ZEMAX从设计到精通Word文档下载推荐.docx

ZEMAX从设计到精通Word文档下载推荐.docx

《ZEMAX从设计到精通Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ZEMAX从设计到精通Word文档下载推荐.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

回归到LDE,也许看对3不同表面,在有条有理是OBJ,STO并且IMA。

OBJ是发光物,即photosource,STO是开口中止意思,STO不一定是的第一透镜照明来见面,您当设计小组光学系统,STO也许选举在任一个透镜,通常第一个镜子是STO,如果不是为如此,愿然后按老鼠在STO这篱芭,也许加入您想要的透镜,STO于是不是秋天在第一透镜。

但IMA是想象飞机,即成像飞机。

回归到我们的汗衫,我们需要4透镜,于是在STO篱芭,选择插入物Cifter,再插入透镜后面STO,号码是2,通常OBJ是0,STO是1,但IMA是3。

多么再来输入透镜物质质量是BK7。

在STO在列中心玻璃篱芭,然后直接地得到BK7。

并且开口大小是25mm,那么首先反映合理的厚度是4,并且是直接地进入。

再被决定的1和第2条镜子半径曲度,各自地选举在这中是100并且-100,每是一个圈子的中心在镜子表面右边为当,否则是消极价值。

但再做第2个镜子厚度是100。

您的输入材料近似地现在完成了。

怎么您审查您的设计是否符合要求?

选择在分析风扇里,光芒变型,将是能横向光芒变型对学生同等映射。

光芒变型是作为首要光芒作为参考点计算。

弹道高度轴是EY,是在Y犬齿柯变型,叫作为正切或YZ飞机。

同样原则x方向变型叫做XZ飞机或泸顶骨矢状合缝。

Zemax主要目标,是帮助我们矫正defocus,也许解决这些问题有解决。

解决是一些作用,它的输入可变物ydo是曲度,厚度,玻璃,半径,conics,并且交互作用参量等等。

参量是用途为描述或组成输入可变物ydo解决样式。

如果曲度样式有院长发出光线角度,整理,少量的光芒正常,首要光芒法线,齐明,元素力量,同心以表面等等。

但描述院长光芒角度解决参量是角度,但组成整理解决参量是表面,标度Fator二个项目,因此参量不是解决,必须调整可变物是解决对象。

项目选择二在表面在2篱芭厚度,解决型转动少量的光芒高度从固定,然后好。

这调整装于罐中在透镜边缘光在光学轴高度是0,即paraxial焦点。

已经更新光芒风扇,您可发现的defocus消失更加。

但这是优化设计?

调整表面更加1条半径项目转动可变物从固定,反过来表面2半径,和给原始的表面2中心厚度少量的光芒高度并且转动可变物。

再来我们定义优点作用,什么是优点作用?

优点作用是决定您理想的光学请求规格标准（如此在例子焦点长度是100mm）,那么您输入的stepless控制解决各可变物导致计算的价值订阅与您对取消的标准是优点作用价值,值得因此作用价值更小是更好,采摘最小的价值是易变的完成假说,理想的优点作用价值是0。

多么闲谈现在假设优点作用,叫优点作用编辑在将来将插入列在第1列,即展示了第2列,将代表表面2,输入EFFL在这种列中心类型项目（有效焦点长度）,在同样列目标项目输入100,在重量项目决定作为1。

跳出优点作用编辑,选择优化项目在工具里,根据自动钥匙,在结束跳出之后,这时候您完成了设计优化。

再检查光芒扇动,最大变型现在下落了对200微米。

其他并且审查光学表现允许使用斑点图和OPD等等。

选择斑点从分析在图标准,这个斑点大概然后是400microns关于保险设备,与通风盘比较认为的衍射,后者大概是6微米保险设备。

但OPD是光学道路区别（与首要光芒的牌子比较）,并且选择从分析,从风扇光学道路,被发现的变型大概是20波浪,主要焦点,并且球状,spherochromatism和轴向颜色。

ZEMAX术语中英文对照

近轴光线（ParaxialRays）;

镜头数据（LensData）;

插入或删除面数据（Insertinganddeletingsurfaces）;

输入面注释（Enteringsurfacecomments）;

输入半径数据（Enteringradiidata）;

输入厚度（Enteringthicknessdata）;

输入玻璃数据（Enteringglassdata）;

输入半口径数据（Enteringsemi-diameter）;

输入二次曲面数据（Enteringconicdata）;

输入参数数据（Enteringparameterdata）;

确定光栏面（Definingthestopsurface）;

选择面型（Selectingsurfacetypes）;

各面通光口径的确定（Specifyingsurfaceapertures）;

用户自定义口径和挡光（Userdefinedaperturesandobscurations）;

到达表面和从表面射出的光线的隐藏（Hidingraystoandfromsurfaces）;

设置和撤销求解（Settingandremovingsolves）;

光圈类型（ApertureType）;

入瞳直径（EntrancePupilDiameter）;

像空间F/#（ImageSpaceF/#）;

物空间数值孔径（ObjectSpaceNumericalAperture）物空间边缘光线的数值孔径（nsinθm）;

通过光栏尺寸浮动（FloatbyStopSize）;

近轴工作F/#（ParaxialWorkingF/#）;

物方锥形角（ObjectConeAngle）;

光圈值（ApertureValue）;

镜头单位（LensUnits）;

玻璃库（GlassCatalogs）;

光线定位（RayAiming）;

使用光线定位贮藏器（UseRayAimingCache）;

加强型光线定位（慢）（RobustRayAiming（slow）;

光瞳漂移：

X，Y，Z（PupilShift：

X，Y，andZ）;

“视场光瞳偏移比例因子”（Scalepupilshiftfactorsbyfield）;

变迹法（ApodizationType）;

变迹因子（ApodizationFactor）;

光程差参数（RefereceOPD）;

快速非球面追迹（FastAsphereTrace）;

检查梯度折射率元件的口径（CheckGRINApertures）;

半口径余量%（SemiDiameterMarginin%）;

半口径的快速计算法（FastSemi-Diameters）;

全局坐标参考面（GlobalCoordinateReferenceSurface）;

视场（Fields）;

偏振状态（PolarizationState）;

外形图（Layout）;

二维外形图（2DLayout）;

3D外形图（3DLayout）;

立体模型（SolidModel）;

光线像差（RayAberration）;

光程（OpticalPath）;

光瞳像差（PupilAbberation）;

离焦（ThroughFocus）;

全视场（FullField）;

矩阵（Matrix）;

球差（W040），彗差（W131），像散（W222），匹兹凡场曲（W220P），畸变（W311），轴向色离焦项（W020），轴向色倾斜（W111），弧矢场曲（W220S），平均场曲（W220M），子午场曲（W220T）;

优化（Optimization）;

全局优化（GlobalSearch）;

锤形优化（HammerOptimization）;

消除所有的变量（RemoveAllVariable）;

评价函数列表（MeritFunctionListing）;

公差（Tolerancing）;

公差列表（ToleranceListing）;

公差汇总表（ToleranceSummary）;

镀膜列表（CoatingListing）;

变换半口径为环形口径（ConvertSemi-DiametertoCircularApertures）;

镜头缩放（ScaleLens）;

生成焦距（MakeFocal）;

快速调焦（QuickFocus）;

添加折叠反射镜（AddFoldMirror）;

幻像发生器（GhostFocusgenerator）;

系统复杂性测试（PerformanceTest）;

表面数据（SurfaceData）;

系统数据（SystemData）;

规格数据（PrescriptionData）;

Boresighterro视场差

ZEMAX光学软件习作一：

单镜片（Singlet）

你将学到：

启用Zemax，如何键入wavelength，lensdata，产生rayfan，OPD，spotdiagrams，定义thicknesssolve以及variables，执行简单光学设计最佳化。

设想你要设计一个F/4单镜片在光轴上使用，其focallength为100mm，在可见光谱下，用BK7镜片来作。

首先叫出ZEMAX的lensdataeditor（LDE），什麽是LDE呢？

它是你要的工作场所，譬如你决定要用何种镜片，几个镜片，镜片的radius，thickness，大小，位置……等。

然后选取你要的光，在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入你要的波长，同时可选用不同的波长等。

现在在第一列键入0.486，以microns为单位，此为氢原子的F-line光谱。

在第二、三列键入0.587及0.656，然后在primarywavelength上点在0.486的位置，primarywavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似（paraxialoptics，即first-orderoptics）下的几个主要参数，如focallength，magnification，pupilsizes等。

再来我们要决定透镜的孔径有多大。

既然指定要F/4的透镜，所谓的F/#是什麽呢？

F/#就是光由无限远入射所形成的effectivefocallengthF跟paraxialentrancepupil的直径的比值。

所以现在我们需要的aperture就是100/4=25（mm）。

于是从systemmenu上选generaldata，在apervalue上键入25，而aperturetype被default为EntrancePupildiameter。

也就是说，entrancepupil的大小就是aperture的大小。

回到LDE，可以看到3个不同的surface，依序为OBJ，STO及IMA。

OBJ就是发光物，即光源，STO即aperturestop的意思，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一组光学系统时，STO可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO这一栏上按滑鼠，可前后加入你要的镜片，于是STO就不是落在第一个透镜上了。

而IMA就是imagineplane，即成像平面。

回到我们的singlet，我们需要4个面（surface），于是在STO栏上，选取insertcifter，就在STO后面再插入一个镜片，编号为2，通常OBJ为0，STO为1，而IMA为3。

再来如何输入镜片的材质为BK7。

在STO列中的glass栏上，直接打上BK7即可。

又孔径的大小为25mm，则第一面镜合理的thickness为4，也是直接键入。

再来决定第1及第2面镜的曲率半径，在此分别选为100及-100，凡是圆心在镜面之右边为正值，反之为负值。

而再令第2面镜的thickness为100。

现在你的输入资料已大致完毕。

你怎麽检验你的设计是否达到要求呢？

选analysis中的fans，其中的RayAberration，将会把transverse的rayaberration对pupilcoordinate作图。

其中rayaberration是以chiefray为参考点计算的。

纵轴为EY的，即是在Y方个的aberration，称作tangential或者YZplane。

同理X方向的aberration称为XZplane或sagittal。

Zemax主要的目的，就是帮我们矫正defocus，用solves就可以解决这些问题。

solves是一些函数，它的输入变数为curvatures，thickness，glasses，semi-diameters，conics，以及相关的parameters等。

parameters是用来描述或补足输入变数solves的型式。

如curvature的型式有chiefrayangle，pickup，Marginalraynormal，chiefraynormal，Aplanatic，Elementpower，concentricwithsurface等。

而描述chiefrayanglesolves的parameter即为angle，而补足pickupsolves的parameters为surface，scalefactor两项，所以parameters本身不是solves，要调整的变数才是solves的对象。

在surface2栏中的thickness项上点两下，把solvetype从fixed变成MarginalRayheight，然后OK。

这项调整会把在透镜边缘的光在光轴上的height为0，即paraxialfocus。

再次updaterayfan，你可发现defocus已经不见了。

但这是最佳化设计吗？

再次调整surface1的radius项从fixed变成variable，依次把surface2的radius，及放弃原先的surface2中thickness的MarginalRayheight也变成variable。

再来我们定义一个Meritfunction，什麽是Meritfunction呢？

Meritfunction就是把你理想的光学要求规格定为一个标准（如此例中focallength为100mm），然后Zemax会连续调整你输入solves中的各种variable,把计算得的值与你订的标准相减就是Meritfunction值，所以Meritfunction值愈小愈好，挑出最小值时即完成variable设定，理想的Meritfunction值为0。

现在谈谈如何设Meritfunction，Zemax已经default一个内建的meritfunction，它的功能是把RMSwavefronterror减至最低，所以先在editors中选Meritfunction，进入其中的Tools，再按DefaultMeritFunction键，再按ok，即我们选用defaultMeritfunction，这还不够，我们还要规定给meritfunction一个focallength为100的限制，因为若不给此限制则Zemax会发现focallength为时，wavefrontaberration的效果会最好，当然就违反我们的设计要求。

所以在Meritfunctioneditor第1列中往后插入一列，即显示出第2列，代表surface2，在此列中的type项上键入EFFL（effectivefocallength），同列中的target项键入100，weight项中定为1。

跳出Meritfunctioneditor，在Tools中选optimization项，按Automatic键，完毕后跳出来，此时你已完成设计最佳化。

重新检验rayfan，这时maximumaberration已降至200microns。

其他检验opticalperformance还可以用SpotDiagrams及OPD等。

从Analysis中选spotdiagram中的standard，则该spot大约为400microns上下左右交错，与Airydiffractiondisk比较而言，后者大约为6microns交错。

而OPD为opticalpathdifference（跟chiefray作比较），亦从Analysis中挑选，从Fans中的OpticalPath，发现其中的aberration大约为20waves，大都focus，并且spherical，spherochromatism及axialcolor。

Zemax另外提供一个决定firstorderchromaticabberation的工具，即thechromaticfocalshiftplot，这是把各种光波的backfocallength跟在paraxial上用primarywavelength计算出firstorder的focallength之间的差异对输出光波的wavelength作图，图中可指出各光波在paraxialfocus上的variation。

从Analysis中Miscellaneous项的ChromaticFocalShift即可叫出。

ZEMAX光学软件习作二：

双镜片

画出layouts和fieldcurvatureplots,定义edgethicknesssolves,fieldangles等。

一个双镜片是由两片玻璃组成，通常黏在一起，所以他们有相同的curvature。

藉着不同玻璃的dispersion性质，thechromaticaberration可以矫正到firstorder所以剩下的chromaticaberration主要的贡献为secondorder，于是我们可以期待在看chromaticfocalshiftplot图时，应该呈现出paraboliccurve的曲线而非一条直线，此乃secondordereffect的结果（当然其中variation的scale跟firstorder比起来必然小很多，应该下降一个order）。

跟习作一一样，我们仍然要设计一个在光轴上成像，focallength为100mm的光学系统，只不过这次我们用两块玻璃来设计。

选用BK7和SF1两种镜片，wavelength和aperture如同习作一所设，既然是doublet，你只要在习作一的LDE上再加入一面镜片即可。

所以叫出习作一的LDE，在STO后再插入一个镜片，标示为2，或者你也可以在STO前在插入一面镜片标示为1，然后在该镜片上的surfacetype上用滑鼠按一下，然后选择MakeSurfaceStop，则此地一面镜就变成STO的位置。

在第一、第二面镜片上的Glass项目键入BK7即SF1，因为在BK7和SF1之间并没有空隙，所以此doublet为相黏的二镜片，如果有空隙则需5面镜因为在BK7和SF1间需插入另一镜片，其glasstype为air。

现在把STO旱地二面镜的thickness都fixed为3，仅第3面镜的thickness为100且设为variable，既然要最佳化，还是要设meritfunction，注意此时EFFL需设在第三面镜上，因为第3面镜是光线在成像前穿过的最后一面镜，又EFFL是以光学系统上的最后一块镜片上的principleplane的位置起算。

其他的meritfunction设定就一切照旧。

既然我们只是依习作一上的设计规范，只不过再加一面SF1镜片而已，所以其他的meritfunction设定就一切照旧。

现在执行optimization，程序如同习作一，在optimization结束后，你再叫出ChromaticFocalShift来看看，是否发现firstorder的chromaticaberration已经被reduced，剩下的是secondorderchromaticaberration在主宰，所以图形呈现出来的是一个paraboliccurve，而且现在shift的大小为74microns，先前习作一为1540microns。

再看其他的performance效果，叫出Rayaberration，此时maximumtransverserayaberration已由习作一的200microns降至20microns。

而且3个不同波长通过原点的斜率大约一致，这告诉我们对每个wavelength的relativedefocus为很小。

再者，此斜率不为0（比较习作一FigE1-2），这告诉我们什麽讯息呢？

如果斜率为0，则在pupilcoordinate原点附近作一些变动则并不产生aberration代表defocus并不严重，而aberration产生的主要因素为sphericalaberration。

故相对于习作一（比较他们座标的scale及通过原点的斜率），现在sphericalaberration已较不严重（因为aberrationscale已降很多），而允许一点点的defocus出现，而出现在rayfancurve的S形状，是典型的sphericalbalancedbydefocus的情况。

现在我们已确定得到较好的performance，但实际上的光学系统长的什麽样子呢？

选择Analysis，Layout，2DLayout，除了光学系统的摆设外，你还会看到3条分别通过entrancepupil的top，center，bottom在空间被trace出来，他们的波长是一样的，就是你定的primarywavelength（在此为surface1）。

这是Zemaxdefault的结果。

但是现在还有一个问题，我们凭直觉定出STO的thickness