zemax學(xué)習(xí)報告解讀

1、ZEMAX軟件學(xué)習(xí)報告摘要：目前我對ZAMAX光學(xué)設(shè)計軟件進行了初步入門學(xué)習(xí)，簡單了解了ZEMAX光學(xué)設(shè)計軟件的實際運用的幾個例子，以及對其步驟進行了詳細理解。對其分析和運用過程的問題進行闡述。關(guān)鍵詞：zemax運用例子 使用問題引言：ZEMAX是美國Radiant Zemax 公司所發(fā)展出的光學(xué)設(shè)計軟件，可做光學(xué)組件設(shè)計與照 明系統(tǒng)的照度分析，也可建立反射，折射，繞射等光學(xué)模型，并結(jié)合優(yōu)化，公差等分析功能， 是套可以運算sequential （序列性）及 Non-Sequential （非序列性）光學(xué)設(shè)計的軟件。ZEMA冼學(xué)設(shè)計程序是一個完整的光學(xué)設(shè)計軟件，是將實際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計概念，優(yōu)化，

2、分析，公差以及報表集成在一起的一套綜合性的光學(xué)設(shè)計仿真軟件。包括光學(xué)設(shè)計需要的所有功能，可以在實踐中對所有光學(xué)系統(tǒng)進行設(shè)計，優(yōu)化，分析，并具有容差能力，所有這些 強大的功能都直觀的呈現(xiàn)于用戶界面中。ZEMAX功能強大，速度快，靈活方便，是一個很好的綜合性程序。ZEMAX能夠模擬連續(xù)和非連續(xù)成像系統(tǒng)及非成像系統(tǒng)。ZEMAX能夠在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計中實現(xiàn)建模、分析和其他的輔助功能。ZEMAX的界面簡單易用，只需稍加練習(xí)，就能夠?qū)崿F(xiàn)互動設(shè)計。ZEMAX中有很多功能能夠通過選擇對話框和下拉菜單來實現(xiàn)。同時，也提供快捷鍵以便快速使用菜單命令。手冊中對使ZEMAX時的一些慣用方法進行了解釋，對設(shè)計過程和各種功能

3、進行了描述。ZEMAX前已經(jīng)是被光電子領(lǐng)域熟知的光學(xué)設(shè)計的首選軟件。該軟件擁有兩大特點，就是可以實現(xiàn)序列和非序列分析。在全球范圍內(nèi)，這款軟件已經(jīng)被廣大的應(yīng)用在設(shè)計顯示系統(tǒng)，照明，成像的使用系統(tǒng)，激光系統(tǒng)以及漫射光的設(shè)計應(yīng)用方面。hef斤戸TftdduiIhhnvrFU-iivEu 1 lumevd F*E Lfir: WSTindjktdEnf axuTMiRlrya.aMEajdlsMMM肯TC5-=U>iAE3LM .4AIM4. MMEOJJ . SE4EiM4覲 bAU"-L弊.克餐1&4曲站訊f'aindMdnf uiLT，糾第二步對光線特性曲線進行了

4、優(yōu)化，通過動態(tài)調(diào)整特定鏡片數(shù)據(jù)（選擇邊緣光高）正其離焦。生成新的光線特性曲線。HM*K-FE -OnMlTiUiMPI.ELlNENXHe Edli>>l SyHE 右站*耳仙| BaUiri W PL*| UM|i丨 Ctxi| Rrf| tpi HlJ 仙 | Em防|吋| W 敗|l御聊| 険hef T-pwThkemPFPtu -3 Iwrmavi V*e L Iv"mrv4；far: E-Jand b Edbfaxuj:EaMnUY3ME«工訊ECOS-TBTrljiiEaLM.>3a3M4. MMEOE0*；JJ.EE4E0Q-ggg_4）虹

5、MHUi“H韓沖$才Hu郵$機fruidudCnf 31H.VT4.4BWEd.iMMM:J.'r F«n吟怕TfM Fwn-iWW*>H屮濟畏il嚴(yán)Cl ；第三步對圖像進行了進一步的優(yōu)化,通過對第1面的半徑、第2面半徑以及第2面的厚fw -4.r« r . i i定義一個評價函數(shù)（理想的鏡頭評價函數(shù)應(yīng)為0）。度上設(shè)置變化的標(biāo)志（Ctrl+Z），稱為變量，這些變量可以用離焦來補償球差。同時對鏡片定義一個評價函數(shù)（理想的鏡頭評價函數(shù)應(yīng)為0）。怛rm L-UMiFhiO. kU4£j然后對工具（TOOI）中的最佳化進行自動最佳數(shù)值設(shè)定,得到無缺省評價函數(shù)

6、的光線特性曲線。hJWMriFHirA i'IHi M：M> AiI Fl-I . LIU m Ha JlIT- JTl 1-Ai.K In .-PF I HtHfrrmr«SBiihFmiriuaHbahmreqj-a Jan = E-jDahlia lumiani Fail L luHuarJ'.Jpf kni-i1 9tLhL>：¥0iTHVB*Ut*FH<li Ld3 BAriUBl1 33!4 9lhii3-3UH »».493UUa gggEHAHurAaiiiEnEanLh p3 . L»l*&l

7、t;13a期mmwiIJrarRi L4<l4h&WM最后將焦距變化圖變化以及多色光焦點漂移（Chromatic Focal Shift ）圖展示出來。EFFL:WTNQt衛(wèi)總此時一個F/4的鏡片，焦距為100mm在軸上可見光譜范圍內(nèi)，用BK7玻璃的單透鏡運用ZEMAX成基本設(shè)計。這次設(shè)計對ZEMAX輸入波長和鏡片數(shù)據(jù)，生成光線特性曲線（ rayfan），光程差曲線（OPD,和點列圖（Spot diagram），確定厚度求解方法和變量，進行簡 單的優(yōu)化這幾個方面進行了學(xué)習(xí)。2、雙透鏡(a doublet ):在我對使用ZEMAX寸單透鏡進行了簡單的設(shè)計后，我對雙透鏡設(shè)計進行了學(xué)習(xí)

8、。雙透鏡是單透鏡設(shè)計的進一步延伸。首先在ZEMAX軟件中如設(shè)計單透鏡的數(shù)據(jù)進行基本錄入，意思首先是對單透鏡的設(shè)計， 在進一步設(shè)計雙透鏡，所以運用上一次設(shè)計數(shù)據(jù)。我們只需要在光闌面加一個面錄入基本數(shù) 據(jù)以及玻璃類型。由于上次已有評價函數(shù)， 所以直接點擊工具進行自動優(yōu)化得到雙透鏡最原始的光線特性曲線?？侳it E空IDf* 知口A 直訊內(nèi)Sitfirpjji'H MAOrfiSWMOw Hr|pTOTR- I DC對于雙透鏡的設(shè)計對光學(xué)相差進行了質(zhì)的提高。然后用系統(tǒng)選項的跟新全部數(shù)據(jù)窗口。再將其光學(xué)像差變化圖以及二維圖和邊緣厚度數(shù)據(jù)展示出來。_ h.i CTLpd 十ftrirtiS 遼H

9、U劉.3*汕UPT_dl.X l«na hu iu T3e1b.KID EIE- 91 aasftifucf: T屈*jjtduaIhLdlMiiLdif'aE.i-aG*JiC 5 lUJUIIM.-E&E L :Ju-FvindscilEnEinliMrifLnXbT0訊X円ETCE-xutdAEdTL.5S7STI73. MMCCBn12.9MEi?aO.iMMMdE=n±Arn-4.Y衛(wèi)呦EV-A. SiLfLtAUsn.U .-<iSG：7aCi.MMWi4-LP9 Q伽斡141QZiVi軋 tndiirmisfinxvT .aa-1449

10、.HMMiji Lw Ofit &riEdlLgrt Z m 戲施& ¥ = -ZB.TiyPurEK'i & 3wi*i rwwEYLeoi- ks5 g rWeEmj殛胡>忻旳£ W3Z3d. tapstJlia Tle.Ii-:屈 3: Su-Ikv OitiUpdffli-Prirt WndtwNn unlhv1-3TE-LCbMV： f Ea* liicfc: K Fd. Tim：Luck e-± Euffutun: 0A： BlT； t Hvjal-mgthtd4X1. H2MM9M 2.91IB2»i|

11、Bi4 3由于到這步的時候基本是邊緣厚度過小，所以需要修正邊緣厚度，首先對鏡片孔徑放大。更新圖層，再增加中心厚度保持邊緣厚度在 3mm左右。再次更新表面數(shù)據(jù)窗口， 然后進行自動最佳化，再次更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)。得到新的一系列光線特性曲線以及二維圖、三維圖。Ms ro sMihT0TR LMEFFL A?-.二,弋M 乩 -10 JI MAX Fl - EMHVWUU?.LwrinlBi:BICVI,OI JMEFTT"0 ilTh«a 2 iM».EldTOTH： T1 « ?4 a*W hif TT 亠寸> _ 匕L*斗RLIW"? Lrn O

12、fifr Mh?r報 ZtMiiie Fl-BOTrtJLTiMp展GlQP*T”inu£EMWifucf: Trp*±uMriEjjtduaIhLdlMiaj±A£J.-3G*JiE 5 IUJMJIM.-E&C L 3ixlul»d'2Fvind4CilEnEinliiir-ifLnlbrrz:>-fTtnd&Ed7L.!5>7STS74-a urnEtn14.<3ME<>Ua.iHMMrA-IlTrlACa-1.4衛(wèi)呦處V-A. BiLCLtAVsn.4-LW Q咖斡Q軒軒刪TH*.f

13、-zuid«iEdof uuqr.Lfr?94l .HMMEdl Sohns Qp4ara- Hv*；5±: LByoul| 0 J IxlUp血t沖f Prbr Wfinttow 3 廣 ZwLes- Ms g 曲職EFHj LD0J11WFNO 出 D3MIEM>& MTOTR, LW(5! Z=MAX EE - WiZEWWi5irnphiiaGLanlllJ ZMXEjJlariT-odi R«pcr!h. Mk皈| D呵豈CE-7rr:«-MArdow t-hlpiJRw帖他E伽rilUW： JTJMi7jjdjuaIhsEbni

14、rirn±TH 叼咒 U>±g7L.aaii&<.7317：#Eg-U.Ji23»7“S tlEx：-EFUBAdjL"-LM .QttilMl£d. MMEOf-tndjfcE3Enf LmciLdh Sfllws OfncM- He忻lAtEl-rarit lv«ih icc.iddev rvi je 範(fàn) iMA 1r am.T3FI 1 AT L .<33MD>3Q.A3MM .DIMMa”4*ULOTH. hjC g 饑EFFU 9¥.=SJB牯IW “UHE叩。冷rnrR： 130最

15、后通過分析新的光線特性曲線得出場曲為主要相差，場曲曲線圖展示。通過雙透鏡的設(shè)計在單透鏡基礎(chǔ)上學(xué)到了產(chǎn)生圖層和視場曲率圖，定義邊緣厚度解，定義視場角。3、牛頓望遠鏡(a Newtonian telescope ):牛頓望遠鏡是最簡單的用來矯正軸上像差的望遠鏡，牛頓望遠鏡是由一個簡單的拋物線形鏡面組成的拋物線很好地矯正了所有階的球差。同樣的我首先錄入了基本數(shù)據(jù)對鏡面第一面進行初步設(shè)定，不同于雙透鏡，牛頓望遠鏡是一個全新的ZEMA）鏡面設(shè)計。我需要設(shè)計一個1000mmF/5的望遠鏡，這暗指需要一個曲率半徑為 2000mm的鏡面，和 一個200mm的孔徑。移動光標(biāo)到第一面，即光闌面的曲率半徑列，輸入-

16、2000.0，負(fù)號表示為凹面?，F(xiàn)在在同一個面上輸入厚度值 -1000,這個負(fù)號表示通過鏡面折射后， 光線將往“后 方”傳遞?，F(xiàn)在在同一面的"Glass ”列輸入“ MIRROR，選擇“ System”，“General ”，然后 在“通用數(shù)據(jù)對話框 （General Data Dialog Box）”中輸入一個200的孔徑值，并單擊“0K'。 得到基本的點列圖和光線特性曲線。評定像質(zhì)的一種較為簡便的方法是將艾利（Airy）衍射斑加到點列圖的頂部。進行此操作，可從點列圖的菜單條選擇“Setting ”，在“ ShowScale ”選項中選擇“ Airy Disk ”，然后單擊“

17、 OK。Re得到如下圖所示的可以看到有一小簇的光線在六角環(huán)帶的中心,RMS點尺寸是0。llpdatavcm+uU同昭副fClil+U0啊“_Cfrl+GRddaQrUf'V.inliTT4ii_.Orf-WMWOv«-ALlSl EfifunsiRflffifl+QitrATc也m 骷地r» 膽蚯酩 召letr會幅 Wkdow HelpIhLaniu2mll-zG*JiE 5 IUMJIM.-E*c L suimIMJu5EnLb|!liTLnLkvUM.OEIM'MW. MMCCaShl.QME'H"l.SMMM&ELIS1E.1

18、1 .-ilM&SK-HJwr i： %, F«rCp II h II *b< IB P E3 '.* . L .*t<i-r ujnrDUgrjm改變第一面的厚度著手，將之改為-800mm?，F(xiàn)在移動光標(biāo)到像平面，按Insert在主面與像平面之間插入一個虛構(gòu)的面。新的面很快會被轉(zhuǎn)換為折疊面。虛構(gòu)面的作用只是簡單地 用來安放折疊鏡面。在新的虛構(gòu)面上輸入一個-200的厚度值，保持鏡面到像平面的總距離為 -1000.0?，F(xiàn)在單擊“ Tools ”，“Add Fold Mirror ”，然后設(shè)置“ Fold Surface ”為 2,單擊 “OK'。然后進

19、行一步自動最優(yōu)化，再展示出此設(shè)計鏡面的3效果圖，可通過鍵入上下左右改變效果圖展示不同角度。- HMfiK-F? -MUMUX1!yiMPtE!riLINI5.fMD(ifuEf: FvandftEdSPjFTUtdJIiEdAZurd*4C«rd BemIcS-=u>iAEai卑 Lm Pai* EtMxjrLdl Schwa Qp4dpi HsOpta nriu iion_Gbbtf Bvarch耐純擁叭 Memh府沖局irwc AJI Vrubka 61ihi MdbnArtrtior TvirplilF.TqlfTsW lifTMig TdUm-CV UTMIHTii T

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22、妙搭躋暑4Ms g tTOTRi 9-M円沖際昭1叱3磁喉1m：Ri ImuWFNO- iDlZ'S看上去更為實際，如果不是所有的表面都是可見的，選擇“Sett ing，然后將第一面"Circular Obscuration ”)，在光束中“Standard ”，在對話框中為孔徑類型選擇圓形遮攔( 安放一個“遮攔(Obscuration ”，這樣就考慮到了折疊反射鏡阻擋了一些光束。為“最大 半徑(Max Radius )”輸入40,然后單擊確定。和最后一面的選項分別改為 1和6,或單擊“ Reset ”，然后按“ OK'。(Jj ZEMWC EE DJJEWX.SAM

23、RJP.LENUNHe Ednnrs-宰" 杯d、祖 Toois 陽ham曰iE5>cm WMow He極小|葉|曲A |b卩E3! Lm Dflt 6dh?rkill a Ihiiif¥i<S'ZBTidjLESEU>JjLE3CDGrd BE»ak.frind&EdCoard BemLTwi Km 帕JDQTOTH: MOCTinLLItnf Ll3E.pTif LriLtvamMcaC4MC0MM：?MM：CLO.aC4£O回” ace" .iUiXIKi3DL>mI 住聞也汕 5M>-gsL

24、M4站皿貫創(chuàng)FkM.4 dU HapjMeria Facia|WF«n 耳r Detaft呦商®d廠刪L5HF4MRcWnK|DwwwH 1-tafaLvn EseF®如徑冋 oannr bkhKBwFUrtKTiZ|DUM1WCMnRm 審 |Uh廠 SjHSPkFewLcriojrfisn|8時 ” |ClWK|rn¥¥wriP FWdi RavaClWV.廠$點嗚刖詁OHtrtZ:|6.www廠 Scrfhi NSCAPE igarOf. I Cnd I在設(shè)計牛頓望遠鏡的過程中進一步學(xué)學(xué)習(xí)了使用反射鏡，圓錐常量，坐標(biāo)中斷，三維圖 形。施密

25、特一卡塞格林系統(tǒng)是一個帶多項式非球面矯正器的完全設(shè)計,相對來說較復(fù)雜，這也是我唯一學(xué)習(xí)的一個光學(xué)系統(tǒng)的完全設(shè)計。同樣第一步仍是進行了初步錄入數(shù)據(jù)，設(shè)定波長等等。然后二維圖如下圖所示。胚 Mb E<Hxjri d n凹t迂lLdl Sakwb OnHumifuEf:LuasriEIjtduaIhLarwiiLia3iM-I-3-U*E*K±u£-L-ZtJiE 5 iu£ua*lsEftC L :ixlul»d'Ju- *wF»and*EdCnEinliiiWfY0 訊STSETUtdfliEdek£ am Eif1. M

26、MCCw：5.4MEIMa”曲 oiM-AjZITrlACSEnELCiLFiii. M鍛沁E.*3iMEfr3V-利q臟斡-14 IHWIP4l，申輯咖0和柯PPZtVifT：and&Ed!3f iniqr3.a37B3la”訊 MC4!Liy | UM | 耳裁 gl| | 剜 | 仙 | E»K |WFMO- S DIW1_曰冷hJSTOTRj fll我將加入輔助鏡面，并安放像平面。我們以后將讓ZEMA勸輔助面計算恰當(dāng)?shù)那省，F(xiàn)在修改表格，使之如下表所示的以表達一個新的面。得到新的二維圖像。Lt | UM | 耳劃Pl | 跟 血Ms WWiJwifucf: jUBIh

27、沁 w2uU-zG*JiE 5 mujiM.-E*c L :UlulMFfandEdCnEinii-lilifLnLkv0訊腳弭STS5TU>dAEdEdan&Cjj1. MMCOan5 .4MEIMa”曲 O3C4Ahinder nid. R燉HG.aiMEa3Q.iUMM貝-3t幹曲韓4fTindJLEdCef smTZB. MMCgEI7JK%Z.atMTJamccEiS-=U>1AE3n£umE.iJ .7T24K-C氓 LW- CW 6<M<»r然后選擇“ Editors ”，如前面一樣確定評價函數(shù)。然后進行自動優(yōu)化。展示出光線特性

28、曲線，評價函數(shù)可以直接關(guān)閉，自動保存。HMiK-FE - PUF!iAJLri!UJWH FC,!L即| UM |耳甘Ctrf|叩|対 血I中* I E叱frtiMffi- M*CrCrS fWWfirw Ht韻fuH;町*f-xandiiiEdWinder nfTlMiLEdEnEanL-iiCntLamirn£LI5E.|TfiTWyL. MMCC：LA£U>±AE3ntsEUC-Ttnf nE-pw I叫|呻 仙| 3 護用ITe宅V«luv Eee丄和L : HfJTSo3CT5J ElUXbBUDAHhElE=S1U UB-'Al

29、fE££BE =UUCOA 4| E EXIQI i 1£U4 :VtrriHRHpLr Wiiicmi'F bom4«Ey cnnvlr-idnv4 : earnBLKFHe- laiEiiU" gLtai EluEmavbSEndjhEy ramr-iiHEH.G GlL£X:aua>*cusa £:tL.罕珂19漳曲期9Q ,4314? ” La-ISb3 |.9*a Lii13,1 7il«3i|r :DSDKIGHH1a .awiEiMa .aooEiHa .IB4N9-4E3L.74iSm

30、9 .-9ML94locJa tldLffrt Ms g rWeWFNO- 5 D1-5J?30TOTRi 71TMidi第 LE fUifr ErfTOrB 1 53SaMn Qp4u!n Hi 如u芮 iMu => |碣|(zhì) 腳| lm| 強 e| 剛|fiucf: T屈* Mir,EIhLdiniu05*3iM4.-I-3-U*E*E±AU-3G*ab 5 IUJU1IM.-E*r L :uiMahd°Ju-FTind4!E!lEnEinliiiIifLriHTjrafTindJLEdCnf smcir1. MMCOKF：S.aMEiMa.iHMMra£

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32、型，從所顯示的對話框選擇LlpdflF Siting c Prinr Wndr 1>n /nnmCQT 0 HUB CEC!：EIU GCA-E Id iSM _#jEC «.b lLl'；門加計卅"鞋山弓?中hjjjjSCftT TBiTB .:D. Dosoao&.zieMTC. D4i«DP.M1WPD. UICHta.H51SZ1L3-. *>49041D.MSCiaS!b. UHMb&.M3M0D.C41MDt>. 3S3«»b.UKiL»tf. aC*>4i0TOTRi 73

33、EVENASPHER”這種面型允許為非球面校正器指定多項式非球面系數(shù)。單擊OK在第一面向右移動光標(biāo)直到“ 4th Order Term ”列，鍵入 Ctrl-Z。這樣就給這個參數(shù)設(shè)置了一個變量標(biāo)記，當(dāng)前為0。也在“ 6th Order Term ”和“ 8th Order Term ”上設(shè)置變量標(biāo)記。Ljan fua w iMriFFLi W.HBH4WFMC« T.-RiriV丹IDiTOTHi TL*11i/? ZEMAX EVDWJ.tAMPlElSNLZM覚 Li Dili! tLcrEU£f：lTP*也 £1*e Ttia(31 M*x TtnEels

34、CEdflf I*ei.Bth DiSae Tgl*cEi CEthr T*ei5Ixh 肚* TuaL(I1 Mil I«!E.lEds CEdiz JAEl.JizOBJ=K7EIa.OMJM7O.MMWVD.EO3MD-a.OMW0.DIMM.MEO-JDI.3MMS2F7uriid：d3Furiiicd斗l?ind*cdLtm Me g記駅ER也站詁TNS 7.MT1-3EWWT0TT?：7?二危 | p«5rwnta T-pb H*i>amQFS Ddi* F-cSiarC-ati faH«i CwdDHm*r T-pp*ui>u>Ih

35、aHhna mJ* g Zf JiMBE«lbFibb -3 iMreiavrf J “ dr*a Th fm14lh 1Ei.an4*rrir«4P BHL&grafLKIB3 -3Cs3ta-3d A-3&3E-3flTfit»n Jb盧kCIAd KldU1 MUiHnIG MAabS» aaauia"ZdraiF 訊 F *>!時.ka<RvramEa-*3-¥HivinRE .PTl+i0 KEK>SnBMAEQ-h i. .vmm C. MRKauunffi.graaxi匚HAH.amLH

36、Ld'EnCliHLH.pa .aHE«!iQ.CMKimew brc再次進行自動優(yōu)化處理得到了光線特性曲線。Lav I LU I >H時！-3| FmkJ I fed I HI Phi I Era. IIIWS. iJ'irrr Hw4prIK nJI !.-,««然后打開視場角，調(diào)整設(shè)計。從主菜單，選SYSTEM , FIELDS，并將視場角的個數(shù)設(shè)置為3，輸入y-角0.0, 0.3和0.5度。點擊系統(tǒng)選項中的更新得到新的光線特性曲線。TOTHi 71訂七I恥荷再次進行自動優(yōu)化處理，此時已經(jīng)很好的平衡了相差。L舉 | UM | 耳封 Ct

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