LensBench

外观

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能做什么、还不能做什么 ​

LensBench 现阶段只做一件事：序列成像系统的设计、分析、优化、公差，以及与 Zemax 的文件互通和数值对账。下面是当前版本的 可用范围和明确的限制，随版本更新。逐项的 Zemax 对照见 Zemax → LensBench 对照，计算可信度见 验证报告。

能做什么 ​

系统与面

  • 序列系统：折射、反射（MIRROR）、折转与偏心倾斜（坐标断点）
  • 面型：标准面（球面 / 二次曲面）、偶次与奇次非球面、托里克面（含柱面）、倾斜平面、理想薄透镜、衍射面（Binary 2）、 衍射光栅（透射 / 反射，可在曲面上）、坐标断点
  • 表面口径（挡光）：圆形口径、圆形遮拦、矩形口径、浮动口径，可偏心
  • 系统孔径：入瞳直径、像方 F/#、物方 NA、按光阑大小浮动；物方远心
  • 视场：角度、物高、近轴像高、实际像高，可带权重与渐晕因子；多波长与主波长；光线瞄准
  • 求解与拾取：边缘 / 主光线高度、边缘 / 主光线角度、F 数、最佳焦点；半径、厚度、二次曲线常数的拾取
  • 多重结构（变焦 / 多组态）：config + mc 行逐组态取值（厚度、曲率、玻璃、视场、波长、孔径等）；分析与出图按组态做， 布局可各组态上下排开；评价函数可按组态写，多组态联合优化

材料

  • 玻璃按「厂商:牌号」精确匹配，绝不模糊替换；同名多厂商时提示写全
  • 随软件附带公开的材料数据（refractiveindex.info，CC0）：OHARA、HIKARI、CDGM、HOYA、SUMITA、SCHOTT 等厂商约 1700 个牌号， 开箱即用；也可用 file("…") 直接指定一个材料文件
  • 用自己的 Zemax 玻璃库（.AGF 文件或整个目录，同一厂商优先于自带数据），找不到牌号时提示本机 Zemax 的玻璃库位置； 导入 zmx 时，自带库里没有的牌号（多是停产牌号）若在本机 Zemax 玻璃库里，会自动在 .lens 里加上 agf 行
  • 模型玻璃 model(nd, vd)（可选色散模型）、理想材料；内置常用晶体与光学塑料的公开数据（CaF₂、锗、硅、熔石英、PMMA 等）

分析与出图

  • 一阶量（焦距、后截距、F/#、入瞳出瞳、总长）、单光线追迹、处方表
  • 点列图、点密度图、RMS 随视场、全视场像质图、光扇图、OPD 扇、MTF、MTF 随视场、离焦 MTF、Strehl、离焦点列、场曲与畸变、网格畸变、纵向像差、垂轴色差、 色焦移、Seidel 系数（逐面柱状图）、足迹图、矢高表（最佳拟合球与非球面度）、玻璃图、波前图、Zernike 系数（Fringe / Standard）、FFT PSF、惠更斯 PSF 与惠更斯 MTF（倾斜 / 弯曲像面）、包围能量、相对照度、 图像仿真、2D / 3D 布局
  • 公差分析：tol / comp 行写公差与补偿器；灵敏度（逐项上下限、补偿器重优化、按影响排序、均方根合成，龙卷风图）与 蒙特卡洛（均值、标准差、分位数，直方图 + 累计良率曲线，同一随机种子结果相同）；判据为 RMS 弥散斑或 RMS 波前
  • 版本对比（任意两版的一阶量、处方差异、像质并排）、表达式计算 calc（MATLAB 风格，可直接调用操作数）
  • 报告素材包（出版级图 + 数字页 + 处方 / 一阶量 / 验收 / 可制造性表 + 确定性结论）与报告草稿的数字核对
  • 每张图带图框（镜头、视场、波长、证据 id）和数字页；导出 PNG（300 dpi）/ SVG / PDF
  • 每个结果带证据 id（模型、引擎、取样参数），报数可追溯

优化与验收

  • 评价函数（Zemax 操作数名）、默认评价函数、阻尼最小二乘局部优化、Hammer 全局优化；长任务可在后台跑、看进度、取消
  • 评价函数里的中间量与表达式（let / op EXPR，MATLAB 风格向量运算）；变量可设上下界；模型玻璃优化后换成最接近的目录玻璃
  • 验收规格（spec）与优化目标分开，verify 用固定的规范取样独立复算，不采信优化器自报的改善
  • 改动日志与回退、签核（只能由人签，AI 不能代签）

互通与入口

  • Zemax .zmx 导入导出（序列模式，UTF-8 / UTF-16，英寸等单位换算成 mm）：内嵌的评价函数、多重结构、公差一起往返； 单面偏心倾斜导入时展开成坐标断点；导出时旁边附一张「Zemax 里应该看到的数」对照表。评价函数可单独导入（LensBench 的 .mf 或 Zemax 的文本评价函数），也可导出成 .mf 给别的镜头复用
  • 四个入口用同一张命令表：桌面端（设计 / 优化 / 复核 / 交付四个工作区）、命令行 lb、MCP（AI 客户端经它干活，一键写入常用 客户端的配置）、Python（见在 Python 里用 LensBench）

还不能做什么 ​

计划中

  • 表面不规则度等其余公差种类
  • 多组态设计按组态写验收规格（现在多组态的验收只给判定）
  • 衍射面做反射镜（Binary 2 + MIRROR）
  • .zmx 里边缘光线高度以外的厚度 solve 的导入导出（曲率的角度 / F 数 solve、±1 倍曲率 pickup、厚度 pickup、厚度的边缘光线高度 solve 与曲率 / 厚度 / 二次曲面 / 非球面系数的变量已经能导入导出；其余厚度 solve 现在按当前值固化）
  • 自动更新（现在有新版本时下载新的安装包重新安装，见安装）

现阶段不做

  • 非序列（NSC）、杂光与照明
  • 物理光学传播（POP）、偏振追迹
  • 依赖用户 DLL 的自定义面（USERSURF）、梯度折射率
  • 椭圆、多边形等其他形状的表面口径
  • ISO 10110 工程图、CAD 导出

数据与验证

  • 随软件附带的厂商牌号数据取自 refractiveindex.info 的公开整理，不是厂商官方目录；要与厂商最新目录（含停产牌号）完全一致， 请用自己的 .AGF（agf 行，同一厂商优先于自带数据）。Zemax 样例文件不随软件分发
  • 与 Zemax 的逐项数值对照已有 3 个设计、33 项（Cooke 三片式的一阶量、点列、MTF、Seidel、OPD，以及折转镜、倾斜平板的坐标约定）， 全部在容差内（见验证报告）；更多设计与分析种类还在补。此外，可信度还来自解析解金标准和与一个独立实现的 逐光线对账