zemax常用评价函数操作数
Operand Definitions
ZEMAX supports optimization operands which are used to define the merit function. Each operand may be assigned a weight which indicates the relative importance of that operand, as well as a target, which is the desired value for that operand. The operands are listed below.
ABSO: Absolute value
ACOS: Arccosine
AMAG: Angular magnification
ANAR: Angular aberration
ASIN: Arcsine
ASTI: Astigmatism
ATAN: Arctangent
AXCL: Axial color
BLNK: Blank
BSER: Boresight Error
COGT: Conic greater than
COLT: Conic less than
COMA: Coma
CONF: Configuration #
CONS: Constant
COSI: Cosine
COV A: Conic value
CTGT: Center thickness greater than 中心厚度(间隔)大于
CTLT: Center thickness less than 中心厚度(间隔)小于
CTV A: Center thickness value 中心厚度(间隔)等于CVGT: Curvature greater than 曲率大于
CVLT: Curvature less than 曲率小于
CVOL: Cylinder volume
CVV A: Curvature value 曲率等于
DENC: Diffraction encircled energy
DENF: Diffraction encircled energy fraction
DIFF: Difference
DIMX: Distortion max 最大畸变
DISC: Distortion calibrated
DISG: Generalized distortion
DIST: Distortion 畸变
DIVI: Division
DLTN: Delta N
DMFS: Default merit function start 默认评价函数起始点DMGT: Diameter greater than
DMLT: Diameter less than
DMV A: Diameter value
DXDX: Derivative Dx/Dx
DXDY: Derivative Dx/Dy
DYDX: Derivative Dy/Dx
DYDY: Derivative Dy/Dy
EFFL: Effective focal length 有效焦距EFLX: Effective focal length x
EFL Y: Effective focal length y
ENDX: End execution
ENPP: Entrance pupil position 入瞳位置EPDI: Entrance pupil diameter 入瞳直径EQUA: Equal
ETGT: Edge thickness greater than 边缘厚度大于ETLT: Edge thickness less than 边缘厚度小于ETV A: Edge thickness value 边缘厚度等于EXPP: Exit pupil position 出瞳位置FCGS: Field curvature, generalized, sagittal FCGT: Field curvature, generalized, tangential FCUR: Field curvature 场曲
FICL: Fiber coupling efficiency
FOUC: Foucault analysis
GBW0: Gaussian beam waist 0
GBWA: Gaussian beam size
GBWD: Gaussian beam divergence
GBWZ: Gaussian beam z position
GBWR: Gaussian beam phase radius
GCOS: Glass relative cost
GENC: Geometric encircled energy
GLCA: Global coordinate x normal
GLCB: Global coordinate y normal
GLCC: Global coordinate z normal
GLCX: Global coordinate x coordinate
GLCY: Global coordinate y coordinate
GLCZ: Global coordinate z coordinate
GMTA: Geometric MTF average 几何平均MTF GMTS: Geometric MTF sagittal 几何弧矢MTF GMTT: Geometric MTF tangential几何子午MTF GPIM: Ghost Pupil Image
GRMN: Gradient minimum index
GRMX: Gradient maximum index
GTCE: Glass Thermal Coefficient of Expansion HHCN: Tests for hyper-hemisphere conditions IMAE: Image analysis efficiency
INDX: Index of refraction
InGT: Index greater than折射率大于
InLT: Index less than 折射率小于
InV A: Index value 折射率等于
ISFN: Image space F/# 像方F数
LACL: Lateral color
LINV: Lagrange invariant
LPTD: LightPath Delta
MAXX: Maximum
MCOG: Multi-configuration operand greater than
MCOL: Multi-configuration operand less than
MCOV: Multi-configuration operand value
MINN: Minimum
MNAB: Minimum Abbe 最小阿贝数
MNCA: Minimum center thickness air最小中心间隔（空气）MNCG: Minimum center thickness glass最小中心厚度（玻璃）MNCT: Minimum center thickness 最小中心厚度（间隔）MNCV: Minimum curvature 最小曲率半径
MNDT: Minimum diameter to thickness ratio最小通光直径与厚度之比MNEA: Minimum edge thickness air最小边缘间隔（空气）MNEG: Minimum edge thickness glass最小边缘厚度（玻璃MNET: Minimum edge thickness最小边缘厚度（间隔）
MNIN: Minimum index最小折射率
MNPD: Minimum partial dispersion
MNSD: Minimum semi-diameter
MSWA: MTF square wave average
MSWS: MTF square wave sagittal
MSWT MTF square wave tangential
ZEMAX优化操作数
ZEMAX优化操作数 ZEMAX Merit Function,是在网上下下来的一个word文档，觉得蛮好的，一般用到的好像就是EFFL。呵呵，这个收集下，以后有用。 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）
zemax常用评价函数操作数
Operand Definitions ZEMAX supports optimization operands which are used to define the merit function. Each operand may be assigned a weight which indicates the relative importance of that operand, as well as a target, which is the desired value for that operand. The operands are listed below. ABSO: Absolute value ACOS: Arccosine AMAG: Angular magnification ANAR: Angular aberration ASIN: Arcsine ASTI: Astigmatism ATAN: Arctangent AXCL: Axial color BLNK: Blank BSER: Boresight Error COGT: Conic greater than COLT: Conic less than COMA: Coma CONF: Configuration # CONS: Constant COSI: Cosine COV A: Conic value CTGT: Center thickness greater than 中心厚度(间隔)大于 CTLT: Center thickness less than 中心厚度(间隔)小于
zemax优化操作函数汇总
优化函数 1、像差 SPHA(球差)：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重 指定表面产生的球差贡献值，以波长表示。如果表面编号值为零，则为整个系统的总和 COMA(彗差) ：surf表面编号/wave波长/target设定目标值/weight权重 指定表面产生的贡献值，以波长表示。如果表面编号值为0，则是针对整个系统。这是 由塞得和数计算得到的第三级彗差，对非近轴系统无效. ASTI(像散)：指定表面产生像散的贡献值，以波长表示。如果表面编号值为0，则是针对整个系统。这是由塞得和数计算得到的第三级色散，对非近轴系统无效 FCUR(场曲)：指定表面产生的场曲贡献值，以波长表示。如果表面编号值为0，则是计算整个系统的场曲。这是由塞得系数计算出的第三级场曲，对非近轴系统无效. DIST(畸变)：指定表面产生的畸变贡献值，以波长表示。如果表面编号值为0，则使用整个系统。同样，如果表面编号值为0，则畸变以百分数形式给出。这是由塞得系数计算出的第三级畸变，对与非近轴系统无效. DIMX(最大畸变值)：它与DIST 相似，只不过它仅规定了畸变的绝对值的上限。视场的整数编号可以是0，这说明使用最大的视场坐标，也可以是任何有效的视场编号。注意，最大的畸变不一定总是在最大视场处产生。得到的值总是以百分数为单位，以系统作为一个整体。这个操作数对于非旋转对称系统可能无效。 AXCL(轴向色差)：以镜头长度单位为单位的轴向色差。这是两种定义的最边缘的波长的理想焦面的间隔。这个距离是沿着Z 轴测量的。对非近轴系统无效. LACL(垂轴色差)：这是定义的两种极端波长的主光线截点的y方向的距离。对于非近轴系统无效TRAR(垂轴像差)：在像面半径方向测定的相对于主光线的垂轴像差. TRAX(x方向垂轴像差)：在像面x方向测定的相对于主光线的垂轴像差 TRAY(Y方向垂轴像差)：在像面Y方向测定的相对于主光线的垂轴像差 TRAI(垂轴像差)：在指定表面半口径方向测定的相对于主光线的垂轴像差.类似于TRAR，只不过是针对一个表面，而不是指定的像面. OPDC(光程差)：指定波长的主光线的光程差. PETZ(匹兹伐曲率半径)：以镜头长度单位表示,对非近轴系统无效 PETC(匹兹伐曲率)：以镜头长度单位的倒数表示,对非近轴系统无效 RSCH：相对于主光线的RMS 斑点尺寸（光线像差）。 RSCE：环带波长Hx，Hy，以镜头长度单位测量的，相对于几何像质心的RMS 斑点尺寸（光线像差）。这个操作数类似于RSCH，只不过参考点是像质心，而不是主光线。详细内容可参见RSCH。!R0Y}N ~Q
ZEMAX优化函数结构浅探
ZEMAX 优化函数结构浅探 公安部第一研究所 许正光 各种光学自动软件最终都归结到优化函数结构和优化过程算法的问题。最近，本人在使用ZEMAX 过程中，仔细分析了一下构成ZEMAX 软件的优化函数构成以及优化过程算法，有些心得，留给入门的朋友们共享。 一、 优化函数结构 凡使用过SOD88软件(北京理工大学光电工程系开发)或者ZEMAX 、CODEV 的设计人员都知道，优化的参数包括以下几个种类：光学特性参数，例如焦距、入瞳距离、成像尺寸或者物高、物距，镜片间空气间距、镜片厚度等等；像质参数，例如畸变、场曲、彗差等等。ZEMAX 将所有这些要求达到的目标都作为一个优化元附加一定的权重系数组成一个优化函数，并且通过改变结构参数使得这个优化函数趋向最小。 数学表达式为： ()21/20()i i F σαα=∑- ，其中i σ为各个优化元的权重系数，i α为系统结构参数光学追迹出来的各个优化元，例如焦距、畸变、彗差等等，0α为该优化元的目标值。 优化过程有局部优化和全局优化两种。局部优化是指，通过改变系统结构参数的数值(半径、厚度、光学玻璃材料)计算出各个优化元的数值，然后构成整个优化函数的值的计算过程。该过程的思路是解决当前状态已经处于“U ”型中的某个位置，迫使其落到“U ”中间的最小位置。 全局优化和局部优化不同的是，优化过程类似于一个搜索过程，这个搜索过程在结构参数限定的某个区域内进行优化，优化函数可能经历若干过波峰和波谷(多个极值之间)进行。由于采用的方法不同，构成了多种全局优化算法。全局优化能够避开某个局部极值寻找到更加优良的结构形式，使得光学设计距离完全自动化更进了一步。当然，目前的各种算法都还有一定局限性，例如搜索能力强度、计算复杂程度，由此影响计算速度、计算资源需求量以及误差累计造成的准确度等等问题。 但是不管怎么样，现有的几种光学设计软件基于现有的高度发达计算机水平、光学设计发展水平和数学优化算法等，已经能够很好的满足具有一定光学设计经验知识的设计者们。 二、 ZEMAX 的缺省优化函数结构 入门的光学设计者通常知道在进行结构优化时选用default 缺省的优化函数，然后加入少量的优化目标例如焦距来进行优化分析，但是对于这个缺省结构怎么构成的常常缺乏深入分析，这在一定程度上限制了我们进一步充分利用软件优化能力的水平发挥。 实际上，缺省函数的构成结构并不复杂，它和ZEMAX 提供给设计人员的“Default Merit Function(缺省优化函数)”紧密相关。如下图所示。 第一行中的“Optimization Function and Reference (优化函数和参数方式)”。他的主要思想是：从某个视场代表物点发出若干条光线，在像面上有一个分布形式，按照各个象差的定义进行象差数值计算。第一个框中有“RMS(方均根)”和“PTV(峰谷差)”，第二个框中有差值计算的各种依据：WaveFront(波前)、Spot Radius(像点尺寸)、Spot X(X 方向度量尺寸)、
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）
(完整word版)基于ZEMAX的激光扩束镜的优化设计
光学软件设计 实验报告： 基于ZEMAX的激光扩束镜的优化设计 姓名： 学号：2011146211
一、实验目的 学会使用ZEMAX软件对多重结构配置的激光束扩大器进行优化设计。 二、实验要求 1、掌握使用多重结构配置。 2、进一步学习构建优化函数。 三、实验内容 设计一个激光扩束器，使用的波长为1.053um，输入光束直径为100mm，输出光束的直径为20mm，且输入光束和输出光束平行。要求只使用两片镜片，设计必须是伽利略式的（没有内部焦点），在镜片之间的间隔必须不超过250mm，只许使用1片非球面，系统必须在波长为0.6328um时测试。 1、打开ZEMAX软件，关闭默认的上一个设计结果，然后新建一个空白透镜。 2、在IMA面（像平面）前使用insert插入4个面，输入相关各面的厚度、曲率半径和玻璃类型值。 3、点击Gen设置入瞳直径为100，点击Wav设置波长为 1.053微米。
4、在主菜单Editors里构建一个优化函数，将第一行操作数类型改为REAY，surf输入5，Py输入1，taiget输入10，weight输入1。 5、在评价函数编辑窗中选工具—默认优化函数。选reset，将“开始在”的值设置为2，
确定。 6、点击Opt进行优化，优化后生产OPD图。
7、将第一面的conic设置为变量（control+z）。再次进行优化，重新生产OPD图并观察。 8、将三个曲率和圆锥西数的变量状态去掉。 9、点击Wav重新配置光波长，将之前的1.053改为0.6328，确定后再次更新OPD图并分析。
10、将第二面的厚度250mm设为可变，然后再次点击Opt优化，重新生成OPD图。此时去掉第二面的可变状态。 11、从主菜单—编辑中调出多重结构编辑窗，在这个窗口的编辑菜单中选“插入结构”来插入一个新的结构配置，双击第一行第一列，从下拉框中选wave，在同样的对话框里为wavelength选择1，确定。在config1下输入 1.053，在config2下输入0.6328。
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 https://www.wendangku.net/doc/1b1681397.html,CL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.~ 8.ENPP透镜单元入瞳位置 9.EXPP透镜单元出瞳位置 10.P ETZ透镜单元的PETZVAL半径 11.P ETC反向透镜单元的PETZVAL半径 12.L INV透镜单元的拉格朗日不变量 13.W FNO像空间F/# 14.P OWR指定表面的权重 15.E PDI 透镜单元的入瞳直径 16.】 17.ISFN像空间F/# (近轴) 18.O BSN物空间数值孔径 19.E FLX“X”向有效焦距 20.E FLY “Y”向有效焦距 21.S FNO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." https://www.wendangku.net/doc/1b1681397.html,A透过面慧差（3阶近轴） 4.ASTI透过面像散（3阶近轴） 5.FCUR透过面场曲（3阶近轴） 6.DIST透过面波畸变（3阶近轴） 7.DIMX畸变最大值 8.AXCL 轴像色差(近轴) https://www.wendangku.net/doc/1b1681397.html,CL垂轴色差 10.TRAR径像像对于主光线的横向像差 11.{ 12.TRAX “X”向横向色差 13.TRAY “Y”向横向色差 14.TRAI规定面上的径像横向像差 15.TRAC径像像对于质心的横向像差 16.OPDC主光线光程差 17.OPDX衍射面心光程差 18.PETZ 透镜单元的PETZVAL半径 19.PETC反向透镜单元的PETZVAL半径 20.? 21.RSCH 主光线的RMS光斑尺寸 22.RSCE类RSCH 23.RWCH主光线的RMS波前偏差 24.RWCE衍射面心的RMS波前偏差 25.ANAR像差测试 26.ZERN Zernike系数 27.RSRE几何像点的RMS点尺寸（质心参考） 28.RSRH类同RSRE（主光线参考） 29.… 30.RWRE类同RSRE（波前偏差） 31.TRAD “X”像TRAR比较 32.TRAE “Y”像TRAR比较
zemax实例
课程1：单透镜（a singlet） 开始ZEMAX，输入波长和镜片数据，生成光线 特性曲线（ray fan），光程差曲线（OPD），和点列图 （Spot diagram），确定厚度求方法和变量，进行简 单的优化。 假设需要设计一个F/4的镜片，焦距为100mm，在轴上可见光谱范围内，用BK7玻璃，该怎样开始呢？ 首先，运行ZEMAX。ZEMAX主屏幕会显示镜片数据编辑（LDE）。你可以对LDE（你工作的场所）窗口进行移动或重新调整尺寸，以适合你自己的喜好。LDE由多行和多列组成，类似于电子表格。半径、厚度、玻璃和半口径等列是使用得最多的，其他的则只在某些特定类型的光学系统中才会用到。 1、基本设置：开始，我们先为我们的系统输入波长。这不一定要先完成，我们只不过现在选中了这一步。在主屏幕菜单条上，选择“系统（System）”---“通用配置（general）”----“单位units”，先确定单位。再选择“系统（System）”菜单下的“波长（Wavelengths）”。屏幕中间会弹出一个“波长数据（Wavelength Data）”对话框。ZEMAX中有许多这样的对话框，用来输入数据和提供你选择。用鼠标在第二和第三行的“使用（Use）”上单击一下，
将会增加两个波长使总数成为三。现在，在第一个“波长”行中输入0.486，这是氢（Hydrogen）F谱线的波长，单位为微米。 Z EMAX全部使用微米作为波长的单位。现在，在第二行的波长列中输入0.587，最后在第三行输入0.656。这就是ZEMAX中所有有关输入数据的操作，转到适当的区域，然后键入数据。在屏幕的最右边，你可以看到一列主波长指示器。这个指示器指出了主要的波长，当前为0.486微米。在主波长指示器的第二行上单击，指示器下移到587的位置。主波长用来计算近轴参数，如焦距，放大率等等。“权重（Weight）”这一列用在优化上，以及计算波长权重数据如RMS点尺寸和STREHL率。现在让所有的权为1.0，单击OK保存所做的改变，然后退出波长数据对话框。 选择“系统（System）”---“视场（fields）”----“角度”将X、Y都设为零。表示光线平行于主光轴入射。 2、为镜片定义一个孔径。这可以使ZEMAX在处理其他的事情上，知道每一个镜片该被定为多大。由于我们需要一个F/4镜头，我们需要一个25mm的孔径（100mm的焦距除F/4）。设置这个孔径值，选择“系统”---“通用配置（General）”---“aperture（孔径）”输入“光圈数值”：25。注意孔径类型缺省时为“入瞳直径（Entrance Pupil Diameter）”，也可选择其他类型的孔径设置。 3、加入一些重要的表面数据。ZEMAX模型光学系统使用一系列的表面，每一个面有一个曲率半径，厚度（到下一个面的轴上距离），和玻璃。一些表面也可有其他的数据，我们以后将会讨论到。
ZEMAX优化操作数汇总情况(全)
ZE M A X优化操作数 ZEMAX Merit Function,是在网上下下来的一个word文档，觉得蛮好的，一般用到的好像就是EFFL。呵呵，这个收集下，以后有用。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/# MTF数据 1. MTFT 切向调制函数 2. MTFS 径向调制函数 3. MTFA 平均调制函数 4. MSWT 切向方波调制函数 5. MSWS 径向方波调制函数 6. MSWA 平均方波调制函数 7. GMTA 几何MTF切向径向响应 8. GMTS几何MTF径向响应 9. GMTT几何MTF切向响应 衍射能级 1．DENC 衍射包围圆能量2．DENF 衍射能量
3．GENC 几何包围圆能量 4．XENC 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
ZEMAX优化操作数的中文含义
ZEMAX 优化操作数的中文含义 在很多次的成像及激光系统培训中，都有学员非常希望能够有一份ZEMAX中文的优化操作数说明。这样的确会对学习ZEMAX软件及控制光学系统有很好的帮助。 例如我们常用的EFFL控制焦距，PMAG控制近轴放大率，SPHA控制初级球差等。 尽管随着软件的不断升级，会有不断新增的操作数，但是下面的内容为您提供了一份比较全面的参考资料。 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PETZV AL半径 10. PETC反向透镜单元的PETZV AL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. EFL Y “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
用Zemax进行优化设计
目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 引言 (3) 1 光学传递函数和点列图 (4) 1.1光学传递函数 (4) 1.1.1利用MTF曲线来评价成像质量 (4) 1.1.2利用MTF曲线的积分值来评价成像质量 (5) 1.2点列图 (5) 2 像差综述 (6) 2.1轴上点球差 (6) 2.1.1球差的定义和表示方法 (6) 2.1.2球差的校正 (8) 2.2像散与像面弯曲（场曲） (8) 2.2.1像散 (8) 2.2.2场曲 (9) 2.3正弦差和彗差 (9) 2.3.1正弦差和彗差的定义 (9) 2.3.2彗差的校正 (12) 2.4畸变 (12) 2.5色差 (13) 2.5.1位置色差 (13) 2.5.2倍率色差 (14) 2.6波相差 (15) 3 表面类型 (16) 3.1简介 (16) 3.2内含表面 (16) 3.3非球面镜片 (19) 3.3.1简介 (19) 3.3.2非球面镜片光学原理 (20) 4 用ZEMAX进行优化设计 (20) 4.1由抛物反射镜产生的初级球面像差: (20) 4.2求由抛物面反射镜和两单透镜组成的初始光学系统 (21) 4.3计算抛物面反射镜和两单透镜组成的初始光学系统 (23) 5 结论 (27) 致谢 (28) 参考文献................................................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要 本文研究了用Zemax设计非球面补偿系统的优化。非球面抛物面反射镜在许多光学系统中被采用, 但加工检验较难。在Zemax中优化控制设计零位补偿系统。设计既方便, 加工又容易, 是一种较好的方法。文中介绍了七种像差的定义和表示方法以及对于像差的校正方法；波像差的定义、形成原因及其与像差的关系；由于涉及到面型，本文还介绍了Zemax中包含的面型以及重要面型的简介。最后，利用Zemax进行一个实例的优化设计，得到了优化后的数据。 关键字：像差，波像差，表面类型
比较完整的操作数ZEMAX优化操作数
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
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、
ZEMAX软件的优化函数构成以及优化函数算法的心得
各种光学自动软件最终都归结到优化函数结构和优化过程算法的问题。最近，本人在使用ZEMAX过程中，仔细分析了一下构成ZEMAX软件的优化函数构成以及优化过程算法，有些心得，留给入门的朋友们共享。一、 优化函数结构凡使用过SOD88软件(北京理工大学光电工程系开发)或者ZEMAX、CODEV的设计人员都知道，优化的参数包括以下几个种类：光学特性参数，例如焦距、入瞳距离、成像尺寸或者物高、物距，镜片间空气间距、镜片厚度等等；像质参数，例如畸变、场曲、彗差等等。ZEMAX将所有这些要求达到的目标都作为一个优化元附加一定的权重系数组成一个优化函数，并且通过改变结构参数使得这个优化函数趋向最小。数学表达式为：，其中 为各个优化元的权重系数， 为系统结构参数光学追迹出来的各个优化元，例如焦距、畸变、彗差等等， 为该优化元的目标值。优化过程有局部优化和全局优化两种。局部优化是指，通过改变系统结构参数的数值(半径、厚度、光学玻璃材料)计算出各个优化元的数值，然后构成整个优化函数的值的计算过程。该过程的思路是解决当前状态已经处于“U”型中的某个位置，迫使其落到“U”中间的最小位置。全局优化和局部优化不同的是，优化过程类似于一个搜索过程，这个搜索过程在结构参数限定的某个区域内进行优化，优化函数可能经历若干过波峰和波谷(多个极值之间)进行。由于采用的方法不同，构成了多种全局优化算法。全局优化能够避开某个局部极值寻找到更加优良的结构形式，使得光学设计距离完全自动化更进了一步。当然，目前的各种算法都还有一定局限性，例如搜索能力强度、计算复杂程度，由此影
响计算速度、计算资源需求量以及误差累计造成的准确度等等问题。但是不管怎么样，现有的几种光学设计软件基于现有的高度发达计算机水平、光学设计发展水平和数学优化算法等，已经能够很好的满足具有一定光学设计经验知识的设计者们。二、 ZEMAX的缺省优化函数结构入门的光学设计者通常知道在进行结构优化时选用default 缺省的优化函数，然后加入少量的优化目标例如焦距来进行优化分析，但是对于这个缺省结构怎么构成的常常缺乏深入分析，这在一定程度上限制了我们进一步充分利用软件优化能力的水平发挥。实际上，缺省函数的构成结构并不复杂，它和ZEMAX提供给设计人员的“Default Merit Function(缺省优化函数)”紧密相关。如下图所示。第一行中的“Optimization Function and Reference (优化函数和参数方式)”。他的主要思想是：从某个视场代表物点发出若干条光线，在像面上有一个分布形式，按照各个象差的定义进行象差数值计算。第一个框中有“RMS(方均根)”和“PTV(峰谷差)”，第二个框中有差值计算的各种依据：WaveFront(波前)、Spot Radius(像点尺寸)、Spot X(X方向度量尺寸)、Spot Y(Y方向度量尺寸)、Spot X+Y(X和Y方向平均度量尺寸)。第三个框中有“Cetriod(重 心点)”、“Chief Ray(主光线)”、“Mean（平均值）”。举例说明各自配合的含义，缺省状况一般是：峰谷值＋波前＋质心点，优化的目标是：通过重心的光线到达像面时的相位和其他光线该相位状态时所在的位置有一个位置差别，将这些位置差别减小到最少，即认为各种像差都可能趋近于零。从定义而言，这个组合适合于象差不是很大的场合，对于小象差
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优化函数说明书
zemax_优化函数说明书优化操作数和数据域的用法 名称说明Int1 Int2 Hxy,Pxy ABSO 绝对值操作数 编号 —— ACOS 指定编号的操作数的值的反余弦值。如果标 记是0，则其单位为弧度，否则为度操作数 编号 标记— AMAG 角放大率。这是像空间和物空间之间的近轴 主光线角度的比值。对于非近轴系统无效—波长— ANAR 在像面上测量的相对于主波长中主光线的角 度差半径。这个数定义成1-cosθ，这里θ是 被追迹的光线与主光线之间的角度。参见TRAR —波长— ASIN 指定编号的操作数的值的反正弦值。如果标 记为0，则其单位为弧度，否则为度操作数 编号 标记— ASTI 指定表面产生的像散贡献值，以波长表示。 如果表面编号值为0，则是针对整个系统。这 是由塞得和数计算得到的第三级色散，对非近 轴系统无效 表面波长— ATAN 指定编号的操作数的值的反正切值。如果标 记为0，则其单位为弧度，否则为度 操作数 标记—
编号 AXCL 以镜头长度单位为单位的轴向色差。这是两 种定义的最边缘的波长的理想焦面的间隔。这 个距离是沿着Z 轴测量的。对非近轴系统无效 ——— BLNK 不做任何事情。用来将操作数列表的各个部 分分隔开。在操作数名称右边的空白处将随意 地输入一注释行；这个注释行将在编辑界面和 评价函数列表中同样显示 ——— BSER 瞄准误差。瞄准误差定义成被追迹的轴上视 场的主光线的半坐标除以有效焦距。这个定义 将产生像的角度偏差的测量 —波长— CMFV 结构评价函数值。这个操作数调用了在两个 用来定义一个光学虚拟全息系统的结构系统的任一个中定义的评价函数。结构编号的值是1 或2，分别代表第一或第二结构系统。操作数编号可以是0，这将从这个结构系统中获得整个评价函数的值，也可以是整数，这说明了从中记录数据值的操作数行号。例如，假定结构 编号是2，操作数编号是7，CMFV 将获得第2 个结构文件的评价函数中第7 个操作数的值。如果在这个被优化的可逆系统中有一个以上的光学虚拟全息表面，结构编号可以加上2 来指代使用的第二个表面的参数，或者加上4 来指代使用的第三个表面的光学结构，等等。例如，值为7 的结构编号指代现存的第四个光学虚拟全息面的第一个结构系统。结构编 号 操作数 编号 — COGT 边界操作数，它强制使指定编号的表面的圆 锥系数大于指定的目标值表面编 号 —— 边界操作数，它强制使指定编号的表面的圆 锥系数小于指定的目标值 表面编
操作数ZEMAX优化操作数
操作数ZEMAX优化操作数透镜数据约束 1. TOTR透镜单元的总长 2. CVVA规定面的曲率=目标值 3. CVGT规定面的曲率>目标值 4. CVLT规定面的曲率<目标值 5. CTVA规定面的中心厚度=目标值 6. CTGT规定面的中心厚度>目标值 7. CTLT规定面的中心厚度<目标值 8. ETVA规定面的边缘厚度=目标值 9. ETGT规定面的边缘厚度>目标值 10. ETLT规定面的边缘厚度<目标值 11. COVA圆锥系数=目标值 12. COGT圆锥系数>目标值 13. COLT圆锥系数<目标值 14. DMVA约束面直径=目标值 15. DMGT约束面直径>目标值 16. DMLT约束面直径<目标值 17. TTHI面厚度统计 18. VOLU元素容量 19. MNCT最小中心厚度 20. MXCT最大中心厚度 21. MNET最小边缘厚度 22. MXET最大边缘厚度 23. MNCG最小中心玻璃厚度 24. MXEG最大边缘玻璃厚度 25. MXCG最大中心玻璃厚度 26. MNCA最小中心空气厚度 27. MXCA最大中心空气厚度 28. MNEA最小边缘空气厚度 29. MXEA最大边缘空气厚度 30. ZTHI控制复合结构厚度 31. SAGX透镜在”XZ”面上的面弧矢 32. SAGY透镜在”YZ”面上的面弧矢 33. COVL柱形单元体积 34. MNSD最小直径 35. MXSD最大直径 36. XXET最大边缘厚度 37. XXEA最大空气边缘厚度 38. XXEG最大玻璃边缘厚度 39. XNET最小边缘厚度 40. XNEA最小边缘空气厚度 41. XNEG最小玻璃边缘厚度 42. TTGT总结构厚度>目标值
Zemax优化函数探讨2
Zemax优化函数探讨2 1 Zemax优化函数探讨1 小结 在前面我们讨论的是“Zemax优化函数”在→激活的优化过程 中，各操作数权的选取原则和优化过程的数学原理。从中我们体会到掌握好优化的关键是操作数的权的选取。下面是7组元镜头优化时，各操作数的选取一例： 上面传函是选用的几何子午传函，这样选取有两个原因，其一是该数据是针对低分辩率系统的优化（对最初镜头结构），其二是子午传函比弧失传函差较多，因此应控制子午传函。在分辩率设定目标值时，要保正不同视场给于不同的空间频率和和传函值，操作数的权也应不同。上面玻璃与空气隙的权出入较大的原因有以下几方面： （1）保正玻璃边缘通光处有正厚度。 （2）保正空气隙不为负 在给厚度和气隙权时，先给小点的数，运行看看，然后逐渐加大，以恰能控制为宜。注意，操作数与权在优化全过程中，不是一程不变的，要随时监控操作数的控制状态，对于失控的操作数，或变化太慢的操作数，要重新调整操作数的权，或增加，减少操作数。
2 全局优化 由Zemax帮助文件有“全局搜索很少会自己找到全局最小量。其原因是全局搜索集中力量用来搜寻一个新的、有前途的设计形式，而不是正确集中来搜寻每种形式的最好的可能方案”。我们分析一下这句化的数学含意，全局优化不是在找局部极值，而是从局部优化中跳出，重新找其它极值点。可见全局优化着眼的是全局，而不是局部。这恰恰和前面介绍的局部优化相反的优化过程。之所以称之为相反，是因为： ?局部优化在数学处理手法上是加大控制权，减小搜索步长，以满足局部优化的线性 迭代条件。 ?全局优化在数学处理手法上是减小控制权，加大搜索步长，以满足非线性迭代条件。 从而使过程跳出局部限制，到达别的区域,如果该区域的优化函数比原局部极值还要好，就保留新的极值对应的改动结构。 由上分析可见，只要将局部极小化的传函权数，按比例减小(不能减小的太小)，就可使迭代的线性变为非线性。这是掌握此法的关键。不少人在使用全局优化很长时间得不到结果，是因为优化过程的非线性不够，跳不出局部极值造成的。 注：垂形优化由说明书可见，是用于求局部极值的优化方法，它应该比局部优化更有效。在全局优化完，或局部优化完后，辅以垂形优化，会得到更好的解。 以上是部分优化体会，不妥之处望指正！ GGX19458132