ZEMAX软件基础介绍

Zemax软件的介绍ZEMAXl1美国RadiantZemax公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算 sequential及Non-Sequential的软件。ZEMAX与三种不同的版本：Standard标准版（原SE）;Professional专业版（原EE）；Premium旗舰版（原 IE）。主要特色分析提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP，*.JPG．．．等，也可存成文字文件 *.txt。优化表栏式meritfunction参数输入，对话窗式预设 meritfunction参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用，诸如LocalOptimization可以快速找到佳值，Global/HammerOptimization可找到最好的参数。公差分析表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设 Tolerance参数，方便使用者定义。报表输出多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。应用领域含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纤耦合，照明系统、夜视系统等。Zemax软件的界面Zemax软件的工作窗口菜单栏工具栏LDE表面类型Figure1Zemax默认的工作窗口菜单栏工具栏LDE表面类型Figure1Zemax默认的工作窗口ZemaxS镜数据编辑器（LDB表面类型Zemax在标准面型下有平面、球面和二次曲面等选项。LDE的SurfaceType（表面类型）栏分为两列，左边一列分为 OBJSTO和IMA三行，它们分别对应物面、光阑面和像面；右边一列的三行是左边三种表面的类型。默认的表面类型是标准型，用Standard表示。OBJ即物面被默认为0面。表格1 不同表面的二次曲面系数二次曲面系数（K）球面0抛物面-1双曲面<-1长椭球面-1<K<0扁椭球面>0表面的曲率半径Zemaxf^面的曲率半径有正负之分。ZemaxB定，所有线段一律以自左向右和自下向上为正，反之为负。曲率、曲率半径及曲面与对应主面间的间隔均以曲面顶点为计算起点。如果某一曲面的曲率中心位于该曲面顶点的右侧，那么该曲面的曲率半径和曲率都取正号，反之为负。厚度厚度是指前、后表面顶点间的距离。玻璃类型在Zemax中确定透镜的玻璃材料，直接用玻璃的名称，通过键盘输入。例如要用BK7当玻璃材料，就在Glass栏输入BK%如果某一表面的Glass栏设置为空白，表示该面的材料为单位折射率的空气，对反射镜，可在Glass栏输入“MIRROR输入的玻璃材料确定的是指从这一面开始到下一面之间的介质。半口径半口径是指透镜口径沿径向（与光轴垂直方向）允许光线通过的实际尺寸的一半Zemax软件的基本对话框孔径通过单击工具栏中的Gen按钮，会出现一个子菜单，通过它可以确定mm系统的孔径值、选择玻璃库，还可以给定系统的单位，默认单位是mm3.2视场Figure2孔径对话框3.2视场Figure2孔径对话框单击工具栏中的Fie按钮，会出现一个确定视场的对话框。可以在Y-Field栏里输入视场角，默认的单位为度Y-Field栏里输入视场角，默认的单位为度Field。白3「刘茂昌信「B客图宠尸区一使用f现填■miVBrtaITTV00Lg口口monokjanmca.iiai|omijuIlr2QFLDOCD「OCM：:.dooo(i(nco:C-OMCO||rir|uOTID|iMm|ifOilfn]00(1100口iMiijon1UfllLO「ihtDOO口「rriYi：|nrmm，crniE|0wrn--rnfticorsQbL.MEIDpOOK>：|Q值00-:QMCRQOH>D<「可厂r IILQOQO|nnorrp,mrnn网Q_nir|n(iirmrQfllQO1rtncri?nHerm.口IXILH111口n：m取口QQODDLnmrorh。厂1WCiDJ；KW；-用他汨:omtaaoooDC.QCWK)「9i.mo「KW；R.UJEKI口acuEaaoco2LQ(MW一inp口ip「ODlYt：i口n：minmmr□irm「11t-WKOjs00R.«™:C3WCa.8i®di：DWW=-unLODD，rrirrin口Tim。aitimnrnrnno1 ，"l. 1―欧妈 |排凫三L然助izffi3)Viu(\n田小：：LriVi;3.3视场对话框3.3波长单击工具栏的Wa必钮，出现一个设置波长的对话框。它最多可以输入24个波长值，它的单位是微米。最后要确定透镜的主波长，主波长是指在对透镜的所有一级及三级特性进行分析计算时所采用的参考波长。

使用斤1我门电16!?OOJDCO理守 便li ris10石王（3打重r20.5tUUJ_CO[j ruD.bbJ.COUJt「3（）E^oanc[i r-is□EE丁「门T-一0个WZCCClFi ri6D553：COXIErs0三口OOCC口k ri7O'553ZCIDDj■ra0工口OOTCCli rib由553XaD：rin=yoGvrn1 ri9n551T0mprnFcnrrn1 rsonvr「口nr门riTOOTITI1 r式印5rilTHTEF10rFfinTE1 r22n例nniv「ILmTOO?：COr1?faTO032CO_谗筐•〉同.]讪ju।i rzsi rmIL-l 工|三套»S5X00Xi05532COXIT帕L二I£）信心 波长对话框Zemax中的像质评价方法1几何像差曲线球差曲线在Zemax中点击菜单栏Anaysis>Mscellaneous>LongitudinalAberration,可以出现纵向球差图。其中，纵坐标为孔径，横坐标是球差（色球差）Figure5Figure5球差曲线图轴外细光束像差曲线点击工具栏的Fcd按钮，弹出如下曲线图。左图为像散场曲由线，右图为畸变曲线T和由线，右图为畸变曲线T和S分别表示子午和弧矢量Figure6 轴外细光束像差曲线2点列图由一点发出的许多光线镜光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围弥散图形，称为点列图。点列图表格中的数值越小成像质量越好。Figure7点列图3波像差图中表示系统光程差曲线，三组曲线分别是三个视场的子午和弧矢方向上的光程差，不同颜色表示不同色光。横坐标表示光束孔径大小，纵坐标表示光程差。当光学系统的最大波像差不超过？??4时，该光学系统的成像质量与理想系统没有显著差别。Figure8 光程差曲线4调制传递函数MTF定义MTF一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。它能反映不同空间频率、不同对比度的传递能力。一般而言，高频传递函数反映了物体细节的传递能力，低频传递函数反映物体轮廓的传递能力，中频传递函数则反映对物体层次的传递能力。横坐标是空间频率lp?mm＜每毫米线对），纵坐标是对比度，最大是1.曲线越高，表明成像质量越好。

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