zemax指导书

光学课程设计ZEMAX上机指导

例子一望远物镜的设计

第一节课，讲解zemax的基本操作界面以及各个菜单的功能。设计zemax 最基本的例子，并进行初级的像差分析和优化。

1.首先打开zemax，进入主界面

可以看到，最上方即是各个菜单栏，每一个栏目下又有许多选项，对应着不同的功能，这在后续讲解中将会结合例子解释。菜单下面的一个个按键为常用的一些选项的快捷键；中间的窗口是镜头数据编辑器（lens design editor，LDE），是我们进行透镜设计的主要场所。

2.点击菜单中的文件，确认zemax处于序列模式下工作。

Zemax 中有两种模式：序列与非序列。两种模式均可进行设计，但侧重点有所不同，我们学习的目的是借助于像差分析对所设计的透镜进行优化，这是序列模式的功能，因此设计的第一步即是确认所选的模式为序列模式。

3.在例子一中我们要设计一个F/4，焦距为100mm 的透镜。F 数的定义为焦距与光阑的比值，所以此透镜的口径即为25mm 。点击系统，选择通用数据：

在弹出的窗口中选择口径（aperture ），在口径类型处选择入瞳直径，数值输入25mm 。

4.点击系统，选择光波长

勾选三个波长并如图中输入，或者直接在下方列表中选择可见光所代表的F, d ，C 三个波长；选择2号波长作为主波长。

5.下一步，我们要在LDE 中输入我们设计的透镜的参数。

LDE 初始有三个面：物面（OBJ ）、光阑面（STO ）、像面（IMA ）。我们设计的单透镜，除了物面像面之外，应该有两个面，所以在LDE 中要插入一个面：

点选到LDE的第1行（LDE中物面定义为第0行），在点击编辑中的后插入。

LDE中每一行代表一个面，主要参数有半径、厚度、玻璃材质、半口径等。物面（第0面）的半径默认设置为无穷（Infinity），厚度也同样为无穷，即光源到第一个面的距离无穷远，所以光源为平行光。

第1、2面共同构成我们所要设置的透镜，根据设计要求，在两个面的半径处分别输入100mm、-100mm。Zemax中规定圆心在面的右边半径为正，在左边则为负。厚度定义为当前面到下一面的距离，所以在第1面处厚度即为透镜厚度，输入4mm，第2面则输入100mm，即透镜到像面的距离。在玻璃材质处，同样的，指的是当前面到下一面之间的材质为什么，空白为空气。在第1面的Glass 处输入BK7。

6.点击分析——草图——2D图：

得到设计的单透镜的结构光路图。然后我们需要调用其他特性曲线图进行像差分析。

点击分析——特性曲线——像差曲线：

分析光学系统的像差，注意图标下部的最大比例尺寸。

点击分析——特性曲线——像差曲线：

分析光学系统的光线相对于主光线的光程差，注意图标下部的最大比例尺寸。

点击分析——点列图——标准点列图：

得到在像面上的成像光斑，图像下部有其均方根半径（RMS），即弥散斑半径，以及其几何图形的实际半径值。

由上述的特性曲线分析可知，系统的成像性能并不好，需要进行优化。

7.初步优化

从系统2D图中可以明显的看到，像面并不在成像最好的点。

回到LDE，选中2面的厚度栏并右键点击：

在求解类型中选择边缘光线高度（Marginal Ray Height），高度与孔径区域是0。求解类型是相对于确定值的各种变量，用于优化使用，边缘光线高度是在像面附近寻找满足所设置的高度的最佳位置。

确定后看到厚度从100变为了96.08。更新各个特性曲线图发现，系统成像性能有所提升。但这并不是最好的优化结果，需要进一步优化。

8.设置变量

回到LDE，分别选中1面的曲率半径，2面的曲率半径和厚度，右键选择求解类型为变量。

建立优化函数，也称为评价函数

点击编辑——优化函数：

在弹出窗口中选择工具——默认优化函数：

点击确定

得到zemax自带的默认优化函数。

选中第一行，按insert插入一行，在Type处输入EFFL,即有效焦距。

Target处输入100，权重设为1，这样，我们的优化函数与变量就建立好了。

9.优化

点击工具——优化：

点击自动，优化后结构参数发生变化。

更新各个特性曲线，发现成像性能得到大幅的提高。从像差曲线和光程差曲线看可以看到，虽然整体上各种像差得到减小，成像质量提高，但是依然存在着较大的色差。色差也可以在多色光焦点漂移图中观察到：

点击分析——杂项——多色光焦点漂移：

该图显示了各个波长的光焦点相对于主波长的光焦点的漂移，可以看到起漂移范围大，曲线较直，证明色差大。而光是依靠单个透镜对色差矫正会很困难，因此需要在引入一个透镜构成双胶合透镜矫正色差。

在LDE 第1面后插入一行，将半径同样改为变量，第1面第2面的厚度写为3mm ，第2面玻璃材质为SF1，设置好后，再次优化，观察各个特性曲线。

可以看到各个特性曲线都得到优化，多色光焦点漂移图同样得到优化：

这样，通过再次优化，系统性能得到了更进一步的提升。

10. 点击系统——视场：

勾选三个视场，分别输入0、7.07、10，引入多个视场观察轴外像差。更新各个特性曲线图，可以看到在轴外，系统的成像很差。

点击分析——杂项——场曲/失真：

也可以看出系统的轴外成像特性不好，要优化轴外成像特性，需引入特定的操作数对特定的像差进行优化，在后续中会学习。

例子二 目镜的设计

设计的目镜类型为凯涅尔目镜，由一个场镜加一个接目镜组成。因为是放大系统，所以进行反向光路设计。

设计要求孔径大小4mm ，焦距20mm ，最大视场角40°，同样的，在zemax 中依次设置好孔径、视场和波长，在LDE 中设置如下参数：

与例一一样，我们可以调用各种特性曲线来分析系统成像特性，也可以借助于像差系数来分析。

点击分析——像差系数——塞德尔像差系数：

在第一个数表中，横向显示了系统各个像差的名称，纵向则是每一个面对某

个像差的影响。对于目镜来说，我们主要考虑的像差为彗差、象散、场区已经垂

轴色差，留意表中数值，可以看到对这几种像差影响较大的面应该是第2面和第4面，针对这几种像差进行优化。

同样的，调用系统默认优化函数，引入特定的像差优化操作数。

在优化函数第一行前面插入5行，依次输入EFFL（有效焦距）、COMA（彗差）、ASTI（象散）、FCUR（场曲）、LACL（垂轴色差）。

如下图进行设置：

将第2、4面的半径和第5面的厚度都设置为变量并优化：

从表中可以看到像差得到初步优化。

再将1到5面的半径和第5面的厚度设置为变量，进行进一步优化：

再次观察塞德尔像差系数，像差得到大大降低，同时，也可以观察场曲畸变图得到相同的结果。

例子三显微物镜的设计

显微物镜为双胶合透镜，同样是放大系统，要进行反向设计。有共轭距的要求，算出像距即对应反向设计的物距，所以光源不在无穷远。

设计要求：放大倍率-4，NA=0.12，共轭距190mm，由此可得到孔径大小20mm，焦距29.6mm，视场角4°，放大倍率反过来为-0.25，物距148mm。

在zemax中依次设置好孔径、视场和波长，在LDE中设置如下参数：

同样的，使用塞德尔像差系数观察像差，对于显微物镜，主要考虑球差轴向色差和正弦差，以及放大率和共轭距。

调用默认优化函数，在第一行前插入8行，分别输入EFFL、PMAG（近轴放大率）、TOTR（第一个镜面到像面的距离）、SPHA（球差）、AXCL（轴向色差）、TRAY（弧矢彗差）、PIMH（近轴像高）、DIVI（操作数做比）。

将第1到3面和第3面的厚度设置为变量，同时，只将优化结构的操作数EFFL、PMAG、TOTR权重设为1，进行初步优化。

为了方便观察，可以看操作数后面的实际数值这一栏，可以看到目前结构下的实际值，方面分析。可以看到结构上得到很好优化，但成像质量不高，因此再把4、5、7面的权重设为1进行优化。

在像差减小的同时，结构参数偏离较大，因此，再次将结构参数的权重调整，重新优化。

注意到球差还是较大，再次将球差操作数权重调大，优化。

可以看到，经过多次优化后，系统的结构参数和成像性能都得到提升。

例子四照相物镜的设计

物镜为Ernostar物镜与Tessar物镜组成的联合型物镜，结构复杂，四个镜子共九个面。

设计要求：焦距100mm，最大视场角30°，D/f=1:3.5

在zemax中依次设置好孔径、视场和波长，在LDE中设置如下参数：

可以看到整个的物镜的结构：

需要考虑的像差主要有：

畸变<3%，垂轴色差<10um，弥散斑半径<50um。

通过塞德尔像差系数分析，将影响较大的面设为变量：

调用默认优化函数，新插入EFFL、DIST、LACL操作数：

优化，通过观察塞德尔像差系数、点列图和场曲/失真图，发现系统成像质量提高。再次将1到9面的半径全部设为变量，第9面的厚度一二舍为变量，进行进一步优化。

优化后发现，透镜的结构发生改变，这种改变是需要避免的。

因此，按F3退回到优化前，将第1面设为固定面，再次优化。

最终可得到满足成像质量要求的最优解。

ZEMAX优化操作数

ZEMAX优化操作数 ZEMAX Merit Function,是在网上下下来的一个word文档，觉得蛮好的，一般用到的好像就是EFFL。呵呵，这个收集下，以后有用。 一阶光学性能 1. EFFL 透镜单元的有效焦距 2. AXCL 透镜单元的轴向色差 3. LACL 透镜单元的垂轴色差 4. PIMH 规定波长的近轴像高 5. PMAG 近轴放大率 6. AMAG 角放大率 7. ENPP 透镜单元入瞳位置 8. EXPP透镜单元出瞳位置 9. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 11. LINV 透镜单元的拉格朗日不变量 12. WFNO 像空间F/# 13. POWR 指定表面的权重 14. EPDI 透镜单元的入瞳直径

15. ISFN 像空间F/# (近轴) 16. OBSN 物空间数值孔径 17. EFLX “X”向有效焦距 18. EFLY “Y”向有效焦距 19. SFNO 弧矢有效F/# 像差 1. SPHA 在规定面出的波球差分布（0则计算全局） 2. COMA 透过面慧差（3阶近轴） 3. ASTI 透过面像散（3阶近轴） 4. FCUR透过面场曲（3阶近轴） 5. DIST透过面波畸变（3阶近轴） 6. DIMX 畸变最大值 7. AXCL 轴像色差(近轴) 8. LACL 垂轴色差 9. TRAR 径像像对于主光线的横向像差 10. TRAX “X”向横向色差 11. TRAY “Y”向横向色差

12. TRAI 规定面上的径像横向像差 13. TRAC径像像对于质心的横向像差 14. OPDC 主光线光程差 15. OPDX 衍射面心光程差 16. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 17. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 18. RSCH 主光线的RMS光斑尺寸 19. RSCE 类RSCH 20. RWCH主光线的RMS波前偏差 21. RWCE衍射面心的RMS波前偏差 22. ANAR像差测试 23. ZERN Zernike系数 24. RSRE 几何像点的RMS点尺寸（质心参考） 25. RSRH 类同RSRE（主光线参考） 26. RWRE类同RSRE（波前偏差） 27. TRAD “X”像TRAR比较 28. TRAE “Y”像TRAR比较 29. TRCX 像面子午像差”X”向（质心基准）

zemax常用评价函数操作数

Operand Definitions ZEMAX supports optimization operands which are used to define the merit function. Each operand may be assigned a weight which indicates the relative importance of that operand, as well as a target, which is the desired value for that operand. The operands are listed below. ABSO: Absolute value ACOS: Arccosine AMAG: Angular magnification ANAR: Angular aberration ASIN: Arcsine ASTI: Astigmatism ATAN: Arctangent AXCL: Axial color BLNK: Blank BSER: Boresight Error COGT: Conic greater than COLT: Conic less than COMA: Coma CONF: Configuration # CONS: Constant COSI: Cosine COV A: Conic value CTGT: Center thickness greater than 中心厚度(间隔)大于 CTLT: Center thickness less than 中心厚度(间隔)小于

zemax优化操作函数汇总

优化函数 1、像差 SPHA(球差)：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重 指定表面产生的球差贡献值，以波长表示。如果表面编号值为零，则为整个系统的总和 COMA(彗差) ：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重 指定表面产生的贡献值，以波长表示。如果表面编号值为0，则是针对整个系统。这是 由塞得和数计算得到的第三级彗差，对非近轴系统无效. ASTI(像散)：指定表面产生像散的贡献值，以波长表示。如果表面编号值为0，则是针对整个系统。这是由塞得和数计算得到的第三级色散，对非近轴系统无效 FCUR(场曲)：指定表面产生的场曲贡献值，以波长表示。如果表面编号值为0，则是计算整个系统的场曲。这是由塞得系数计算出的第三级场曲，对非近轴系统无效. DIST(畸变)：指定表面产生的畸变贡献值，以波长表示。如果表面编号值为0，则使用整个系统。同样，如果表面编号值为0，则畸变以百分数形式给出。这是由塞得系数计算出的第三级畸变，对与非近轴系统无效. DIMX(最大畸变值)：它与DIST 相似，只不过它仅规定了畸变的绝对值的上限。视场的整数编号可以是0，这说明使用最大的视场坐标，也可以是任何有效的视场编号。注意，最大的畸变不一定总是在最大视场处产生。得到的值总是以百分数为单位，以系统作为一个整体。这个操作数对于非旋转对称系统可能无效。 AXCL(轴向色差)：以镜头长度单位为单位的轴向色差。这是两种定义的最边缘的波长的理想焦面的间隔。这个距离是沿着Z 轴测量的。对非近轴系统无效. LACL(垂轴色差)：这是定义的两种极端波长的主光线截点的y方向的距离。对于非近轴系统无效TRAR(垂轴像差)：在像面半径方向测定的相对于主光线的垂轴像差. TRAX(x方向垂轴像差)：在像面x方向测定的相对于主光线的垂轴像差 TRAY(Y方向垂轴像差)：在像面Y方向测定的相对于主光线的垂轴像差 TRAI(垂轴像差)：在指定表面半口径方向测定的相对于主光线的垂轴像差.类似于TRAR，只不过是针对一个表面，而不是指定的像面. OPDC(光程差)：指定波长的主光线的光程差. PETZ(匹兹伐曲率半径)：以镜头长度单位表示,对非近轴系统无效 PETC(匹兹伐曲率)：以镜头长度单位的倒数表示,对非近轴系统无效 RSCH：相对于主光线的RMS 斑点尺寸（光线像差）。 RSCE：环带波长Hx，Hy，以镜头长度单位测量的，相对于几何像质心的RMS 斑点尺寸（光线像差）。这个操作数类似于RSCH，只不过参考点是像质心，而不是主光线。详细内容可参见RSCH。!R0Y}N ~Q

(完整word版)基于ZEMAX的激光扩束镜的优化设计

光学软件设计 实验报告： 基于ZEMAX的激光扩束镜的优化设计 姓名： 学号：2011146211

一、实验目的 学会使用ZEMAX软件对多重结构配置的激光束扩大器进行优化设计。 二、实验要求 1、掌握使用多重结构配置。 2、进一步学习构建优化函数。 三、实验内容 设计一个激光扩束器，使用的波长为1.053um，输入光束直径为100mm，输出光束的直径为20mm，且输入光束和输出光束平行。要求只使用两片镜片，设计必须是伽利略式的（没有内部焦点），在镜片之间的间隔必须不超过250mm，只许使用1片非球面，系统必须在波长为0.6328um时测试。 1、打开ZEMAX软件，关闭默认的上一个设计结果，然后新建一个空白透镜。 2、在IMA面（像平面）前使用insert插入4个面，输入相关各面的厚度、曲率半径和玻璃类型值。 3、点击Gen设置入瞳直径为100，点击Wav设置波长为 1.053微米。

4、在主菜单Editors里构建一个优化函数，将第一行操作数类型改为REAY，surf输入5，Py输入1，taiget输入10，weight输入1。 5、在评价函数编辑窗中选工具—默认优化函数。选reset，将“开始在”的值设置为2，

确定。 6、点击Opt进行优化，优化后生产OPD图。

7、将第一面的conic设置为变量（control+z）。再次进行优化，重新生产OPD图并观察。 8、将三个曲率和圆锥西数的变量状态去掉。 9、点击Wav重新配置光波长，将之前的1.053改为0.6328，确定后再次更新OPD图并分析。

10、将第二面的厚度250mm设为可变，然后再次点击Opt优化，重新生成OPD图。此时去掉第二面的可变状态。 11、从主菜单—编辑中调出多重结构编辑窗，在这个窗口的编辑菜单中选“插入结构”来插入一个新的结构配置，双击第一行第一列，从下拉框中选wave，在同样的对话框里为wavelength选择1，确定。在config1下输入 1.053，在config2下输入0.6328。

Zemax操作

首先在运行系统中开启ZEMAX，默认的编辑视窗为透镜资料编辑器(Lens Data Editor, LDE)，在LDE可键入大多数的透镜参数，这些设罝的参数包括： 表面类型(Surf：Type)如标准球面、非球面、衍射光栅…等 曲率半径(Radius of Curvature) 表面厚度(Thickness)：与下一个表面之间的距离 材料类型(Glass)如玻璃、空气、塑胶…等：与下一个表面之间的材料 表面半高(Semi-Diameter)：决定透镜表面的尺寸大小 以单透镜为例： 1、设置系统孔径（System->General） 注：F/#指的是光由无限远入射所形成的有效焦距F与近轴光线所对应的入瞳直径#的比值。在说明问题前，首先要了解一些光学术语：A=D/f’，A表示物镜的相对孔径，D表示入瞳直径一般就是指物镜直径，f’表示物镜焦距，另外在照相机里面为了方便常常将A的倒数即f’/D作为相机上的标示值，称为光圈F（注意此处F为光圈数，区别上面所说的有效焦距F）。现在来说明F/4的意思，即我们知道有效焦距为F，入瞳为4mm（光学里面一般以毫米为单位），假如设计时给出焦距为100mm，那么我们立即可以得到光圈数为100/4=25mm。 包括输入入瞳，选择好透镜单位等 2、设置视场角（System->Filed） ZEMAX默认的视场角是即为近轴视场角，其中「Weight」这个选项可以用来设罝各视场角之权值，并可运用于优化。 3、设置波长（Wav） 4、键入透镜资料 建立单透镜这个例子需要建立4个表面。 The object surface（OBJ）：设罝光线的起始点 The front surface of the lens(STO)：光线进入Lens 的位置。在这例子里，这表面的位置也决定了光阑(Stop)的位置 The back surface of the lens(2)：光线从Lens 出来并进入空气中的位置。 The image surface(IMA)：光线追迹最后停止的位置，不可以在IMA这个之后设罝任何的表面。这个位置上并非存真实的表面，而是一个哑的表面。 （注：游标移到「IMA」并按下按键盘上的Insert 键，即可产生「2」这个面）

用zemax设计光学显微镜光学系统设计实验报告

课 程 设 计 光学显微镜设计 设计题目 学 号 专业班级 指导教师 学生姓名 测量显微镜

根据学号得到自己设计内容的数据要求： 1.目镜放大率10(即焦距25） 2.目镜最后一面到物面距离110 3.对准精度1.2微米 按照实验步骤，先计算好外形尺寸。然后根据数据要求选取目镜与物镜。 我先做物镜。因为这个镜片比较少。按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。 然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。发现“优化不了”，所有参数均没有变化。而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。我百思不得其解。开始认为镜头库的参数可能有问题。最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。焦点到节点的距离才是焦距。经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。但这个寻找是很费力气的，事倍功半。老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。 但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限

远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。不解。还是按照原来的方法。把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。然后把它与优化好的物镜拼接起来。后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。 还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。 物镜参数及优化函数

zemax操作数手册

ZEMAX优化操作数 一阶光学性能 1.EFFL 透镜单元的有效焦距 2.AXCL透镜单元的轴向色差 https://www.sodocs.net/doc/b212044637.html,CL透镜单元的垂轴色差 4.PIMH规定波长的近轴像高 5.PMAG近轴放大率 6.AMAG角放大率 7.~ 8.ENPP透镜单元入瞳位置 9.EXPP透镜单元出瞳位置 10.P ETZ透镜单元的PETZVAL半径 11.P ETC反向透镜单元的PETZVAL半径 12.L INV透镜单元的拉格朗日不变量 13.W FNO像空间F/# 14.P OWR指定表面的权重 15.E PDI 透镜单元的入瞳直径 16.】 17.ISFN像空间F/# (近轴) 18.O BSN物空间数值孔径 19.E FLX“X”向有效焦距 20.E FLY “Y”向有效焦距 21.S FNO弧矢有效F/# 像差 1.SPHA在规定面出的波球差分布（0则计算全 局） 2." https://www.sodocs.net/doc/b212044637.html,A透过面慧差（3阶近轴） 4.ASTI透过面像散（3阶近轴） 5.FCUR透过面场曲（3阶近轴） 6.DIST透过面波畸变（3阶近轴） 7.DIMX畸变最大值 8.AXCL 轴像色差(近轴) https://www.sodocs.net/doc/b212044637.html,CL垂轴色差 10.TRAR径像像对于主光线的横向像差 11.{ 12.TRAX “X”向横向色差 13.TRAY “Y”向横向色差 14.TRAI规定面上的径像横向像差 15.TRAC径像像对于质心的横向像差 16.OPDC主光线光程差 17.OPDX衍射面心光程差 18.PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 19.PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 20.? 21.RSCH 主光线的RMS光斑尺寸 22.RSCE类RSCH 23.RWCH主光线的RMS波前偏差 24.RWCE衍射面心的RMS波前偏差 25.ANAR像差测试 26.ZERN Zernike系数 27.RSRE几何像点的RMS点尺寸（质心参考） 28.RSRH类同RSRE（主光线参考） 29.… 30.RWRE类同RSRE（波前偏差） 31.TRAD “X”像TRAR比较 32.TRAE “Y”像TRAR比较

ZEMAX实验指导书(初学的练习教程)

实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作 一、实验目的 学习ZEMAX软件的安装过程，熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。 二、实验要求 1、掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。 2、掌握ZEMAX软件的用户界面。 3、掌握ZEMAX软件的基本使用方法。 4、学会使用ZEMAX的帮助系统。 三、实验内容 1．通过桌面快捷图标或“开始—程序”菜单运行ZEMAX，熟悉ZEMAX的初始用户界面，如下图所示： 图：ZEMAX用户界面 2．浏览各个菜单项的内容，熟悉各常用功能、操作所在菜单，了解各常用菜单的作用。 3．学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口。 4．调用ZEMAX自带的例子（根目录下Samples文件夹），学会打开常用的分析功能项：草图（2D草图、3D草图、实体模型、渲染模型等）、特性曲线（像差曲线、光程差曲线）、

点列图、调制传递函数等，学会由这些图进行简单的成像质量分析。 5．从主菜单中调用优化工具，简单掌握优化工具界面中的参量。 6．掌握镜头数据编辑窗口的作用以及窗口中各个行列代表的意思。 7．从主菜单-报告下形成各种形式的报告。 8．通过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件，学会查找相关帮助信息。 四、实验仪器 PC机

实验二基于ZEMAX的简单透镜的优化设计 一．实验目的 学会用ZEMAX对简单单透镜和双透镜进行设计优化。 二．实验要求 1.掌握新建透镜、插入新透镜的方法； 2.学会输入波长和镜片数据； 3.学会生成光线像差（ray aberration）特性曲线、光程差（OPD）曲线和点列图（Spot diagram）、产生图层和视场曲率图； 4.学会确定镜片厚度求解方法和变量，学会定义边缘厚度解和视场角，进行简单的优 化。 三．实验内容 （一）. 用BK7玻璃设计一个焦距为100mm的F/4单透镜，要求在轴上可见光范围内。 1. 打开ZEMAX软件，点击新建，以抹去打开时默认显示的上一个设计结果，同时新建一个新的空白透镜。 2. 在主菜单-系统-光波长弹出的对话框中输入3个覆盖可见光波段的波长，设定主波长。同样在系统-通用配置里设置入瞳直径值。 3. 在光阑面的Glass列里输入BK7作为指定单透镜的材料，并在像平面前插入一个新的面作为单透镜的出射面。 4. 输入相关各镜面的厚度和曲率半径。 5. 生成光线像差特性曲线、2D、3D图层曲线和实体模型、渲染模型等分析图来观察此时的成像质量。 6. 利用Solve功能来求解镜片厚度，更新后观察各分析图的相应变化。 7. 利用主菜单-工具-优化-优化来对设计进行优化，更新后观察各分析图的相应变化。 8. 调用并建构优化函数（Merit Function），在优化后更新全部内容，然后观察各分析图的相应变化。 9. 分别调用点列图、OPD图以及焦点色位移图（主菜单-分析-杂项）来观察最优化后的成像质量。 10. 将此设计起名保存，生成报告。 （二）. 以前一个实验内容设计优化后的单透镜为基础，添加一块材料为SF1玻璃的透镜来构建双透镜系统，进一步优化成像质量。 1. 插入新的平面作为第二块透镜的出射面，输入相关镜面的厚度、曲率半径以及玻璃类型值（BK7、SF1）。 2. 生成光线像差特性曲线、2D、3D图层曲线和实体模型、渲染模型等分析图来观察此时的成像质量。 3. 沿用前例的优化函数，在优化更新后观察各分析图的相应变化，并分别对比单透镜时的点列图、OPD图以及焦点色位移图（主菜单-分析-杂项）的相应变化，观察双透镜此时的成像质量。 4. 利用利用Solve功能来求解镜片边缘厚度，更新后更新后观察各分析图的相应变化。

ZEMAX优化操作数汇总情况(全)

ZE M A X优化操作数 ZEMAX Merit Function,是在网上下下来的一个word文档，觉得蛮好的，一般用到的好像就是EFFL。呵呵，这个收集下，以后有用。一阶光学性能 1. EFFL 透镜单元的有效焦距 2. AXCL 透镜单元的轴向色差 3. LACL 透镜单元的垂轴色差 4. PIMH 规定波长的近轴像高 5. PMAG 近轴放大率 6. AMAG 角放大率 7. ENPP 透镜单元入瞳位置 8. EXPP透镜单元出瞳位置 9. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 11. LINV 透镜单元的拉格朗日不变量 12. WFNO 像空间F/# 13. POWR 指定表面的权重 14. EPDI 透镜单元的入瞳直径

15. ISFN 像空间F/# (近轴) 16. OBSN 物空间数值孔径 17. EFLX “X”向有效焦距 18. EFLY “Y”向有效焦距 19. SFNO 弧矢有效F/# MTF数据 1. MTFT 切向调制函数 2. MTFS 径向调制函数 3. MTFA 平均调制函数 4. MSWT 切向方波调制函数 5. MSWS 径向方波调制函数 6. MSWA 平均方波调制函数 7. GMTA 几何MTF切向径向响应 8. GMTS几何MTF径向响应 9. GMTT几何MTF切向响应 衍射能级 1．DENC 衍射包围圆能量2．DENF 衍射能量

3．GENC 几何包围圆能量 4．XENC 像差 1. SPHA 在规定面出的波球差分布（0则计算全局） 2. COMA 透过面慧差（3阶近轴） 3. ASTI 透过面像散（3阶近轴） 4. FCUR透过面场曲（3阶近轴） 5. DIST透过面波畸变（3阶近轴） 6. DIMX 畸变最大值 7. AXCL 轴像色差(近轴) 8. LACL 垂轴色差 9. TRAR 径像像对于主光线的横向像差 10. TRAX “X”向横向色差 11. TRAY “Y”向横向色差 12. TRAI 规定面上的径像横向像差 13. TRAC径像像对于质心的横向像差

ZEMAX优化操作数的中文含义

ZEMAX 优化操作数的中文含义 在很多次的成像及激光系统培训中，都有学员非常希望能够有一份ZEMAX中文的优化操作数说明。这样的确会对学习ZEMAX软件及控制光学系统有很好的帮助。 例如我们常用的EFFL控制焦距，PMAG控制近轴放大率，SPHA控制初级球差等。 尽管随着软件的不断升级，会有不断新增的操作数，但是下面的内容为您提供了一份比较全面的参考资料。 这里有比较完整的操作数ZEMAX优化操作数 一阶光学性能 1. EFFL 透镜单元的有效焦距 2. AXCL 透镜单元的轴向色差 3. LACL 透镜单元的垂轴色差 4. PIMH 规定波长的近轴像高 5. PMAG 近轴放大率 6. AMAG 角放大率 7. ENPP 透镜单元入瞳位置 8. EXPP透镜单元出瞳位置 9. PETZ 透镜单元的PETZV AL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZV AL半径 11. LINV 透镜单元的拉格朗日不变量 12. WFNO 像空间F/# 13. POWR 指定表面的权重 14. EPDI 透镜单元的入瞳直径 15. ISFN 像空间F/# (近轴) 16. OBSN 物空间数值孔径 17. EFLX “X”向有效焦距 18. EFL Y “Y”向有效焦距 19. SFNO 弧矢有效F/# 像差 1. SPHA 在规定面出的波球差分布（0则计算全局） 2. COMA 透过面慧差（3阶近轴） 3. ASTI 透过面像散（3阶近轴） 4. FCUR透过面场曲（3阶近轴） 5. DIST透过面波畸变（3阶近轴） 6. DIMX 畸变最大值 7. AXCL 轴像色差(近轴) 8. LACL 垂轴色差 9. TRAR 径像像对于主光线的横向像差 10. TRAX “X”向横向色差

实验二ZEMAX中的像质评价方法

实验二ZEMAX 中的像质评价方法 一、实验目的 了解ZEMAX的各种像质评价方法。 二、ZEMAX的像质评价方法 ZEMAX提供丰富的像质评价指标，现结合D=0.5，相对孔径1/4、视场94°的1/6英寸CCD 广角物镜色合计参数，将主要评价结果介绍如下。 表3-1 广角物镜结构参数 序号半径R 间隔d 玻璃外径D 1 ∞0.6 K9 1.6 2 1.109 0.6 0.9 3 3.448 1.0 LAK3 1.1 4 -18.70 5 0.5 1.1 5 光阑0.1 0.35 6 -2.89 1.0 LAK3 0.41 7 -1.7 0.1 1.1 8 2.29 1.0 K9 1.1 9 -1.7378 0.6 ZF7 1.1 10 -14.791 1.1 1、几何像差曲线 (1)球差曲线（Longitudinal Aberration） 纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差）。 (2)焦点色位移（Focal Shift） 表示的是系统工作波长范围内不同波长的色光近焦距位移。横坐标表示焦点位移，纵坐标为不同色光的波长， 整个图形以主波长的近轴焦点为参考基准。 （3）轴外细光束像差曲线（Field Curv/Dist） 左图为像散场曲曲线，右图为畸变曲线，纵坐标为视场，左图横坐标是场曲，右图是畸变的百分比值。 （4）子午光束与弧矢光束垂轴像差曲线(Ray Fan) 横坐标表示光束孔径高度，纵坐标表示垂轴像差，EY表示δy′(子午)，EX表示δz′(弧矢)。（5）垂轴色差（倍率色差）(Lateral Color) 横坐标表示不同色光与参考色光像高的像差，纵坐标表示视场。图中两条AIRY表示的曲线为艾里斑范围。 2、点列图(Spot Diagram) 点列图下方给的数可以看出每个视场的RMS RADIUS（均方根半径值）、AIRY光斑半径、GEO RADIUS为几何半径（最大半径），值越小成像质量越好。 另外根据分布图形的形状也可了解系统的各种几何像差的影响，如是否有明显像散或彗差特征，几种色斑的分开程度如何等。 3、波像差 （1）光程差曲线(OPD Fan) 表示每个视场的子午和弧矢方向上的光程差。横坐标表示光束孔径大小，纵坐标表示光程差。（2）波面三维图(Wavefront Map)

比较完整的操作数ZEMAX优化操作数

比较完整的操作数ZEMAX优化操作数 一阶光学性能 1. EFFL透镜单元的有效焦距 2. AXCL透镜单元的轴向色差 3. LACL透镜单元的垂轴色差 4. PIMH规定波长的近轴像高 5. PMAG近轴放大率 6. AMAG角放大率 7. ENPP透镜单元入瞳位置 8. EXPP透镜单元出瞳位置 9. PETZ透镜单元的PETZVAL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 11. LINV透镜单元的拉格朗日不变量 12. WFNO 像空间F/# 13. POWR指定表面的权重 14. EPDI透镜单元的入瞳直径 15. ISFN像空间F/#（近轴） 16. OBSN物空间数值孔径 17. EFLX “ X”向有效焦距 18. EFLY “ Y”向有效焦距 19. SFNO弧矢有效F/# 像差 1. SPHA在规定面出的波球差分布（0则计算全局） 2. COMA透过面慧差（3阶近轴） 3. ASTI透过面像散（3阶近轴） 4. FCUR透过面场曲（3阶近轴） 5. DIST透过面波畸变（3阶近轴） 6. DIMX畸变最大值 7. AXCL轴像色差（近轴） 8. LACL垂轴色差 9. TRAR径像像对于主光线的横向像差 10. TRAX “ X”向横向色差 11. TRAY “ Y”向横向色差 12. TRAI规定面上的径像横向像差 13. TRAC径像像对于质心的横向像差 14. OPDC主光线光程差 15. OPDX衍射面心光程差 16. PETZ透镜单元的PETZVAL半径 17. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 18. RSCH主光线的RMS光斑尺寸 19. RSCE 类RSCH 20. RWCH主光线的RMS波前偏差

zemax实验

zemax基本操作要点 （1）镜头参数输入：在zemax中，对镜头参数输入有如下约定： 1）透镜表面个数（面数） 2）符号规则： 曲率半径r：如曲率中心位于镜片表面右侧，则曲率半径为正；反之为负 厚度d：如下一表面位于当前表面的右侧，则两表面之间的厚度为正；否则为负 (2)Gen(General Lens Data 通用) 这个按钮用于调用系统数据对话框，它用来定义作为整个系统的公共数据，而不是仅仅与单个面有关的数据。常用的选项有以下几个： 1)Aperture(孔径) 系统孔径表示在光轴上通过系统的光束大小。要设置系统孔径，需要定义系统孔径类型和系统孔径值。 Aperture Type： Entrance Pupil Diameter(入瞳直径) Image Space F/#(像空间F/#) Object Space Numerical Aperture(物空间数值孔径) Float By Stop Size(随光阑浮动) Paraxial Working F/#(近轴工作F/#) Object Cone Angle(物方锥角) 2)Ray Aiming(光线校准) 如果光线校准关闭，ZEMAX将会以光线充满入瞳为来确定进入系统的光线方向以及能量大小。 当Ray Aiming分别为Paraxial和Real时，光线分别按照近轴和实际光线追迹方式。光线充满光阑Stop面。 *Ray aiming使用前应通过Analysis——Fans——Pupils Aberration 先查看一 下入瞳象差 *当系统的F/#较小时，使用Paraxial Ray Aiming会引起较大的误差，应使用Real Ray Aiming。 （3）Fie(Field Data 视场) 视场对话框可以确定视场点。视场可以用Angle(角度)、Object Height(物高)、Paraxial Height(近轴像高)、Real Image Height(实际像高)这几种方式描述，具体情况根据系统特点选择。 设计视场的选择 一般小视场光学系统（2ω<80°） 0、0.707、1.0 中等视场光学系统（80°<2ω<140°） 0、0.5、0.707、0.866、1.0 大视场光学系统（2ω>140°） 0、0.3、0.5、0.7、0.85、1.0 视场权重：默认为1，最后根据需要不断修改。 （4）Wav(Wavelength Data 波长) 波长对话框用于设置波长、权重和主波长。ZEMAX也提供已经选择好的波长，可以通过下拉菜单选择。（select 一般选 Fdc的visible）

ZEMAX实验报告

ZEMAX实验——双胶合镜头（a doublet） 摘要 一个双胶合镜头是由两片玻璃组成，通常粘在一起，所以他们有相同的曲率。利用不同玻璃的色散性质，一阶色差可以被矫正。也就是说，需要得到抛物线形的多色光焦点漂移图，而不是直线的，这反过来会产生较好的像质。在保持100mm焦距和在轴上的设计要下，将会加入视场角。同时定义边缘厚度解，使产生图层和视场曲率图，并分析双胶合镜头的出光效果。 关键词：ZEMAX光学设计；双胶合镜头；成像分析

目录 1 引言...................................................... II 2 实验目的.................................. 错误！未定义书签。 3 实验原理分析 (2) 4 实验步骤 (3) 5 实验结果.................................. 错误！未定义书签。

1 引言 ZEMAX是美国Focus Software Inc.所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是一套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。ZEMAX 不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其它软件不同的是ZEMAX的CAD转文件程序都是双向的，如IGES、STEP、SAT 等格式都可转入及转出。而且 ZEMAX可仿真 Sequential 和 Non-Sequential 的成像系统和非成像系统。 ZEMAX光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。ZEMAX 功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。ZEMAX 能够在光学系统设计中实现建模、分析和其他的辅助功能。ZEMAX 的界面简单易用，只需稍加练习，就能够实现互动设计。ZEMAX 中有很多功能能够通过选择对话框和下拉菜单来实现。同时，也提供快捷键以便快速使用菜单命令。手册中对使 ZEMAX 时的一些惯用方法进行了解释，对设计过程和各种功能进行了描述。ZEMAX目前已经是被光电子领域熟知的光学设计的首选软件。该软件拥有两大特点，就是可以实现序列和非序列分析。在全球范围内，这款软件已经被广大的应用在设计显示系统，照明，成像的使用系统，激光系统以及漫射光的设计应用方面。 在此次试验中将研究双胶合镜头出光效果。首先要熟悉ZEMAX光学设计软件以及操作流程。再通过分析课题：一个双透镜包括两片玻璃，通常（但不一定）是胶合的，因此它们有一个共同的曲率。通过使用两片具有不同色散特性的玻璃，一阶色差可以被矫正。学会如何使用ZEMAX光学设计软件产生图层和视场曲率图，以及定义边缘厚度解和视场角等。

zemax 的操作数

zemax 的操作数 管理提醒: 本帖被中华卫星设置为精华(2009-12-04) 这里有比较完整的操作数ZEMAX优化操作数 一阶光学性能 1. EFFL 透镜单元的有效焦距 2. AXCL 透镜单元的轴向色差 3. LACL 透镜单元的垂轴色差 4. PIMH 规定波长的近轴像高 5. PMAG 近轴放大率 6. AMAG 角放大率 7. ENPP 透镜单元入瞳位置 8. EXPP透镜单元出瞳位置 9. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 11. LINV 透镜单元的拉格朗日不变量 12. WFNO 像空间F/# 13. POWR 指定表面的权重 14. EPDI 透镜单元的入瞳直径 15. ISFN 像空间F/# (近轴) 16. OBSN 物空间数值孔径 17. EFLX “X”向有效焦距 18. EFLY “Y”向有效焦距 19. SFNO 弧矢有效F/# 像差 1. SPHA 在规定面出的波球差分布（0则计算全局） 2. COMA 透过面慧差（3阶近轴） 3. ASTI 透过面像散（3阶近轴）

4. FCUR透过面场曲（3阶近轴） 5. DIST透过面波畸变（3阶近轴） 6. DIMX 畸变最大值 7. AXCL 轴像色差(近轴) 8. LACL 垂轴色差 9. TRAR 径像像对于主光线的横向像差 10. TRAX “X”向横向色差 11. TRAY “Y”向横向色差 12. TRAI 规定面上的径像横向像差 13. TRAC径像像对于质心的横向像差 14. OPDC 主光线光程差 15. OPDX 衍射面心光程差 16. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 17. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 18. RSCH 主光线的RMS光斑尺寸 19. RSCE 类RSCH 20. RWCH主光线的RMS波前偏差 21. RWCE衍射面心的RMS波前偏差 22. ANAR像差测试 23. ZERN Zernike系数 24. RSRE 几何像点的RMS点尺寸（质心参考） 25. RSRH 类同RSRE（主光线参考） 26. RWRE类同RSRE（波前偏差） 27. TRAD “X”像TRAR比较 28. TRAE “Y”像TRAR比较 29. TRCX 像面子午像差”X”向（质心基准） 30. TRCY像面子午像差”Y”向（质心基准） 31. DISG 广义畸变百分数 32. FCGS 弧矢场曲

zemax优化函数说明书

zemax_优化函数说明书优化操作数和数据域的用法 名称说明Int1 Int2 Hxy,Pxy ABSO 绝对值操作数 编号 —— ACOS 指定编号的操作数的值的反余弦值。如果标 记是0，则其单位为弧度，否则为度操作数 编号 标记— AMAG 角放大率。这是像空间和物空间之间的近轴 主光线角度的比值。对于非近轴系统无效—波长— ANAR 在像面上测量的相对于主波长中主光线的角 度差半径。这个数定义成1-cosθ，这里θ是 被追迹的光线与主光线之间的角度。参见TRAR —波长— ASIN 指定编号的操作数的值的反正弦值。如果标 记为0，则其单位为弧度，否则为度操作数 编号 标记— ASTI 指定表面产生的像散贡献值，以波长表示。 如果表面编号值为0，则是针对整个系统。这 是由塞得和数计算得到的第三级色散，对非近 轴系统无效 表面波长— ATAN 指定编号的操作数的值的反正切值。如果标 记为0，则其单位为弧度，否则为度 操作数 标记—

编号 AXCL 以镜头长度单位为单位的轴向色差。这是两 种定义的最边缘的波长的理想焦面的间隔。这 个距离是沿着Z 轴测量的。对非近轴系统无效 ——— BLNK 不做任何事情。用来将操作数列表的各个部 分分隔开。在操作数名称右边的空白处将随意 地输入一注释行；这个注释行将在编辑界面和 评价函数列表中同样显示 ——— BSER 瞄准误差。瞄准误差定义成被追迹的轴上视 场的主光线的半坐标除以有效焦距。这个定义 将产生像的角度偏差的测量 —波长— CMFV 结构评价函数值。这个操作数调用了在两个 用来定义一个光学虚拟全息系统的结构系统的任一个中定义的评价函数。结构编号的值是1 或2，分别代表第一或第二结构系统。操作数编号可以是0，这将从这个结构系统中获得整个评价函数的值，也可以是整数，这说明了从中记录数据值的操作数行号。例如，假定结构 编号是2，操作数编号是7，CMFV 将获得第2 个结构文件的评价函数中第7 个操作数的值。如果在这个被优化的可逆系统中有一个以上的光学虚拟全息表面，结构编号可以加上2 来指代使用的第二个表面的参数，或者加上4 来指代使用的第三个表面的光学结构，等等。例如，值为7 的结构编号指代现存的第四个光学虚拟全息面的第一个结构系统。结构编 号 操作数 编号 — COGT 边界操作数，它强制使指定编号的表面的圆 锥系数大于指定的目标值表面编 号 —— 边界操作数，它强制使指定编号的表面的圆 锥系数小于指定的目标值 表面编

ZEMAX实验指导书初学的练习教程

ZEMAX实验指导书初学的练习教程

实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作 一、实验目的 学习ZEMAX软件的安装过程，熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。 二、实验要求 1、掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。 2、掌握ZEMAX软件的用户界面。 3、掌握ZEMAX软件的基本使用方法。 4、学会使用ZEMAX的帮助系统。 三、实验内容 1．经过桌面快捷图标或“开始—程序”菜单运行ZEMAX，熟悉ZEMAX的初始用户界面，如下图所示：

图：ZEMAX用户界面 2．浏览各个菜单项的内容，熟悉各常见功能、操作所在菜单，了解各常见菜单的作用。 3．学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口。 4．调用ZEMAX自带的例子（根目录下Samples文件夹），学会打开常见的分析功能项：草图（2D草图、3D草图、实体模型、渲染模型等）、特性曲线（像差曲线、光程差曲线）、点列图、调制传递函数等，学会由这些图进行简单的成像质量分析。 5．从主菜单中调用优化工具，简单掌握优化工具界面中的参量。 6．掌握镜头数据编辑窗口的作用以及窗口中各个行列代表

的意思。 7．从主菜单-报告下形成各种形式的报告。 8．经过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件，学会查找相关帮助信息。 四、实验仪器 PC机

实验二基于ZEMAX的简单透镜的优化设计 一．实验目的学会用ZEMAX对简单单透镜和双透镜进行设计优化。二．实验要求 1.掌握新建透镜、插入新透镜的方法； 2.学会输入波长和镜片数据； 3.学会生成光线像差（ray aberration）特性曲线、光程差 （OPD）曲线和点列图（Spot diagram）、产生图层和视场曲率图； 4.学会确定镜片厚度求解方法和变量，学会定义边缘厚度解 和视场角，进行简单的优化。 三．实验内容 （一）. 用BK7玻璃设计一个焦距为100mm的F/4单透镜，要求在轴上可见光范围内。 1. 打开ZEMAX软件，点击新建，以抹去打开时默认显示的上一个设计结果，同时新建一个新的空白透镜。 2. 在主菜单-系统-光波长弹出的对话框中输入3个覆盖可见光波段的波长，设定主波长。同样在系统-通用配置里设置入瞳直径值。

操作数ZEMAX优化操作数

操作数ZEMAX优化操作数透镜数据约束 1. TOTR透镜单元的总长 2. CVVA规定面的曲率=目标值 3. CVGT规定面的曲率>目标值 4. CVLT规定面的曲率<目标值 5. CTVA规定面的中心厚度=目标值 6. CTGT规定面的中心厚度>目标值 7. CTLT规定面的中心厚度<目标值 8. ETVA规定面的边缘厚度=目标值 9. ETGT规定面的边缘厚度>目标值 10. ETLT规定面的边缘厚度<目标值 11. COVA圆锥系数=目标值 12. COGT圆锥系数>目标值 13. COLT圆锥系数<目标值 14. DMVA约束面直径=目标值 15. DMGT约束面直径>目标值 16. DMLT约束面直径<目标值 17. TTHI面厚度统计 18. VOLU元素容量 19. MNCT最小中心厚度 20. MXCT最大中心厚度 21. MNET最小边缘厚度 22. MXET最大边缘厚度 23. MNCG最小中心玻璃厚度 24. MXEG最大边缘玻璃厚度 25. MXCG最大中心玻璃厚度 26. MNCA最小中心空气厚度 27. MXCA最大中心空气厚度 28. MNEA最小边缘空气厚度 29. MXEA最大边缘空气厚度 30. ZTHI控制复合结构厚度 31. SAGX透镜在”XZ”面上的面弧矢 32. SAGY透镜在”YZ”面上的面弧矢 33. COVL柱形单元体积 34. MNSD最小直径 35. MXSD最大直径 36. XXET最大边缘厚度 37. XXEA最大空气边缘厚度 38. XXEG最大玻璃边缘厚度 39. XNET最小边缘厚度 40. XNEA最小边缘空气厚度 41. XNEG最小玻璃边缘厚度 42. TTGT总结构厚度>目标值

ZEMAX实验(一)

实验（一）ZEMAX基本操作和单透镜设计及优化 一、实验目的 学习ZEMAX软件的安装过程，熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。设计一个单透镜并对其进行优化。 二、实验要求 1、掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。 2、掌握ZEMAX软件的用户界面。 3、学会使用ZEMAX的帮助系统，执行简单光学最佳化。 三、实验内容 1.设计目标： 用F/4单透镜，要求在轴上可见光范围内，focal length为100mm,用BK7镜片来做。 2.设计步骤 1. 打开ZEMAX软件，调处lens data editor（LDE）。 2. 在主选单system下，选中wavelengths，第一列键入0.486 ，以microns 为单位， 第二、三列键入0.587及0.656，然后在primary wavelength （主波长）上点在0.486 的位置，primary wavelength 主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics) 下的几个主要参数，如focal length ，magnification ，pupil sizes。 3. 从system menu上选general data，在aper value 上键入25，而aperture type 被default 为Entrance Pupil diameter. 也就是说，entrance pupil 的大小就是aperture 的大小. 4. 回到LDE，在STO 后面再插入一个镜片，编号为2，通常OBJ 为0，STO 为1， 而IMA为3。 5.输入镜片的材料为BK7. 在STO列中的glass 栏上，直接打上BK7 即可.又孔径 的大小为25mm ，则第一面镜合理的thickness 为4mm ，也是直接键入。再来决定第1及第2面镜的曲率半径在此分别选为100及-100 ，凡是圆心在镜面之右边为正值，反之为负值。而再令第2面镜的thickness为100mm。 6. 检验及优化：选analysis中的fans，其中的Ray Aberration，将会把transverse （横 向的）的rayaberration（光线像差）对pupil coordinate （光瞳坐标）作图，如图 1 所示。 7. 优化过程： a）在surface2 栏中的thickness项上双击把solve type 从fixed 变成Marginal Rayheight ，然后OK. 这项调整会把在透镜边缘的光在光轴上的height为0，即paraxial focus. 再次update ray fan，defocus 不见了，如图2 所示。 b)再次调整surface 1 的radius项从fixed 变成variable，依次把surface 2 的radius及 放弃原先的surface 2 中thickness的Marginal Ray height也变成variable. Merit调用并建构优化函数（Merit Function），在优化后更新全部内容，然后观察各分析图的相应变化。在Merit function editor 第1列中往后插入一列，即显示出第2列，代表surface 2，在此列中的type项上键入EFFL(effective focal length)，同列中的target项键入100，weight项中定为1。跳出Merit function editor，在Tools中选optimization 项，按