《Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟》ppt課件

1、Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件一、Zemax的功能 ZEMAX能做什么？能做什么？ZEMAX是一個(gè)用來模擬、分析和輔助設(shè)計(jì)是一個(gè)用來模擬、分析和輔助設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的程序。光學(xué)系統(tǒng)的程序。ZEMAX的界面設(shè)計(jì)得比的界面設(shè)計(jì)得比較容易被運(yùn)用，稍加練習(xí)就能很快地進(jìn)展較容易被運(yùn)用，稍加練習(xí)就能很快地進(jìn)展交互設(shè)計(jì)。大部分交互設(shè)計(jì)。大部分ZEMAX的功能都用選擇的功能都用選擇彈出或下拉式菜單來實(shí)現(xiàn)。彈出或下拉式菜單來實(shí)現(xiàn)。ZEMAX不能做什么？ZEMAX程序或ZEMAX文件都不能教他如何去進(jìn)展鏡頭或光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。雖然，ZEMAX程序在進(jìn)展光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析的時(shí)候，可以協(xié)助他做許多事情，但是設(shè)計(jì)者依然是他。假設(shè)，

2、他在光學(xué)設(shè)計(jì)方面只需很少甚至根本就沒有閱歷，他就需求去熟讀有關(guān)這方面的許多好書。最主要的，ZEMAX并不能完全替代工程實(shí)際。在一個(gè)設(shè)計(jì)完成之前，必需求一個(gè)有資歷的工程師對(duì)軟件所得的計(jì)算結(jié)果進(jìn)展檢查，以判別結(jié)果能否合理。二、Zemax的用戶界面 1. 主窗口 2.數(shù)據(jù)編輯 窗口三、運(yùn)用Zemax軟件設(shè)計(jì)的步驟 1. 編輯鏡頭數(shù)據(jù) 2. 設(shè)置任務(wù)波長、系統(tǒng)F數(shù) 3. 設(shè)置視場 4. 計(jì)算已輸入鏡頭的系統(tǒng)參數(shù)如焦距、后任務(wù)距、放大倍率等 5. 像差評(píng)價(jià) 6.優(yōu)化設(shè)計(jì) 7.公差分析 1.編輯鏡頭數(shù)據(jù) 2. 設(shè)置任務(wù)波長、系統(tǒng)F數(shù)設(shè)置系統(tǒng)F數(shù) 3.設(shè)置視場 4.計(jì)算已輸入鏡頭的系統(tǒng)參數(shù) 5.像差評(píng)價(jià) 6

3、.優(yōu)化設(shè)計(jì) A設(shè)置變量 B設(shè)置優(yōu)化函數(shù) C優(yōu)化 A設(shè)置優(yōu)化變量 B設(shè)置優(yōu)化函數(shù) C優(yōu)化 7.公差分析 A設(shè)置 公差 B計(jì)算公差對(duì)系統(tǒng)的影響四、設(shè)計(jì)實(shí)例 實(shí)例一：單透鏡 設(shè)計(jì)參數(shù)要求：F4，f=100mm，在可見光譜下，資料：BK7 步驟一：進(jìn)入Zemax主窗口，翻開LDE步驟二：設(shè)置波長。在system菜單下選擇Wavelength，輸入需求的波長。在本例中輸入 F，d，C，再選擇一個(gè)主波長。主波長的作用是用來計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)的近軸參數(shù)的，如焦距、放大倍率、出瞳直徑。步驟三、設(shè)置透鏡孔徑，系統(tǒng)要求F數(shù)為4。在System菜單下選擇General，翻開General對(duì)話筐，輸入入瞳直徑。D100/4

4、25步驟四、回到LDE中，可以看到3個(gè)不同的surface，依序?yàn)镺BJ，STO及IMA 。OBJ就是物面；STOaperture stop即孔徑光闌，STO不一定就是光照過來所遇到的第一個(gè)透鏡 ；IMA是像面。對(duì)于一個(gè)單透鏡，從物面到像面一共有4個(gè)面，需在STO面后面添加一個(gè)面。用鼠標(biāo)選那么STO面后，在LDE的Edit菜單中選擇Insert After，在STO面后參與新的 一面。步驟五、輸入glass和各面Radius 和Thickness。在STO面的Glass中寫入BK7。2面的Radius設(shè)為100，透鏡厚度設(shè)為4，像距設(shè)為100。留意，Radius的符號(hào)。 如今鏡頭的輸入資料已大

5、致終了。怎麼檢驗(yàn)他的設(shè)計(jì)能否到達(dá)要求呢？ 步驟六、檢驗(yàn)輸入結(jié)果1.檢查透鏡的構(gòu)造：2. 檢查透鏡的系統(tǒng)參數(shù)從 透鏡構(gòu)造圖、系統(tǒng)參數(shù)及像差曲線，可以發(fā)現(xiàn)該透鏡沒有符合設(shè)計(jì)要求，像差很大。怎樣讓它合格呢？ 優(yōu)化！步驟七、優(yōu)化1.設(shè)置變量：利用Zemax為我們計(jì)算一個(gè)稱心的結(jié)果，就必需為 它提供可以變化的參數(shù)。例如：半徑、資料、厚度等等。在此，我們?cè)O(shè)置1、2面的半徑和像距為變量。右鍵單擊某個(gè)參數(shù)，可以定義它為variable.2. 設(shè)置優(yōu)化函數(shù)： 什么是優(yōu)化函數(shù)？它就好比是我們給它下達(dá)的任務(wù)目的。Default Merit Function的設(shè)置Default Merit Function的設(shè)置Se

6、lecting the pupil integration method two different pupil integration methods:1. Gaussian quadrature (GQ) 根據(jù)鏡頭輸入數(shù)據(jù)，例如波長、視場的權(quán)重及漸暈系數(shù)等，為光瞳上的各光線設(shè)置合理的優(yōu)化權(quán)重，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。需求設(shè)置2個(gè)參數(shù)。 Rings：設(shè)置某個(gè)波長的每個(gè)視場追跡的光線環(huán)數(shù) Arms：設(shè)置每個(gè)追跡環(huán)上的光線數(shù) 物透鏡36對(duì)0視場，由于圓對(duì)稱，追跡的總光線為Ring的數(shù)量；對(duì)其它視場，由于左右對(duì)稱，每個(gè)環(huán)上追跡的光線為Arms的一半。例如：系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)中心視場，2個(gè)離軸視場，三個(gè)波長，按照

7、Ring3，Arms6來計(jì)算，對(duì)于對(duì)稱系統(tǒng)追跡的總光線為：33333363條光線。對(duì)于非對(duì)稱系統(tǒng)，追跡的總光線為：3336162條光線。Default Merit Function的設(shè)置Default Merit Function的設(shè)置Selecting the pupil integration method two different pupil integration methods:2 Rectangle Array按照方形光線陣列追跡需求設(shè)置一個(gè)參數(shù)：Grid：定義每個(gè)視場每個(gè)波長追跡的光線總數(shù)例如：Grid44，表示每個(gè)視場每個(gè)波長追跡16條光線。留意：這種計(jì)算方法的精度和速度都比Gaussian quadrature 差。普通不運(yùn)用。 44如今看一下Default Merit Function的設(shè)置結(jié)果DMF的作用是將RMS wavefront error 減至最低 。但是，這些設(shè)置還不夠，至少還要設(shè)置焦距參數(shù)。EFFL1003 開場優(yōu)化4. 檢查優(yōu)化結(jié)果 聚焦情況： 系統(tǒng)參數(shù)： 波像差 像斑軸向色差 實(shí)例二：雙膠合透鏡 設(shè)計(jì)參數(shù)要求：F4，f=100mm，在可見光譜下，資料：BK7和SF1 步驟一、輸入透鏡參數(shù)。翻開實(shí)例一，在LDE上的第2面后添