Zemax 中的 CAD 文件性能比较

这些文件格式 STEP、IGS、SAT 和 STL 通常用于 3D 建模、CAD 和工程应用程序。STEP、IGS、SAT 和 STL 之间的主要区别在于它们如何在 CAD、工程和 3D 打印应用程序中存储和表示 3D 几何图形。

Zemax OpticStudio、STEP、IGES、SAT 和 STL 文件的性能可能会因文件类型和用例（例如非序列光线追踪、机械外壳或光学组件）而有很大差异。

STEP 在 CAD 文件类型中执行速度最快，因为它可以有效地表示实体模型。Zemax 可以直接读取和转换实体，避免过多的三角测量。它可以高精度地处理复杂的几何形状，同时保持可管理的计算时间。此外，与 STL 相比，STEP 在处理复杂形状时保持较小的文件大小。最适合精确导入机械零件、镜头和光学卡口。

SAT 与 STEP 相当，但部分取决于生成文件的软件。使用 Zemax 可以有效解释的 ACIS 内核。它可以很好地处理实体模型，使其成为 STEP 的可行替代方案。但是，有时会出现与非基于 ACIS 的软件的兼容性问题。在这种情况下，SAT 文件最适合在使用基于 ACIS 的 CAD 系统时导入实体对象。

IGES 的执行速度比 STEP 慢，因为 IGES 将几何体存储为曲面，这可能会导致实体建模中出现间隙和不一致。在 Zemax 中，IGES 可能会遇到表面不匹配问题，需要额外的处理来修复，这也会导致光线追踪的计算时间更长。虽然与 STEP 相比，它对实体模型的精度较低，但最佳应用场景位于基于表面的几何体，除非必要，否则不建议用于实体。

STL 广泛用于自由曲面和有机几何形状，这些几何形状可能难以用 STEP 或 IGES 等传统 CAD 格式定义。此外，还适用于对非标准光学表面或扩散器、散射物体和机械外壳进行建模。

以下是 Nonsequential 模式下 Zemax 模型中的比较。布局中的离轴抛物面镜（以橙色突出显示），用于反射和聚焦无限平行光束（蓝色）。反射光束（绿色）将光线聚焦在远处的探测器上。所有焦点位置都由评价函数精确定位，距离受作数 NPZL 和 NPZG 限制。

下面列出了 STEP、IGES、SAT 和 STL 的焦点状态布局。使用 STEP 模型时，焦距为 1983.29 mm，像平面处的 RMS 光斑半径为 2.82 mm。在此模型中，IGES 和 SAT 光学性能与 STEP 文件相同。如果反射器是使用 STL 导入的，则 RMS 光斑半径为 22.16 mm。虽然焦距与 STEP 产生的焦距相同，但 STL 的焦距比 STEP 大。

带反射镜的光学布局。STEP 文件

带反射镜的光学布局。STL 文件

在这里，我们对 STEP 和 STL 进行了更多的研究。STL 文件始终将表面地形表示为三角形的集合。这是因为 STL 是一种基于网格的格式，它不存储精确的数学表面，而是使用三角形多面结构的近似表示。

在 Zemax 中，STL 优于 STEP 具有良好的功能，因为 STL 很容易在复杂几何结构中实现机械和光学软件之间的文件转换，尤其是 STL 优于 STEP 的一些其他特定场景。

首先，STL 更适合自由形状和不规则形状，因为它允许使用 STEP 表示可能难以表示的复杂、有机或自由形状几何图形。适用于光扩散器、微光学结构和粗糙的光学表面。

其次，STL 为简单的机械零件输出更小的文件大小。此时，当存在简单的机械部件（例如外壳、框架、挡板）时，STL 有时可能比 STEP 轻，尤其是在不需要固体时。

第三，STL 适用于非序列光线追踪。Zemax 可以使用 STL 文件来表示散射模型，例如粗糙、纹理或多面的光学表面。这对于涉及漫反射、散射透镜或复杂表面粗糙度效果的模拟非常有用。

第四，如果导入物理对象的 3D 扫描，STL 是首选格式，因为扫描通常转换为三角形网格而不是实体 CAD 实体。

对于高精度光学仿真，STEP 仍然是更好的选择。但是 STL 在需要三角网格、3D 扫描或散射模型的情况下具有优势。