ZEMAX主要功能介紹-課件PPT

ZEMAX主要功能介紹主要內(nèi)容ZEMAX光學(xué)軟件介紹光學(xué)設(shè)計流程光學(xué)系統(tǒng)的建模

1.一般系統(tǒng)2.多重結(jié)構(gòu)3.含非順序元件的光學(xué)系統(tǒng)玻璃庫的構(gòu)建公差分析ZEMAX編程ZEMAX的主要功能光學(xué)系統(tǒng)模型的構(gòu)建與仿真

1.成像光學(xué)2.照明光學(xué)3.其它(如:物理光學(xué)元件,光耦合元件)

構(gòu)件方式包括Sequential模式和Non-sequential模式光學(xué)系統(tǒng)的性能分析與優(yōu)化

1.像質(zhì)分析/照明特性分析2.優(yōu)化功能

OptimizationGlobalSearchHammeroptimizationZEMAX的主要功能公差分析

1.樣板匹配2.公差分析數(shù)據(jù)輸出

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能輸出2.零件圖輸出用戶擴展功能

1.ZPL宏語言編程(ZemaxProgrammingLanguage)2.C++語言功能擴展(ZemaxExtension)ZEMAX操作界面快速掃描順序/非順序模式選擇

File—Sequentialormixedsequential/non-sequentialmode編輯框(editors)

光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編輯框Lensdataeditor

優(yōu)化函數(shù)編輯框MeritFunctioneditor

多重結(jié)構(gòu)編輯框Multi-configurationeditor

公差數(shù)據(jù)編輯框Tolerancedataeditor

附加數(shù)據(jù)編輯框Extradataeditor系統(tǒng)性能參數(shù)輸入框(system)綜合數(shù)據(jù)輸入General

視場數(shù)據(jù)輸入Field

波長數(shù)據(jù)輸入Wavelength

數(shù)據(jù)輸入類分析類功能（Analysis)工具類功能（Tools)輸出類（Report)編程功能

ZPL宏語言(Marcos)C語言擴展(Extension)ZEMAX操作界面快速掃描光學(xué)設(shè)計流程初始結(jié)構(gòu)計算或選擇光學(xué)設(shè)計建?！话愎鈱W(xué)系統(tǒng)設(shè)計

1.系統(tǒng)要求焦距：f’=9mm系統(tǒng)參數(shù)：F#：4

視場：2ω=40度要求所有視場在67.5lp/mm處MTF〉0.3

選擇初始結(jié)構(gòu)《光學(xué)設(shè)計手冊》（李士賢，鄭樂年編）1990版

P311:焦距：f’=74.98mmF#：3.5

視場：2ω=56度28.253.7ZK5-781.446.62-42.8851.48F628.54.0光闌4.17160.9724.38ZK11-32.795系統(tǒng)性能參數(shù)輸入——孔徑值System->General名稱說明入瞳直徑一般L=∞像方F#f’/D，一般L=∞物方NAnsinu一般L<∞由孔徑光闌尺寸決定大小取決于Stop的尺寸近軸F#1/（2n’tanθ)物方孔徑角u,一般L<∞系統(tǒng)性能參數(shù)輸入——孔徑值系統(tǒng)性能參數(shù)輸入——玻璃庫初始結(jié)構(gòu)輸入初始結(jié)構(gòu)性能焦距縮放：74.989Tools—>Scalelens縮放后的系統(tǒng)縮放后的系統(tǒng)優(yōu)化——設(shè)置優(yōu)化操作數(shù)Editors->MeritFunction設(shè)置優(yōu)化操作數(shù)DefaultMeritFunction編輯框

優(yōu)化函數(shù)參考在默認的優(yōu)化操作數(shù)基礎(chǔ)上添加用戶操作數(shù)用戶優(yōu)化操作數(shù)設(shè)置優(yōu)化變量——曲率半徑Variable：變量Pickup：拾取1234R3=-R2R4=R1設(shè)置優(yōu)化變量——中心厚度設(shè)置優(yōu)化變量——中心厚度RadialHeight=0表示半直徑處優(yōu)化ToolsOptimization球差色差：Analysis->Misscellaneous->Longtitudeaberration場曲畸變：Analysis->Misscellaneous->FieldCurv/Dist垂軸色差：Analysis->Misscellaneous->LateralColor垂軸像差：Analysis->Fans->Rayaberration優(yōu)化結(jié)果樣板匹配根據(jù)加工方提供的樣板數(shù)據(jù)將設(shè)計的半徑數(shù)值用一系列樣板半徑值代替，以利于降低生產(chǎn)成本ToolsTestPlateFittingTestPlateFitting運行結(jié)果公差分析Editors——〉ToleranceDataTools——〉DefaultTolerancesTools——〉ToleracingSensitivity:正向分析InverseLimite:反向分析（極限偏差）InverseIncrement:反向分析（增量）默認公差設(shè)置結(jié)果Sensitivity分析結(jié)果

當前值當前值與名義值的差值Sensitivity分析結(jié)果影響最大10個因素MontaCarol仿真結(jié)果反向靈敏度分析設(shè)計示例：多重結(jié)構(gòu)

——干涉系統(tǒng)仿真多重結(jié)構(gòu)多用于對含有運動元件的系統(tǒng)或多光路系統(tǒng)進行仿真分析（如：變焦系統(tǒng)，掃描系統(tǒng)，分光系統(tǒng)以及干涉儀等）Editor——〉Multi-Configuration多重結(jié)構(gòu)操作數(shù)：Editor——〉Multi-Configuration——〉Help菜單干涉系統(tǒng)仿真設(shè)計導(dǎo)入透鏡系統(tǒng)系統(tǒng)翻轉(zhuǎn)：Tools——〉ReverseElement添加45度傾斜平面鏡

——Tools——〉A(chǔ)ddFoldMirror添加并完成第一光路添加第二光路——多重結(jié)構(gòu)Editor——〉Multi-Configuration添加第二重結(jié)構(gòu)和操作數(shù)Non-Sequential設(shè)計示例

——方棒透鏡的均勻照明Non-Sequential模式中光線的追跡模式更接近于真實情況。光線可以通過某一元件多次，也可以一次都不通過。File——〉Non-SequentialModeNon-sequential與sequential的區(qū)別示例sequentialNon-sequential添加光源、方棒、聚光鏡和探測器方棒系統(tǒng)建立自己的玻璃庫

(Tools——〉GlassCatalogs)SaveGlassCatalogAsInsertGlassFitIndexData波長（nm)折射率435.841.526266479.991.522401486.131.521955546.071.518294587.561.516373589.291.516300643.851.514297656.271.513895添加結(jié)果ZEMAX編程應(yīng)用ZEMAX這一光學(xué)平臺，結(jié)合用戶自己的需要，添加自己特定的功能。ZEMAX編程包含ZEMAXProgrammingLanguage(ZPL宏語言編程）和ZEMAXExtension（ZEMAXC++語言擴展編程）兩種ZPL宏語言編程編輯工具：所有的文本編輯工具，如：記事本等。語法：與Basic語法類似Macros——〉Edit/RunZPLMacros全口徑球差優(yōu)化操作數(shù)：ZPL03.zplPZ1L1lZPL宏語言在優(yōu)化中的應(yīng)用舉例1

——ZPL03.ZPLTYPE:ZPLMMARC#:3ZPL03與SPHA的區(qū)別：

SPHA表示波相差中球差系數(shù)W040的大?。欢鳽PL03則表示全口徑球差的實際大小。SPHA的結(jié)果ZPL03.ZPL的結(jié)果在許多光學(xué)系統(tǒng)（如：變焦系統(tǒng)）優(yōu)化時，往往要求優(yōu)化過程中光組之間的主面間距保持不變兩光組之間的主面間距與光組之間的空氣間隔是不一樣的ZEMAX可以計算主面位置，但是不能在優(yōu)化中限定ZPL宏語言在優(yōu)化中的應(yīng)用舉例2

——主面間距限定操作數(shù)光學(xué)系統(tǒng)主面位置的計算折射面物像關(guān)系矩陣

過渡矩陣《光學(xué)技術(shù)手冊》上（王之江主編）1987P7~8光學(xué)系統(tǒng)矩陣主面位置

光學(xué)系統(tǒng)主面位置的計算ZPL07.ZLP

——主面位置計算操作數(shù)優(yōu)化對話框中的ZPL07.ZPLZEMAXEXTENSION編程

——基于C++語言的ZEMAX編程ZEMAX具有強大的光學(xué)數(shù)據(jù)處理能力C++語言則是功能強大靈活的高級程序語言ZEMAX與C++的聯(lián)合編程使我們可以在強大的光學(xué)平臺（ZEMAX）的基礎(chǔ)上實現(xiàn)我們在科研工作上的特殊需要。ZEMAX與C++語言之間的通信方式ZEMAX用戶C++程序原始信息用戶二次處理信息ZCLINT.CZCLINT.C包括了ZEMAX與C++程序之間通信所需的一般接口函數(shù)，起著橋梁作用。ZEMAX與C++接口函數(shù)語法//獲取多重結(jié)構(gòu)數(shù)以及多重結(jié)構(gòu)操作數(shù)的數(shù)目sprintf(szBuffer,"GetMulticon,%i,%i",1,1);將用戶命令寫入存儲器，準備發(fā)送PostRequestMessage(szBuffer,szBuffer);發(fā)送第一個存儲器中的命令，并將返回結(jié)果存到第二個存儲器num_config=atoi(GetString(szBuffer,1,szSub));GetString函數(shù)提取結(jié)構(gòu)數(shù)，并通過atoi函數(shù)將其轉(zhuǎn)化為整型數(shù)num_opr=atoi(GetString(szBuffer,2,szSub));用戶定義的存儲器獲取多重結(jié)構(gòu)參數(shù)的命令利用ZEMAXEXTENSION產(chǎn)生文本輸出框FILE*out;//定義輸出文本框指針out=fopen(szFile,“wt”);//打開輸出文本框fputs(“Writethisline\n”,out);//向輸出文本框中寫入數(shù)據(jù)fclose(out);//關(guān)閉輸出文本框sprintf(szBuffer,"MakeTextWindow,\"%s\",\"%s\",\"%s\"",out,

szModuleName,szAppName); PostRequestMessage(szBuffer,szBuffer);//向zemax發(fā)送生成文本框命令功能擴展程序名對話框名繪圖命令BOXx1y1x2y2繪制矩形FRAME生成標題框LINEx1y1x2y2畫直線NOFRAME產(chǎn)生框架，不含標題框PENSTYLEncolornstylenwidth設(shè)置畫筆TEXT“string”xyanglewidthheight按一定格式輸出文本TITLE“string”設(shè)置標題所有的繪圖命令都應(yīng)當寫進一個臨時繪圖文件中，格式：FILE*output;//定義臨時繪圖文件指針sprintf(szBuffer,"LINE%.4f%.4f%.4f%.4f\n",oldx,oldy,x,y);//將繪圖命令寫入寄存器fputs(szBuffer,output);//將繪圖命令從寄存器轉(zhuǎn)到臨時文件中fclose(output);//關(guān)閉臨時文件利用ZEMAXEXTENSION產(chǎn)生圖形輸出框繪圖指令的發(fā)送發(fā)送生成圖形輸出框指令指令內(nèi)容：MakeGraphicWindow,繪圖臨時文件地址,zemaxextension地址,圖形窗口名稱，類型標號示例：sprintf(szBuffer,"MakeGraphicWindow,\"%s\",\"%s\",\"%s\",1",szOutputFile,szModuleName,szAppName);PostRequestMessage(szBuffer,szBuffer); ZEMAXEXTENSION示例

——變焦系統(tǒng)凸輪曲線的繪制