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
ZEMAX光学设计软件操作说明详解Zemax是一种光学设计软件，它提供了丰富的功能和工具，用于设计和优化光学系统。
以下是对Zemax光学设计软件的操作说明的详细解释。
工具栏是软件的快速访问工具。
其中包含了一些最常用的工具按钮，例如放大、缩小、旋转和平移视图等。
您可以通过单击这些按钮来快速执行相应的操作。
设置和属性面板是对光学系统进行设置和属性调整的地方。
您可以在设置面板中设置光源的参数，例如光强和颜色。
在属性面板中，您可以对每个光学元件的属性进行调整，例如位置、形状和材料属性等。
三维视图是用于可视化整个光学系统的地方。
您可以在这里查看光线的传播路径、光束的参数和各个光学元件的位置。
通过旋转、缩放和平移操作，您可以查看整个系统的不同视角。
在操作Zemax时，您需要先创建或导入光学设计文件。
然后，按照以下步骤进行操作：2.双击光学元件或在属性面板中进行设置，例如位置、孔径、曲率和折射率等。
3.在设置面板中选择光源类型和参数，并将其添加到光学系统中。
4.在光学系统中添加或删除光学元件，例如透镜、镜面和光学器件等。
5.使用光线追迹工具来模拟光线在光学系统中的传播，并分析光线的参数，例如入射角、焦点位置和光强分布等。
6.使用优化工具来调整光学元件的参数，以优化光学系统的性能，例如最小化像差、最大化光束质量和最优化焦点位置等。
7.最后，可以通过三维视图和结果分析面板来查看和评估整个光学系统的性能和效果。
需要注意的是，Zemax是一种强大的光学设计软件，操作较为复杂。
在使用之前，建议您先阅读官方提供的操作手册和教程，熟悉软件的功能和操作方法。
此外，良好的光学基础知识也是操作Zemax的前提。
以上是对Zemax光学设计软件操作说明的详细解释。
希望能帮助您理解和使用这一软件。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计
坐标轴（系）
光轴为Z轴，正方向为光线由物方开始传播的方向。反射镜可以使传播方向反转。坐标系采用右手坐标。在标准系统图中，弧矢面内的X轴指向显示器以里。子午面内的Y轴垂直向上。
注意：归一化坐标总是位于-1到+1之间，所以
Hx2＋Hy2≤1, Px2＋Py2≤1
采用归一化坐标的优点是，某一些光线通常有相同的坐标，不论物体或者入瞳大小和位置如何。例如，边缘光线是从物体中心到入瞳边缘的光线，归一化坐标为（Hx=0，Hy=0，Px=0，Py=1）。主光线从视场顶端到入瞳中心，归一化坐标为（Hx=0，Hy=1，
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。
如果系统包含上述任意非近轴元件，则按照近轴光线追迹计算得到的数据是不可信的。
非顺序光线追迹
非顺序光线追迹是光线沿着自然可实现的路径进行追迹，直到被物体拦截，然后折射、反射、或者被吸收，这取决于物体的特性。光线继续沿着新的路径前进。在非顺序光线追迹中，光线可以按任意顺序入射到任意一组物体上，也可以重复入射到同一物体上，这取决于物体的几何形状和特性。
tanθx=l/n
tanθy=m/n
清华大学 ZEMAX光学设计软件操作说明详解(1)
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光学设计例子
在光学设计中，Zemax是一款非常受欢迎的软件，它提供了强大的工具和功能，可以帮助设计师轻松地完成各种光学设计任务。
本文将通过一个具体的例子，向大家展示如何使用Zemax进行光学设计。
一、设计背景我们假设需要设计一款望远镜，需要观察远处的星空。
望远镜的主要性能指标包括放大倍率、像差和亮度。
我们需要通过Zemax软件，找到最佳的光学系统方案，以达到最佳的观察效果。
二、设计步骤1.建立基本光学系统模型：在Zemax中，我们需要建立一个基本的光学系统模型，包括望远镜的主镜和次镜。
可以通过手动输入镜片数据或者使用预设的镜片库来建立模型。
2.调整参数：在Zemax中，我们可以调整各种参数来优化望远镜的性能。
例如，可以通过调整放大倍率和亮度参数来找到最佳的观察效果。
3.检测像差：在调整参数后，我们需要检测望远镜的像差。
Zemax 提供了强大的像差检测功能，可以帮助我们找到镜片上的缺陷和误差。
4.优化镜片：根据检测结果，我们可以对镜片进行优化。
可以通过添加或删除镜片、调整镜片位置和角度等方式来改善望远镜的性能。
5.模拟观察：在完成镜片优化后，我们可以模拟观察望远镜的成像效果。
可以通过调整望远镜的焦距和观察角度来查看不同情况下的成像效果。
6.调整和优化：根据模拟观察结果，我们可以再次调整和优化望远镜的设计。
直到达到满意的观察效果为止。
三、设计结果经过一系列的设计和优化步骤，我们得到了一个满意的光学设计方案。
该方案包括两片反射镜，放大倍率为10倍，像差在可接受范围内，亮度较高。
通过Zemax模拟观察，成像效果清晰、稳定，符合我们的预期。
四、总结通过这个具体的例子，我们展示了如何使用Zemax进行光学设计。
虽然只是一个简单的望远镜设计，但是它涵盖了光学设计的基本步骤和技巧。
在实际应用中，光学设计需要考虑的因素很多，例如环境因素、成本预算、材料选择等。
Zemax提供了丰富的工具和功能，可以帮助设计师轻松应对各种挑战。
ZEMAX操作说明
ZEMAX操作说明一、参数设置1、透镜基本参数设置①、Surf:Type这一选项表示输入面的类型，例如普通球面、柱面、镜面、渐变折射率面等。
②、Comment这一选项表示对输入面进行注解，填不填都可以。
③、Radius这一选项表示输入面的曲率半径，对于第一行输入光源来说如果是Infinity表示光源为平行光，如果输入数字a表示距离透镜第一个面距离为a的点光源。
④、Thickness这一选项表示输入相邻两个面的距离，对于一个透镜来说是透镜的中心厚度，对于两个透镜来说是两个透镜的间距。
⑤、Glass这一选项表示输入相邻两个面间的材质，可以输入玻璃、镜子、接收器，不输为空气。
⑥、Semi-Diameter这一选项表示输入光到达通光面的半径。
⑦、Conic这一选项表示输入面曲率半径的非球面系数。
2、光源基本参数设置①、GenEntrance Pupil Diameter表示入射光到达第一个面时的光斑大小，适用于光源为点光源或平行光。
Object Space NA表示入射光的数值孔径，适用于点光源。
②、Fie这一选项表示对输入光在入射面不同输入高度时的情况。
③、Wav这一选项表示对输入光的波长。
④、Lay和L3d这一选项表示输入透镜的平面图和3D图⑤、Spt这一选项表示输入光通过输入透镜后的弥散斑的大小，越小越好。
⑥、Mtf这一选项表示输入透镜的传递函数，与分辨率紧密相关。
⑦、Pre这一选项表示输入透镜的所有参数汇总表。
二、设计结果查看在Analysis一项中查看透镜像差。
初步学习在这一项中一般查看：Image Analysis，这一项中可以直观查看成像质量。
Miscellaneous，这一项中可以查看输入透镜的像差。
三、透镜优化1、双击你所需要优化的面，将其选择为Variable，须优化面后出现V2、在Editor中选择Merit Function后出现优化界面。
3、进入优化界面后，选择Tools中的第二项，出现对话框直接点OK。
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操作详解
ZEMAX光学设计软件操作说明详解找到一些资料希望对大家有用！【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。
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】第一章简介关于本手册的说明ZEMAX有三种不同的版本:ZEMAX-SE(标准版;ZEMAX-XE(扩展版;ZEMAX-EE(工程版。
这本手册涵盖了所有版本的功能,如果一些功能只在一种或者两种版本中存在,在文章中都会有标明。
如果某一种功能在ZEMAX-XE和ZEMAX-EE中能够使用,但是在ZEMAX-SE中没有,那么描述时手册中用如下文字标注出来:这一功能只在XE和EE版本中具有如果这一功能在ZEMAX-EE中具有,而在ZEMAX-XE 或者ZEMAX-SE中没有,那么描述时用下面的文子标注出来:这一功能只在ZEMAX-EE版本中具有注意,XE版本是SE版本的扩展;也就是说XE除具有SE的所有功能外,还有一些其他的功能。
同样,EE版本是XE版本的扩展。
这本手册包含微软操作系统下ZEMAX的所有三个版本。
ZEMAX@为FOCUS SOFTWARE,INC的注册商标ZEMAX能做什么?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不能做什么?ZEMAX程序和ZEMAX说明文件度不会教您如何设计镜头和光学系统,虽然程序会在光学设计和分析中起到很多的帮助,但设计者仍然是您。
ZEMAX说明文件也不是光学设计、术语和方法论的教材,ZEMAX的使用者可以得到关于使用这一程序的技术支持,但并不包括对基本的光学设计原理的指导。
如果您对光学设计缺乏经验,您可以阅读下列目录中的书。
Author(作者Title(书名Bass Handbook of OpticsBorn Wolf Principle of Optics Fischer Tadic-Galeb Optical System DesignHecht OpticsKingslake Lens Design FundamentalsLaikin Lens Design,Second EditionMahajan Aberration Theory Made SimpleO Shea Elements Modern Optical Design Rutten and van Venrooij Telescope Optics Smith,Warren Modern Lens DesignSmith,Warren Modern Optical Eengineering Welford Useful OpticsWelford Aberrations of Optics Systems Gregory Hallock Practical Computer-Aided LensDesign最重要的是,ZEMAX不能替代工程实践。
光学设计软件ZEMAX实验讲义
光学设计软件ZEMAX实验讲义实验目的：1.学会使用ZEMAX进行基本光学系统的设计。
2.学会使用ZEMAX进行光学系统的分析和优化。
3.了解ZEMAX的基本操作和功能。
实验步骤：1.安装和启动ZEMAX软件。
将光学系统转化为数字形式，并进行光束追迹。
2.创建一个新的光学系统。
通过添加透镜和光源，在系统中创建起始点光源。
3.定义光束追踪模式。
选择要模拟的光束类型，如平行光束、点光源或散射光束。
4.设置透镜的参数。
选择所需的透镜类型，如凸透镜、凹透镜或棱镜，并设置其曲率半径和折射率。
5.添加其他光学元件。
根据系统设计的需要，添加其他光学元件，如滤光片、反射镜或光栅。
6.进行光束追踪和射线分析。
使用ZEMAX的射线追踪功能，可以模拟光线在系统中的传播和聚焦情况，并对系统的性能进行分析。
7.优化光学系统。
根据设计需求，使用ZEMAX的优化功能对光学系统进行优化，以改善其性能。
8.分析光学系统性能。
使用ZEMAX的分析工具，可以评估系统的像差、聚焦性能和光学质量等指标。
9.输出结果。
将光学系统的结果输出为图形、表格或文件，以便进一步分析和应用。
注意事项：1.在进行光学设计时，应尽可能符合光学系统的物理和几何规则。
2.在使用ZEMAX进行分析和优化时，应注意各个参数的相互影响，并合理选择优化策略。
3.在进行结果分析时，应根据具体的实际问题和设计目标，选择合适的指标和评估方法。
结论：通过本实验，我们学习了如何使用ZEMAX进行光学设计和分析。
ZEMAX提供了强大的功能和工具，可以帮助光学工程师有效地设计和优化光学系统。
光学设计软件的使用将大大提高光学工程师的工作效率和设计质量。
ZEMAX操作手册 中文说明书 光学 必备软件
第一章引言ZEMAX有三种不同的版本：ZEMAX-SE（标准版本），ZEMAX-XE（扩展版本）和ZEMAX –EE（工程版本）。
本手册包括了所有三个版本的使用说明，当然，如文中所述，某些特征只对其中一个或两个版本是适用的。
如果它的性能可以用在ZEMAX-XE和ZEMAX –EE中，但不能用于ZEMAX-SE，本手册中会在描述该特性时，给出如下的标识：如果一种功能能用在ZEMAX-EE，但不能用在ZEMAX-XE或ZEMAX –SE中，则会在手册中描述该特性的地方，给出如下的标识：请注意XE比SE更为高级。
那就是说SE能完成的XE一定能完成，除此之外还有扩展功能。
EE也比XE要高级。
这本手册概括了ZEMAX在Micoroft Windows和Windows NT操作系统中运行的三个版本。
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。
键盘快捷键可以用来引导或略过菜单，直接运行。
本手册提供了ZEMAX中的有关约定的解释，使用步骤的说明以及功能的描述。
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。
ZEMAX文件并不是关于光学设计、术语以及方法的教程。
ZEMAX的用户可以获得技术上的支持，包括在使用过程中的帮助，但不包括基本的光学设计原理的指导。
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。
下表列出了一些（但并非全部）可以帮你学习的书。
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本软件所得的计算结果进行检查，以判断结果是否合理。
光学设计软件ZEMAX简明教程(2024)
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拓展模块介绍及选购建议
• 高级光学设计模块：提供更高级的光学设计功能，如非球面优化、多波长分析等，适用于对光学性能有更高要 求的设计任务。
• 照明设计模块：专门针对照明系统设计的功能模块，包括光源建模、光斑分析、照度计算等，适用于照明领域 的设计师和工程师。
• 激光系统设计模块：针对激光系统的特殊需求提供的设计工具，包括激光束传播模拟、热效应分析等，适用于 激光技术研究和应用领域的专业人员。
分析光学系统成像质量的 重要工具，包括球差、彗 差、像散、场曲等。
8
波动光学原理简介
光的波动性
光是一种电磁波，具有振幅、频率、相位等波动 特性。
干涉现象
两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，产生 加强或减弱的现象。
衍射现象
光波遇到障碍物或小孔时，偏离直线传播路径的 现象。
2024/1/29
9
典型光学系统分析
2024/1/29
选择合适的曲面形状
根据实际需求，选择合适的曲面反射镜形状，如球面、非球面等， 以实现特定的光学性能。
优化反射面精度
通过提高反射面加工精度、采用先进的抛光技术等手段，降低反射 面的粗糙度，提高反射镜的反射效率。
考虑热稳定性和机械稳定性
针对特定应用场景，选择具有优良热稳定性和机械稳定性的材料和 结构，以确保反射镜在复杂环境中的性能稳定性。
复杂光学系统设计
讨论复杂光学系统的设计方法，如多波长、 大视场等。
2024/1/29
梯度折射率透镜设计
研究梯度折射率透镜的设计原理和实现方法 。
新型光学材料应用
探讨新型光学材料在特殊透镜设计中的应用 。
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05 反射镜设计实例分析
2024/1/29
zemax光学设计软件的使用说明
光学设计软件简介光学设计软件成像设计：CodeV（ORA 公司产品，USA）Zemax（ZEMAX Development CorporationOSLO( Lambda Research Corporation 公司，USA)照明设计：Lightools（ORA 公司产品）ASAPTraceproODIS光通讯设计软件：OptiWave薄膜设计：TFCalc, Filmstar 等nCodeV（ORA 公司产品，USA）——成像光学设计分析软件CodeV（ORA 公司产品，USA）——功能Zemax（Zemax 公司，USA）——光学设计分析软件Oslo（Lambda Research Corporation 公司，USA）——成像设计分析软件Lightools（ORA 公司产品，USA）——照明光学设计分析软件ASAP(Breault Co.) ——照明光学设计分析软件3) 光学设计应用广泛眼镜照相机、CD、VCD/DVD 、DC、DV等扫描仪、复印机、投影仪等显微镜、内窥镜、X光机等日常照明、汽车车灯等望远镜、瞄准仪、测量仪器激光、卫星等光纤通讯等非成像光学、太阳能利用等Zemax 简介Zemax 公司开发光学设计软件•功能完整（设计、分析、优化、公差分析等）•使用方遍•光线追迹算法—序列光线追迹—非序列光线追迹（蒙特卡罗算法）完整的数据表格式输入，编辑方便多功能分析（MTF 、点列图等）多种优化方式公差分析能力其他CAD 文件格式转换等Zemax 软件特点版本SE：标准版XE：完整版EE：专业版（可算非序列）Zemax 用户界面主要有四种用户界面—Editors: 编辑各种光学面参数或其他参数—Graphic Windows: 显示各种图形数据—Text Windows: 显示各种文本数据—Dialog Boxes: 编辑其他各种Window 的数据或报告错误信息。
1）EditorsLens Data Editor：输入透镜参数Merit Function Editor ：优化函数构建Multi-Configuration Editor：多重结构参数定义Tolerance Data Editor ：公差分析函数设定Extra Data Editor：附加数据Non-Sequential Components Editor: 非序列光学系统Lens Data EditorMerit Function EditorMulti-Configuration EditorTolerance Data EditorNon-Sequential Component Editor 2）图形窗口Layout生成dxf 文件Ray FanMTF将物分解为各种空间频率的谱，光学系统的光学特性可视为对各种空间频率的传递和反应能力，从而建立光学传递函数的评价方法。
ZEMAX操作说明
ZEMAX操作说明1.界面介绍-菜单栏：包含了各种操作和设置选项。
-工具栏：提供了常用的工具按钮，方便用户进行一些快捷操作。
-设置窗口：用于设置系统参数和优化选项。
2.新建和打开文件在ZEMAX中，用户可以使用菜单栏中的“文件”选项来新建和打开文件。
选择“新建文件”可以创建一个新的ZEMAX文件，选择“打开文件”可以从计算机中打开已有的ZEMAX文件。
3.绘制模型4.设置系统参数5.添加并设置光学元件6.进行光束追迹和分析在ZEMAX中，用户可以使用“分析”菜单中的“光束追迹”选项来进行光束的追踪和分析。
通过选择适当的追踪模式和设置参数，用户可以模拟光束在光学系统中的传播路径，并分析光束的特性，如光强、入射角和相位等。
7.进行系统优化ZEMAX提供了强大的系统优化功能，使用户可以通过改变系统的参数和元件来优化系统的性能。
用户可以使用“分析”菜单中的“最优化”选项来设置和运行系统优化。
通过选择适当的优化算法和定义优化目标，用户可以找到最佳的系统参数组合。
8.生成和导出结果在ZEMAX中，用户可以使用“分析”菜单中的“生成图表”选项来生成各种图表和图像。
用户可以选择适当的数据和图表类型，如波前图、MTF曲线和瑞利判据图等。
生成的图表和图像可以导出为常见的图像格式，如BMP、JPEG和PNG等。
9.保存和导出文件在ZEMAX中，用户可以使用菜单栏中的“文件”选项来保存和导出文件。
选择“保存文件”可以保存当前的ZEMAX文件，选择“导出文件”可以将当前的ZEMAX文件导出为其他格式，如TXT、CAD和STEP等。
10.学习和使用资源总结：ZEMAX是一种功能强大的光学系统设计和分析软件，它提供了许多操作和功能，使用户能够设计和优化光学系统。
通过了解和掌握ZEMAX的主要操作和使用方法，用户可以更好地使用ZEMAX来满足光学系统设计和分析的需求。
ZEMAX光学辅助设计简明教程
ZEMAX光学辅助设计简明教程第一步：软件安装和注册第二步：创建新项目在ZEMAX主界面上，选择“File”菜单中的“New”选项，创建一个新的项目。
第三步：构建光学系统在新项目中，首先需要构建一个光学系统。
可以通过在布局图中拖动和连接元件来构建光学系统，也可以通过在布局图中右键单击并选择“Add Surface”来添加曲面。
在光学系统构建过程中，可以使用“Properties”窗口对元件的属性进行调整，如曲面形状、位置、方向等。
第四步：添加光源在光学系统构建完成后，需要为系统添加光源。
可以通过在布局图中右键单击并选择“Add Source”来添加光源。
在“Properties”窗口中，可以设置光源的参数，如光强度、发散角度、光谱分布等。
第五步：进行光学分析和优化一旦光学系统和光源设置完成，就可以进行光学分析和优化。
ZEMAX 提供丰富的分析和优化工具，如光强分布分析、波前畸变分析、传输函数分析等。
在“Analysis”菜单中，可以选择不同的分析工具，并根据需求进行设置和运行。
分析结果将显示在结果窗口中。
根据分析结果，可以进行光学系统的优化。
在“Optimization”菜单中，可以选择不同的优化算法，并设置参数。
点击“Optimize”按钮，系统将自动运行优化过程。
优化结果将显示在结果窗口中。
第六步：导出结果和生成报告一旦光学系统达到设计要求，就可以导出光学系统的设计结果和生成报告。
可以将结果保存为文本文件、图像文件或光学标准格式文件。
在“File”菜单中，选择“Export...”选项即可导出结果。
在“File”菜单中，选择“Create Report...”选项即可生成报告。
总结：本文介绍了ZEMAX光学辅助设计的基本操作，包括软件安装和注册、创建新项目、构建光学系统、添加光源、进行光学分析和优化、导出结果和生成报告等。
希望通过本文的指导，初学者能够快速掌握ZEMAX软件的基本功能和使用方法，进行光学系统的设计和优化。
zemax操作详解
ZEMAX光学设计软件操作说明详解找到一些资料希望对大家有用！【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。
2024年度ZEMAX中文使用说明书pdf
设计流程与关键步骤
明确设计目标
确定光学系统的性能指标，如焦距、视场角 、分辨率等。
选择合适的光学元件
根据设计目标，选择适当的透镜、反射镜等光 学元件。
建立光学模型
利用ZEMAX等光学设计软件，建立光学系统的数 学模型。
2024/3/23
优化设计
通过调整光学元件的参数，优化光学系统的性能， 使其达到设计目标。
29
06 ZEMAX高级功能 与应用拓展
2024/3/23
30
非序列模式设计技巧
1 2 3
灵活设置光源和探测器
在非序列模式中，用户可以自由定义光源和探测 器的位置、方向和属性，以模拟实际光学系统中 的复杂光线传播。
使用非序列元件
ZEMAX提供了丰富的非序列元件库，如反射镜 、透镜、棱镜等，用户可以根据需要选择合适的 元件进行建模。
3
软件背景及发展历程
创立初期
ZEMAX软件最初是由美国Focus Software Inc.公司开发，专注于 光学设计领域。
发展壮大
随着光学行业的快速发展， ZEMAX软件不断更新迭代，逐渐 成为光学设计领域的标准工具。
收购与整合
2018年，ZEMAX被美国Radiant Vision Systems公司收购，进一 步整合资源，拓展应用领域。
偏振光优化
ZEMAX的优化算法同样适用于偏振光系统 ，可以对系统进行优化以提高偏振性能。
32
激光束传播模拟技术
激光束建模
ZEMAX支持激光束的建模和分析，用户可以定义激光束 的波长、功率、光束质量等参数。
01
激光束追迹
通过激光束追迹功能，可以模拟激光束 在光学系统中的传播过程，并分析光束 形状、功率分布等特性。
zemax光学设计软件的使用说明
光学设计软件简介光学设计软件成像设计：CodeV（ORA 公司产品，USA）Zemax（ZEMAX Development CorporationOSLO( Lambda Research Corporation 公司，USA)照明设计：Lightools（ORA 公司产品）ASAPTraceproODIS光通讯设计软件：OptiWave薄膜设计：TFCalc, Filmstar 等nCodeV（ORA 公司产品，USA）——成像光学设计分析软件CodeV（ORA 公司产品，USA）——功能Zemax（Zemax 公司，USA）——光学设计分析软件Oslo（Lambda Research Corporation 公司，USA）——成像设计分析软件Lightools（ORA 公司产品，USA）——照明光学设计分析软件ASAP(Breault Co.) ——照明光学设计分析软件3) 光学设计应用广泛眼镜照相机、CD、VCD/DVD 、DC、DV等扫描仪、复印机、投影仪等显微镜、内窥镜、X光机等日常照明、汽车车灯等望远镜、瞄准仪、测量仪器激光、卫星等光纤通讯等非成像光学、太阳能利用等Zemax 简介Zemax 公司开发光学设计软件•功能完整（设计、分析、优化、公差分析等）•使用方遍•光线追迹算法—序列光线追迹—非序列光线追迹（蒙特卡罗算法）完整的数据表格式输入，编辑方便多功能分析（MTF 、点列图等）多种优化方式公差分析能力其他CAD 文件格式转换等Zemax 软件特点版本SE：标准版XE：完整版EE：专业版（可算非序列）Zemax 用户界面主要有四种用户界面—Editors: 编辑各种光学面参数或其他参数—Graphic Windows: 显示各种图形数据—Text Windows: 显示各种文本数据—Dialog Boxes: 编辑其他各种Window 的数据或报告错误信息。
1）EditorsLens Data Editor：输入透镜参数Merit Function Editor ：优化函数构建Multi-Configuration Editor：多重结构参数定义Tolerance Data Editor ：公差分析函数设定Extra Data Editor：附加数据Non-Sequential Components Editor: 非序列光学系统Lens Data EditorMerit Function EditorMulti-Configuration EditorTolerance Data EditorNon-Sequential Component Editor 2）图形窗口Layout生成dxf 文件Ray FanMTF将物分解为各种空间频率的谱，光学系统的光学特性可视为对各种空间频率的传递和反应能力，从而建立光学传递函数的评价方法。
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光阑在象空间的近轴象的口径。
出瞳位置
以象面位置衡量的近轴出瞳位置。
额外数据
额外数据被用来定义特定的非标准面型。比如，用来定义衍射光学面的位相（比如Binary 1面型）。在“面型”这一章“额外数据”
部分，有关于额外数据的完整讨论。
像空间F/#
像空间F/#是与无限远共轭的近轴有效焦距与近轴入瞳直径之比。注意。即使透镜不是用于无限远共轭，这一量还是使用无限远共轭的方法。
像空间数值孔径（NA）
像空NA是象空间折射率乘上近轴轴上主光线与近轴轴上+y边
缘光线之间夹角的正弦值，是在指定共轭距离处，按基准波长来计算的。
有效焦距
指从后主面（象方主面）到近轴象面的距离。这是无限远物的共轭距离。主面的计算通常是基于近轴光线数据。有效焦距一般以折射率为1进行计算，即使象空间的折射率不是1。
入瞳直经
光阑在物空间的近轴象的口径。
入瞳位置
以与系统第一面的距离来衡量的入瞳近轴位置。第一面一般是“面1”，而不是物面，物面是“面0”。
tanθx=l/n
tanθy=m/n
l2＋m2＋n2=1
这里，1、m、n分别代表x、y、z方向的方向余弦。
如果用物高或者象高来定义视场，则高度用透镜单位来表示。当用近轴象高定义视场时，高度是指主光线在象面上的近轴象高，在系统存在畸变时，实际的主光线位置会不同。
视场角和物高
视场可以用角度、物高（用于有限距离共轭系统）、近轴象高或者实际象高来表示。
视场角一般用角度表示。角度的测量是以物空间Z轴上近轴入瞳位置作为测量点来衡量的。正视场角表示这一方向上的光线有正斜率，对应的物方坐标为负。
ZEMAX运用一下公式将X、Y视场角转换为光线的方向余弦：
通常传播方向沿着Z轴正方向从左至右。当有奇数个反射镜时，光束的物理传播沿－Z方向。因此，经过奇数反射镜之后，所有的厚度是负值。
衍射极限
衍射极限指光学系统产生象差的原因不是设计和制造缺陷，而是由于衍射物理效应。要判断系统是否是衍射极限，可以计算或者测量光程（OPD）。如果OPD的峰—谷差值小于波长的四分之一，那么就说系统处于衍射极限。有很多其他的方法来判断一个系统是否是衍射极限，例如：斯特列尔比数（在同一系统里形成的有象差点像的衍射图峰值与无象差的峰值亮度之比。用于像质的评价）。RMS
光阑时，比如设计无焦度校正板光学系统时，这种方法更为方便。
玻璃
玻璃的输入是在“玻璃”这一栏中输入玻璃名称。可以查看玻璃名称，也可以通过玻璃库工具输入新玻璃。详见“使用玻璃库”这一章
六边环（Hexapolar rings）
在诸如点列图的计算时，ZEMAX通常选用一种光线分布。光线分布指入瞳处光线的分布形式。六边形式是一种以旋转对称来分布光线的方式。具体而言是在中心光线周围有一圈一圈的光环。第一环包括6根光线，围绕入瞳按每两根之间60度分布，第一根
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。
如果系统包含上述任意非近轴元件，则按照近轴光线追迹计算得到的数据是不可信的。
非顺序光线追迹
非顺序光线追迹是光线沿着自然可实现的路径进行追迹，直到被物体拦截，然后折射、反射、或者被吸收，这取决于物体的特性。光线继续沿着新的路径前进。在非顺序光线追迹中，光线可以按任意顺序入射到任意一组物体上，也可以重复入射到同一物体上，这取决于物体的几何形状和特性。
常用的是主光线通过渐晕入瞳的中心，基本光线通过无渐晕的光阑中心。ZEMAX不使用基本光线。大部分计算都是以主光线或者中心光线作为参考。优先使用中心光线，因为它是基于所有照射到象面的光线聚合效应，而不是基于选择某一条特殊光线。
坐标轴（系）
光轴为Z轴，正方向为光线由物方开始传播的方向。反射镜可以使传播方向反转。坐标系采用右手坐标。在标准系统图中，弧矢面内的X轴指向显示器以里。子午面内的Y轴垂直向上。
OPD；标准偏差，最大梯度误差，等等。当使用一种方法评价系统为衍射极限时，运用另外一种方法可能不是衍射极限，这是可能的。在一些ZEMAX的图，例如，MTF或Diffraction
Encircled
energy（衍射能量圈图）等，衍射极限可以选择显示出来。这些数据通常是通过追迹某视场角指定参考点的光线得到的。计算过程考虑了光瞳切迹；渐晕；F/#数；表面孔径；透射率等等因数，但不考虑实际存在的误差，光程差都定为0。对于包含X和Y方向视场角都为0的系统（比如0.0X，0.0Y），参考视场位置为坐标轴上点。如果没有（0，0）视场，定义的第一个视场对应的坐标用于参考坐标。
非近轴系统
非近轴系统指那些不能完全用近轴光线数据描述的光学系统。通常包括：有倾斜或者平移的系统（哟坐标转换平面）、全息、光栅、理想透镜组、三维样条曲线、ABCD矩阵、渐变折射率或者衍射元件等。
对于旋转对称系统的折反射元件，有很多的光线象差理论。包括Seidel象差，畸变，高斯光束数据，以及几乎所有的近轴参数，比如焦距，F/#，瞳面尺寸和位置等。所有这些数值都是由近轴光线数据计算的。
如果使用了渐晕系数，主光线被认为是通过有渐晕入瞳中心的光线，这意味着主光线不一定穿过光阑的中央。如果有瞳面像差（这是客观存在的），主光线可能会通过近轴入瞳中心（如果没有使用光线瞄准）或光阑中央（如果使用光线瞄准），但一般说来，不会同时通过二者中心。如果渐晕系数使入瞳减小，主光线会通过渐晕入瞳中心（如果不使用光线瞄准）或者渐晕光阑中心（如果使用光线瞄准）。
透镜单位
透镜单位是透镜系统测量的基本单位。透镜单位用于半径、厚度、孔径和其他量，可以是毫米、厘米、英寸、米。
边缘光线
边缘光线是从物体开始，通过入瞳边缘，最终入射到象面上的光线。
最大视场
如果“视场角”被选择，用度数显示最大视场角；如果选择“物高”，用透镜单位显示最大径向物体坐标；如果“象高”被选择，则用透镜单位显示最大径向象高。视场模式在“系统”菜单下的视场数据对话框中进行设置。
当用实际象高来定义视场时，高度为主光线在象面上的实际高度。
光阑位移
光阑位移是ZEMAX支持的一种系统孔径类型。这是指入瞳位置、物空间数值孔径、象空间F/#数、光阑面半径中只要有一个确定。其他的也都确定下来了。所以，设定号孔径光阑半径，其他值无需再定义了，是定义系统孔径的非常有效的方法。当光阑面为实际的不变
边缘厚度计算时由于一般采用+y方向口径，如果表面不是旋转对称，或者表面口径为指定时，这样的方法就不适用了。当采用边缘厚度求解时，情况则不同。因为边缘厚度求解可以改变中心厚度，也能改变光线在下一表面的入射点，这表示下一表面的半口径也可以改变。如果计算边缘厚度时使用下一表面的半口径，会出现无限循环或者循环定义。正由于此，边缘厚度求解计算边缘厚度时，对两个面都严格采用第一表面的半口径。第二表面的半口径不再被使用，虽然表面的曲率或者面型还要使用。
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，亲吻干涸的泥土，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沃；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。
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。
光线始于0度（即瞳面X轴方向）。第二环有12根光线（此时，光线总数为19，因为中心光线可以认为是第零环）。第三环有18根光线。每下一环都比上一环多6根光线。
很多需要确定取样光线的功能（比如点列图）都使用六边环数来确定光线的树目。如果六边环样本密度为5，不是指使用5根光线，而是指1+6+12+18+24+30=91根光线。
可参照顺序光线追迹。
归一化视场和瞳面坐标
归一化视场和瞳面坐标在ZEMAX程序和文档中经常用到。有四个归一化坐标：Hx,Hy,Px,and Py。Hx和Hy为归一化视场坐标，Px和
Py是归一化瞳面坐标。
归一化视场和瞳面坐标代表单位圆上的点。视场径向大小（如果视场用物高定义，则为物高）用来对归一化视场进行放大。入瞳半经用来放大归一化瞳面坐标。例如，假如最大物高是10mm，如果定义了3个场域，
分别在：0、7、10mm。坐标（Hx=0,Hy=1）表示此光线始于物体最顶端（x=0mm,y=10mm）；坐标(Hx=-1,Hy=0)表示此条光线始于物面上(x=-10mm,y=0mm)。
瞳面坐标也是同样。假如入瞳半径（不是直径）是8mm，那么（Px=0，Py=1）表示此光线通过入瞳顶端。如果光线在入瞳面上，光线坐标是（x=0，y=8）。
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。