Zemax光学设计软件

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
步骤五、输入glass和各面Radius 和Thickness。在STO面的Glass中写 入BK7。2面的Radius设为100，透镜厚度设为4，像距设为100。注 意，Radius的符号。
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现在镜头的输入资料已大致完毕。怎麼检验 你的设计是否达到要求呢？
步骤六、检验输入结果 1.检查透镜的结构：
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。
2. 设置优化函数： 什么是优化函数？它就好比是我们给它下达的工作目标。
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:
例如：系统设置了一个中心视场，2 个离轴视场，三个波长，按照Ring－ 3，Arms＝6来计算，对于对称系统追 迹的总光线为：3×（3＋3×3＋3×3） ＝63条光线。对于非对称系统，追迹 的总光线为：3×（3×（3×6））＝ 162条光线。
Default Merit Function的设置
Selecting the pupil integration method two different pupil integration methods: 2 Rectangle Array 按照方形光线阵列追迹 需要设置一个参数： Grid：定义每个视场每个波长追 迹的光线总数 例如：Grid＝4×4，表示每个视 场每个波长追迹16条光线。
4. 检查优化结果
聚焦情况： 系统参数：
波像差
像斑
轴向色差
• 实例二：双胶合透镜 设计参数要求：F＝4，f’=100mm，在可见光谱下，材料： BK7和SF1 步骤一、输入透镜参数。打开实例一，在LDE上的第2面后 添加一个第3面。
步骤二、设置变量 第二面是双胶合公共面，Thickness修改为4，将第三面 的Radius和Thickness设为变量。
主波长的作用是用来计算光学系统 的近轴参数的，如焦距、放大倍率、 出瞳直径。
步骤三、设置透镜孔径，系统要求F数为4。在System菜单 下选择General，打开General对话筐，输入入瞳直径。D ＝100/4＝25
步骤四、回到LDE中，可以看到3个不同的surface，依序为 OBJ，STO及IMA 。OBJ就是物面；STO（aperture stop） 即孔径光阑，STO不一定就是光照过来所遇到的第一个透 镜 ；IMA是像面。对于一个单透镜，从物面到像面一共有 4个面，需在STO面后面添加一个面。用鼠标选则STO面 后，在LDE的Edit菜单中选择Insert After，在STO面后加 入新的 一面。
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。
1. Gaussian quadrature (GQ) 根据镜头输入数据，例如波长、 视场的权重及渐晕系数等，为光 瞳上的各光线设置合理的优化权 重，计算结果精确。需要设置2个 参数。 Rings：设置某个波长的每个 视场追迹的光线环数 Arms：设置每个追迹环上的 光线数
物
透镜
对0视场，由于圆对称，追迹的总光 线为Ring的数量；对其它视场，由于 左右对称，每个环上追迹的光线为 Arms的一半。
• 1.编辑镜头数据
• 2. 设置工作波长、系统F数
设置系统F数
• 3.设置视场
• 4.计算已输入镜头的系统参数
• 5.像差评估
• • • •
6.优化设计 A）设置变量 B）设置优化函数 C）优化
• A）设置优化变量
• B）设置优化函数
• C）优化
• 7.公差分析
• A）设置 公差
2. 检查透镜的系统参数
3. 检查透镜的像差
从 透镜结构图、系统参数及像差曲线，可以发现该 透镜没有符合设计要求，像差很大。怎么让它合格 呢？
优化！！
步骤七、优化 1.设置变量：利用Zemax为我们计算一个满意的结果，就必 须为 它提供可以变化的参数。例如：半径、材料、厚度 等等。在此，我们设置1、2面的半径和像距为变量。右键 单击某个参数，可以定义它为variable.
• 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。
二、Zemax的用户界面
• 1. 主窗口
• 2.数据编辑 窗口
三、使用Zemax软件设计的步骤
• • • • 1. 编辑镜头数据 2. 设置工作波长、系统F数 3. 设置视场 4. 计算已输入镜头的系统参数（如焦距、 后工作距、放大倍率等） • 5. 像差评估 • 6.优化设计 • 7.公差分析