实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作.doc

实验一 光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作一 实验目的 学习ZEMAX软件的安装过程，熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。二 实验要求a) 掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。b) 掌握ZEMAX软件的用户界面。c) 掌握ZEMAX软件的基本使用方法。d) 学会使用ZEMAX的帮助系统。e) 学会使用ZEMAX初步仿真光路图。三 实验内容（一） 界面及基本操作1通过桌面快捷图标或“开始程序”菜单运行ZEMAX，熟悉ZEMAX的初始用户界面，如下图所示： 图1.1 ZEMAX用户界面2浏览各个菜单项的内容，熟悉各常用功能、操作所在菜单，了解各常用菜单的作用。3. 熟悉使用各个常用的快捷按钮。4学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口（镜头数据编辑、优化函数、多重数据结构）。5调用ZEMAX自带的例子（例如根目录下samplestutorialtutorial zoom2.zmx文件），学会打开常用的分析功能项：草图（2D草图、3D草图、渲染模型等）、特性曲线（像差曲线、光程差曲线）、点列图、调制传递函数等，学会由这些图进行简单的成像质量分析。 6从主菜单中调用优化工具，简单掌握优化工具界面中的参量。 7掌握镜头数据编辑（LDE）窗口的作用以及窗口中各个行列代表的意思。 8从主菜单-报告下形成各种形式的报告。 9通过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件，学会查找相关帮助信息。 （二） 仿真光路图 根据已拟好的设计草图，在ZEMAX中实现光路仿真，包括光路系统整体设置、创建光学元件、透镜（组），元件间大致间距等。1.光路系统的整体设置，包括此光学系统所适用的波长、入瞳直径、视场等，在主菜单-系统里有相应的各个设置。2.创建光学元件、透镜（组），就是将设计草图中的各种光学元件用ZEMAX的方式去仿真实现。ZEMAX仿真的基本元素是面和面间距，仿真创建各种元件基本都以具体设置每个面和面间距的参数来实现。（1）面：面的基本参数包括面型（Surf:type）、 曲率半径(Radius)、厚度(Thickness)、材料（玻璃）(Glass)，半口径(Semi-Diameter)等，每一个面对应于LDE窗口里的一个行，每一个参数对应LDE窗口里的一列，如下图：ZEMAX的默认面型是透明标准（Standard）球面，曲率半径和半口径为无穷（Infinity）。面的厚度和材料的定义都是以指定面起向后算到下一个面之间的这一段的厚度和材料。（2）面间距：指的是该面在光轴上的交点到下一个面在光轴上的交点之间的距离，向右为正，向左为负。常用于标识透镜厚度、元件与元件的间距等。例如：一个透镜的厚度，可以用透镜的前表面的面厚度值Thickness来完成仿真；前一个元件与后一个元件的间距，可以用前一个元件的后表面到后一个元件的前表面之间的面间距来完成仿真。3.根据设计要求和设计草图，估算各个元件之间的大致间距，通过面间距的设置，实现整个光学系统的初步仿真。 4.仿真一个轴上点光源（）在物距为u=30mm时，由焦距为20mm，材料为BK7，口径为10mm的单正透镜成像的光路。四报告要求：1. 打开安装目录下的samplestutorialtutorial zoom2.zmx文件，生成其2D图、渲染（转角）、像差特征曲线、OPD曲线、曲面数据报告（第7面）和图解报告4。截屏后打印出来。 2. 试在打印出来的2D图上标出各个面的位置以及相应面厚度值的具体指向（方向、范围）；比较分析LDE窗口中两个“半径”（Radius和Semi-Diameter）具体指的是什么，并定性的在2D图中标出第5面和第7面分别的Radius和Semi-Diameter。 3. 试从帮助手册（主菜单-帮助-操作手册）中查找点列图左下角关于GEO RADIUS和RMS RADIUS的定义和区别。 4. 完成三（二