ZEMAX软件基础介绍
ZEMAX是美国 Radiant Zemax 公司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，是套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。ZEMAX 有三种不同的版本：Standard 标准版（原SE）；Professional 专业版（原EE）；Premium 旗舰版（原IE）。
1主要特色
1.1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。
1.2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，诸如Local Optimization可以快速找到佳值，Global/Hammer Optimization可找到最好的参数。
1.3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。
2应用领域
含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纤耦合，照明系统、夜视系统等。
Zemax 软件的界面
1 Zemax 软件的工作窗口
Figure 1 Zemax 默认的工作窗口
2 Zemax 透镜数据编辑器（LDE ）
2.1 表面类型
Zemax 在标准面型下有平面、球面和二次曲面等选项。
LDE 的Surface Type （表面类型）栏分为两列，左边一列分为OBJ 、STO 和IMA 三行，它们分别对应物面、光阑面和像面；右边一列的三行是左边三种表面的类型。默认的表面类型是标准型，用Standard 表示。
OBJ 即物面被默认为0面。
表格 1 不同表面的二次曲面系数
菜单栏 工具栏
LDE
表面类型 曲率半径 厚度 玻璃 半口径
2.2表面的曲率半径
Zemax中面的曲率半径有正负之分。
Zemax规定，所有线段一律以自左向右和自下向上为正，反之为负。
曲率、曲率半径及曲面与对应主面间的间隔均以曲面顶点为计算起点。如果某一曲面的曲率中心位于该曲面顶点的右侧，那么该曲面的曲率半径和曲率都取正号，反之为负。
2.3厚度
厚度是指前、后表面顶点间的距离。
2.4玻璃类型
在Zemax中确定透镜的玻璃材料，直接用玻璃的名称，通过键盘输入。例如要用BK7当玻璃材料，就在Glass栏输入BK7。如果某一表面的Glass栏设置为空白，表示该面的材料为单位折射率的空气，对反射镜，可在Glass栏输入“MIRROR”。
输入的玻璃材料确定的是指从这一面开始到下一面之间的介质。
2.5半口径
半口径是指透镜口径沿径向（与光轴垂直方向）允许光线通过的实际尺寸的一半
3Zemax软件的基本对话框
3.1孔径
通过单击工具栏中的Gen按钮，会出现一个子菜单，通过它可以确定系统的孔径值、选择玻璃库，还可以给定系统的单位，默认单位是mm。
Figure 2 孔径对话框
3.2视场
单击工具栏中的Fie按钮，会出现一个确定视场的对话框。可以在
Y-Field栏里输入视场角，默认的单位为度。
Figure 3 视场对话框
3.3波长
单击工具栏的Wav按钮，出现一个设置波长的对话框。它最多可以输入24个波长值，它的单位是微米。最后要确定透镜的主波长，主波长是指在对透镜的所有一级及三级特性进行分析计算时所采用的参考波长。
Figure 4 波长对话框
Zemax中的像质评价方法
1几何像差曲线
1.1球差曲线
在Zemax中点击菜单栏
Anaysis>Mscellaneous>Longitudinal Aberration，可以出
现纵向球差图。其中，纵坐标为孔径，横坐标是球差（色球
差）。
Figure 5 球差曲线图
1.2轴外细光束像差曲线
点击工具栏的Fcd按钮，弹出如下曲线图。左图为像散场曲曲线，右图为畸变曲线。，T和S分别表示子午和弧矢量。
Figure 6 轴外细光束像差曲线
2点列图
由一点发出的许多光线镜光学系统后，因像差使其与像面的交点不再集中于同一点，而形成了一个散布在一定范围弥散图形，称为点列图。点列图表格中的数值越小成像质量越好。
Figure 7 点列图
3波像差
图中表示系统光程差曲线，三组曲线分别是三个视场的子午和弧矢方向上的光程差，不同颜色表示不同色光。横坐标表示光束孔径大
?时，该小，纵坐标表示光程差。当光学系统的最大波像差不超过λ4
光学系统的成像质量与理想系统没有显著差别。
Figure 8 光程差曲线
4调制传递函数MTF
定义MTF：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。它能反映不同空间频率、不同对比度的传递能力。一般而言，高频传递函数反映了物体细节的传递能力，低频传递函数反映物体轮廓的传递能力，中频传递函数则反映对物体层次的传递能力。
?（每毫米线对），纵坐标是对比度，最大横坐标是空间频率lp mm
是1.曲线越高，表明成像质量越好。
Figure 9 MTF曲线图
在Zemax中还包括很多的像质评价方法，但以上是最常用的。
ZEMAX软件基础介绍
ZEMAX是美国 Radiant Zemax 公司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，是套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。ZEMAX 有三种不同的版本：Standard 标准版（原SE）；Professional 专业版（原EE）；Premium 旗舰版（原IE）。 1主要特色 1.1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。 1.2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，诸如Local Optimization可以快速找到佳值，Global/Hammer Optimization可找到最好的参数。 1.3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。 2应用领域 含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纤耦合，照明系统、夜视系统等。
Zemax 软件的界面 1 Zemax 软件的工作窗口 Figure 1 Zemax 默认的工作窗口 2 Zemax 透镜数据编辑器（LDE ） 2.1 表面类型 Zemax 在标准面型下有平面、球面和二次曲面等选项。 LDE 的Surface Type （表面类型）栏分为两列，左边一列分为OBJ 、STO 和IMA 三行，它们分别对应物面、光阑面和像面；右边一列的三行是左边三种表面的类型。默认的表面类型是标准型，用Standard 表示。 OBJ 即物面被默认为0面。 表格 1 不同表面的二次曲面系数 菜单栏 工具栏 LDE 表面类型 曲率半径 厚度 玻璃 半口径
ZEMAX软件基础介绍教学文案
Z E M A X软件基础介绍
Zemax软件的介绍 ZEMAX是美国 Radiant Zemax 公司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，是套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。ZEMAX 有三种不同的版本：Standard 标准版（原SE）；Professional 专业版（原EE）；Premium 旗舰版（原IE）。 1主要特色 1.1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。 1.2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，诸如Local Optimization可以快速找到佳值，Global/Hammer Optimization可找到最好的参数。 1.3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。 1.4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。 2应用领域 含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纤耦合，照明系统、夜视系统等。
Zemax 软件的界面 1 Zemax 软件的工作窗口 Figure 1 Zemax 默认的工作窗口 2 Zemax 透镜数据编辑器（LDE ） 2.1 表面类型 Zemax 在标准面型下有平面、球面和二次曲面等选项。 LDE 的Surface Type （表面类型）栏分为两列，左边一列分为OBJ 、STO 和IMA 三行，它们分别对应物面、光阑面和像面；右边一列的三行是左边三种表面的类型。默认的表面类型是标准型，用Standard 表示。 OBJ 即物面被默认为0面。 表格 1 不同表面的二次曲面系数 菜单栏 工具 LDE 表面类型 曲率半径 厚 度 玻璃 半口径
Zemax操作
首先在运行系统中开启ZEMAX，默认的编辑视窗为透镜资料编辑器(Lens Data Editor, LDE)，在LDE可键入大多数的透镜参数，这些设罝的参数包括： 表面类型(Surf：Type)如标准球面、非球面、衍射光栅…等 曲率半径(Radius of Curvature) 表面厚度(Thickness)：与下一个表面之间的距离 材料类型(Glass)如玻璃、空气、塑胶…等：与下一个表面之间的材料 表面半高(Semi-Diameter)：决定透镜表面的尺寸大小 以单透镜为例： 1、设置系统孔径（System->General） 注：F/#指的是光由无限远入射所形成的有效焦距F与近轴光线所对应的入瞳直径#的比值。在说明问题前，首先要了解一些光学术语：A=D/f’，A表示物镜的相对孔径，D表示入瞳直径一般就是指物镜直径，f’表示物镜焦距，另外在照相机里面为了方便常常将A的倒数即f’/D作为相机上的标示值，称为光圈F（注意此处F为光圈数，区别上面所说的有效焦距F）。现在来说明F/4的意思，即我们知道有效焦距为F，入瞳为4mm（光学里面一般以毫米为单位），假如设计时给出焦距为100mm，那么我们立即可以得到光圈数为100/4=25mm。 包括输入入瞳，选择好透镜单位等 2、设置视场角（System->Filed） ZEMAX默认的视场角是即为近轴视场角，其中「Weight」这个选项可以用来设罝各视场角之权值，并可运用于优化。 3、设置波长（Wav） 4、键入透镜资料 建立单透镜这个例子需要建立4个表面。 The object surface（OBJ）：设罝光线的起始点 The front surface of the lens(STO)：光线进入Lens 的位置。在这例子里，这表面的位置也决定了光阑(Stop)的位置 The back surface of the lens(2)：光线从Lens 出来并进入空气中的位置。 The image surface(IMA)：光线追迹最后停止的位置，不可以在IMA这个之后设罝任何的表面。这个位置上并非存真实的表面，而是一个哑的表面。 （注：游标移到「IMA」并按下按键盘上的Insert 键，即可产生「2」这个面）
ZEMAX的像差控制与优化
ZEMAX的基本像差控制与优化 公安部第一研究所许正光 ZEMAX已经成为光学设计人员最常用的工具软件了。光学设计中，描述和控制一个光学系统的初级像差结构，通常使用轴上球差、轴向色差、彗差、场曲、畸变、垂轴色差、像散等像差参数。当我们企图更为详细的描述和控制轴外指定视场、指定光束的像差结构时，常常会使用轴外宽光束球差、彗差和细光束场曲等三个像差参数。然而，ZEMAX并不能像SOD88那样直接引用相对应的像差操作数来指定像差目标大小，更没有描述高级像差数的像差操作数，这些通常都需要设计者自行分析和定义。 描述和控制系统光束结构的方法因习惯而有一定的差异，由于某些像差变量之间有某种相关性，而设置的优化权重又可以不同，因此常常都能够达到相同的效果，只是所计算的数学步骤不同而已。到底选择多少个参数来描述一个系统，虽无统一规定，但是还是要因系统像差特性不同而区别选择。经验表明，最少最准确的参数描述量，能够尽可能的提高优化的效率，并且减少掉入效果较差的局部优化的次数。经验丰富的工程师，轻车熟路，在这个环节上少走了很多的弯路，从而其设计效率和设计出来的产品品质要比通常的设计人员有些得多，成功率高的多。 笔者撰写本文的目的就是企图浅显的探讨光学设计中，ZEMAX中光学结构的描述方法以及权重选择的问题。这些都是笔者在设计当中积累的经验，可能这个文章的论断会由于经验的多寡有一定的局限性，所以希望读者当作参考，不要照搬。 一基本像差描述和控制 1、轴上球差LONA 和SPHA LONA表示的是轴上物点指定波长，指定光束尺寸(光线对)的轴上成像交点到近轴焦平面之间轴向距离。这个定义和我们定义的轴向球差相同。光瞳尺寸(光束尺寸)在0~1之间，那么将追迹实际的光束汇交点计算轴向球差。 SPHA常用于指定面产生的像差数值。若不指定特殊面(取值为0)，则计算所有面产生球差总和。注意这个总合不是像差计算公式中的经过各面逐个放大之后的加权和，而是代数和(有待读者进一步验证)。 经验：当选择LONA控制不住球差时，同时加入SPHA操作数，设置合理的权重，可以将轴向球差进一步改善。 2、轴向色差AXCL 定义为两个指定波长的近轴焦平面轴向距离。若光瞳尺寸(光束尺寸)定义为0，那么使用近轴焦平面进行色差计算，定义不为0，则使用实际的光线与轴交点位置进行色差计算。 3、垂轴色差(倍率色差) 在ZEMAX中没有直接定义垂轴色差的操作数，但是从垂轴色差的定义可以知道，
ZEMAX软件基础介绍
Zemax软件的介绍 ZEMAX是美国 Radiant Zemax 公司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，是套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。ZEMAX 有三种不同的版本：Standard 标准版（原SE）；Professional 专业版（原EE）；Premium 旗舰版（原IE）。 1主要特色 1.1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。 1.2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，诸如Local Optimization可以快速找到佳值，Global/Hammer Optimization可找到最好的参数。 1.3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。 2应用领域 含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纤耦合，照明系统、夜视系统等。
Zemax 软件的界面 1 Zemax 软件的工作窗口 Figure 1 Zemax 默认的工作窗口 2 Zemax 透镜数据编辑器（LDE ） 2.1 表面类型 Zemax 在标准面型下有平面、球面和二次曲面等选项。 LDE 的Surface Type （表面类型）栏分为两列，左边一列分为OBJ 、STO 和IMA 三行，它们分别对应物面、光阑面和像面；右边一列的三行是左边三种表面的类型。默认的表面类型是标准型，用Standard 表示。 OBJ 即物面被默认为0面。 表格 1 不同表面的二次曲面系数 菜单栏 工具栏 LDE 表面类型 曲率半径 厚度 玻璃 半口径
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、Gen Entrance 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V
ZEMAX入门教学
课程设计安排 本课程设计着眼于应用光学的基本理论知识、光学设计基本理论和方法，侧重于典型系统具体设计的思路和过程，加强学生对光学设计的切身领会和理解，将理论与实际融合、统一，以提高学生综合分析及解决问题能力的培养。 结合<
ZEMAX入门教学 例子1 单透镜(Singlet) (3) 例子 2 座标变换(Coordinate Breaks) (18) 例子3 牛顿式望远镜(Newtonian Telescope) (26) 例子4消色差单透镜(Achromatic Singlet) (40) 例子5变焦透镜(Zoom Lens) (47)
1-1单透镜 这个例子是学习如何在ZEMAX里键入资料，包括设罝系统孔径(System Aperture)、透镜单位(Lens Units)、以及波长范围(Wavelength Range)，并且进行优化。你也将使用到光线扇形图(Ray Fan Plots)、弥散斑(Spot Diagrams)以及其它的分析工具来评估系统性能。 这例子是一个焦距100 mm、F/4的单透镜镜头，材料为BK7，并且使用轴上(On-Axis)的可见光进行分析。首先在运行系统中开启ZEMAX，默认的编辑视窗为透镜资料编辑器(Lens Data Editor, LDE)，在LDE可键入大多数的透镜参数，这些设罝的参数包括： ●表面类型(Surf：Type)如标准球面、非球面、衍射光栅…等 ●曲率半径(Radius of Curvature) ●表面厚度(Thickness)：与下一个表面之间的距离 ●材料类型(Glass)如玻璃、空气、塑胶…等：与下一个表面之间的材料 ●表面半高(Semi-Diameter)：决定透镜表面的尺寸大小 上面几项是较常使用的参数，而在LDE后面的参数将搭配特殊的表面类型有不同的参数涵义。 1-2设罝系统孔径 首先设罝系统孔径以及透镜单位，这两者的设罝皆在按钮列中的「GEN」按钮里（System->General）。点击「GEN」或透过菜单的System->General来开启General的对话框。S 点击孔径标签(Aperture Tab)（默认即为孔径页）。因为我们要建立一个焦距100 mm、F/4的单透镜。所以需要直径为25 mm的入瞳(Entrance Pupil)，因此设罝：
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。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。 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）。 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
ZEMAX的基本像差控制与优化
ZEMAX的基本像差控制与优化 ZEMAX已经成为光学设计人员最常用的工具软件了。光学设计中，描述和控制一个光学系统的初级像差结构，通常使用轴上球差、轴向色差、彗差、场曲、畸变、垂轴色差、像散等像差参数。当我们企图更为详细的描述和控制轴外指定视场、指定光束的像差结构时，常常会使用轴外宽光束球差、彗差和细光束场曲等三个像差参数。然而，ZEMAX并不能像SOD88那样直接引用相对应的像差操作数来指定像差目标大小，更没有描述高级像差数的像差操作数，这些通常都需要设计者自行分析和定义。 描述和控制系统光束结构的方法因习惯而有一定的差异，由于某些像差变量之间有某种相关性，而设置的优化权重又可以不同，因此常常都能够达到相同的效果，只是所计算的数学步骤不同而已。到底选择多少个参数来描述一个系统，虽无统一规定，但是还是要因系统像差特性不同而区别选择。经验表明，最少最准确的参数描述量，能够尽可能的提高优化的效率，并且减少掉入效果较差的局部优化的次数。经验丰富的工程师，轻车熟路，在这个环节上少走了很多的弯路，从而其设计效率和设计出来的产品品质要比通常的设计人员有些得多，成功率高的多。 笔者撰写本文的目的就是企图浅显的探讨光学设计中，ZEMAX中光学结构的描述方法以及权重选择的问题。这些都是笔者在设计当中积累的经验，可能这个文章的论断会由于经验的多寡有一定的局限性，所以希望读者当作参考，不要照搬。 一基本像差描述和控制 1、轴上球差LONA 和SPHA LONA表示的是轴上物点指定波长，指定光束尺寸(光线对)的轴上成像交点到近轴焦平面之间轴向距离。这个定义和我们定义的轴向球差相同。光瞳尺寸(光束尺寸)在0~1之间，那么将追迹实际的光束汇交点计算轴向球差。 SPHA常用于指定面产生的像差数值。若不指定特殊面(取值为0)，则计算所有面产生球差总和。注意这个总合不是像差计算公式中的经过各面逐个放大之后的加权和，而是代数和(有待读者进一步验证)。 经验：当选择LONA控制不住球差时，同时加入SPHA操作数，设置合理的权重，可以将轴向球差进一步改善。 2、轴向色差AXCL 定义为两个指定波长的近轴焦平面轴向距离。若光瞳尺寸(光束尺寸)定义为0，那么使用近轴焦平面进行色差计算，定义不为0，则使用实际的光线与轴交点位置进行色差计算。
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。 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）。 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
Zemax入门基础之优化
Zemax问题集 第五章 优化 (Optimization)
已知透镜的孔径、厚度、曲率半径皆为固定，可是边缘厚度希望为零，现在我将suf设在2和3之间，target设零，weight设100，但我发现我没有变量，不能优化，所以将厚度0.8设为变量去跑优化，没想到透镜厚度变更宽，MXEG似乎没用。请问可以在不跑优化，也就是不设罝merit function的情形下，将透镜边缘厚度改为零吗？ Answer： 可以在不跑优化，也就是不设罝merit function的情形下，将透镜边缘厚度改为零：具体做法是在thickness上按右键，用solve进行Edge thickness 的设罝。或者您也可以试着使用ETVA(edge thickness value)这个操作数。
如何使Spot Diagram中的RMS&GEO变小? Answer： 在Merit Function中提供几个命令来Follow您Default的内容来做Spot Size的优化，分别是RSCE、RSCH、RSRE、RSRH，您需根据您所Default的参考依据来选择其中一个命令来使用，如Centriod、Chief Ray、Ring、Grid...etc。 Question 3： 在优化过程中，如何定义在不同Pupil的地方，其Longitudinal Aberration曲线可以依照自己的意思跑吗？ Answer： 当在使用AXCL和LACL等命令时，无法使用Hx、Hy、Px、Py来控制实际光线所走的路径，此时会是一类型似默认的方法来达到优化，通常在Pupil的0.8处有交点，但若当您使用REAY等命令时，您可在Py的地方给定0~1的值，即代表您希望在Pupil上的某个点所出射的光线其Longitudinal Aberration会最小，即可在不同的Pupil处依您的意思去做优化。
ZEMAX操作说明第二章
【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。Tools：工具中的命令是可以改变镜头数据的，也可以从总体上对系统进行计算。包括：Optimization，tolerancing，test plate fitting and more。 Reports：提供透镜设计的相关文档。包括系统数据概要；表面数据以及图像报告等。 Macros：用来编辑和运行ZPL macros。
[计算机软件及应用]ZEMAX软件的中文说明
将镜头元件或镜头组反向排列。 设置： First Surface 被倒置的镜头组的第一面 Last Surface 被倒置的镜头组的最后一面 说明： 如果系统中包括镜面，坐标转折，或其他非标准面，本功能不能正确工作。§19 镜头缩放(Scale Lens) 目的： 用确定的因子缩放整个镜头。例如，将现有的设计缩放成一个新的焦距时，本功能很有用。波长不缩放。缩放镜头功能也可以用来将单位从毫米变为英尺，或其它组合单位类型。 设置： Scale by factor 若选取，则直接输入缩放因子 Scale by units 若选取，则镜头用所选单位变换 §20 生成焦距(Make Focal) 目的： 除了所要的焦距是直接输入的，生成焦距与缩放镜头是相同的。 整个镜头被缩放成焦距为给定值的镜头。 §21 快速调焦(Quick Focus) 目的： 通过调整后截距对光学系统快速调焦。 设置： Size Radial Focus 调焦时使像平面上的点列图的RMS为最佳 Spot Size X 调焦时使像平面X 方向上的点列图的RMS为最佳 Spot Size Y 调焦时使像平面Y 方向上的点列图的RMS为最佳 Wavefront Error 调焦时使像平面波前误差均方根最佳 Use Centroid 使所有的计算都以像平面上光线的重心为参照系（而不是以主光线为参照系），本选项的计算很慢，但对于慧差占主导作用的系统 是很适合的。 说明： 本功能调整像平面前面的厚度。厚度是依照RMS 像差最小化的原则选择的。如上表所列有多种不同的RMS计算方法。最佳调焦位置与标准的选择有关。RMS 用定义的视场，波长和权因子计算整个视场的多色光的平均值。 §22 添加折叠反射镜（Add Fold Mirror） 目的： 为弯曲光束，包括坐标转折，插入一个转折镜。
zemax操作数手册
ZEMAX优化操作数 一阶光学性能 1. EFFL 透镜单元的有效焦距 2. AXCL 透镜单元的轴向色差 3. LACL 透镜单元的垂轴色差 4. PIMH 规定波长的近轴像高 5. PMAG 近轴放大率 6. AMAG 角放大率 7. ENPP 透镜单元入瞳位置 8. EXPP透镜单元出瞳位置 9. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 11. LINV 透镜单元的拉格朗日不变量 12. WFNO 像空间F/# 13. POWR 指定表面的权重 14. EPDI 透镜单元的入瞳直径 15. ISFN 像空间F/# (近轴) 16. OBSN 物空间数值孔径 17. E FLX “X”向有效焦距 18. EFLY “Y”向有效焦距 19. SFNO 弧矢有效F/# 像差 1. SPHA 在规定面出的波球差分布（0则计算全局） 2. COMA 透过面慧差（3阶近轴） 3. ASTI 透过面像散（3阶近轴） 4. FCUR透过面场曲（3阶近轴） 5. DIST透过面波畸变（3阶近轴） 6. DIMX 畸变最大值 7. AXCL 轴像色差(近轴) 8. LACL 垂轴色差 9. TRAR 径像像对于主光线的横向像差 10. TRAX “X”向横向色差 11. TRAY “Y”向横向色差 12. TRAI 规定面上的径像横向像差 13. TRAC径像像对于质心的横向像差 14. OPDC 主光线光程差 15. OPDX 衍射面心光程差 16. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 17. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 18. RSCH 主光线的RMS光斑尺寸 19. RSCE 类RSCH 20. RWCH主光线的RMS波前偏差 21. RWCE衍射面心的RMS波前偏差 22. ANAR像差测试 23. ZERN Zernike系数 24. RSRE 几何像点的RMS点尺寸（质心参考） 25. RSRH 类同RSRE（主光线参考） 26. RWRE类同RSRE（波前偏差） 27. TRAD “X”像TRAR比较 28. TRAE “Y”像TRAR比较 29. TRCX 像面子午像差”X”向（质心基准） 30. TRCY像面子午像差”Y”向（质心基准） 31. DISG 广义畸变百分数 32. FCGS 弧矢场曲 33. DISC 子午场曲 34. OPDM 限制光程差，类同TRAC 35. PWRH 同RSCH 36. BSER 对准偏差 37. BIOC 集中对准 38. BIOD 垂直对准偏差
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 Corporation OSLO( Lambda Research Corporation 公司，USA) 照明设计： Lightools（ORA 公司产品） ASAP Tracepro ODIS 光通讯设计软件：OptiWave 薄膜设计：TFCalc, Filmstar 等n CodeV（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）Editors Lens 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 Editor Merit Function Editor
zemax指导书
光学课程设计ZEMAX上机指导
例子一望远物镜的设计 第一节课，讲解zemax的基本操作界面以及各个菜单的功能。设计zemax 最基本的例子，并进行初级的像差分析和优化。 1.首先打开zemax，进入主界面 可以看到，最上方即是各个菜单栏，每一个栏目下又有许多选项，对应着不同的功能，这在后续讲解中将会结合例子解释。菜单下面的一个个按键为常用的一些选项的快捷键；中间的窗口是镜头数据编辑器（lens design editor，LDE），是我们进行透镜设计的主要场所。 2.点击菜单中的文件，确认zemax处于序列模式下工作。
Zemax 中有两种模式：序列与非序列。两种模式均可进行设计，但侧重点有所不同，我们学习的目的是借助于像差分析对所设计的透镜进行优化，这是序列模式的功能，因此设计的第一步即是确认所选的模式为序列模式。 3.在例子一中我们要设计一个F/4，焦距为100mm 的透镜。F 数的定义为焦距与光阑的比值，所以此透镜的口径即为25mm 。点击系统，选择通用数据： 在弹出的窗口中选择口径（aperture ），在口径类型处选择入瞳直径，数值输入25mm 。 4.点击系统，选择光波长
勾选三个波长并如图中输入，或者直接在下方列表中选择可见光所代表的F, d ，C 三个波长；选择2号波长作为主波长。 5.下一步，我们要在LDE 中输入我们设计的透镜的参数。 LDE 初始有三个面：物面（OBJ ）、光阑面（STO ）、像面（IMA ）。我们设计的单透镜，除了物面像面之外，应该有两个面，所以在LDE 中要插入一个面：
点选到LDE的第1行（LDE中物面定义为第0行），在点击编辑中的后插入。 LDE中每一行代表一个面，主要参数有半径、厚度、玻璃材质、半口径等。物面（第0面）的半径默认设置为无穷（Infinity），厚度也同样为无穷，即光源到第一个面的距离无穷远，所以光源为平行光。 第1、2面共同构成我们所要设置的透镜，根据设计要求，在两个面的半径处分别输入100mm、-100mm。Zemax中规定圆心在面的右边半径为正，在左边则为负。厚度定义为当前面到下一面的距离，所以在第1面处厚度即为透镜厚度，输入4mm，第2面则输入100mm，即透镜到像面的距离。在玻璃材质处，同样的，指的是当前面到下一面之间的材质为什么，空白为空气。在第1面的Glass 处输入BK7。 6.点击分析——草图——2D图：
zemax 的操作数
zemax 的操作数 管理提醒: 本帖被中华卫星设置为精华(2009-12-04) 这里有比较完整的操作数ZEMAX优化操作数 一阶光学性能 1. EFFL 透镜单元的有效焦距 2. AXCL 透镜单元的轴向色差 3. LACL 透镜单元的垂轴色差 4. PIMH 规定波长的近轴像高 5. PMAG 近轴放大率 6. AMAG 角放大率 7. ENPP 透镜单元入瞳位置 8. EXPP透镜单元出瞳位置 9. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 11. LINV 透镜单元的拉格朗日不变量 12. WFNO 像空间F/# 13. POWR 指定表面的权重 14. EPDI 透镜单元的入瞳直径 15. ISFN 像空间F/# (近轴) 16. OBSN 物空间数值孔径 17. EFLX “X”向有效焦距 18. EFLY “Y”向有效焦距 19. SFNO 弧矢有效F/# 像差 1. SPHA 在规定面出的波球差分布（0则计算全局） 2. COMA 透过面慧差（3阶近轴） 3. ASTI 透过面像散（3阶近轴）
4. FCUR透过面场曲（3阶近轴） 5. DIST透过面波畸变（3阶近轴） 6. DIMX 畸变最大值 7. AXCL 轴像色差(近轴) 8. LACL 垂轴色差 9. TRAR 径像像对于主光线的横向像差 10. TRAX “X”向横向色差 11. TRAY “Y”向横向色差 12. TRAI 规定面上的径像横向像差 13. TRAC径像像对于质心的横向像差 14. OPDC 主光线光程差 15. OPDX 衍射面心光程差 16. PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 17. PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 18. RSCH 主光线的RMS光斑尺寸 19. RSCE 类RSCH 20. RWCH主光线的RMS波前偏差 21. RWCE衍射面心的RMS波前偏差 22. ANAR像差测试 23. ZERN Zernike系数 24. RSRE 几何像点的RMS点尺寸（质心参考） 25. RSRH 类同RSRE（主光线参考） 26. RWRE类同RSRE（波前偏差） 27. TRAD “X”像TRAR比较 28. TRAE “Y”像TRAR比较 29. TRCX 像面子午像差”X”向（质心基准） 30. TRCY像面子午像差”Y”向（质心基准） 31. DISG 广义畸变百分数 32. FCGS 弧矢场曲
ZEMAX操作步骤
Analysis menu: Layout, ISO Element Drawing I. ISO组件图 ( ISO Element Drawing ) : 能建立供光学制造商使用的表面、 单透镜、双胶合透镜的ISO 10110制图。 Fig.1 在Analysis…Layout中选择ISO Element Drawing II. 设定 ( Settings ) : 对ISO组件图做设定。 Fig.2 在ISO Element Drawing的分析图形中点选Settings
◎ 显示为 ( Show as )：Surface : Singlet : Doublet :
Note: 以上所显示的图形为下图镜头所圈选的部分。 Analysis menu: Layout, NSC 3D Layout I. NSC三维外形图 ( NSC 3D Layout ) : 绘制非序列组件NSC的光源和物体的 三维外形图。 Fig.1 在Analysis…Layout中选择NSC 3D Layout (需在NSC with ports或NSC without ports的模式下才可使用) II. 设定 ( Settings ) : 对NSC三维外形图做设定。
Fig.2 在ISO Element Drawing的分析图形中点选Settings ◎ 光线筛选器 ( Filter ) : H10 : 只画出入射到物体10上的光线。 M10 : 只画出入射到物体10之外的光线。
R4 : 只画出由物体4反射的光线。 R1&H10 : 只画出由物体1反射和入射到物体10上的光线。 Analysis menu: Layout, ZEMAX Element Drawing I. ZEMAX组件图 ( ZEMAX Element Drawing ) : 能建立供光学制造商使用的表 面、单透镜、双胶合透镜或三胶合透镜的机械制图。
zemax像差知识总结
一、zemax的spot diagram的看图方式说明 光学设计程序zemax中有个很常用的评测光学系统质量的分析工具－spot diagram，中文翻译就是点图，借助它可以形象的对光学系统成像进行很好的描述。这里写下本人对spot diagram的体会和认识。可以通过多种方式在zemax中显示点图，方式一：直接点击在屏幕菜单工具栏中的“Spt”按钮；方式二：选择菜单Analysis-Spot Diagrams-Standard。 点图的原理是显示光学系统在IMA面上的成像。换句话说，它就是通过计算，把一系列物方的点通过光学系统以后，成像在IMA 面上的情况给实际绘制出来。 为了表现方便，它可以选择一系列预定的模板形式，具体来说，比如一个在轴上的点，从无限远成像到IMA面上，zemax就模拟在无限远有若干个发光点，这些点平行射入入瞳，然后经过光学系统，最后成像在IMA面上。显然如果光学系统是完美的光学系统，那么这些点成像点为一个理想的点。 但对于实际的光学系统，就会成像为一个弥散斑。那么这个弥散斑在IMA面上的像，就是Spot Diagram。同理，在非轴上点，也可以参照主光线的角度和位置，形成一系列的发光点，经过入瞳最后成像在IMA面上最后也形成一个弥散斑。 如何通过spot diagram看光学设计的质量，简单说，这个弥散斑越小越好。如果你发现弥散斑足够小，满足你对光学系统最小弥散斑的要求（spot diagram的单位是微米）那么你的光学系统就完全可以
进行实际的加工了。换句话说，就是你的光学系统已经可以设计完成了。 如何才知道你的光学系统足够的好？这里有个参考，就是airy 斑的参考。airy斑是物理光学的一个概念。它指出在形成的弥散斑直径在 2.44*F*(主波长)以内的时候，该光学系统可以认为是理想（完美）光学系统。这样当你在spot diagram图中，在setting菜单中，设置显示airy斑。然后发现你的点图完全都在airy斑环之内，你就可以认为你的光学系统设计已经完美。 但实际上，很少有光学系统，可以满足符合airy斑直径的要求。那么说明你的光学系统有像差。究竟是哪种像差在起主要作用？主要的像差有，球差，慧差，像散，场曲，畸变。 这些像差在spot diagram上的表现各不相同。但由于一个光学系统通常是各种像差的混合。因此需要你对spot diagram的形状进行判断。确认是主要是哪种像差，然后通过修改玻璃，或者曲率以及光阑的位置等加以调整。 在spot diagram中还有几个参数可以参考，RMS RADIUS，均平方根半径是一个重要的半径参数，它是弥散斑各个点坐标，参考中心点，进行的坐标平方和后，除以点数量，然后开方的值，这个值的半径可以反映一个典型的弥散斑的大小，但它不是全部弥散斑的直径，全部弥散斑的直径是GEO RADIUS。RMS RADIUS是重要的反映弥散质量的参数，它和在优化中，MF的值极大的吻合。(就是说MF的某个视场最后值就是RMS的半径)