ZEMAX軟件基礎(chǔ)介紹

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Zemax軟件的介紹ZEMAX是 Radiant Zemax 公司所發(fā)展出的光學(xué)設(shè)計(jì)，可做光學(xué)組件設(shè)計(jì)與的照度分析，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(yùn)算sequential及Non-Sequential的軟件。ZEMAX 有三種不同的版本：Standard 標(biāo)準(zhǔn)版（原SE）；Professional 專業(yè)版（原EE）；Premium 旗艦版（原IE）。1 主要特色1.1 分析提供多功能的分析圖形，對(duì)話窗式的參數(shù)選擇，方便分析，且可將分析圖形存成圖文件，例如：*.BMP， *.JPG等，也可存成文字文件*.txt。1.2 優(yōu)化表欄

2、式merit function參數(shù)輸入，對(duì)話窗式預(yù)設(shè)merit function參數(shù)，方便使用者定義，且多種優(yōu)化方式供使用者使用，諸如Local Optimization可以快速找到佳值，Global/Hammer Optimization可找到最好的參數(shù)。1.3 公差分析表欄式Tolerance參數(shù)輸入和對(duì)話窗式預(yù)設(shè)Tolerance參數(shù)，方便使用者定義。1.4報(bào)表輸出多種圖形報(bào)表輸出，可將結(jié)果存成圖文件及文字文件。2 應(yīng)用領(lǐng)域含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纖耦合，照明系統(tǒng)、等。Zemax軟件的界面1 Zemax軟件的工作窗口菜單欄LDE工具欄半

3、口徑玻璃厚度表面類型曲率半徑Figure 1 Zemax默認(rèn)的工作窗口2 Zemax透鏡數(shù)據(jù)編輯器（LDE）2.1 表面類型Zemax在標(biāo)準(zhǔn)面型下有平面、球面和二次曲面等選項(xiàng)。LDE的Surface Type（表面類型）欄分為兩列，左邊一列分為OBJ、STO和IMA三行，它們分別對(duì)應(yīng)物面、光闌面和像面；右邊一列的三行是左邊三種表面的類型。默認(rèn)的表面類型是標(biāo)準(zhǔn)型，用Standard表示。OBJ即物面被默認(rèn)為0面。表格 1 不同表面的二次曲面系數(shù)面型二次曲面系數(shù)（K）球面0拋物面-1雙曲面-1長(zhǎng)橢球面-1K02.2 表面的曲率半徑Zemax中面的曲率半徑有正負(fù)之分。Zemax規(guī)定，所有線段一律以自

4、左向右和自下向上為正，反之為負(fù)。曲率、曲率半徑及曲面與對(duì)應(yīng)主面間的間隔均以曲面頂點(diǎn)為計(jì)算起點(diǎn)。如果某一曲面的曲率中心位于該曲面頂點(diǎn)的右側(cè)，那么該曲面的曲率半徑和曲率都取正號(hào)，反之為負(fù)。2.3 厚度厚度是指前、后表面頂點(diǎn)間的距離。2.4 玻璃類型在Zemax中確定透鏡的玻璃材料，直接用玻璃的名稱，通過(guò)鍵盤(pán)輸入。例如要用BK7當(dāng)玻璃材料，就在Glass欄輸入BK7。如果某一表面的Glass欄設(shè)置為空白，表示該面的材料為單位折射率的空氣，對(duì)反射鏡，可在Glass欄輸入“MIRROR”。 輸入的玻璃材料確定的是指從這一面開(kāi)始到下一面之間的介質(zhì)。2.5 半口徑半口徑是指透鏡口徑沿徑向（與光軸垂直方向）允

5、許光線通過(guò)的實(shí)際尺寸的一半3 Zemax軟件的基本對(duì)話框3.1 孔徑通過(guò)單擊工具欄中的Gen按鈕，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)子菜單，通過(guò)它可以確定系統(tǒng)的孔徑值、選擇玻璃庫(kù)，還可以給定系統(tǒng)的單位，默認(rèn)單位是mm。Figure 2 孔徑對(duì)話框3.2 視場(chǎng)單擊工具欄中的Fie按鈕，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)確定視場(chǎng)的對(duì)話框。可以在Y-Field欄里輸入視場(chǎng)角，默認(rèn)的單位為度。Figure 3 視場(chǎng)對(duì)話框3.3 波長(zhǎng)單擊工具欄的Wav按鈕，出現(xiàn)一個(gè)設(shè)置波長(zhǎng)的對(duì)話框。它最多可以輸入24個(gè)波長(zhǎng)值，它的單位是微米。最后要確定透鏡的主波長(zhǎng)，主波長(zhǎng)是指在對(duì)透鏡的所有一級(jí)及三級(jí)特性進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)所采用的參考波長(zhǎng)。Figure 4 波長(zhǎng)對(duì)話框Ze

6、max中的像質(zhì)評(píng)價(jià)方法1 幾何像差曲線1.1 球差曲線在Zemax中點(diǎn)擊菜單欄AnaysisMscellaneousLongitudinal Aberration，可以出現(xiàn)縱向球差圖。其中，縱坐標(biāo)為孔徑，橫坐標(biāo)是球差（色球差）。Figure 5 球差曲線圖1.2 軸外細(xì)光束像差曲線點(diǎn)擊工具欄的Fcd按鈕，彈出如下曲線圖。左圖為像散場(chǎng)曲曲線，右圖為畸變曲線。，T和S分別表示子午和弧矢量。Figure 6 軸外細(xì)光束像差曲線2 點(diǎn)列圖由一點(diǎn)發(fā)出的許多光線鏡光學(xué)系統(tǒng)后，因像差使其與像面的交點(diǎn)不再集中于同一點(diǎn)，而形成了一個(gè)散布在一定范圍彌散圖形，稱為點(diǎn)列圖。點(diǎn)列圖表格中的數(shù)值越小成像質(zhì)量越好。Figure 7 點(diǎn)列圖3 波像差圖中表示系統(tǒng)光程差曲線，三組曲線分別是三個(gè)視場(chǎng)的子午和弧矢方向上的光程差，不同顏色表示不同色光。橫坐標(biāo)表示光束孔徑大小，縱坐標(biāo)表示光程差。當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)的最大波像差不超過(guò)4時(shí)，該光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量與理想系統(tǒng)沒(méi)有顯著差別。Figure 8 光程差曲線4 調(diào)制傳遞函數(shù)MTF定義MTF：一定空間頻率下像的對(duì)比度與物的對(duì)比度之比。它能反映不同空間頻率、不同對(duì)比度的傳遞能力。一般而言，高頻傳遞函數(shù)反映了物體細(xì)節(jié)的傳遞能力，低頻傳遞函數(shù)反映物體輪廓的傳遞能力，中頻傳遞函數(shù)則反映對(duì)物體層