【精心整理】zemax软件在光学设计
ZEMAX光学设计软件操作说明详解
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入瞳处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。
比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。
ZEMAX列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了从第一面到不同物方平面的距离。
主光线如果没有渐晕，也没有像差，主光线指以一定视场角入射的一束光线中，通过入瞳中央射到象平面的那一条。
注意，没有渐晕和像差时，任何穿过入瞳中央的光线也一定会通过光阑和出瞳的中心。
zemax光学设计案例
zemax光学设计案例
Zemax光学设计案例。
在光学设计领域，Zemax是一个非常优秀的光学设计软件，它能够帮助工程师
们进行光学系统的设计、优化和分析。
下面，我们将介绍一个使用Zemax进行光
学设计的案例，以便更好地了解Zemax软件的应用和优势。
在这个案例中，我们需要设计一个具有特定光学性能的摄像头透镜系统。
首先，我们需要明确设计要求和约束条件，然后利用Zemax软件进行光学系统的建模和
优化。
在建模过程中，我们需要考虑透镜的曲率、厚度、材料等参数，同时还需要考虑系统的光路布局、光学元件的位置和角度等因素。
利用Zemax的光学设计工具，我们可以对透镜系统进行快速而准确的建模和分析。
通过Zemax的光学优化算法，我们可以对系统的光学性能进行优化，以满足
设计要求。
同时，Zemax还提供了丰富的光学分析工具，可以对系统的像差、光学传递函数、热像模拟等进行全面的分析和评估。
在这个案例中，我们利用Zemax软件成功设计出了一个具有优秀光学性能的摄像头透镜系统。
通过对系统的建模、优化和分析，我们实现了对系统光学性能的精确控制和调节，最终达到了设计要求。
这充分展示了Zemax软件在光学设计领域
的强大功能和广泛应用价值。
总的来说，Zemax是一款非常优秀的光学设计软件，它能够帮助工程师们实现
复杂光学系统的设计、优化和分析。
通过这个案例，我们可以更好地了解Zemax
软件的应用和优势，相信在未来的光学设计工作中，Zemax将会发挥越来越重要的作用，为光学工程领域的发展做出更大的贡献。
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】2-上
第十三章表面类型§1 简介ZEMAX 模拟了许多种类型的光学元件。
包括常规的球面玻璃表面，正非球面，环带，柱面等。
ZEMAX 还可以模拟诸如衍射光栅、“薄”透镜、二元光学、菲涅耳透镜、全息元件之类的元件。
因为ZEMAX 支持大量的表面类型，用常用的电子表格形式安排用户界面就比较困难。
例如，对于一个没有发生衍射的表面，开辟“衍射阶数”一列就没什么必要。
为了使用户界面尽可能不显得乱，ZEMAX 使用了不同的类型界面以便指出定义某一种类型的表面时，需要哪一些数据。
§2 参数数据一个标准的表面可以是一个紧随着一均匀介质（如空气，反射镜或玻璃）的平面、球面或圆锥非球面。
所要求的参数仅仅是半径（半径也可以是无穷大，使之成为一个平面），厚度，圆锥系数（缺省值为0，表示是球面），和玻璃类型的名字。
其他的表面类型除使用一些其他值外，同样使用这些基本数据。
例如，“偶次非球面”表面就是使用所有的“标准”列数据再加上八个附加值，这些附加值是用来描述多项式的系数的。
这八个附加值被称为参数，且被称为参数1，参数2，等等。
要理解的参数值的最重要特性是它们的意思会随着所选择的表面类型的不同而改变意思。
例如，“偶次非球面”表面类型用参数1 来指定非球面近轴抛物线项的系数，而“近轴”面则用参数1 来指定表面焦距。
两个表面同样使用参数1，但用途却不同，因为这两个表面类型永远不会同时在同一个面上使用。
数据存储的共享性简化了ZEMAX 界面，也减少了运行程序时所要求的总内存。
但由于你必须去记每一个参数的作用，是否这样的共享反而会使ZEMAX 用起来变得麻烦呢？回答是否定的，因为ZEMAX始终掌握着你所定义的每一面上的每一个参数代表什么的记录。
当你将一个表面从“标准的”改成其他的表面类型后，ZEMAX 会自动改变参数列的列头以使你知道你对表面上的每一个参数作了什么改动。
所有需要你做的只是在正确的格子中键入适当的数据。
当你将光标从一个格子移动到另一个时，列头会一直显示该格是用来作什么的。
2024版光学设计软件Zemax中文教程
在Zemax中引入偏振器件，如偏振片、波片 等，进行光学系统的偏振设计。
通过仿真分析，评估偏振设计对光学系统性 能的改善程度。
自定义操作数编写技巧
了解自定义操作数基本概念
自定义操作数是指用户根据实际需求，在 Zemax中自定义的光学性能评价指标。
调试自定义操作数
在编写过程中，需要对自定义操作数进行调试和 验证，确保其正确性和可靠性。
它具有强大的光学仿真功能，可以模拟各种光学现象，如光的传播、反射、折射、 散射等。
Zemax还提供了丰富的光学元件库和优化的算法，使得用户可以更加高效地进行光 学设计。
软件安装步骤及注意事项 01
下载Zemax安装程序，并双击运行。
02
按照提示完成软件的安装过程，注 意选择正确的安装路径和组件。
安装完成后，需要激活软件，输入 正确的许可证密钥。
02 智能化、自动化将成为光学设计的重要发 展方向。
03
新材料、新工艺的不断涌现将为光学设计 提供更多可能性。
04
光学设计将与机械、电子、计算机等多学 科进一步交叉融合。
下一讲预告及预备工作
下一讲将介绍光学系统 的公差分析与优化方法。
01
02
建议学员多阅读相关文 献和资料，加深对光学 设计理论的理解。
属性栏显示了当前选中对 象的各种属性，用户可以 在这里进行修改和调整。
设计区域是用户进行光学 设计的主要场所，可以在 这里绘制和编辑光学系统。
初学者常见问题解答
问题1
01
如何启动Zemax软件？
解答
02
双击桌面上的Zemax图标或者在开始菜单中找到Zemax程序并
单击启动。
问题2
03
如何新建一个光学设计项目？
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第二章用户界面概述本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法，以及一些常用的窗口操作的快捷键。
一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法，ZEMAX用起来就很容易了。
在线教程中，也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。
视窗的类型ZEMAX有不同类型的窗口，每类窗口完成不同的任务。
这些类型有：1、主窗口：这个窗口有很大的空白空间，顶端有标题栏，菜单栏和工具栏。
菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系，成为一个整体。
2、编辑窗口：有六种不同的编辑1）透镜数据编辑；2）绩效函数编辑；3）多重结构编辑；4、额外数据（ZEMAX-EE）；5）公差数据编辑；和非顺序组件编辑（ZEMAX-EE）。
3、图形窗口：这类窗口用作呈现图像数据，例如：系统图；光线扇形图（Ran fan）；光学传递函数（MTF）；曲线（Dot Spot）……等等。
4、文本窗口：用来列出文本数据，例如：指定数据、像差系数、计算数据等。
5、对话窗口：对话框是弹出窗口，不能改变大小。
对话窗口用来改变选项和数据，如：视场；波长；孔径光阑；表面类型等。
在图像和文本窗口中，对话框也被广泛地用来改变选项，比如改变系统图中光线的数量。
除了对话框，所有窗口都能通过使用标准鼠标这键盘按钮进行移动和改变大小。
如果你对这些方法不熟悉，请参考有关Windows使用的书籍或者Windows的说明书。
主窗口的操作方法主窗口栏有几个菜单标题。
大部分菜单标题与这本手册后面的章节标题相对应。
从这些章节能够找到使用每一菜单项的具体方法。
以下是菜单的标题：File：用于镜头文件的打开、关闭、保存、重命名；Editors：用作调用（显示）其他的编辑窗口；System:用于确定整个光学系统的属性；Analysis：分析中的功能不是用于改变镜头数据，而是根据这些数据进行数字计算和图像显示分析。
包括：系统图（Layout）、Ray fans，Spot diagrams，Diffraction calculations and more。
zemax的课程设计
zemax的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解Zemax软件的基本原理和光学设计概念。
2. 学生能够掌握Zemax软件的操作流程，包括建立模型、设置参数、运行仿真和结果分析。
3. 学生能够运用Zemax软件解决实际的光学问题，如透镜设计、光学系统优化等。
技能目标：1. 学生能够独立操作Zemax软件，完成基本的光学设计任务。
2. 学生能够运用Zemax软件进行光学系统的性能分析和优化。
3. 学生通过实践操作，培养解决复杂光学问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习Zemax软件，培养对光学工程的兴趣和热情。
2. 学生在团队协作中，学会分享和交流，培养合作精神。
3. 学生通过光学设计实践，认识到科学技术在现实生活中的应用，增强创新意识和实践能力。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合光学原理和计算机辅助设计，培养学生实际操作能力。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的光学基础和计算机操作能力。
教学要求：教师需结合学生特点，采用案例教学和任务驱动教学法，引导学生主动参与实践，培养其光学设计和分析能力。
同时，注重培养学生的团队合作意识和创新思维。
通过本课程的学习，使学生在光学设计和分析方面达到具体的学习成果，为未来的学术研究或工作实践打下坚实基础。
二、教学内容1. Zemax软件概述- 软件基本原理和功能介绍- 光学设计基本流程和概念2. Zemax软件操作基础- 软件界面及工具栏功能介绍- 建立光学系统模型的方法- 设置光学系统参数和求解器配置3. 光学系统设计实例- 透镜设计原理及方法- 光学系统优化技巧- 实际案例分析与讨论4. 光学系统性能分析- 像差分析及控制方法- 光学系统MTF曲线绘制与分析- 光学系统杂散光分析5. Zemax软件综合应用- 非序列光学系统设计- 光学系统与机械结构的协同设计- 光学系统性能评估与优化教学内容安排与进度：第一周：Zemax软件概述及光学设计基本流程第二周：Zemax软件操作基础及建立光学系统模型第三周：透镜设计实例与光学系统优化第四周：光学系统性能分析及杂散光分析第五周：非序列光学系统设计及综合应用教材章节关联：本教学内容与教材中光学设计、光学系统性能分析等相关章节紧密关联，结合实际案例，帮助学生更好地理解和掌握光学设计原理和方法。
ZEMAX光学设计报告
ZEMAX光学设计报告一、引言光学设计是光学工程师进行光学系统设计的重要工作。
在光学设计中使用的软件工具众多，其中一种常用的软件是ZEMAX。
本报告将介绍使用ZEMAX进行光学设计的方法，并通过一个实例来展示其应用。
二、ZEMAX光学设计1.建模在使用ZEMAX进行光学设计之前，首先需要进行系统的物理建模。
在ZEMAX中，通过定义光学元件（如透镜、镜面等）的物理属性和位置来建立光学系统模型。
可以通过输入几何参数、折射率、表面形态等信息来定义各个光学元件，并通过图形界面进行可视化设置。
2.优化光学系统的优化是光学设计的核心任务之一、在ZEMAX中，可以通过调整光学元件的位置、物理参数等来优化系统的性能。
可以设置优化目标，比如最小化像差、最大化能量聚焦等，然后通过ZEMAX的优化算法进行自动求解，得到最优解。
3.分析ZEMAX还提供了各种分析工具，可以对光学系统进行性能评估。
例如，可以通过光线追迹分析来研究几何光学传输过程，可以通过波前分析来评估系统的像差，可以通过MTF（调制传递函数）分析来评估系统的分辨力等。
这些分析工具有助于工程师对设计系统的性能进行评估和改进。
三、实例展示为了更好地展示ZEMAX的应用，我们以光学显微镜的设计为例进行介绍。
1.建模首先，在ZEMAX中建立光学系统模型。
我们可以通过输入光学元件的参数，比如透镜的曲率半径、厚度等来定义系统的物理属性。
然后，使用图形界面将这些光学元件拖拽到适当的位置，形成光学系统的结构。
2.优化接下来，我们可以通过优化光学系统的性能来改进设计。
比如，可以通过调整透镜的位置、厚度等参数来最小化系统的像差、最大化系统的分辨率等。
在ZEMAX中，可以设置优化目标并选择适当的优化算法，然后让软件自动进行求解。
在求解过程中，可以通过ZEMAX提供的分析工具对系统进行实时评估。
3.分析最后，我们可以使用ZEMAX提供的分析工具对设计好的系统进行性能评估。
比如，可以通过光线追迹分析来确定光学系统的传输特性，可以通过MTF分析来评估系统的分辨能力等。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解
ZEMAX光学设计软件操作说明详解】介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入瞳处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。
比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。
ZEMAX列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了从第一面到不同物方平面的距离。
主光线如果没有渐晕，也没有像差，主光线指以一定视场角入射的一束光线中，通过入瞳中央射到象平面的那一条。
注意，没有渐晕和像差时，任何穿过入瞳中央的光线也一定会通过光阑和出瞳的中心。
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第二章用户界面概述本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法，以及一些常用的窗口操作的快捷键。
一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法，ZEMAX用起来就很容易了。
在线教程中，也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。
视窗的类型ZEMAX有不同类型的窗口，每类窗口完成不同的任务。
这些类型有：1、主窗口：这个窗口有很大的空白空间，顶端有标题栏，菜单栏和工具栏。
菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系，成为一个整体。
2、编辑窗口：有六种不同的编辑1）透镜数据编辑；2）绩效函数编辑；3）多重结构编辑；4、额外数据（ZEMAX-EE）；5）公差数据编辑；和非顺序组件编辑（ZEMAX-EE）。
3、图形窗口：这类窗口用作呈现图像数据，例如：系统图；光线扇形图（Ran fan）；光学传递函数（MTF）；曲线（Dot Spot）……等等。
4、文本窗口：用来列出文本数据，例如：指定数据、像差系数、计算数据等。
5、对话窗口：对话框是弹出窗口，不能改变大小。
对话窗口用来改变选项和数据，如：视场；波长；孔径光阑；表面类型等。
在图像和文本窗口中，对话框也被广泛地用来改变选项，比如改变系统图中光线的数量。
除了对话框，所有窗口都能通过使用标准鼠标这键盘按钮进行移动和改变大小。
如果你对这些方法不熟悉，请参考有关Windows使用的书籍或者Windows的说明书。
主窗口的操作方法主窗口栏有几个菜单标题。
大部分菜单标题与这本手册后面的章节标题相对应。
从这些章节能够找到使用每一菜单项的具体方法。
以下是菜单的标题：File：用于镜头文件的打开、关闭、保存、重命名；Editors：用作调用（显示）其他的编辑窗口；System:用于确定整个光学系统的属性；Analysis：分析中的功能不是用于改变镜头数据，而是根据这些数据进行数字计算和图像显示分析。
包括：系统图（Layout）、Ray fans，Spot diagrams，Diffraction calculations and more。
Zemax在光学设计中的应用
Zemax在光学设计中的应用Zemax 在光学设计中的应用进入21世纪，光学，与计算机，电子，自动化等技术融合，形成了光机电一体的综合高新技术，光学已经成为信息科学的信息载体之一。
随着光学的蓬勃发展，各种光学CAD软件层出不穷。
目前，常用的光学设计软件包括Zemax，TracePro，ASAP，LightTools，CODEV，OSLO 等，这些软件功能强大，能够从各个角度分析光学系统从而判断光学系统优劣性，可执行度等，是从事光学设计行业工程师的有力工具。
Zemax由美国华盛顿州贝尔维尤市的Zemax软件开发公司研制发售，它将光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起，形成一套综合性的光学设计仿真软件。
到目前为止，Zemax已经成为当今使用最广泛的光学设计软件之一，市场占有率达到85%。
目前Zemax使用群集中在光学公司，光电研究所，投影仪，望远镜，扫描仪等光学设计公司。
Zemax常常被应用于各种相机镜头，显微镜，望远镜，目镜等光学镜头的设计；各种变焦镜头，手机摄像头的设计；LCD 背光板和LED建模；DVD、VCD 激光读写头；干涉仪、全息光学；各种激光器谐振腔的设计等等。
Zemax有两个等级的版本，包括Zemax-SE(标准版)，Zemax-EE(专业版)。
使用序列性与非序列性的方法来模拟成像系统和非成像系统的反射，折射和散射光线追迹。
序列性光线追迹的光线追迹速度快、适合多数面的形状和性质，可以直接优化和进行公差预算，主要针对相机镜头、望远镜镜头、显微镜头等光学系统。
而非序列主要针对非成像系统或者是复杂的形状对象，可以对光线传播进行更细节的分析，包括散射光或部分反射光。
Zemax光学设计软件支持不同类型的光源，包括自定义的光源，同时提供近60种光学曲面面形，以及自定义的面形，包含很多玻璃库，材料库，样板库等。
同时可以进行镀膜分析，热分析，偏振光分析，物理光学分析等。
当设计好一个光学系统之后，可以运用二维或者是三维图来观察系统结构。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计.txt9母爱是一滴甘露，亲吻丁•涸的泥上，它用细雨的温情，用钻石的坚毅，期待着闪着碎光的泥土的肥汪：母爱不是人生中的一个凝固点, 而是一条流动的河，这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入睡处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户立义切迹类型。
这可以用于任意表而。
表面的切迹不同于入瞳切迹, 因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表而切迹的更多信息，请参看“表而类型”这一章的“用户宦义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轨的近轴像面的距离。
如果没有玻璃ifii,后焦距就是从第一面到无限远物体共轨的近轴像而的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共馳位置，这些位置对应的物像平面具有特楚的放大率。
基面包括主而，对应的物像面垂轴放大率为+1：负主而，垂轴放大率为一1：节平而, 对应于角放大率为+1：负节平面，角放大率为一1；焦平而，象空间焦平面放大率为0,物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平而外，所有的基面都对应一对共觇面。
比如，像空间主而与物空间主面相共轨, 等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主而重合。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计
ZEMAX光学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入瞳处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。
比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。
ZEMAX列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了从第一面到不同物方平面的距离。
主光线如果没有渐晕，也没有像差，主光线指以一定视场角入射的一束光线中，通过入瞳中央射到象平面的那一条。
注意，没有渐晕和像差时，任何穿过入瞳中央的光线也一定会通过光阑和出瞳的中心。
Zemax(第一次课内容) 光学设计课堂软件界面使用
Default Merit Function的设置
Default Merit Function的设置
Default Merit Function的设置
＝6
＝3
Selecting the pupil integration method two different pupil integration methods:
注意：这种计算方法的精度和速 度都比Gaussian quadrature 差。一般不使用。
4×4
现在看一下Default Merit Function的设置结果
DMF的作用是将RMS wavefront error 减至最低 。但是，这些设置还不够，至少还要 设置焦距参数。EFFL＝100
3 开始优化
• B）计算公差对系统的影响
四、设计实例
• 实例一：单透镜 设计参数要求：F＝4，f’=100mm，在可见光谱下，材料： BK7 步骤一：进入Zemax主窗口，打开LDE
步骤二：设置波长。在system菜单下选择Wavelength，输 入需要的波长。在本例中输入 F，d，C，再选择一个主波 长。
其它参数，我们都在实例一中已经设置好了。
步骤三、优化 直接使用实例一中的Merit Function 进行优化。
Zemax光学设计软件
一、Zemax的功能
• ZEMAX能做什么？
ZEMAX是一个用来模拟、分析和辅助设计 光学系统的程序。ZEMAX的界面设计得比 较容易被使用，稍加练习就能很快地进行 交互设计。大部分ZEMAX的功能都用选择 弹出或下拉式菜单来实现。
• ZEMAX不能做什么？ ZEMAX程序或ZEMAX文件都不能教你如何去进 行镜头或光学系统的设计。虽然，ZEMAX程序在 进行光学系统的设计和分析的时候，可以帮助你 做许多事情，但是设计者仍然是你。如果，你在 光学设计方面只有很少甚至根本就没有经验，你 就需要去熟读有关这方面的许多好书。最主要的， ZEMAX并不能完全代替工程实践。在一个设计完 成之前，必须要一个有资格的工程师对软件所得 的计算结果进行检查，以判断结果是否合理。
zemax光学课程设计
zemax光学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握Zemax软件的基本操作和界面功能，理解光学设计的基本原理。
2. 使学生了解光学系统中的像差类型及其影响，掌握像差校正的方法。
3. 帮助学生理解光学元件的优化和评价方法，提高光学系统设计能力。
技能目标：1. 培养学生运用Zemax软件进行光学系统建模、分析和优化的能力。
2. 培养学生运用光学知识解决实际问题的能力，提高创新意识和实践操作技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对光学科学的兴趣和热情，激发探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重团队合作，提高沟通与协作能力。
3. 培养学生关注光学技术在实际应用中的价值，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为选修课，旨在帮助学生掌握光学设计的基本方法，提高实践操作能力。
学生特点：学生具备一定的光学基础知识，对光学设计感兴趣，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高光学设计能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容分为五个部分，确保学生系统地学习和掌握光学设计相关知识。
第一部分：Zemax软件入门1. Zemax软件界面及基本操作。
2. 光学系统建模与元件添加。
第二部分：光学系统基本原理1. 光的传播原理及成像规律。
2. 像差类型及其产生原因。
第三部分：像差校正与优化1. 像差校正方法及策略。
2. 光学元件优化技巧。
第四部分：光学元件评价与分析1. 光学元件性能指标。
2. 光学系统性能评价方法。
第五部分：实践操作与案例分析1. 实际光学系统建模、分析和优化。
2. 案例分析，总结光学设计经验。
教学内容安排与进度：1. 第一至第四部分，每部分分配2个课时，共计8个课时。
2. 第五部分，分配4个课时，进行实践操作与案例分析。
教材章节及内容：1. 第一章：光学设计概述，涵盖第一部分内容。
2. 第二章：光学系统基本原理，涵盖第二部分内容。
ZEMAX光学设计软件应用训练实验报告
东莞理工学院
ZEMAX光学设计软件应用训练实验报告
选择“analysis”，“miscellaneous”，“field curv/dist”场曲线如图所示。
牛顿式反射望远镜结构示意图
．输入数据：第一面，光阑面的曲率半径列输入-2000.0，负号表示为凹面，
列输入“MIRROR”。
选择“System”，“General”，然后在“通用数据对话框（
Box）”中输入一个200的孔径值，并单击“OK”。
ZEMAX使用的缺省值是波长
现在打开一个图层窗口，光线显示了从第一面到像平面的轨迹，此时像平面在镜面的左边。
如下图：
2．构造转折面：第一面的厚度改为-800mm。
像平面，按Insert在主面与像平面之间插入一个虚构
思考题与实践题：
1、牛顿反射式望远镜属于我们《应用光学》书本上所介绍的那种望远镜系统？
注意我们已将主反射面的距离减小到-18，第四面的半径已经被加入了一个变量标记。
新图层，检查一切是否正常。
如下图：
注意大约有4个波长的像差仍然有待改正。
现在单击第一面（光阑面）的“
设置第一面的半径为变量，再次优化（Tools，Optimization，Automatic
从主菜单，选SYSTEM，FIELDS，并将视场角的个数设置为3，输入y-
在评价函数编辑时，选Tools，Default Merit Function，并将RINGS
在遮挡器和辅助镜面之间的小缝隙纯粹是很小的一点。
这里是为了更容易让大家看到。
MTF现在已被主要是辅助镜面产生的遮挡所改变。
更新MTF窗口，看一下新的MTF，如下图：。
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三．ZEMAX的用户界面
Code V
• 美国Optical Research Associates推出的大型 光学设计软件 • 适用于各种序列及非序列光学系统，广泛用于 照相系统、光谱仪器、空间光学系统、激光扫 描系统、全息平显系统、红外成像系统、紫外 光刻系统等等
ASAP
• 功能强大，已成为工业界标准的光学设计软件 • 用于仿真汽车车灯光学系统、生物光学系统、相 干光学系统、屏幕展示系统、光学成像系统、光 导管系统、照明系统及医学仪器 • 是一个联结了几何光学和物理光学的全方位3D 光学及机械系统的模型建立软件 • 可处理各种光学仿真分析，包括散射效应、衍射 效应、反射效应、折射效应、光吸收效应、偏极 光效应和高斯光速传导之模拟分析
Samples\Non-sequential\Ray splitting\Beam splitter.zmx
• ZEMAX在设计中考虑及忽略的是什么？ ZEMAX中考虑的是：精确的光程；反射和折射； 光程差和相位；像差和图像形态；偏振；薄膜的 透过率和吸收率；散射；静态分光 ZEMAX中忽略的是：透镜边缘的衍射（用物理 光学计算除外）
二. ZEMAX概述
• ZEMAX能做什么？
ZEMAX是一个程序，它能够建模、分析以及辅助设计 光学系统EMAX只是一个工具，它不能教会你如何设计镜头和 光学系统，使用工具的你才是设计师；ZEMAX不能取 代工程实践，设计师的责任是检查ZEMAX模拟结果的 合理性与可行性
LightTool
• 美国ORA公司研发的三维照明仿真软件 • 光机一体化设计：光学和机械元件的形状的描述可通过 软件提供的基本实体模型实现。遮光罩、镜筒和产品结 构的设计将得益于这种光机一体的考虑方法和非顺序光 线追迹提供的大量信息 • 复杂光路设置 ： LightTools使多光路或折叠光路系统、 带有棱镜或复杂曲面的系统的光路设置和视觉建模验证 变得简洁。有了LightTools，设计人员完全可以摒弃过 去为了简化问题而采用的一些传统技巧，如符号规则、 用多通道定义模拟变焦功能、把反射镜和棱镜展开成平 板、略去非光学面和机械结构的影响、人为简化光瞳形 状，等等
TracePro
• 普遍用于照明系统、光学分析、辐射分析及光度分析的 光线仿真软件 • 应用领域：照明、导光管、薄膜光学、光机设计、杂散 光分析、激光泵浦、背光模组、投影系统、汽车照明系 统等等 • 处理复杂几何的能力，以定义和跟踪数百万条光线 • 图形显示、可视化操作、提供3D实体模型 • 可以导出主流CAD软件和镜头设计软件的数据格式
Zemax在光学设计中的应用
2015.11
内容提要：
• • • • • 常用光学设计软件简介 Zemax 用户界面、功能模块探究 基本像差分析及像质评价 默认评价函数设定规则、优化操作数详解 单透镜优化设计实例
一.光学设计软件简介
• 成像光学设计：Code V、OSLO、Zemax、 SIGMA、 LensView、SOD88、CIOES(长光) • 照明光学设计：ASAP、TracePro、LightTool、 ProSource、ODIS(浙大) • 光学薄膜设计：TFCalc • 激光腔体设计：LASCAD • 光电器件设计：OPTISYS_DESIGN 、 BPM_CAD 、 OPTIAMP_DESIGN 、FIBER_CAD 、HS_DESIGN 、 FDTD_CAD 、WDM_Phasar 、 IFO_GRATINGS
• 杂光分析：非序列光线追迹功能可以直观地描述在系统 中任意表面上或介质中发生的任何光学现象，如折射、 反射、全反射、散射、多级衍射、振幅分割、光能损耗、 材料吸收等，并根据需要自动实时衍生出多路光路分支。 • 照明系统设计分析：LightTools中可以精确地定义各种 实际光源（如发光二极管、白炽灯、弧光 灯、卤素灯 等）的形状和发光特性，其计算结果与实际测量结果精 确吻合。对非人眼接收的照明系统，可以把结果转换成 辐射度单位。计算结果的输出形式可以是二维线图、等 高线图、灰度 图、伪彩色图或三维分布图。 • 应用实例：投影系统、平板显示器、仪表盘照明、内窥 镜照明、报警灯、汽车前灯、车厢内部照明、指示牌照 明等等
适于系统中有重要的序列端口和一些非序列元件 (如 棱镜、管道等) (3)纯非序列模式 适于照明、散射、杂散光分析以及不需要端口的模型
• 序列光线追迹
是指：光线从物面发出(通常是0面)，然后顺序地通过第 一面、第二面…，直到像面为止。因此光线是可逆的。
• 非序列光线追迹
光线按实际中传输过程向前传输，一条光线可能因折射、 反射、散射、衍射变为多条光线
• 优化：表栏式merit function参数输入，对话窗 式预设merit function参数，方便使用者定义， 且多种优化方式供使用者使用 • 公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话 窗式预设Tolerance参数，方便使用者定义 • 报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成 图文件及文字文件 • 功能不及Code V、OSLO，但其简单易学， 价格便宜，在国内用得比较广泛
•
ZEMAX是什么？
ZEMAX是用光线追迹的方法模拟折射、反射和衍射的 序列及非序列光学系统的透镜设计程序。 ZEMAX用“面”的概念模拟序列光线追迹，用“组件” 或“物体”的概念模拟非序列光线追迹。 序列和非序列光线追迹有着本质的区别，ZEMAX中可 以使用三种光线追迹方式： (1)纯序列模式 用于传统透镜及多数成像系统设计 (2)混合模式
ZEMAX
• Zemax是美国zemax公司设计的专用光学设计 软件包 • 可实现序列和非序列分析 • 用于光学组件设计及照明系统的照度分析，也 可建立反射、折射、绕射等光学模型 • 分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参 数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文 件，例如：*.BMP, *.JPG等，也可存成文字文 件*.txt