单、双透镜zemax实验讲义.doc

Zemax光学设计
实验指导讲义
指导老师:范长江
浙江师范大学数理与信息工程学院
2012年11月
前言
一、简介
ZEMAX是美国Focus Software ,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是Windows平台上的视窗式的用户界面,操作习惯和快捷键风格如同Windows。
二、用户界面介绍
ZEMAX的视窗类型和Windows的基本一致,打开不同的视窗可以执行操作不同的任务。
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。
1、参数设置
(1)透镜基本参数设置
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。
Comment
这一选项表示对输入面进行注解,填不填都可以。
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。
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。
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,不输入则默认为空气。
Semi-Diameter
这一选项表示输入光到达通光面的半径。
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
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。
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。
Wav
这一选项表示对输入光的波长。
Lay和L3d
这一选项表示输入透镜的平面图和3D图
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。
Mtf
这一选项表示输入透镜的传递函数,与分辨率紧密相关。
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、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。
四、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。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。尤其是当一个设计结果将被投产并需动用大量资金时这一点就显得非常重要。检查ZEMAX所得的结果是工程师的职责除此以外没有别的选择
单透镜(Singlet)
实验目的
在这个试验中,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。
实验内容
在这个实验中,要求设计一个焦距为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。
实验过程
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