發表人:陳志隆教授Professor Jyh-Long Chern 新竹交通大學光電工程系 -l2aAK1M
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1998年我在台南成功大學物理系,因為受命執行中華衛星二號科學酬載紅色精靈計畫,開始接觸光學系統設計.紅色精靈計畫是一個太空計劃,硬體上有三個光學儀器(一個六片filter影像儀,一個六管光譜儀,一個雙陣列式光譜儀)與一個主控儀器,與中華衛星二號主計話畫的遙測儀分開架在衛星主體上.當時眾多計畫目標裡頭有一項目標是建立光學酬載的設計能力. :u4q.^&!e
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坦白而言,當時我沒有這個能力---雖然我是光學博士出身,但連規格都看得很吃力!! 更遑論設計, 製作與測試的東西!!當時太空計畫室的丁南宏博士,李立行博士與張友信博士,特別是李立行博士在規格上給了啟蒙.中華衛星二號科學酬載紅色精靈計畫是個國際合作計畫,裡頭主要有美國加州大學柏克萊分校與日本東北大學. 8+=-!": ]
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剛開始的設計是跟美國Univ. of California, Berkeley, Dr. Stephen Mende研究群走,Dr. Stephen Mende研究群有光學設計高手,但Dr. Stephen Mende還是委外設計.而日本東北大學福西浩教授研究群則是自己設計,自己作.這個計畫在歷經波折,設計製作與測試,最後整個科學酬載2004年中已經在太空中運作並成功地完成人類史上第一次自衛星上取下高空向上閃電等重要數據.在執行計畫的過程我對當時市面上的光學軟體(幾乎所有的光學軟體)進行評估並購置使用,我的實驗室投入不少人力與心力.2001年我個人決定切入作光學系統設計並以此為我專業領域.並以OSLO為我設計的主要工具.2002年我換到交通大學光電所,算是以光學設計為本業的開始. S`?L\R.:
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當初在眾多的軟體選擇OSLO當然是有原因.首先自然要算得準,好用,速度快,又有延伸性.另外不能是黑盒子,不能作到後來不知道是自己的想法有誤?還是軟體有誤?!"不能是黑盒子"是當初我選擇OSLO的一個重要原因. CG397Y^
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在這些年裡,雖然pre-design我是以手算為主,但OSLO內建的aberration analysis工具很強(如Aldis定理等),在分析上頗有助益.另外整個介面(Setup與Solves等)相當實用與清楚,對建立一個好的initial design助益極大.OSLO的最佳化功能極強,層次很清楚,對給出一個好設計幫助太大了.這是我很難放棄OSLO的一個原因. M%S.Z4D
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Slider-Wheel與call-back功能實在太強了.另外還有公差分析的工具很完備,這對後續處理太重要.內建的database與project管理的工具很全,其中Warren J. Smith的design library對我學習幫助極大.此外輸出檔案該有的都有了. OSLO有一點跟其他軟體不同的是:我個人覺得整個軟體的理論基礎很強. x4 .Y&Wq#
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我真正決定使用OSLO作設計還有一個原因,它是一個平臺,我可以寫C程式擴充功能.雖然各個軟體都可以有巨集指令供使用者使用,但一旦是要作新的介面研發或者對軟體原廠都不能問的比較保密性的計畫,巨集指令在效率上與保密性比較不週全,事實上遠遠不及的!! +@5@`"Jry
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OSLO源自美國Univ. of Rochester光學所 (Institute of Optics)是Prof. D. Sinclair的心血之作,Prof. D. Sinclair是1965年畢業於Univ. of Rochester,之後就留校任教.據說他之前不是作光學設計,是作了光學所的faculty才作光學設計!!Prof. D. Sinclair在1976年創建Sinclair Optics,開始有商用版的OSLO.OSLO有一個重大的inclusion:它加入Genesee Optics Software公司的GENII optimization. 此外OSLO 1996版本是一個很大的里程碑. |w)S
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整個OSLO其實是一個相當深刻的作品.我在學習OSLO不是拿它作一個軟體在學,而是想為何Prof. Sinclair要這樣子作而不是那樣子作?比較像拿OSLO來學光學設計. _ W +
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2001年起OSLO改由Lambda Research公司所有,進入OSLO第六版的世代.新的光學設計世代,如Lambda Research公司Dr. Leo Gardner(百年歷史四年一次1998年 International Optical Design Conference (IODC)的chair)等人新的風格,漸漸加入.它的很多新加功能都走得很前面. -q6d&D'B+
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對一個有心要從事光學設計的人,我會建議他或她使用OSLO. 16Gp nb
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OSLO是一套視窗介面軟體，不需要強記或翻閱指令，即可輸入數據。對於初學者而言，要學會使用這一套軟體，不是問題。當然，也可以同時使用指令執行程式的運算。此外，OSLO軟體還附有一份非常詳細的使用手冊－optical reference－這一份使用手冊也可以直接到Lambda Research corporation 的網站上下載檔案，這一份使用手冊詳細介紹OSLO的設計概念，並且詳述各項計算的參數說明，讓使用者可以清楚了解各項參數，精確的分析光學系統 。 9@{=2 k
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此軟體的計算結果可以使用圖形輸出，也可以使用文字輸出。使用圖形輸出，可以讓使用者對於所設計的系統之成像品質有定性上的了解；文字數據的輸出，則是讓使用者得到定量的分析結果。而其輸出數據的定義及其基本概念，皆可於視窗上面的說明列中搜尋到，也可以在optical reference中得到更詳盡的說明。 UL <*z!y
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OSLO的最佳化為其自豪處，他可以使用區域性最佳化，也可以使用全域性最佳化。區域性的最佳化利用給定變數及設定運算元，計算最小均方根值（Damped least square）的方式得到，軟體程式已經建立幾組函數產生器自動產生相關係的運算元，方便使用者使用；此外，也可以自建運\算元，其運算元的語法簡單，閱讀其使用者說明即可學會建立。OSLO的最佳化過程設定方式簡單及多樣性，由使用者決定如何設定，其數值計算結果精確 。 Vh o3I[C
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OSLO提供豐富的內建資料庫，包含有透鏡材質、鍍膜材質及ISO 10110規範的公差值等等，甚至於使用者自己也可以建立自己的資料庫，在使用上，可以非常靈活的運用。除了資料庫之外，OSLO也提供了CCL指令，可以讓使用者擴充使用指令，增加軟體使用上的深度及廣度。 Sn~h[s_(
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OSLO還有其他進階的功能，在此不一一詳述。綜合上述的這些優點，OSLO是一套易學易懂的軟體。越親近這一套軟體，將可讓使用者在設計上面無往不利。 iF !r}fUU6
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國家太空計劃室 許慈方 博士 E6njm du
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