax™ と SYNOPSYS™ 概要比較 いずれも大きなプログラム いずれも互いに無い機能を保持 いずれもほとんどの基本的機能を用意 多くの凝った機能はほとんど使用されない どのような比較が妥当? 機能がないが、必要ではない場合でも重要か? 機能がわずかに勝っているだけでも重要か? 日常的に何度も使用する場合は? 4

Zemax にあって SYNOPSYSにはない機能 より多くのサーフェス形状 SYNOPSYS は 25 形状のみ 印刷されたユーザーズマニュアル より多くの波長での解析 SYNOPSYS では　10波長 より多くのガラステーブル SYNOPSYS では 7　個だけ なぜSYNOPSYS にはないのでしょう? SYNOPSYSは ユーザが要求する 多くの機能を搭載 誰も 欲しくはない からです 5

弱点: ZEMAXの最大の弱点はティルトとディセンタの 取り扱いです. “coordinate breaks”のみです この系は10サーフェス を必要とします SYNOPSYSでは5 サーフェスのみです 6

Zemax の座標系: Zemaxではレンズはティルトあるいはディセン タされません。 ダミーサーフェスを挿入し、そ のサーフェスでティルト、ディセンタが行われ ます。オートマチック undo（リバースティルト ） はありません。 従って、レンズ全体の全ての各座標系は直前の座標 系 に対して定義されます。 これは全てのコンポーネントがどこにあるかを把握 する必要があるメカニカルエンジニアにとって問題 です。 7

SYNOPSYS の座標系 : ４つのバリエーション: 相対座標 ローカル グローバル 外部. Undoが自動 手前のサーフェスの座標系 オイラー角度の指定 グローバル サーフェス１の座標系を使用 外部. テレスコープ座標系内の光線経路を参照 任意の座標系. 8

相対ティルト: 二つ目のエレメントをティルト ダミーサーフェスではなく エレメントをティルト. サーフェス 3で、 10 度を二つのサーフェスに. 座標系のリバースは自動 より簡単. 3 AT 10 0 2 9

問題となる例: このアイピースでは各エレメントは小さな ウエッジを持っています.どのように補償し ますか？ UCLOCK機能が ウエッジを クロックします. これで７つのサーフェスにウエッジをモデ ルするalphaティルトを、他の７つのサーフ ェスにクロッキングをモデルするgammaテ ィルトを持つレンズができました. SYNOPSYSでは容易に実行できます. Zemaxは非常に煩雑で 、 26個あるいはそれ以上の サーフェスを必要とします SYNOPSYSでは いかなるダミーも 不要です. 10

Coordinates, tilts, decenters Zemax ダミーサーフェスが 必要 自動 undoがない プログラムはシンプ ル でも使用方法が複雑 SYNOPSYS エレメントをティ ルト オートマチック undo ４つのプロトコル から選択可能 プログラムの記述 が複雑でも 利用が簡単 この点では SYNOPSYSにメリット. 11

ユーザインタフェース 主な相違 奇妙なことに、人々はZEMAXがこの機能を持っ ていないがために Zemaxを購入しました! SYNOPSYSはコマンド言語と、インタラクティブな マウス機能を搭載. 奇妙なことに、人々はZEMAXがこの機能を持っ ていないがために Zemaxを購入しました! 覚えるべきコマンドがないので使いかたが簡単 であると考えたのです. そして、すべてにマウスを使用するのがいかに 作業速度を遅くし、非効率的であるかに気づき ました. 12

マウス vs. コマンド 何をすべき? マウス コマンド 使用が簡単 迅速な操作ができる 何も学習する必要が ない 低速: click, click,… Zemax SYNOPSYS 迅速な操作ができる いくらか学習すべきこ とがある キー入力が必要. SYNOPSYS 何をすべき? Too much typing, …. Too much clicking, … 13

マウス vs. コマンド これらを 組合 わせました! SYNOPSYS マウス コマンド 使用が簡単 何も学習する必要がな い 低速: click, click,… Zemax SYNOPSYS 迅速な操作ができる いくらか学習すべきこ とがある キー入力が必要. SYNOPSYS ダイアログへの迅速 なアクセスと わずかなキー入力 これらを 組合 わせました! SYNOPSYS 14

マウスインタフェースの非効率性: ボタンまたはメニューアイテム上でのク リック 作業 再度実行したい場合には： リンク上でのクリック 他のリンク上のクリック さらに他のリンク上でのクリック......目的と するリンクに到達するまで繰り返し 作業 再度実行したい場合には： リンクをクリック 他のリンク上でクリック...... 計算機の使用では、 低速、非効率的. 15

コマンド言語とマウス機能とのコンビネーション 双方のメリットを享受. 簡単な学習 高速 シングルコマンドによる目的作業へのアクセス. (たとえば“MDI” で回折像機能にアクセス.) <Enter>キーだけでダイアログに戻れる. 結果の再現に必要なすべての MACroコマンドを用意.ダイアログ の使用は不要に. SYNOPSYS　はコマンドをユーザのために作成します. 必要ならば そのMACro　を保存可能. クリックの繰り返しはもはや不要 …. タイプするだけの単純なコマンド. コマンドウインドウには豊富な可能性を搭載. Why not use it? 16

ドキュメンテーション: ハードコピーマニュアルを好むユーザ SYNOPSYS は３つのマニュアルを用意: Zemaxはハードコピーマニュアルを用意. SYNOPSYS は３つのマニュアルを用意: User’s Manual – モニタ上で閲覧 Tutorial Manual – 印刷可能 Syntax Summary – 印刷可能 ビギナはTutorial Manualを プリントして 簡単に読むことができる. オンライン マニュアルがベター. 17

オンラインマニュアルの優位性: インスタントアクセス. コマンドの最初の３文字をタイプすれば … 書式をスクリーン最下部に表示. F2 を押せばそのトピックに関するユーザマニュアル がすぐに開く. HELP トピック をタイプすればマニュアルの部分を 表示. MACroエディタの当該コマンドをクリックすれば、 書式を表示. ハードコピー マニュアルで これをお試しください! さらに--- 常に最新. 18

インスタントヘルプ動作の様子 コマンドの 3 文字をタイプ 2. トレイを観察 3. コマンド書式を表示. クリック F2 をクリックすると マニュアルを表示. 19

ZOOM レンズ ZEMAX ではマルチコ ンフィギュレーショ ン機能を使用する必 要があります. オートマチック undo はありません. SYNOPSYS はもとも とズーム機能を持ち: 単一のコンフィギュ レーションに10 ズー ム位置を持つことが できます. オートマチック undo . ZOOM スライダ: レン ズと像を100ズーム位 置で観察できます. 像 とクリアランスを確認 他のスライダで zoom 位置を確認. SYNOPSYSは よりエレガントです. 20

Zemax はフィールドポイントのリストをストア SYNOPSYS は “full field” の定義をストア. パラメータ HBARとGBARで 任意のフィールドポイントを 指定 より便利です. 21

MAP 機能: 全フィールド スポットダイアグラム フィールド中心. 最下部近傍. MAP が表示 できる１５種 のうちの一つの例 22

さらにユニークな機能: ホログラム効率 直接表現のフレネル レ 縦方向 PSF コーティングデザイ ンプログラム シーケンシャルレイト レース 縦方向 PSF コーティングデザイ ンプログラム 3-D ステレオディス プレイ PSD 最適化 23 23

さらに: 近軸主光線高さを変化できる. どこにSTOPを置 くべきかを提案させることができます. ３次理論からのトレランスの不感度化. SYNOPSYSでは容易 Zemaxでは厄介. ３次理論からのトレランスの不感度化. 現実のカラーによるイメージディスプレイ スペクトラムウィザード 24

スペクトラムウィザードでスペクトラムウエイトの設 定. ソース スペクトラル ウエイト センサ 25

エッジジオメトリ Zemax にはありませ ん SYNOPSYS では多く のオプションがあり ます. 26

Edge Wizard を使用してエッジ寸法、 フラット、べベル その他を決定 … ５つの数値を設定 27

… エレメント描画 ウインドウに表示される. 公差も同様. 28

エレメントのソリッド表示をスーパー インポーズ. 29

単純エッジ、複合エッジを選択可能. Zemaxでは不可能. 30

Optimization methods: Zemax Damped Least Squares SYNOPSYS PSD III DLS PSD III 比較にならないほど SYNOPSYS は遥かに優秀. 31

longitudinal PSF 32 32

ディテクタがイメージのピークにアライメントされていない場合の効果 イメージツール機能の一例 33 33

これが MTF! これがPSF スライダでこれらを回転 させて観察可能. 34 34

回折パターン内での 各カラーの位置を観察. 35

ガラステーブル: ディスプレイに表示 クリック二回で レンズに希望のガラス を挿入 クリック二回で ガラスプロパティを閲覧. 36

耐酸性のグラフ (13 種のグラフのひとつ) 37

透過波長範囲も オンスクリーンで観察 38

人工知能 プログラムにない機能が必要だとしたら? Zemax: メールを書いて辛抱強く待ちます. SYNOPSYS: プログラムにさせたいこと を、平易な英語で伝えます. 例: アイピースの射出瞳の球面収差を計算し たい. コマンドにはありません. 問題ありません! 39 39

フィールドが０から１に変化するとき のサーフェス１８上での主光線のY座 標を知りたい 射出瞳は サーフェス18上 にあります 例: フィールドが０から１に変化するとき のサーフェス１８上での主光線のY座 標を知りたい 40

“PLOT YA ON 18 FOR HBAR = 0 TO 1” 直接 要求します! “PLOT YA ON 18 FOR HBAR = 0 TO 1” そして、 プロットはこのように 表示されます. Zemaxで 試してみてください! 41

人工知能 Make up your own commands シンボルを定義して、そのコマンドを実 行 簡単な英文で. シンボルを定義して、そのコマンドを実 行 (例) QQ: RAY P 0 0 1 SURF XX: PLOT YA ON 18 FOR HBAR = 0 TO 1 キー入力がわずらわしいですか? ただ一回 だけです! 以降、どこででもそのシンボルを使うこ とができます 42 42

SYNOPSYSは design search（デザインサー チ） 機能を持っています ４０度のフィールドを持つ ４エレメントレンズ を探させています これらのうちの 幾つかが良好な スタート点を与えます. 43 43

3D ステレオ表示 複雑な系では コンポーネント配置の特定 に有用です. 44

共通のウインドウを使用してオ ブジェクティブと、アイピース の独立した二つのデザインをス ーパーインポーズ … そして互いに 干渉するコンポーネント がないことを視認. 3-D ステレオ観察. スピンして任意の角度で. 45

追跡の失敗? 一本の光線の追跡に失敗したとき Zemax では? SYNOPSYS では? 終了 ギブアップ 最適化不能. 次の動画をご覧ください. 46

光線追跡失敗の自動修正. (クリックして動画をご覧くだ さい.) 47

公差統計 分布関数. 与えられた イメージ品質について の歩留まり. 48

フーコーテストエミュレータ クリックして再生 49

ゴニオメトリック イメージがリアリ スティックなカラ ーを表示 50

回折イメージも リアリスティックカラーで表示. 51

Image Tools (MIT-イメー ジツール) は 2-D コヒーレン ト解析を装備 しています 52 52

PAD スキャンボタン: フィールド全体にわたる性能を観察 クリック 53

ノンシーケンシ ャル系をシーケ ンシャルモード で追跡するオプ ション (公差プ ログラムの BTOL はプリズ ムを正しく解析 ). はるかに高速! 54

ZOOM スライダ: 単一コンフィギュレーション.オートマチック undo. クリック 55

コマンド GCOST がレンズブランク（フラットま たはモールド）のコストを見積もり 56

スペーサ計算 SYNOPSYS が寸法計算. 57

SketchPad 内での単一光線オプション クリック 58

Spreadsheet vs. WorkSheet Zemax Spreadsheet entry SYNOPSYS Spreadsheet option WorkSheet option Graphical feedback See lens and image Sliders to change anything Insert, delete, flip, etc. 少数の項目 について 完璧な情報 多くの項目 について そこそこの 情報 59

スライダの操作が リアルタイムで WorkSheetに反映される. クリック 60

スライダの操作に伴な うレンズの変化が観察 できます. (下をクリックして再生 .) レンズとイメージ を観察する 49 種の手法. 61

Zemax　使用経験者からのコメント: "私は比較的レンズ/光学設計では新参者で、今のところ SYNOPSYS と Zemaxの両方を使用しました. 最初の印象は SYNOPSYS は 最適化に関してはるかに優れていること、 そしてレンズの編集ではより汎用性がある ということでし た. SYNOPSYSでレンズを編集しているときにサーフェス の曲率半径あるいは曲率のいずれかを使用できることには大 変感心しました. 最適化に関してはSYNOPSYSがより速く 、確実で、簡単でした." ... Jean Michel Taguenang, PhD Alabama A&M University Huntsville AL 62 62

このすばらしいプログラムについてコメ ントさせてください このすばらしいプログラムについてコメ ントさせてください. SYNOPSYSを使用 する以前に, KDE (学習が大変なインタフ ェースで、Windows用ではないプログラ ム …), Zemax (SYNOPSYSのように簡単 ではない, Beam 3/4 (機能が十分とはとて も言えない) Optics Lab (これまた機能不 十分). …R. Lee Hawkins, NC 63

"＿＿＿の若者が私のSYNOPSYSでの系を ZEMAX でモデルしようとした "＿＿＿の若者が私のSYNOPSYSでの系を ZEMAX でモデルしようとした. With global coordinates in SYNOPSYS and only "coordinate breaks" in ZEMAX, they are getting a new appreciation for their chosen tool. その系は対称 面がなく、しかもハイパワーレーザーポインタ/ トラッカを通してイメージをディローテートす る K-mirror があった. もちろんSYNOPSYS が非 常にうまく問題を解決した." … William Swantner, NM 64 64

…Roger Whitmer, Pittsfield MA "私は６つの異なる光学デザインプログラ ムを使用しましたが；あなたのプログラ ムが最良でした. 私はDavid Shaferの論文 を勉強しています.のグラフィクスフロン トエンドは彼のアプローチに役に立ちま す. … 実質的な効果はコストが低いことで す." …Roger Whitmer, Pittsfield MA 65

“私はOSLOやその他のプログラムを使用してい ますが、あなたのプログラムはbest tolerancing ではるかに優れています “私はOSLOやその他のプログラムを使用してい ますが、あなたのプログラムはbest tolerancing ではるかに優れています.  感度テーブルを作成 しなくてはならないことが嫌いなのです. 単に　 Strehl を 0.25 と設定して開始すればよい、とい うのが好きです.  私はあなたのトラレンシング を使用して　5-エレメントレンズを設計しまし たが、まさにそのとおりの結果となったようで す.  私の Athlonマシンでは、トラレンシングで すべての作業には１分もかかりませんでした ….” …John A Gibson, USA 66

Optical Systems Design, Inc. Don Dilworth Optical Systems Design, Inc. www.osdoptics.com dilworth@osdoptics.com 67