光学设计ZEMA X光软件操作说明详解

ZEMAX使用方法的例子。ZEMAX1、主窗口：这个窗口有很大的空白空间，顶端有标题栏，菜单栏和。菜单栏中令通常与当前的光学系统相联系，成为一个整体。21）透镜数据编辑；2）绩效函数编辑；3）多重结EE；5）EE3（Ranfan；光学传递函数（MTF；曲线（DotSpot）……等等。45、窗口：框是弹出窗口，不能改变大小。窗口用来改变选项和数据，WindowsSystem:用于确定整个光学系统的属性；图像显示分析。包括：系统图（Layout、Rayfans，Spotdiagrams，Diffractioncalculationsandmore。Tools：工具中令是可以改变镜头数据的，也可以从总体上对系统进行计算。包括：Optimization，tolerancing，testtefittingandmore。MacrosZPLmacros。Extensions：ZEMAXExtensionsZEMAXHelp：提供文档主窗口菜单栏下面，还有一排按钮。这排按钮可以对一些常用令进行快速选择。所有按钮的功能在菜单中都能找到。按钮的标题与文件菜单下框中相关令不完全1024×768以上的分辨率。BackspaceF2键。左右光标键，home,end键都可以用来辅助编辑。鼠标可用来选Tab或者Shift-Tab向一个方向移动一屏。Tab或者Shift-Tab键也可以向左右移动光标。PageupPagedown键一次将光标移动一屏。CtrlupCtrldown将光标移动到本栏的顶端或者底端。Homeend键将光标从第一行和最后一行之间切换。Ctrl-homeCtrl-end可以将光标从最后一列第一行和最后一行之间切换。单击单元格会将光标移到其上面。在单元格上双击会弹出solve框。单击鼠标右键也会弹出solve框。刷新：这能根据现有设置重新计算在窗口中要显示的数据；剪切板：Windows输出WindowsMetafile,BMPJPGJPG窗口的内容可以被打印、可以拷贝到剪切板，也可以存为一个文件。这能可以用于对头文件可以与被锁定的窗口的数据进行对比分析。如果窗口被锁定了，就不能。要重窗口完全相同。这能有助于建立一个基于原始窗口设置的新窗口。克隆窗口建立之种选项高度要比宽度大。默认的长宽比可以在文件的Preferences框的Graphics标X、Y之间切换。通过文件菜单中的Preferences框下的Graphics创建新的图形窗口，：提供所有打开图形窗口的。其中任意一个都可以选择用来与当前显示的图形进行。功能有助于对两个相似的图形或者结构进行比较，用以发现细小的变文本：在新窗口中显示文本数据。不是所有的图形窗口都支持这能Bok，用有几种支持令，每一种使用特定的语法。如TEXT“string”x、yanglefontxfontxfonty确定。坐标使用归化单位：图形左边缘x=0.0,x=100.0y=0.0y=100.0。原点为屏幕是左下角。角度值用度数表示。Fontxfonty的单位可以是任意的。角度、Fontx、fonty的值可以不定义，此时使用的是默认值。LINEx1y1x2LINEx1y1x2y2的直线。XY的单位和坐标系统与上TEXT命令中的确定方法完全相同。BOXx1y1x2BOXx1y1x2y2为对角位置绘制一个方框。XY的单位和坐标系统TEXT命令中的确定方法完全相同。ELLIPSExyrxELLIPSEx，yrxryrxry相ryrx的圆。在注释框中有几个按钮后，释放鼠标。选中的区域会放大到充满整个窗口，但是图形的比仍然保持不变。剪切板：将窗口内容到Windows剪切板。下面有详细的介绍。ASCII文件；的内容可以被打印、到剪切板，和保存到一个文件中。这能应用于对不同的镜头一致。这能有助于建立一个基于原始窗口设置的新窗口。克隆窗口被建立之后，与其大部分框都有自说明文件。一般来说Windows的框都有OK和Cancle按钮。分析功能中（比如RayFanPlot）的框可以对不同选项进行选择。这种框（OK：（Cancle：帮助：ZEMAX帮助系统。A载入时，在系9A15的设置，因为它有自己的特定设置。载入按钮也是一样的。当按入按钮时，ZEMAX会检查是否这一镜头之前有过设“CFG”。CFG文件中没有镜头数据，而只是对没有分析功能进行的用户设置。TabShift-Escape可以使用。EscapeMTF,PSF,EncircledEscape效的。对于象质分析功能，Escape键中断对新的光线的追迹计算，但是，已经追迹的光线Backspace键可以对Backspacesolves对在图形和文本窗口中，击鼠标右键会弹出对窗口进行设置的框。这与选择“设置“lves话框。在编辑窗口中移动到前一个单元格，在框中移动到前一箭头（左右上下X、YPageZ旋转视图。Ctrl+PageWINDOWSZEMAX与其他应用程序之间Windows在框中与按下或者默认的按钮等WindowsWindows“保留区域“。Windows程序都可以对剪切板进行导入和输出。ZEMAX最基本的功能就是用来产生图形和文字数据，它只支持对剪切板的输出。一ZEMAX产生ZEMX的图形和文本输出到剪切板中是非常简单的。选择所需要的图形和文本，然后选择菜单中的“窗口”，“到剪切板”即可。表面上看不到任何变化（数据的传送非常快理程序中，运行这一程序，现在“粘贴”，这一选项一般在程序的“编辑菜单下。可以查阅这一程序的文档说明。WindowsZEMAXWindows的剪切板中可Metafile”MetafileWindows程序可以导入这类图形了。将ZEMAX图形输送到其他应用程序中的另外法是使用屏幕捕获，这能将整个Ctrl+PrintScreenALT-PrintScreen。屏幕位图获后，可以使用Ctrl+v或者“编辑”菜单中的“粘贴”命令粘贴到其他程序中。具体使这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语瞳需要不均匀的照明。为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。对每一种分布（均匀分布除外切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。ZEMAX也支持用户定义切迹类型。这可以用于任意表面。表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。对于表面切迹的信息，请参看“表面类型”这一章ZEMAX列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了从第一面到不同物方央射到象平面的那一条。注意，没有渐晕和像差时，任何穿过入瞳的光线也一定会通不一定穿过光阑的光线瞄准）或光阑（如果使用光线瞄准但一般说来，不会同时通过二者中心。常用的是主光线通过渐晕入瞳的中心，基本光线通过无渐晕的光阑中心。ZEMAX不坐标轴（系光轴为Z轴，正方向为光线由物方开始的方向。反射镜可以使方向反转。坐通常方向沿着Z轴正方向从左至右。当有奇数个反射镜时，光束的物理沿Z方向。因此，经过奇数反射镜之后，所有的厚度是负值。（OPD有很多其他的方法来判断一个系统是否是衍射极限，例如：列数（在同一系OPD；标准偏差，最大梯度误差，等等。当使用法评价系统为衍射极限时，运用另外法可能不是衍射极限，这是可能的。ZEMAX的图，例如，MTFDiffractionEncircledenergy（衍射能量圈图）0。0.0X，0.0Y对于边缘厚度，ZEMAX使用两种不同的定义。通常来说，要计算一个特定表面的边缘厚度，采用下面的：Zi为表面+y方向半口径对应的矢高，Zi+1是下一面在+y方向半口径的矢高，Ti是表面边缘厚度计算时由于一般采用+y1。物面是“0”。额外数据被用来定义特定的非标准面型。比如，用来定义衍射光学面的位相（Binary1面型。在“面型”这一章“额外数据”部分，有关于额外数据的完整讨论。视场可以用角度、物高（用于有限距离共轭系统ZZEMAX运用一下将X、Y视场角转换为光线的方向余弦xy l＋m＋n这里，1、m、nx、y、zZEMAX支持的一种系统孔径类型。这是指入瞳位置、物空间数值孔径、F/#数、光阑面半径中只要有一个确定。其他的也都确定下来了。所以，设定号孔六边环（Hexapolar在诸如点列图的计算时，ZEMAX通常选用一种光线分布。光线分布指入瞳处光线的660度分布，第一根光线0度（X轴方向12根光线（19，因为中心光线可以认为是第零环186根光线。551+6+12+18+24+30=91根光线。F/#像空间数值孔径NA是象空间折射率乘上近轴轴上主光线与近轴轴上+y边缘光线之间夹角的正弦平移的系统（哟坐标转换平面、全息、光栅、理想透镜组、三维样条曲线、ABCD矩Seidel象差，畸变，ZEMAXHx,Hy,Px,andPy。HxHy为归一化视场坐标，PxPy10mm30、7、10mm。坐标（Hx=0,Hy=1）表（x=0mm,y=10mm（x=0，y=8注意：归一化坐标总是位于-1到+1Hx2＋Hy2≤1,Hy=0，Px=0，Py=1Px=0，Py=1您定义了光线设置来计算系统绩效函数。如果使用归一化坐标，即使优化瞳大小和位y-field的角度选为0；7；10度，这表示角度空间中的最大视场“半径”10度。则归一化视场坐标（Hx=0，Hy=1）x-field0度，y-field10度。归一化视场坐标（Hx=-0.5，Hy=0.4）表示x-field是-5度，y-field4x-fieldHx的非零值。Hx和Hy值一般指物方角度空间内圆上点，圆的半径由最大径向视场决定。X10度；y-field是611.66度，HxHyHxHy为归一化物高。近轴的含义是“在轴附件”。近轴光学是由定理线性形式描述的光线。定 nsinθ=n

nθ=n虽然有很多的简单可用来计算近轴参数，比如焦距，F/#，放大率，等等。但ZEMAX通常不用这些。ZEMAX通过追迹实际的旁轴光线（指符合定理的光ZEMAX之所以采用旁轴光线而不采用近轴追迹光线，是因为很多的光学系统包ZEMAX计算很多的近轴参数，但在系统具有非标准元件时，使用这些参数值要十分0。Θ为象空间近轴边缘光线角度，n为象空间介质折射率。近轴边缘光线按特定的共轭F/#F/#F/#的定义。YZyYZ面垂X轴计算。每一面的大小通过设置半口径来描述。默认的设置是允许所有实际光线通过孔径光阑的径向口径。如果在半口径一栏中输入数值，在数值右侧会显示一个“”，这个字母表示这一半口径是用户定义的。用户可以定义一个具有折射本领表面的口径（如前所述，用键入数值的方法就可以实现用户定义，如果没有定义表面口径，ZEMX设为可变的口径。可变口径是圆形口径，径向最大坐标通常等于这一表面的半口径。表面口径类型可参见“表面特性口径”。都是精确计算的。ZEMAX通过追迹入瞳边缘的光线来计算轴对称系统的半口径。对于非轴对称系统，ZEMAX运用固定数目的光线或者使用迭代方法来计算半口径，采用迭代方法较慢，但更为精确。详见“快速半口径”。需要注意的是，ZEMAX自动计算的半口径只Z的坐标会出现多值。比如，一个很深的椭球面对于同顺序光线追迹指按照预先给定的顺序从一表面追迹到另一表面。ZEMAX对表面进行01表面，然后到253面的情况，即使这些表面的实际位置可能出利例数利例数是对要求非常高的成像系统进行成像质量评价的法。利尔ZEMAXPSF，并得到两者峰值的比值。当象差很大，PSF的峰值很模糊时，利尔数没有作用，因为这种情况下比值小于0.1。F/#；入瞳直径；数值孔径或光阑尺寸。对于一个特定的光43个也确定了。系统的孔径用来确定物Z轴方向的偏离值。180度后，仍然要使用这一符号规全反射当光线与表面法线间的夹角过大，不能满足定理的折射条件时，就发生了全反1面，从Z向坐标值最小。在非轴对称系统中，总长度的用处不大。晕系数是描述入瞳大小和不同视场点光线的位置。ZEMAX有五个晕系数：VDX；VDY；VCX；VCY；VAY5X向偏心、Y向偏心、X向晕系数、Y向晕系数和晕的角度。5个因子默认值都是0，表示没有晕。是从视场中的某一点追迹到入瞳的顶端。如果系统不存在晕，ZEMAX在进行大部分计’P=VDX+P(1- ’P=VDY+P(1- 然后，已经缩放平移的坐标通过晕角度进行旋转“P=

y

“P=

’y

’式中，θ是晕角度VAN。VDX使光瞳左右移动，VCX使光瞳在X方向扩大或者缩小。对于VDY和VCY，意思也是一样的。注意，如果晕系数都为0，光瞳坐标不会被ZEMAX的一些功能可以从任意一个没有指定晕系数的视场点出发追迹光线，但这ZEMAX也有一些功能对中间视场不会自动去除晕系数，比如在优化评价函数中的光线操作数（REAXX方向位置）ZPL宏。如果晕系数没有被排除，ZEMAX在计算时会将晕系数考虑在内。对于旋转对称系统ZEMAX使用最接近的已经视场点来决定一个任意视场点的晕系数一旦晕系数被确定下来，就需要设计者确定超出光瞳外面的光线是否实际上被遮用不同的晕系数，他们的视场坐标必须相差最大视场坐标的1E－06次方以上。这是因为ZEMAX必须对所有视场坐标具有不同的晕系数，这是没有物理意义的。要建立这类的正确方法是使用多重结构，通过多重结构编辑器设置晕系数述，在近轴入瞳面上对孔径进行重描；如果进行光线瞄准定位，则在光阑面上进行重晕系数可以在“视场数据”框中定义。详见“系统菜单”这一章。晕系数也可以波长数据通常在当前系统温度、气压条件下进量，以微米为测量单位。默认系统20摄氏度，空气压力为一个大气压。如果系统温度和、或者气压改变了，或者由多波长数据在“波长数据”框中输入，参见“波长”部分说明波长数据通常在当前系统温度、气压条件下进量，以微米为测量单位。F/#式中，θ指像空间边缘光线角度，n是象空间折射率。边缘光线在指定的共轭面上进径平方的平均值，可以得到数值孔径的均RMS，并转化为F/#。F/#的定义。F/#。新建说明：此选项使ZEMAXZEMAX将警告你要保存镜头数据。ZEMAX将警告你要保存镜头，参见“附加”。保存另存为（Saveas）session文件session说明：ZEMAX用户界面有两种完全不同的模式：NSC物体放在一个非共轴组件中，这一组件放在第一面上。不使用物不使用视场框。波长框用来定义要被追迹的波长，只追迹源于NSCE中的光fansplotsdiagrams或者多个探测物体（DetectorObjectZEMAX会提示新镜头插入面的数字，并为新数据让出空间。框中也有“IgnoreObject”10。地址AddressLine显示在“地址”AddressLine显示在“地址”AddressLine显示在“地址”AddressLine显示在“地址”AddressLineShowLine4ShowLine5ZEMAXZEMAXZEMAXZEMAX寻找文件的缺 ，如玻 和常用镜 Output文本和图表输出的缺 Lens镜头文件的缺 ZPLZPLMacros缺 Undo取消/重复功能中镜头文件Stock ，所有常用镜头都存贮在StockPath ObjectDLLGlassCoating。，图表。，Date/Time选项。B/W缺省时，ZEMAXB/W缺省时，ZEMAX打印出的图表时彩色的。若选中此项，打印出的图表为黑白色，只有彩色才能打出彩表。ShowOptionsWinx，yx，y值，这能调整程序的大小和Metafiles（件ZEMAX可生成几种不同类型的Windows件格式件可用来图表到剪贴扳上，或图表到磁盘上，这样可将图表输入用的是16bit格式，然而有些Windows3.1应用程序用的是一种变化的称为“16bitceable”格式。最近，32位的应用程序用的EMFMetafilePen以像素方式决定绘图设备画笔宽度件可以是通过剪贴板或AspectRatio（长宽3×44×35×3是长比宽大的显示比例。此选项对打印和屏幕有相同的WindowAspectRatio设置选项来使用活动光标(useactivecurser)Window下拉的选项来确定此窗口是否显示活动光标。ZoomedGraphics)ZYXZEMAX在0的情况下进行坐标变换的规定是一样的。如果不选择此这与ZEMAX0的情