ZEMAX操作步骤Word文档格式.docx

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Fig.1在Analysis…Layout中选择NSC3DLayout（需在NSCwithports或NSCwithoutports的模式下才可使用）

对NSC三维外形图做设定。

◎光线筛选器（Filter）:

H10:

只画出入射到物体10上的光线。

M10:

只画出入射到物体10之外的光线。

R4:

只画出由物体4反射的光线。

R1&

只画出由物体1反射和入射到物体10上的光线。

Layout,ZEMAXElementDrawing 

I.ZEMAX组件图（ZEMAXElementDrawing）:

能建立供光学制造商使用的表面、单透镜、双胶合透镜或三胶合透镜的机械制图。

Fig.1在Analysis…Layout中选择ZEMAXElementDrawing

对ZEMAX组件图做设定。

Fig.2在ZEMAXElementDrawing的分析图形中点选Settings

Singlet:

Triplet:

Layout,3DLayout 

I.三维外形图（3DLayout）:

显示XYZ三维空间中的镜头外形。

Fig.1在Analysis/Layout中选择3DLayout

II.设定（Settings）

Fig.2设定三维外形图

◎光线方式（RayPattern）

XYFan:

XFan:

YFan:

Ring:

Random:

Layout,Raylistfileformat

Layout,Raylistfileformat光线列表文件格式ZEMAX在使用Layout功能时，可利用列表（List）来定义光线追迹的方式，您需在ZEMAX根目录底下的RAYLIST.TXT档案中下定义。

有两种不同的定义方法：

1.暗指方法（implicit），2.明示方法（explicit）。

1.暗指方法：

以两个数字来化表一根光线，一个代表归一化坐标Px，一个代表Py。

定义好的光线会依所选的视场和波长进行追迹。

2.明示方法：

以大写字母EXPLICIT开头，后面带有x、y、z、l、m、n的物空间坐标和波长数。

使用明示格式后，视场和波长设定都被忽略了，只有文件中所列出的光线会被追迹。

STEP1.首先在三维外形图（3DLayout）的设定对话盒中，点选RayPattern的下拉式选单，选择List，如下图所示。

STEP2.定义暗指格式

STEP3.定义暗指格式后的Layout结果

STEP4.定义明示格式

STEP5.定义明示格式后的Layout结果

Layout,2DLayout

I.二维外形图（2DLayout）:

显示YZ截面的镜头外形曲线。

Fig.1在Analysis/Layout中选择2DLayout

Fig.2设定二维外形图

（1）第一面（FirstSurface）和最后一面（LastSurface）

Fig.3只画第4面到第8面

（2）光线数目（NumberofRays）

Fig.4画11条光线

（3）只画边缘光线和主光线（MarginalandChiefOnly）

Fig.5只画出入射镜头的边缘光线和主光线

（4）箭头光线（FletchRays）

Fig.6以箭头标示光线的入射方向

Systemmenu:

General,RayAiming

I.光线定位（RayAiming）

Fig.1在System/General中选择RayAiming卷标

II.光线定位的类型（RayAimingType）

Fig.2选择任一种光线定位的类型

（1）无（None）使用近轴入瞳尺寸和位置来决定光线追迹，忽略入瞳像差。

对于中等视场的小孔径系统选用，表示不需使用光线定位。

（2）近轴光线参考（Aimtounaberrated[paraxial]stopheight）使用近轴光线计算光阑面半径，考虑入瞳像差。

对于Fnumber小或大视场角的系统时选用。

通常优先使用近轴光线参考。

（3）实际光线参考（Aimtoaberrated[real]stopheight）使用实际光线计算光阑面半径，考虑入瞳像差。

实际光线追迹影响近轴光阑尺寸时使用。

　虽然光线定位比近轴入瞳定位更精确，但在做运算的时候，大多数的追迹光线将花费2到8倍的时间。

III.设定结果

Fig.3未使用光定位前

Fig.4使用光线定位后的结果

General,Units

Fig.1在System/General中选择Units卷标I.透镜单位（LensUnits）

Fig.2选择任一种透镜单位II.光源通量单位（SourceFluxUnits）

Fig.3选择任一种光源通量单位III.辐射照度/光照度单位（Irradiance/IlluminanceUnits）

Fig.4选择任一种辐射照度/光照度单位IV.设定结果

Fig.5检测器上的单位会根据Fig.3和Fig.4的单位选择来决定

Layout,SolidModel

添加日期：

5/15/2003 

I.立体模型（SolidModel）:

描绘以隐藏线（hidden-line）代表镜头的立体图。

Fig.1在Analysis/Layout中选择SolidModel

对立体模型做设定。

Fig.2在SolidModel的分析图形中点选Settings

◎绘制部分（DrawSection）

Fieldanglesandheights

　场点可以选择Angle，ObjectHeight（针对有限共轭系统），ParaxialImageHeight，或RealImageHeight。

场角以“度”为单位。

其角度是参考物空间z轴和物空间z轴的近轴入瞳位置。

当光线经过这些参考位置时，正场角意谓正斜率，也就参考-y方向的物高。

　　ZEMAX转换x，y场角为光线的directioncosines，使用下列公式：

　　上列式中，l，m，n为x，y，z的directioncosines。

若使用Object或ImageHeight来定义场点，高度的单位是透镜单位。

当使用ParaxialImageHeight来定义场点时，高度为主光线在成像面上的近轴像高，若光学系统有畸变（distortion），实际主光线将在不同的像高上。

　　当使用RealImageHeight来定义场点时，高度为主光线在成像面上的实际像高。

Normalizedfieldandpupilcoordinates

2/12/2003 

如上图所示，Hx与Hy为正规化的场坐标值，Px与Py为正规化的光瞳坐标值，且正规化的场与光瞳坐标为单位圆上的参考点。

　　正规化坐标值的范围介于-1到+1之间，且依循下式

　　假设最大物高为10mm，且定义三个场点分别为0、7和10mm，（Hx=0，Hy=1）将参考起始物点坐标（x=0mm，y=10mm），（Hx=-1，Hy=0）将参考起始物点坐标（x=-10mm，y=0mm）。

假设入瞳的曲率半径（非直径）为8mm，（Px=0，Py=1）将瞄准到入瞳的顶点坐标（x=0mm，y=8mm）。

　　当定义边缘光线（marginalray）时，光线由物的中心行进到入瞳的顶点，设定为（Hx=0，Hy=0，Px=0，Py=1）；

定义主光线（chiefray）时，光线光线由物的顶点行进到入瞳的中心，设定为（Hx=0，Hy=1，Px=0，Py=0）。

Paraxialandparabasalrays

近轴（Paraxial）：

1.意指在轴附近。

2.使用表面曲光率的一阶近似来完成光线追迹，即对整个表面孔径的表面曲光

率而言，以顶点曲率半径为可接受的近似假设。

3.近轴光学以Snell’slaw的线性形式来完整表达：

　Snell’slaw：

小角度时：

4.当成实际光线测量时的参考。

5.近轴参考资料，诸如：

焦距长（EFL），F/#，焦点位置，入瞳直径，放大率…etc。

近基光线（Parabasalrays）：

1.为实际的（实际意指明确的使用Snell’slaw），使得小角度时与参考光线（referenceray）或主光线（chiefray）有关，提供近轴性质的良好计算。

2.当光栏（stop）大小减小时，使用近基光线来计算系统的限制性质，将提供近轴性质的良好计算。

3.大部分ZEMAX的分析功能使用近基光线，使得这些分析功能可以工作在广泛的光学系统，包括无法以单一顶点表面曲光率来完整描述的光学表面。

4.ZEMAX使用近基光线而不是近轴光公式的理由是，因为很多光学系统包括非近轴成分，而无法以规定轴的一阶理论来完整描述。

非近轴成分包括：

倾斜或离心系统，与使用全像、绕射光学、一般非球面，和渐变折射率透镜的系统。

General,Aperture

Fig.1在System/General中选择Aperture卷标

I.孔径型态（ApertureType）

Fig.2选择任一种系统孔径型态

系统孔径定义为通过系统的光束大小，可选择任何一种孔径型态如下：

　EntrancePupilDiameter：

从物空间观测的光瞳直径。

ImageSpaceF/#：

在像空间中的无限共轭近轴F/#值。

ObjectSpaceNumericalAperture：

在物空间中，边缘光线的数值孔径（

）。

FloatByStopSize：

以光栏面的半径来定义。

ParaxialWorkingF/#：

定义像空间中的共轭近轴F/#值。

ObjectConeAngle：

在物空间中，边缘光线与光轴的夹角，可设定超过90度。

◎当系统孔径型态选用“ObjectSpaceNA”和“ObjectConeAngle”时，光源面到第

一成像面的厚度必须给定一小于infinity的值。

II.切趾法（ApodizationType）

Fig.3选择任一种切趾法

光瞳切趾法为光瞳上的振幅变化，有三种光瞳切趾法：

None（uniform）、

Gaussian和Tangential。

（1）Gaussianapodization：

在光瞳上为高斯分布的振幅变化等性。

G为切趾因素（ApodizationFactor），

为正规化光瞳坐标。

G=0，光瞳上的照明为均匀分布；

G=1，入瞳边缘的光束振幅衰减为

的点；

G≧4，不建议使用，因为取样的光线数太少而无法产生有意义的结果。

（2）Tangentialapodization：

仿真点光源照射平面时的振幅变化特性。

为z轴与入瞳顶点间的夹角取tangent值。

ZEMAX使用入瞳位置和大小来自动计算

，所以不使用切趾因素。

Vignettingfactors 

Fig.1渐晕因素可以在场资料对话盒中定义

Fig.2渐晕因素也可以使用变焦参数来定义

1.描述不同场点的实际入瞳大小和位置，ZEMAX使用五个渐晕因素：

VDX、VDY、VCX、VCY和VAN来分别表达离心x、离心y、压缩x、压缩y和角度，五个渐晕因素的默认值为0，表示没有渐晕。

2.渐晕的主要功用为：

（1）使透镜的大小变小，特别是广角透镜。

（2）移除造成严重像差的部分光束。

3.渐晕通常增加F/#（使成像变暗），但若截断大多数造成严重像差的光线，则可改进成像品质。

4.正规化瞳坐标式修正如下：

（1）缩尺和位移坐标：

（2）缩尺和位移坐标随渐晕角旋转：

为渐晕角VAN，VDX可以位移实际光瞳向左或向右，VCX可以使光瞳在

x方向放大或缩小，VDY和VCY值的结果与前述类似。