Zemax光学设计软件

Zemax光学设计软件一、Zemax的功能•ZEMAX能做什么？ZEMAX是一个用来模拟、分析和辅助设计光学系统的程序。ZEMAX的界面设计得比较容易被使用，稍加练习就能很快地进行交互设计。大部分ZEMAX的功能都用选择弹出或下拉式菜单来实现。•ZEMAX不能做什么？ZEMAX程序或ZEMAX文件都不能教你如何去进行镜头或光学系统的设计。虽然，ZEMAX程序在进行光学系统的设计和分析的时候，可以帮助你做许多事情，但是设计者仍然是你。如果，你在光学设计方面只有很少甚至根本就没有经验，你就需要去熟读有关这方面的许多好书。最主要的，ZEMAX并不能完全代替工程实践。在一个设计完成之前，必须要一个有资格的工程师对软件所得的计算结果进行检查，以判断结果是否合理。二、Zemax的用户界面•1.主窗口•2.数据编辑窗口三、使用Zemax软件设计的步骤•1.编辑镜头数据•2.设置工作波长、系统F数•3.设置视场•4.计算已输入镜头的系统参数（如焦距、后工作距、放大倍率等）•5.像差评估•6.优化设计•7.公差分析•1.编辑镜头数据•2.设置工作波长、系统F数设置系统F数•3.设置视场•4.计算已输入镜头的系统参数•5.像差评估•6.优化设计•A）设置变量•B）设置优化函数•C）优化•A）设置优化变量•B）设置优化函数•C）优化•7.公差分析•A）设置公差•B）计算公差对系统的影响四、设计实例•实例一：单透镜设计参数要求：F＝4，f’=100mm，在可见光谱下，材料：BK7步骤一：进入Zemax主窗口，打开LDE步骤二：设置波长。在system菜单下选择Wavelength，输入需要的波长。在本例中输入F，d，C，再选择一个主波长。主波长的作用是用来计算光学系统的近轴参数的，如焦距、放大倍率、出瞳直径。步骤三、设置透镜孔径，系统要求F数为4。在System菜单下选择General，打开General对话筐，输入入瞳直径。D＝100/4＝25步骤四、回到LDE中，可以看到3个不同的surface，依序为OBJ，STO及IMA。OBJ就是物面；STO（aperturestop）即孔径光阑，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜；IMA是像面。对于一个单透镜，从物面到像面一共有4个面，需在STO面后面添加一个面。用鼠标选则STO面后，在LDE的Edit菜单中选择InsertAfter，在STO面后加入新的一面。步骤五、输入glass和各面Radius和Thickness。在STO面的Glass中写入BK7。2面的Radius设为100，透镜厚度设为4，像距设为100。注意，Radius的符号。现在镜头的输入资料已大致完毕。怎麼检验你的设计是否达到要求呢？步骤六、检验输入结果1.检查透镜的结构：2.检查透镜的系统参数3.检查透镜的像差从透镜结构图、系统参数及像差曲线，可以发现该透镜没有符合设计要求，像差很大。怎么让它合格呢？优化！！步骤七、优化1.设置变量：利用Zemax为我们计算一个满意的结果，就必须为它提供可以变化的参数。例如：半径、材料、厚度等等。在此，我们设置1、2面的半径和像距为变量。右键单击某个参数，可以定义它为variable.2.设置优化函数：什么是优化函数？它就好比是我们给它下达的工作目标。DefaultMeritFunction的设置DefaultMeritFunction的设置Selectingthepupilintegrationmethodtwodifferentpupilintegrationmethods:1.Gaussianquadrature(GQ)根据镜头输入数据，例如波长、视场的权重及渐晕系数等，为光瞳上的各光线设置合理的优化权重，计算结果精确。需要设置2个参数。Rings：设置某个波长的每个视场追迹的光线环数Arms：设置每个追迹环上的光线数物透镜＝3＝6对0视场，由于圆对称，追迹的总光线为Ring的数量；对其它视场，由于左右对称，每个环上追迹的光线为Arms的一半。例如：系统设置了一个中心视场，2个离轴视场，三个波长，按照Ring－3，Arms＝6来计算，对于对称系统追迹的总光线为：3×（3＋3×3＋3×3）＝63条光线。对于非对称系统，追迹的总光线为：3×（3×（3×6））＝162条光线。DefaultMeritFunction的设置DefaultMeritFunction的设置Selectingthepupilintegrationmethodtwodifferentpupilintegrationmethods:2RectangleArray按照方形光线阵列追迹需要设置一个参数：Grid：定义每个视场每个波长追迹的光线总数例如：Grid＝4×4，表示每个视场每个波长追迹16条光线。注意：这种计算方法的精度和速度都比Gaussianquadrature差。一般不使用。4×4现在看一下DefaultMeritFunction的设置结果DMF的作用是将RMSwavefronterror减至最低。但是，这些设置还不够，至少还要设置焦距参数。EFFL＝1003开始优化4.检查优化结果聚焦情况：系统参数：波像差像斑轴向色差•实例二：双胶合透镜设计参数要求：F＝4，f’=100mm，在可见光谱下，材料：BK7和SF1步骤一、输入透镜参数。打开实例一，在LDE上的第2面后添加一个第3面。步骤二、设置变量第二面是双胶合公共面，Thickness修改为4，将第三面的Radius和Thickness设为变量。其它参数，我们都在实例一中已经设置好了。步骤三、优化直接使用实例一中的MeritFunction进行优化。