光学设计指引贴6《ZEMAX中的宏解析》.docx

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光学设计指引贴6《ZEMAX中的宏解析》

光学设计指引贴6

《ZEMAX中棱镜建模与优化》

棱镜是光学系统中应用最广的元件之一，它在光路中起到折叠、转向、拉伸光轴的作用；也起到反象、起偏、色散的作用…。

这些在照明系统、望远系统、系统、色散系统、测量系统都得到了广泛的应用。

因此研究棱镜置入ZEMAX光路中的规律，及优化方法，对分析光学系统性能，校正系统象差是非常有用的。

本贴主要是以DLP照明系统的棱镜为例，小结棱镜最常用的建模方法，优化方法。

一断点设置

1端点操作数

为了便于查看宏程序，本贴给出了宏命令索引文件“ZEMAX程序设计语言（ZPL）.txt”，便于快速对宏程序进行简单翻译。

2宏编程要点

⏹ZPL类似与BASIC程序设计语言，可用任何文本编辑器创建ZPL程序。

⏹宏指令的优化

在评价函数中使用操作数ZPLM来调用ZPL宏指令，然后使用ZPL关键字OPTRETURN得到其结果。

数据域编号在0-50号（optreturn0=…optreturn50=），其中只有optreturn0=可以由外部控制宏程序中的视场（PVHX，PVHY），口径光线（PVPX，PVPY）。

宏指令编号应在0－99号（ZPL00.ZPL～ZPL99.ZPL）。

且存放在…\ZEMAX\Macros中。

⏹宏指令的调试

要观察宏指令运行情况，需通过宏菜单来运行宏指令程序，才能观察到中间步骤的输出，同时可修改存盘，进行程序调试。

通过宏菜单运行的宏程序，只要文件名为*.zlp即可。

⏹参考资料

见“ZEMAX光学设计软件操作说明详解.pdf”第二十四章。

二ZEMAX文件夹中的宏编程样例解析

下面是ZEMAX2005中Macros文件夹中宏程序索引：

1demo1.zpl（轴上点10口径色差计算输出程序）

样例：

DEMO1.ZPL

2demo2.zpl（输入相对口径变化步长，计算输出相应DLFC）

样例：

DEMO2.ZPL

3Zoomgmtf.zpl（变焦系统几何传函计算）

样例：

Zoomgmtf.zpl

下面是该程序的操作：

上程序运行时的ZEMAX文件见：

样例.ZMX

4ZPL（变焦系统各镜有效口径及边厚计算）

说明：

在变焦系统中运行此程序，会输出各面口径及相临间隔边缘厚度，后者是很需要的。

例如在样例.ZMX中观察。

5EDGESAG.ZPL（计算输出当前结构各面口径下的矢高）

程序见“EDGESAG.ZPL”

6ElementDataListing.zpl（系统各镜近轴数据计算）

在“样例.ZMX”中运行“ElementDataListing.zpl”得：

在出图时需要这些数据。

7EXAM1.ZPL（输出各视场坐标点）

在“样例.ZMX”中运行“EXAM1.ZPL”得（给出7个视场时）：

8EXAM2.ZPL（输出各波长下象面弥散RMS值）

在“样例.ZMX”中运行“EXAM2.ZPL”得（给出7个视场时）：

9Exampleforcreatingandreadingtextfiles.ZPL（临时文件操作）

见“Exampleforcreatingandreadingtextfiles.ZPL”中的中文说明，该程序是将临时文件输出（内中主要是物方、象方焦截距，和计算波长）。

10GLOBAL.ZPL（各面顶点坐标与方向余弦计算）

这个程序较简单，说明略。

11GRAFTEST.ZPL（在视窗出图）

见“GRAFTEST.ZPL”程序中的中文说明，其中出图部分如下：

12SYSTEM.ZPL（系统数据输出）

见“SYSTEM.ZPL”，原理见其中的中文说明。

13ZERNIKE.ZPL（系统数据输出）

见“Zernike.zpl”，输出所有系统数据。

参考：

VEC1中存放系统数据详见2010年2月1日版的“ZEMAX中文使用手册”656页。

二ZEMAX文件夹中的宏编程样例解析

1计算象差的宏

（1）基本程序

见“ZPL04（几何象差）.ZPL”，这个程序以简洁方式计算了各种几何象差，并输出到ZEMAX自带的文本窗口（可以用ASCII码方式存成文本文件）。

（2）功能扩展

“ZPL04（几何象差）.ZPL”的功能扩展程序见“ZPL88.ZPL”，这个功能扩展的程序，用到了操作集与ZPL宏间的调用与控制，说明如下：

这是宏优化对输出进行控制的根本语句，为了使OPTRETURN1=，OPTRETURN2=，…各句均起作用，OPTRETURN0=的这行必须为第一行。

说明：

应用时，先将该系统句集牵涉的宏程序“ZPL88.ZPL”考到ZEMAX的Macros文件夹中，再运行上文件才能观察到正确的结果。

下面是操作集对几何象差宏扩展程序的调用图示

3很有用的凸轮计算程序

（1）基本程序

见“二组元变焦曲线计算.zpl”，这是石恩涛网友编的非常有用的凸轮程序

（2）功能扩展与说明

在培训课中将详细解析该程序各语句的功能，应用，功能扩展编程，应用。

4输入光线读取输出程序

这是我为了便于将ZEMAX文件向CODEV文件转换时，控制输入光线在两种软件环境下完全一致，间接控制视场渐晕的宏程序，该程序将在在培训班中详细介绍其编程原理及应用。

5关于ZEMAX中提供的宏程序

ZEMAX中提供的宏程序中“

”有实用价值，其它宏程序注意其编程原理，尤其是循环转移编程部分。

以上GGX1945813

2012.