Zemax实验一答疑

Zemax实验一答疑

1.视场设置

1.1 Angle(Deg)：角度，直接设定物方光束主光线与光轴的角度，多用于无限共轭平行光条件下（物处于无限远处）；

注：在zemax中表示为x-fields角αx和y-fields角αy，计算公式如下，tanαx=cosα/cosγ；tanαy=cosβ/cosγ

cosα、cosβ、cosγ分别是光线在x、y、z轴的方向余弦，α、β、γ分别为光线与x、y、z轴的方向角，如图所示：

图1 方向余弦图2 α=90°

cosα=a

r =

√a2+b2+c2

;cosβ=b

r

=

√a2+b2+c2

;cosγ=c

r

=

√a2+b2+c2

αx=0，则tanαx=0，及α=90°，光线在zy面内，tanαy=b/c，αy角为主光线和z轴的夹角，因此在zemax视场（fields）设置中，角度一般在y-fields中设置具体角度值，同时x-fields设置为0，其也对应子午面中的夹角，同理在x-fields中设置具体角度值，同时y-fields设置为0，其对应弧矢面。

1.2Object Height:物高，设定被成像物体的尺寸大小，此时系统必须

为有限共轭才可用（物距非无限远）。大多有限远物体成像系统常

用这种视场类型。

1.3Para. Image Height：使用近轴光束定义系统成像的像面大小，当

设计的系统有固定的像面尺寸时使用此类型，如常见的CCD或COMS成像，由于接收面尺寸固定，可直接使用近轴像高来确定像面大小，软件会自动计算视场角度。近轴像高使用近轴计算方法计算，忽略系统畸变影响。适用于视场角度较小的系统。

1.4Real Image Height：实际像高，同近轴像高类似，区别在于实际

像高使用实际光线计算像面尺寸，考虑畸变影响。适用于大视场广角系统。

yout-settings设置

Layout窗口的settings设置主要是用来设定layout显示的一些相关信息：

1：用来设置光学系统在layout里面显示的曲面

显示曲面1-5

显示曲面1-2 2：用来设计光学系统中显示的光线个数

显示3条光线

显示6条光线

3：用来设定追迹的波长

如果在波长设置时，设定了多个波长，则在追迹时可以追迹一个波长也可以追迹全部波长

4：用来设定追迹的场

如果在视场设置时，设定了多个视场，则在追迹时可以追迹一个视场也可以追迹全部视场

5：用来设定光线的颜色区分

可以设定不同视场的光线的颜色不同；也可以设定不同的光线的颜色不同

3.关于实验一题目二中像差曲线的调取

Ray Fan图：

场曲和畸变图：

球差图：

像差曲线的解读，我会在下次理论课时给大家讲解

4.实验一题目一的光阑问题

建立一套由两片平凸透镜组成的氦氖激光（632.8nm）扩束系统。

玻璃材料为BK7，光阑面的直径为3mm，视场为0°。光学结构如下：

光光光

d=16 d=6

要求：

1．给出透镜编辑器的数据图、光学系统图。

2. 将第一个透镜的前表面设为光阑面，再根据题目的参数，给出

透镜编辑器的数据图、光学系统图；对比光阑面在不同位置时，光学

系统的差异。

镜头数据如图所示：

孔径类型设置为：Float by stop size（后面会有解释）

然后就可以调整光阑面的不同，来观察不同光阑位置是，光学系统的差异，具体如下：

选择曲面1为STO时的光学系统图为：

此处可以尝试改变曲面1的Semi-Diameter，观察光阑大小对入射光线的限制

选择曲面2为STO时的光学系统图为：

曲面3为STO时的光学系统图为：

注：孔径类型的区别

Entrance Pupil Diameter（入瞳直径）：可用来直接确定进入系统的光束直径的大小，适用于大多数无限共轭系统。如果在题目一种，将孔径类型设置为：Entrance Pupil Diameter，那么如何改变光阑的位置，都不影响进入系统的光束，并且透镜的半径（Semi-Diameter）应设置为“自动”，由设置的入瞳直径自动调整。

Image Space F#（像空间F数）：用于直接确定像空间的F数值，当系统焦距已知的情况下，可同入瞳直径相互转换。

Object Space NA(物空间数值孔径)：常用于有限共轭系统，如：显微系统、投影系统等，通过直接定义物点发光角度约束进入系统的光束大小。

Float By Stop Size(随光阑尺寸漂移)：用于系统中孔径光阑固定的情况，如有的系统光阑大小为定值，可使用这种类型来计算入瞳的大小。在题目一中，采用的就是这种孔径模式，可以看出不同的光阑位置，约束进入系统的光线不同。