zemax实验
Zemax实验指导
Zemax实验指导实验十一学系统设计软件Zemax应用——单透镜设计设计性实验一、实验目的掌握zemax光学设计软件的使用，能进行光学器件的设计和仿真，理解各种光学设计的根本分析原理，了解像差的根本概念、意义。
二、实验内容设计一个校正球差的消色差双胶合镜，作为望远镜物镜。
R=10 cm，c1=0.002957 cm-1，c2=-0.020224 cm-1， c3=-0.00771 cm-1。
厚度t1=1.9 cm，t2=1.3 cm。
玻璃选择：第一透镜选BaK1 〔1.5725、57.55〕，第一透镜选BaSF2 〔1.66446、35.83〕。
如下图。
三、实验仪器计算机、自由空间光学系统设计软件Zemax。
四、实验原理几何光学设计主要采用光线追迹法〔Ray tracing〕来分析光线在光学系统中的传输路径。
通过光线追迹法可以确定系统的一些根本参数，如焦距、光阑，入射光瞳、出射光瞳、入射窗、出射窗等。
通过光线追迹法还可以分析系统像差。
五、实验步骤步骤一：创立设计建立新文件，并保存。
步骤二：系统参数设置1 将单位设置为毫米，将入射光瞳半径设置为100毫米。
方法：System-General。
如下列图。
2 对计算视场进行设计，设置了两个视场，本系统中视场的影响不大，因为物处于无穷远。
方法：System-Fields。
如下列图。
步骤三：面输入输入三个面，如下图。
插入光学面的方法为：Edit-Insert Surface或Edit-Insert After。
编辑好透镜数据之后可以查看透镜的光学结构，方法为：Analysis-Layout-2D Layout。
步骤四：系统参数计算计算系统数据的方法：Report-System Data。
结果一般如下列图所示。
我们记录几个数据：EFL、BFL、入瞳直径、出瞳位置与直径。
计算光线追迹数据的方法：Analysis-Calculations-Ray trace。
我们只查看近轴光线数据，一般如下列图所示。
zemax实验
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
注意，在倾斜和非倾斜过程中，反射镜和透镜的半径不同，随着结构的变化 而变化。 解决办法、；最大值解决办法可以设置半径为所有结构中的最大值。 方法，点击菜单“tool/Apertures/Convert Semi-Diameters to Maximum Apertures”进行设置。
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
要求：设计一个扫面系统，扫描一个直径为50mm的氦氖激光光束，扫描角度10°，后面 有一个F/3的聚焦透镜系统。 分析：需要设计一个F/3的双胶合透镜，EPD为50mm，留5mm的边缘冗余量，波长为氦氖 激光的红色波长，使用N-BK7和F2玻璃材料。 菜单system/general…..设置EPD为50mm，5mm的边缘冗余量，菜单system/wavelengths…. 波长为氦氖激光的红色波长0.6328，一个FIELD.如图建立各面,如图设置各面的Thickness 、Glass。双击面5的radius，设置F number为3，其Radius自动变为-92.483261.
第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
优化： 当前的透镜是为了优化在轴上的情况。 接下来，优化透镜在±5°视野内，优化之 前，需重建评价函数以适应新的结构。 重新运行默认的评价函数工具。 运行菜单“Editor/Merit Function”,在 Merit function Editor窗口中，运行 “tools/default merit functions……”,在 打开的窗口中进行如下设置。
内窥镜物镜zemax实验报告
内窥镜物镜zemax实验报告1. 引言内窥镜是一种用于检查人体内部器官的医疗工具。
其核心部分是物镜系统，通过物镜系统的设计和优化，可以实现对细微结构的观察和诊断。
本实验使用Zemax 软件对内窥镜物镜进行设计和模拟，以探究最佳物镜设计。
2. 实验目的通过Zemax软件的应用，熟悉内窥镜物镜设计的基本原理和方法，优化物镜系统的参数，提高成像效果。
3. 实验步骤与结果3.1 系统参数设定在Zemax软件中，我们首先设定内窥镜物镜的系统参数。
我们设定了以下参数：- 系统口径：3 mm- 入射光波长：550 nm- 视场角：20 度- 物点位置：50 mm3.2 系统设计根据设定的参数，我们通过Zemax软件进行物镜系统的设计。
我们尝试了多种设计方案，并对比了不同方案的成像效果。
通过调整物镜的曲率和距离等参数，我们最终设计得到了一个较好的成像效果。
以下是该方案的详细参数：- 物镜表面数量：2- 物镜表面曲率：50 mm，100 mm- 物镜表面厚度：5 mm，5 mm- 物镜间距：20 mm3.3 成像模拟在物镜系统设计完成后，我们使用Zemax软件对成像效果进行模拟。
通过模拟，我们可以观察到成像的清晰度、畸变情况和像差等信息，并进行修正和优化。
以下是我们的成像模拟结果：- 成像清晰度：通过调整物镜曲率和距离等参数，我们获得了良好的成像清晰度，能够清晰地观察到物体细节。
- 畸变情况：通过应用畸变校正技术，我们成功地减小了畸变现象，在图像中可以观察到较少的畸变。
- 像差修正：通过对物镜系统的光学参数进行调整，我们成功地降低了像差的影响，提高了成像质量。
3.4 优化与改进在进行上述实验过程中，我们也发现了一些问题和不足之处。
通过对实验结果的分析，我们总结出一些优化和改进的方向：- 减小系统的光损失：在实际应用中，光损失是一个重要的问题。
通过优化系统的光学元件材料和涂层等参数，可以有效减小光损失，提高光传输效率。
光学设计软件ZEMAX实验讲义
光学设计软件ZEMAX实验讲义光学设计软件ZEMAX是一款广泛应用于光学设计和仿真的工具。
它通过建立光学系统模型、进行光学分析和优化，来实现光学元件的设计和性能评估。
本实验讲义将介绍使用ZEMAX进行光学系统设计的基本流程和方法，以帮助读者快速上手使用该软件进行实验。
实验目的：1.掌握ZEMAX软件的基本操作方法；2.学习使用ZEMAX进行光学系统的建模和分析；3.能够使用ZEMAX进行光学系统的优化和性能评估。
实验仪器和材料：1.计算机（安装有ZEMAX软件）；2.光学元件（例如透镜、棱镜等）；3.光源（例如激光器、光纤等）；4.探测器（例如光电二极管、CCD等）。
实验步骤：1.启动ZEMAX软件，并加载需要的光学元件模型。
可以通过导入现有的元件文件，也可以自己创建新的模型。
2.在光学系统中定义光源和探测器。
选择合适的光源类型，并设置光源的参数，例如波长、光强等。
同样，选择合适的探测器类型，并设置其参数。
3.在光学系统中添加光学元件。
选择需要的元件类型，例如透镜、棱镜等，并设置其参数，例如焦距、角度等。
4.运行光学分析。
可以选择进行光线追迹分析，用于确定光线在系统中的传播路径和光学性能。
还可以进行波前分析，用于评估系统的像差情况。
5.进行光学系统优化。
根据实际需求，调整光学系统中的参数，例如透镜的位置、曲率等，以优化系统的性能。
可以使用自动优化功能，也可以手动调整参数进行优化。
6.进行光学系统性能评估。
通过分析光线传播路径、像差情况等，评估光学系统的性能。
可以使用图像质量指标，例如MTF（传递函数）和PSF（点扩散函数），来评估系统的成像能力。
7.导出结果。
根据需要，将优化后的光学系统结果导出为文件。
可以导出光学系统的参数、光线路径图、波前图等。
实验注意事项：1.在进行光学系统设计前，需要确保熟悉光学基础知识，并了解所使用的光学元件的特性和性能。
2.在使用ZEMAX软件时，需要注意模型的准确性和合理性。
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（Spotdiagram）、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。
zemax课程设计实验报告
zemax课程设计实验报告一、教学目标本课程旨在通过学习Zemax课程设计实验报告，让学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生运用Zemax软件进行光学系统设计和分析的能力。
1.掌握光学基本概念和原理，如透镜、镜片、光路等。
2.熟悉Zemax软件的操作界面和功能。
3.了解光学系统设计的基本步骤和方法。
4.能运用Zemax软件进行简单光学系统的设计和分析。
5.能根据设计要求，优化光学系统性能。
6.能撰写简单的Zemax课程设计实验报告。
情感态度价值观目标：1.培养学生对光学学科的兴趣和好奇心。
2.培养学生团队合作精神和自主学习能力。
3.培养学生关注实际问题，运用所学知识解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学基本概念、Zemax软件操作、光学系统设计方法和实验报告撰写。
1.光学基本概念：包括透镜、镜片、光路等基本知识。
2.Zemax软件操作：学习Zemax软件的操作界面、功能和基本操作。
3.光学系统设计方法：学习光学系统设计的基本步骤和方法，如系统需求分析、光学元件选型、光学设计等。
4.实验报告撰写：学习如何撰写Zemax课程设计实验报告，包括实验目的、原理、过程、结果和结论等。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：用于讲解光学基本概念、原理和Zemax软件操作方法。
2.讨论法：用于探讨光学系统设计方法和实验报告撰写技巧。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光学系统设计的应用和实际意义。
4.实验法：让学生动手实践，培养实际操作能力和解决实际问题的能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用《Zemax课程设计实验报告》教材，用于指导学生学习光学基本概念和Zemax软件操作。
2.参考书：提供相关光学设计和Zemax软件使用的参考书籍，丰富学生的知识储备。
实验三 反射聚焦系统 zemax
实验2.2
实验名称：反射聚焦系统
实验要求：设计一椭球反射镜，使其中一共轭点发出的光，汇聚到另一共轭点，成像光斑较小，并使物像位于光轴的上下22.5度，椭球半径为2049mm，二次项系数为－0.111111，物像距反射面的初始距离为2050mm，入设孔径角object cone angle为27度，或近轴F 数paraxial working F为2，波长为0.65um，要求利用fold mirror有效进行坐标变化；根据物距和像距关系找出最佳成像点；利用pick up保证物距和像距大小相等；分析成像光斑的形状和像差。
实验步骤：
1：初始数据
设置入射孔径角为27°，波长为0.65um。
2：镜片设置
将OBJ面的Thickness设为2050，然后将STO的曲率半径设为-2049，Thickness设为-2050，Glass设为MIRROR，Conic设置为-0.111111，之后选择STO添加fold mirror，将角度设置为22.5°，查看结果。
3：优化
设置OBJ的Thickness为变量，使用pick up将STO设置为与OBJ的Thickness相反。
设置优化函数优化并查看结果。
实验结果：
图1 未优化前的IDE
图2 未优化前的3D视图
图3 未优化前的像差
图4 未优化前的像斑
图5 优化后的IDE
图6 优化后的3D视图
图7 优化后的像差
图8 优化后的像斑
ZEMAX功能与用途：
设置入射孔径角，设置椭球面，
实验总结：
通过本次试验学会了如何设计反射聚焦系统，但是优化函数无效果，不知道到底是哪里设置不对，致使系统的参数很不理想，像差很大。
ZEMAX实验报告
ZEMAX实验报告一、引言ZEMAX是一款常用于光学系统设计和优化的软件工具。
本实验旨在通过使用ZEMAX软件，设计并验证一个简单的光学系统，以加深对光学器件的理解，并掌握ZEMAX软件的使用方法。
本实验采用的光学系统为凸透镜成像系统。
二、实验目的1. 了解并熟悉ZEMAX软件的界面和基础操作方法。
2. 设计一个简单的凸透镜成像系统。
3. 验证设计成像系统的成像质量，并进行优化。
三、实验步骤1. 打开ZEMAX软件，进入新建系统的界面。
2. 选择光源，设置波长、光强等参数。
4. 添加目标平面和接收面，调整其位置和大小。
5. 进行光线追迹和模拟，分析成像效果。
6. 优化系统，调整凸透镜参数，如位置、厚度，以改善成像质量。
7. 记录和分析实验结果。
四、实验结果根据实验步骤，设计并模拟了一个凸透镜成像系统。
经过优化调整后，系统的成像质量得到了明显的提高。
在最终模拟结果中，目标物体能够清晰地成像在接收面上，成像质量较高。
五、讨论分析本实验通过使用ZEMAX软件设计和优化了一个简单的凸透镜成像系统。
通过实验结果可以发现，ZEMAX软件具有较高的计算精度和可视化效果，能够有效地进行光学系统的设计和分析。
通过不断调整凸透镜参数，我们成功改善了系统的成像质量，证明了ZEMAX软件在光学系统优化中的实用性。
六、结论通过本次实验，我们了解并掌握了ZEMAX软件的基础操作方法，并成功设计和优化了一个凸透镜成像系统。
实验结果表明，ZEMAX软件能够较好地模拟和分析光学系统，为光学器件的设计和优化提供了有力的工具。
1. ZEMAX软件使用手册。
2. 光学设计与光子技术教材。
八、致谢感谢指导老师对本实验的支持和指导，也感谢实验室的同学们在实验过程中的合作和协助。
实验二 牛顿望远镜 zemax
实验名称：牛顿望远镜一.实验要求：系统焦距为1000mm ，F number为F/5，初始表面曲率半径为2000mm，Wavelength选用0.550um，field angel为0；合理设计结构，分别使反射面为球面和抛物面，比较两结构像差的不同；利用fold mirror在不改变像距前提下改善成像位置，使其离开光轴。
二.实验步骤：1：初始数据设置选择波长为0.550um；入瞳孔径为200，视场角为0。
2：镜头数据设置在STO上的Radius项中键入-2000 mm;在thickness中键入-1000，在Glass 项中键入MIRROR。
之后查看点列图与像差。
3：更改反射面在STO的Conic项键入-1，将反射面改为抛物面，查看点列图与像差。
4：改变成像位置先将STO的thickness改为-800，然后在其后插入面2，将其thickness设置为-200，然后Tools中的Add Fold Mirror，并将角度设置为45°，查看3D视图。
三.实验结果：图1反射镜为球面时的LDE图2 反射镜为球面时的视图图3 反射镜为球面时的像差图4 反射镜为球面时的点列图图5 反射镜为抛物面时的像差图6 反射镜为抛物面时的点列图图7 添加fold mirror 后的IDEZEMAX功能与用途：返回快速查看使用mirrors，conic constants，coordinate breaks，three dimensional layouts，obscuration。
使用conic constants常量更改面的形状，0为默认球面，1为抛物面等等。
实验总结：返回快速查看本次试验学习了牛顿望远镜的设计，通过更改点阵图的显示方式来观察实验结果，以及像差的校正过程：通过更改反射面的形状。
zemax课程设计实验体验
zemax课程设计实验体验一、教学目标本课程的教学目标是让同学们掌握Zemax的基本原理和操作方法，培养同学们的光学设计能力和创新意识。
具体来说，知识目标包括：了解Zemax的光学设计原理，掌握Zemax的基本操作和功能；技能目标包括：能够独立完成简单的光学系统设计和优化，具备一定的Zemax编程能力；情感态度价值观目标包括：培养同学们对光学设计的兴趣和热情，提高同学们的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括Zemax的基本原理、操作方法和应用实例。
具体安排如下：1.第一章：Zemax概述，介绍Zemax的发展历程、功能特点和应用领域；2.第二章：Zemax基本操作，包括光瞳输入、光学系统设计、优化和分析等；3.第三章：Zemax高级应用，包括非球面设计、自由曲面设计和Zemax编程等；4.第四章：Zemax案例解析，分析实际光学系统设计中遇到的问题和解决方案。
三、教学方法为了激发同学们的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过讲解Zemax的基本原理和操作方法，使同学们掌握光学设计的基本知识；2.讨论法：鼓励同学们参与课堂讨论，提高同学们的问题分析和解决能力；3.案例分析法：通过分析实际案例，使同学们更好地理解和应用Zemax；4.实验法：让同学们亲自动手进行光学系统设计，培养同学们的创新意识和实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富同学们的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《Zemax光学设计手册》，作为同学们学习的基本资料；2.参考书：《光学设计原理》和《非球面光学设计》，提供更深入的光学设计知识；3.多媒体资料：包括教学PPT、视频教程和网络资源，帮助同学们更好地理解和学习；4.实验设备：提供Zemax软件和相关的实验设备，让同学们能够进行实际操作和验证。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，包括平时表现、作业、考试等，以全面客观地评价同学们的学习成果。
ZEMAX实验报告
ZEMAX实验报告一、实验目的本实验旨在通过使用ZEMAX光学设计软件，了解和掌握光学系统的设计与分析方法，并通过实际操作掌握ZEMAX软件的使用技巧。
二、实验原理三、实验内容1.安装和熟悉ZEMAX软件。
首先进行软件的安装和启动，并浏览和熟悉软件的界面和功能按钮。
2.构建简单光学系统。
根据实验要求，通过添加光学元件和定义其参数，构建一个简单的光学系统。
3.分析光学系统的性能。
使用ZEMAX软件对光学系统的像差、光斑大小等性能进行分析。
4.优化光学系统的设计。
根据分析结果，对光学系统进行调整和优化，以使其性能达到要求。
四、实验步骤1.打开ZEMAX软件，并新建一个光学系统文件。
2. 添加光学元件。
点击“Add Surface”按钮，在光学系统中添加透镜、曲面、衍射光栅等光学元件。
3.定义光学元件的参数。
根据实际需求，输入光学元件的曲率、厚度、折射率等参数。
4. 设置光学系统的光源。
点击“Source”按钮，并设置光源位置和光束发散角度等参数。
5. 进行光线追迹。
点击“Ray Trace”按钮，在光学系统中发射光线并追踪光线的传播路径。
6.分析光学系统性能。
根据光线追踪结果，使用ZEMAX软件对光学系统的像差、光斑大小等性能进行分析。
7.优化光学系统设计。
根据分析结果，适当调整光学系统中的光学元件参数，使光学系统性能达到要求。
8.导出分析结果。
最后可以将优化后的光学系统性能结果导出为报告或图表。
五、实验结果和分析通过使用ZEMAX软件进行光学系统设计和分析的实验，我们可以得到光学系统的像差、光斑大小等性能指标。
通过分析结果，可以发现光学系统的设计是否满足了要求，并根据需求对光学系统进行调整和优化。
在优化光学系统设计的过程中，我们可以通过改变曲率、厚度和折射率等参数来调整光学元件的性能。
通过不断迭代优化，可以使光学系统的准确度和性能得到改善。
六、实验总结通过本次实验，我们了解和掌握了ZEMAX光学设计软件的使用方法，并通过实际操作进行了光学系统的设计和分析。
ZEMAX实验
（1）Huygens PSF 表示了像面上点扩散函数的二维分布情况，并说明了点像的分布范围， 图中左下方给出了斯特列尔比（STREHL RATIO）S.D.。
（2）Diffraction Encircled Energy 为包围圆能量图，横坐标为圆半径，纵坐标为在对应圆范围内光能量占总光能
左图为像散场曲曲线，右图为畸变曲线 纵坐标为视场 横坐标左图是场曲，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)（快捷钮 Ray） 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)
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）
例： 牛顿望远镜
牛顿式由一个抛物面主镜和一块与光轴成 45°的平面反射镜构成，如图所示。抛物面能 使无限远的轴上点在它的焦点Ｆ′成一个理想的像点。第二个平面反射镜同样能理想成像。
焦距 f=1000mm D/f=1/5（即 D=200） R 拦=40mm
一、实验目的 了解 zemax 评价函数的功能，掌握常用的评价函数
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1103.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物镜（未缩放）物镜ray 物镜点列图物镜参数物镜各窗口目镜镜片参数目镜2D光路（未缩放）物镜各参数物镜加理想透镜优化物镜加理想透镜优化（ray）物镜加理想透镜优化（spt）显微镜显微镜光路及总体长度显微镜各参数显微镜加理想透镜，光线会聚（layout）显微镜加理想透镜（ray）显微镜加理想透镜（spt）显微镜加理想透镜（参数情况）总的来说这次实验，还是还是比较成功的。
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：。
ZEMAX实验(三)
yout，用3D看，调出layout后，按↑↓或page down or up看三维效果，在STO的前面插入一个surface，令这个surface的thickness为900，在Max Radius键入40，Update 3Dlayout，图4。旋转三维图观看立体效果，如图5所示。
6..更名存盘后生成报图6镜头数据
四、实验结果及分析
牛顿望远镜基本结构位抛物面主反射镜+与光轴成45度的平面反射镜构成，是一种全反射式的望远镜物镜；对于球面凹面镜成像，有F=R/2的关系；ZEMAX中关于在光路中新添加折叠反射镜仿真实现的步骤。
二、实验要求
1.掌握设立反射镜、使坐标中断的方法。
2.学会使用圆锥系数来优化成像质量。
3.学习点列图和3D图形分析像质的简单方法。
三、实验内容
1.设计目标：
通过一个具有曲率为2000mm及孔径为200mm的镜面设计一个1000mm F/5的望远镜。
2.设计步骤
1.在STO上的radius项中键入-2000 mm，在thickness项中键入-1000，在Glass项中键入MIRROR，最后在System的General项中的aperture中键入200。
2.Wavelength选用0.550，视场角为0. spot diagram，RMS为77.6microns的spot diagram，如图1所示。
3.在spot diagram的顶端上再加一个Airy diffraction ring.从spot diagram的menu bar选择Setting，在Show Scale上选“Airy Disk”，在STO的Conic项中键入-1，Update spot diagram，如图2所示。
【参考文档】zemax实验报告-精选word文档 (12页)
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==zemax实验报告篇一：ZEMAX 实验报告基于基本透镜组的照相物镜设计Zemax设计报告徐昕 10272055设计目的通过对设计一个以基本透镜组为基础的照相物镜，学会Zemax软件的基本应用及操作。
设计要求设计一个照相物镜，系统焦距f’=9mm，相对孔径1:4设计过程1.系统建模1.1选取初始结构从《光学设计手册》（李士贤，郑乐年编，北京理工大学出版社，1990）中选取了一个1.2系统特性参数输入在General系统通用数据对话框中设置孔径和玻璃库，如图1-1，图1-2。
打开视场设定对话框设置5个视场，如图1-3。
打开波长设定对话框点击“Select>>F,d,C(visible)”自动加入三个波长，如图1-4。
表1-1图 1- 1图 1- 2图1- 3图1- 41.3初始结构输入对照表1-1，在Lens Data Editor中输入初始结构，如图1-5。
利用Zemax中的“solve”功能，求解透镜组最后一面的厚度。
选取需要设计的单元格，在“Solve”中选取“Thickness”，弹出“Thickness Solve on surface 7”求解对话框。
在对话框“Solve type”中选择“Marginal ray height”，将“Height”值输入为“0”，表示将像面设置在边缘光线聚焦的像方焦平面上，如图1-6，图1-7。
图 1-5图1-6图 1-71.4调整系统焦距打开“System Data”系统数据报告窗口，查看系统现有焦距，为65.65414mm，如图1-8，与设计要求不符，需要通过缩放功能进行调整。
选择“Tools>>Scale Lens”,缩放因子为9/65.65414=0.137082，在Scale By Factor缩放因子后填入0.137082，如图1-9。
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。
《zemax实验》课件
与Code V的比较
总结词：用户界面友好性
Code V的用户界面相对较为复杂，学习曲线较陡峭。相比之下，Zemax的用户界面更加直观和易于使用，对于初学者和新手 更加友好。
与Code V的比较
总结词：开放性
Code V具有较强的开放性，与其他CAD和光学仿真软件具有良好的兼容性和数据交换能力。Zemax 也支持与其他软件的互操作性，但相对而言Code V的开放性更高。
实验步骤
步骤一
打开Zemax软件，创建新项目 ，设置光学系统参数。
步骤二
在软件中导入光源、镜头、探 测器等光学元件的参数。
步骤三
进行光学系统性能仿真，模拟 不同波长、不同角度的光线通 过光学系统的情况。
步骤四
采集数据，对仿真结果进行分 析和比较。
实验结果分析
结果一
分析不同波长、不同角度 的光线通过光学系统后的 能量分布情况，评估光学 系统的性能。
结果二
根据仿真结果，优化光学 系统参数，提高光学系统 的性能。
结果三
将仿真结果与实际测量结 果进行比较，验证仿真模 型的准确性。
03 Zemax光学设计实例
简单透镜设计
总结词
介绍简单透镜设计的原理和步骤，包 括焦距、光焦度、透镜形状等参数的 计算和优化。
优化设计
通过Zemax软件的光学优化功能，对 透镜参数进行优化，提高成像质量。
Zemax的学习曲线可能相对较陡峭，但一 旦熟悉其功能和操作，用户可以获得更高级
的光学设计和分析能力。
05 Zemax实验的注意事项 和常见问题
注意事项
软件安装与运行
确保计算机满足Zemax软件的最低系统要求 ，正确安装并激活软件。
实验环境设置
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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）例：牛顿望远镜牛顿式由一个抛物面主镜和一块与光轴成45°的平面反射镜构成，如图所示。
抛物面能使无限远的轴上点在它的焦点Ｆ′成一个理想的像点。
第二个平面反射镜同样能理想成像。
焦距f=1000mm D/f=1/5（即D=200） R拦=40mm输入反射式物镜时，需注意以下几点：（1）反射镜的半径和其焦距有以下关系：f =r/2（即r=2000）（2）如果反射面为非球面需对Conic 数值进行修改。
（本题-1）Conic是非球面二次曲面系数Conic = 0 ——球面-1<Conic<0——主轴在光轴上的椭球面Conic = -1 ——抛物面Conic < -1 ——双曲面（3）反射镜材料为MIRROR。
（4）反射和没反射时的光程不变。
（即加一个面，厚度分为800,200）（5）使用Add Fold Mirror，增加反射面。
（45°）（之后加拦光Stop前加一个面，厚度大于800的正整数此面的standard双击打开，找到Aperture下修改孔类型Aperture Type为环形拦光Circle Obscuration）ZEMAX 中的像质评价方法1、几何像差曲线（均在Analysis-Miscellaneous-...）(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）(快捷钮Fcd)左图为像散场曲曲线，右图为畸变曲线纵坐标为视场横坐标左图是场曲，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)（快捷钮Ray）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)（快捷钮Spt）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)（快捷钮Opt）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)此图是设定视场和色光的波像差三维分布图，下方表格中的数字给出了波差的峰谷值。
4、点扩散函数(PSF)和包围圆能量(Encircled Energy)（1）Huygens PSF表示了像面上点扩散函数的二维分布情况，并说明了点像的分布范围，图中左下方给出了斯特列尔比（STREHL RATIO）S.D.。
（2）Diffraction Encircled Energy为包围圆能量图，横坐标为圆半径，纵坐标为在对应圆范围内光能量占总光能的百分比，根据占总光能30%所对应的圆半径，即可分析得到系统的分辨率极限。
5、传递函数MTF（快捷钮 MTF）定义调制传递函数MTF为：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。
横坐标是空间频率lp/mm（每毫米线对），纵坐标是对比度，最大为1。
曲线曲线越高，表明成像质量越好。
zemax评价函数一、实验目的了解zemax评价函数的功能，掌握常用的评价函数二、zemax评价函数简介zemax提供了近300种优化设计操作符（operator），分别代表光学系统设计中所要求光学特性、象差以及一些约束和目标。
图3-1 Merit Function Editor窗口界面MFE表头式样如图3-1所示。
表中Oper#表示由zemax自动产生的操作符所处的位序；Type表示操作符的名称，由4个大写字母组成；Target用于定义操作符的目标值；Weight 用于定义操作符的权因子；Value由zemax自动计算出的该操作符实际值；%Contrib由zemax 自动根据该操作符的目标值与实际值偏差极小值为0，贡献量大小决定了该操作符控制的象差被优化设计优先满足的程度。
三、zemax评价函数中的操作符为选用的操作符构件评价函数元素方便，下面按分类介绍zemax提供的操作符中部分常用的符号和所代表的意义。
1、基本光学特性参数控制操作符EFFl：Effective focal length缩写，表示指定波长（Wave）的有效焦距值，以透镜长度单位（lens unit，毫米或英寸）为单位。
Wave为指定波长编号。
2、象差控制操作符LONA：轴上点指定Wave、孔径带（Zone）光线与光轴交点、沿Z方向与实际像面之间轴向距离，即轴向象差，以lens unit 为单位。
SPHA：指定Wave、指定surf产生的初级球差贡献值，以主波长为单位。
如果Surf=0，则为整个系统球差值。
AXCL：轴上点指定Zone、指定波长（Minw，Maxw）间像点的间隔，即轴向色差，以lens unit为单位。
对非近轴系统无效。
COMA：指定Wave、指定Surf产生的初级彗差贡献值。
对非近轴系统无效。
ASTI：指定Wave、指定Surf产生的初级象散贡献值，以lens unit 为单位。
如果Surf=0，则为整个系统象散值。
对非近轴系统无效。
FCUR：指定Wave、指定Surf产生的初级场曲贡献值，以lens unit 为单位。
如果Surf=0，则为整个系统场曲值。
对非近轴系统无效。
FOGS：指定Wave、（Hx，Hy）的细光束弧失场曲以lens unit 为单位。
对于非旋转对称系统也适用。
FCGT：指定Wave，（Hx，Hy）的细光束子午场曲，以lens unit为单位。
对于非旋转对称系统也适用。
DIST：指定Wave、指定Surf产生的初级畸变贡献值，以lens unit 为单位。
如果Surf=0，则为整个系统畸变值。
DIMX：指定Wave、指定Field产生的相对畸变的绝对值的上限，即最大相对畸变值，以百分数为单位。
与DIST相似。
如Field=0，指最大的视场。
注意，最大的畸变不一定总是在最大视场出产生。
该操作符对于非旋转对称系统可能无效。
LACL：指定（Minw，Maxw）主光线在像面上近轴交点沿Y方向的距离，即垂轴色差，以lens unit为单位。
对非近轴系统无效。
3、光学传递函数操作符MTFA：指定采样密度（Samp），Wave，Field和频率（Freq，以周期每毫米（lp/mm）表示）的弧失和子午衍射调制传递函数的平均值。
Samp=1设置的采样密度，Samp=2设置的采样密度，等等。
Wave=0时代表复色光的MTF值。
如果采样密度相对于MTF的计算精度过低，则所有的操作符MTF都将得到零值。
MTFT：子午衍射调制传递函数值，参见MTFA。
MTFS：弧失衍射调制传递函数值，参见MTFA。
如果子午和弧失MTF都需要计算，则将他们操作符MTFT和MTFS放在相邻的行中，他们将同时被计算。
zemax设计应用实例--三片式照相物镜设计一、实验目的：利用zemax软件具体设计一个照相物镜。
二、实验要求：系统焦距f'=9mm，F#=4，2w=40°。
要求所有视场在67.51p/mm处的MTF>0.3。
三、设计步骤：1.系统建模从光学设计手册中选取了一个三片式照相物镜作为初始结构，见下表表面序号半径r（mm）厚度d（mm）玻璃GLASS1 28.25 3.7 ZK52 -781.44 6.623 -42.885 1.48 F64 28.5 4.05 光阑 4.176 160.972 4.38 ZK117 -32.795f'=74.98mm,F#=3.5,2w=56°系统初始结构图由于焦距与设计要求不符，所以进行焦距缩放。