15. 4利用ZEMAX 像质优化与设计举例
ZEMAX 提供了十分强大的像质优化功能，可以对合理的初始光学系统结构进行优化设计。设计中光学结构参变量可以是曲率、厚度、玻璃材料参数、圆锥系数、参数数据、特殊数据和多重结构数值数据。本节首先，通过消色差双胶合望远镜物镜设计和参数分析，介绍利用ZEMAX 默认评价函数的优化设计过程。然后，通过光路中有棱镜的望远物镜、显微物镜和目镜设计举例能，介绍像差补偿、几何像差控制等在ZEMAX 中的实现以及锤形( Hammer)优化的简单应用。最后通过变焦物镜设计介绍ZEMAX 中多重结构设计实现。
15.4.1消色差双胶合望远镜物镜设计
消色差双胶合物镜设计要求见表15.13
1)初始结构参数确定
初始结构参数确定通常有两种方法，本设计采用初级像差理论求解初始结构方法。望远系统一般由物镜、目镜和棱镜式或透镜式转像系统构成。望远物镜是望远系统的一个组成部分，其光学特性的特点是:相对孔径和视场都不大。因此，望远物镜设计中，校正的像差较少，一般不校正与像高的二次方以上的各种单色像差(像散、场曲、畸变)和垂轴色差，只校正球差、彗差和轴向色差。在这三种像差中通常首先校正色差，因为初级色差和透镜形状 无关，校正了色差以后，保持透镜的光焦度不变，再用弯曲透镜的方法校正球差和彗差，对已校正的色差影响很小。由初级像差理论可知，双胶合透镜成为消色差双胶合透镜的条件是，双胶合透镜的正负光焦度分配应满足下式:
12φφφ=+，1112V V V φφ=
-，2212V V V φφ=- （15.22）
式中:φ、1φ，和2φ分别双胶合物镜、正透镜和负透镜的光焦度(焦距值的倒数)，1V 和2V 为正负透镜所选玻璃的阿贝数V 。本示例中，正、负透镜的玻璃材料分别选用K9和ZF1，对应的n 1d =1.. 51637 , V 1=64. 07 , n 2d == 1. 64767 ,v 2=33. 87。由式(15. 22)得φ1=0. 00849，2φ=-0. 00449，对应的f 1=117. 84mm,/
2f =-222. 91 mm 。由于初级色差和透镜形状无关，为方便起见，
选双凸(r 2=-r 1)透镜为正透镜，利用薄透镜的光焦度公式()121(1/1/)n r r φ=--计算，最后确定光学系统初始结构参数见表15: 14。
表15.13消色差双胶合物镜设计要求
表15.14初始结构参数
注:因为薄透镜的厚度对像差校正影响很小，可直接根据加工要求给出间隔大小。初始结构焦距尹二250. 055 mm
2)透镜初始结构与光学特性参数输入
a.在ZEMAX主菜单中选择Editors\Lens Data，打开透镜数据编辑器(Lens Data Editor ,LDE)，输入初始结构数据，如图15.11所示。
图15.11 LDE中输入初始结构数据
b.光学特性参数输入
用General对话框定义孔径。在ZEMAX主菜单中选择System \ General…或选工具栏中Gen，打开General对话框，选择Aperture Type为Entrance Pupil Diameter，在Aperture
Value中输人50，如图15. 12所示。用Field Data对话框定义视场。在ZEMAX主菜单中选择System \ Fields…或选工具栏中Fie，打开Field Data对话框，选择Field Typey为Angle ( Deg )，在相应文本框Y一Field中输人3个校像差半视场角值:0,1.4和2，其余为默认值，如图15. 13所示。
图15.12用General对话框定义孔径
用Wavelength Data对话框定义工作波长。在ZEMAX主菜单中选择System \ Wavelengths…或选工具栏中Wav，打开Wavelength Data对话框，选择Select一>中F , d , C ( Visible )，其余为默认值，如图15. 14所示。
3)变量的设定
供优化的结构参数变量的选择原则是，在可能的条件下尽量设定较多的结构参数作为
变量。在所设计的胶合透镜中选择R1,R2和R3三个曲率半径作为变量。具体方法是: LDE中.将高亮条移动到要改变的参数上，按Ctrl一Z设定变量。当该参数作为变量时，在其数据之后中将出字母“V"，如图15. 15所示。注意Ctrl一Z是一个切换器，当高亮条在所设定的参量处时.再按Ctrl一Z撤消变量设定。
最后，在LDE中设定优化参考像面设定。本设计中选用近轴理想像面作为优化参考像面。即将图15.15中第3间隔设定Marginal Ray Height。具体方法是将LDE中高亮条移至第3间隔处，按鼠标右键弹出Thickness solve on suface对话框，如图15. 16所示。设定:Solve Type为Marginal Ray Height,Heigh为0。，Pupill Zon为0。。也可将Solve Type。为Variable，表示以移焦后最佳像面为参考像面。
按以上结构参数和光学特性计算的像差结果如图15. 17所示。
从像差结果可看到，球差、色差都已比较小(物镜的焦深为0. 059mm )，说明按初级像差理论求解的结果在物镜相对孔径较小的情况下，与实际像差比较接近。但是，彗差SC′=-0. 032/8. 7 = 0. 00371 > 0. 0025，波像差RMS轴外视场>1λ。按初级像差理论求解的结构还需进行微量校正。
4)评价函数的设定
a)默认评价函数设置
根据15. 2节介绍，打开MFE和Default Merit Function。由于波像差相对较大，选择RMS/ Spot Radius/ Centroid默认评价函数，具体设置如图15. 18所示。
b)光学特性参数约束输入。
本设计优化过程要控制主要光学特性参数为焦距。在MFE中，将高亮条移至默认评价函数起始操作符DMFS处，按Insert键增加一行操作符数据输入行，输入相应的操作符和数据，Type/EFFL, Wave/2, Target/250 , Weight/-1。权重值选-1，表示优化过程中，必须优先控制焦距值为250mm 。
最终构建的评价函数如图15. 19所示。图15. 19 ( a)表示未含焦距偏差对评价函数贡献时的评价函数值为3. 354523 E- 002，其物理意义是:表示当前系统相对于质心的弥散斑半径方均值为0. 0335 mm图15.19(b)表示含焦距偏差对评价函数贡献时，评价函数值为3. 975107E一002,EFFL偏差对评价函数贡献为45. 98%。
5)像差自动校正(优化)
当初始结构参数、光学特性以及评价函数都输入和设定后，打开优化(Optimization)对话框进行像差校正与优化。
在ZEMAX主菜单中选择Tools \ Optimization…或选工具栏中Opt，打开Optimization对话框，如图15.20所示。Optimization对话框中的命令按钮和选择框的功能与含义列于表15. 15中。显示的信息有:带权重的目标数(Weighted Targets )、拉格朗日目标数(Lagrange Targets )、初始系统评价函数值(Initial MF )、当前系统评价函数值(Current MF )、优化状态(执行次数，Status )、优化执行时间(Execution Time )。
按Automatic执行优化操作，执行1500次优化循环后，自动停止，Optimization框显示如图15. 20（b)所示。因为，在MF下降过程停止，继续按Automatic执行优化操作，直到MF不再下降为止，如图15.20(c)和(d)所示。按Exit退出Optimization框，获得局部最佳优化结束。
优化后的消色差双胶合望远镜物镜结构参数和像差结果如图15. 21至图15. 23所示。比较图15. 17和图15. 23，可以看出设计结果明显优于初始结果，RSM Spot Radius由
0.0335mm下降到0. 0138mm 。
上述优化结果为采用由一些预先确定的操作符组合而成的默认评价函数优化的结果，明显优于初始结果。该方法可以很好地适合于多数光学设计，但有时还需要加一些特殊的约束以及设计要求到评价函数中。根据设计要求，在默认评价函数的基础上，利用ZEMAX操作符，增加默认评价函数模块之外的约束控制，进一步地优化系统。
从图15.23(c)可以看出，优化结果轴上点还存在边缘球差，0.707孔径处存在色差，如
希望校正边缘球差和0. 707孔径色差，则可以在评价函数中，增加边缘球差和色差控制约束
操作符，如图15. 24所示。图中反显部分为增加的边缘球差和色差约束控制操作符。执行优化操作后的轴向球差如图15.25(a)所示，轴上边缘球差和0. 707孔径色差得到明显校正，轴上点像得到改善。但轴外视场像质有所下降，如图15.25(b)所示。上述两个方案哪一个好，
由设计需求和加工工艺确定。
15. 4.:光路中有棱蔚撞远物镜设计
由于望远物镜要和目镜、棱镜式或透镜式转像系统配合使用，所以在设计物镜时应考虑它和其它部分像差补偿。在物镜光路中有棱镜的情况下，所设计的物镜像差应和棱镜互相补偿。现介绍利用ZEMAX自构评价函数控制物镜剩余像差与棱镜像差互相补偿的方法。
物镜光学特性与上一节要求相同了f′=193.96mm , D/f′=1/4.8，l' z=0，棱镜等效玻璃厚度为150mm，玻璃材料为K9。
物镜光路中的棱镜产生的轴向像差可以利用平板玻璃像差计算公式计算获得，其结果如图15. 26和表15. 16所示。对应的物镜剩余像差的要求为8L'm =-0.2783 mm, 8L'0.707H=-0. 1367 mm , SL'FC0.707H=-0. 5245 mm , 8L′FC =-0. 5241 mm与棱镜像差互相补偿。
由于ZEMAX具有比较灵活的像差校正功能，胶合物镜优化的结果。根据剩余球差和色差要求控制操作符进行构建评价函数，如图15. 27所示。物镜初始结构直接利用在上节消色差双，为实现像差补偿，在评价函数中利用像差图中第3行至第11行增加如表15. 17中所示控制符。此时，电子表格中显示物镜的像差为8L'm =0. 00234 mm , 8L′FC =-0. 0017mm，
SC'm=-0. 00253。
执行优化操作后，望远物镜结构参数如表15. 18所示，像差结果图15. 28和表15. 19所示。
对比表15. 16、表15.19和表15. 20，可以看出第三个表中的数据为前2个表中对应项 数据之和。说明光学设计中分部分设计，组合系统的像差是各分部分像差之和，采用分部设 计有利于简化设计，提高设计效率。
根据第14章介绍的望远物镜的像差公差要求，所设计的物镜像差公差要求如下: 焦深://22
0.00058570.0590.1m mm n λμ?===- 球差:当系统只存在初级球差时，边缘球差:8L'm ≈0.2 4mm
当边缘球差校正为零时，0. 707H 的剩余球差:8L'0.707H ≤6△≈0.36mm
轴向色差:初级色差:8L ′FC ≤△=0. 059mm;
色球差:△L ′FCm =-△l ′FC △≤2△=0. 12mm;;
正弦差:S C ′m ≤0. 0025 。
对比表15. 20可以看到，除色球差△L ′FCm =0. 1729mm>0. 12mm 超差外，其余像差都在公差范围，像质基本满足要求。
在上述设计基础上ZEMAX自动替换玻璃功能实现玻璃替换，来进一步改善像质。具体过程如下:在ZEMAX的LDE窗口将高亮条移至玻璃ZFl处，按鼠标右键或双击出Glass Solve对话框，如图15. 30所示。设置Solve Type为“Substitute"，玻璃库Catalog“中国GB903 - 87"。对应的ZF1后出现“S"，表示ZEMAX在寻找更好的设计方案过程将在中国GB903 - 87玻璃库中自动改变玻璃类型。最后，在ZEMAX主菜单中，选择Tool Hammer Optimization…调用锤形(Hammer)优化弹出如图15. 31所示的对话框，并执行锤优化。
执行锤形优化操作后，ZF1被F6代替，结构参数如表15. 21所示，像差结果图15. 32 和表15. 22所示。
图15.21K9- F6望玩物镜结构参数
物镜光路中，加人150mm厚K9平板玻璃后的像差结果，如图15.33和表15. 23所示。
最后将双胶合物镜与平板玻璃组合，在ZEMAX中再进行优化，得到表15. 24所示的结构参数，像差结果图15. 34和表15. 25所示。比较表15. 20和表15. 25像差数据，可以看出经Hammer优化后，球差、轴向色差和正弦差都有所改善。
目录 摘要................................................................ I Abstract........................................................... II 绪论. (1) 1 自聚焦透镜简介 (2) 1.1自聚焦透镜 (2) 1.2 自聚焦透镜的特点 (2) 1.3 自聚焦透镜的主要参数 (3) 2 自聚焦透镜的应用 (4) 2.1 聚焦和准直 (4) 2.2 光耦合 (5) 2.3 单透镜成像 (6) 2.4 自聚焦透镜阵列成像 (6) 3 球面自聚焦透镜设计仿真 (8) 3.1 确定透镜模型 (8) 3.2 设置波长 (8) 3.3数值孔径设定 (9) 3.4 自聚焦透镜光路 (9) 4 优化参数 (10) 4.1光线相差分析 (10) 4.2聚焦光斑分析 (12) 4.3 3D模型 (12) 结束语 (13) 致谢 (14) 参考文献 (15)
摘要 本文主要说明应用梯度折射率对光传播的影响分析设计自聚焦透镜（GRIN lens），自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。自聚焦透镜同普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。利用此特性，G-lens 在光纤传输系统中是构成准直、耦合、成像系统的主要部分。而它结构简单，体积小的特点更适用于小型光学器材中，例如窥镜系统。 关键词：梯度折射率，自聚焦，光耦合，准直
Abstract This article main showing the impact analysis designs the self-focusing lens using the gradient refractive index to the light emission (GRIN lens), the self-focusing lens mainly apply in the optical fiber transmission system. The self-focusing lens lie in with the ordinary lens' difference, the self-focusing lens material can cause along the axial transmission light to have the refraction, and causes the refractive index the distribution to reduce gradually along the radial direction, thus realizes the exit ray by smooth and the continual gathering to a spot. Using this characteristic, G-lens in the optical fiber transmission system is the constitution collimation, the coupling, imaging system's main part. But its structure is simple, the volume small characteristic is suitable in the small optics equipment, for example looking glass system. Keywords:Gradient index, GRIN lens, Light coupling,Collimation
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）
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
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
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）
目录 摘要 .................................................................................................................................................. I Abstract .......................................................................................................................................... I I 绪论 . (1) 1 自聚焦透镜简介 (2) 1.1自聚焦透镜 (2) 1.2 自聚焦透镜的特点 (2) 1.3 自聚焦透镜的主要参数 (3) 2 自聚焦透镜的应用 (4) 2.1 聚焦和准直 (4) 2.2 光耦合 (5) 2.3 单透镜成像 (6) 2.4 自聚焦透镜阵列成像 (6) 3 球面自聚焦透镜设计仿真 (8) 3.1 确定透镜模型 (8) 3.2 设置波长 (8) 3.3数值孔径设定 (9) 3.4 自聚焦透镜光路 (9) 4 优化参数 (10) 4.1光线相差分析 (10) 4.2聚焦光斑分析 (12) 4.3 3D模型 (12) 结束语 (13) 致 (14) 参考文献 (15)
摘要 本文主要说明应用梯度折射率对光传播的影响分析设计自聚焦透镜（GRIN lens），自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。自聚焦透镜同普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。利用此特性，G-lens 在光纤传输系统中是构成准直、耦合、成像系统的主要部分。而它结构简单，体积小的特点更适用于小型光学器材中，例如窥镜系统。 关键词：梯度折射率，自聚焦，光耦合，准直
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.doczj.com/doc/9618333983.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.doczj.com/doc/9618333983.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.doczj.com/doc/9618333983.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
目录摘要Abstract............................................................ I 绪论. 0 1 自聚焦透镜简介 (1) 1.1自聚焦透镜 (1) 1.2 自聚焦透镜的特点 (1) 1.3 自聚焦透镜的主要参数 (2) 2 自聚焦透镜的应用 (3) 2.1 聚焦和准直 (3) 2.2 光耦合 (4) 2.3 单透镜成像 (5) 2.4 自聚焦透镜阵列成像 (5) 3 球面自聚焦透镜设计仿真 (7) 3.1 确定透镜模型 (7) 3.2 设置波长 (7) 3.3数值孔径设定 (8) 3.4 自聚焦透镜光路 (8) 4 优化参数 (9) 4.1光线相差分析 (9) 4.2聚焦光斑分析 (11) 4.3 3D模型 (11) 结束语 (12) 致谢 (13)
参考文献 (14)
摘要 本文主要说明应用梯度折射率对光传播的影响分析设计自聚焦透镜（GRIN lens），自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。自聚焦透镜同普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。利用此特性，G-lens 在光纤传输系统中是构成准直、耦合、成像系统的主要部分。而它结构简单，体积小的特点更适用于小型光学器材中，例如窥镜系统。 关键词：梯度折射率，自聚焦，光耦合，准直
Abstract This article main showing the impact analysis designs the self-focusing lens using the gradient refractive index to the light emission (GRIN lens), the self-focusing lens mainly apply in the optical fiber transmission system. The self-focusing lens lie in with the ordinary lens' difference, the self-focusing lens material can cause along the axial transmission light to have the refraction, and causes the refractive index the distribution to reduce gradually along the radial direction, thus realizes the exit ray by smooth and the continual gathering to a spot. Using this characteristic, G-lens in the optical fiber transmission system is the constitution collimation, the coupling, imaging system's main part. But its structure is simple, the volume small characteristic is suitable in the small optics equipment, for example looking glass system. Keywords:Gradient index, GRIN lens, Light coupling,Collimation
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 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
光学镜头设计 自 聚 焦 透 镜 姓名：董杏杰 学号：120514130 专业：12级光伏 2015年6月22日
光学系统的设计要求 任何一种光学仪器的用途和使用条件必然会对它的光学系统提出一定的要求，因此，在我们进行光学设计之前一定要了解对光学系统的要求，这些要求概况起来有以下几个方面： 一、光学系统的基本特性 光学系统的基本特性有：数值孔径或相对孔径；视场角或线视角；系统的放大率或焦距。此外还有这些基本特性相关的一些参数，如光瞳的大小和位置、后工作距离、共轭距等。 二、系统的外形尺寸 外形尺寸也就是系统的横向尺寸和纵向尺寸。在设计多光组的复杂光学系统时，外形尺寸计算以及各光组之间光瞳的衔接都是很重要的。 三、成像质量 成像质量的要求和光学系统的用途有关。不同的光学系统按其用途可提出不同的成像质量要求。对于望远系统和一般的显微镜只要求中心视场有较好的成像质量；对于照相物镜要求整个视场都要有较好的成像质量。 四、仪器的使用条件 在对光学系统提出使用要求时，一定要考虑在技术上和物理上可实现的可能性。如生物显微镜的放大率m要满足500NA≤m≤1000NA条件，望远镜的视觉放大率一定要把望远系统的极限分辨率和眼睛的极限分辨率一起来考虑。 光学系统的设计过程 所谓光学系统设计就是根据使用条件，来决定满足使用要求的各种数据，即决定光学系统的性能参数、外形尺寸和各光组的结构等。因此我们可以把光学设计过程分为四个阶段：外形尺寸计算、初始结构计算、象差校正和平衡以及象质评价。 一、外形尺寸计算 在各个阶段里要设计拟定出光学系统原理图，确定基本光学特性，使满足给定的技术要求，即确定放大倍率或焦距、线视场或角视场、数值孔径或相对孔径、共轭距、后工作距离光阑位置和外形尺寸等。因此，常把这个阶段成为外形尺寸计算。一般都按理想光学系统的理论和计算公式进行外形尺寸计算。在计算时一定要考虑机械结构和电气系统，以防止在机构结构上无法实现。每项性能的确定一定要合理，过高的要求会使设计结果复杂造成浪费，过低要求会使设计
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
1、光纤传输条件 全反射条件 为了使光波在传输过程中光能量损耗尽可能小，需使光束在光纤内部传输时发生的内反射满足全反射条件。 谐振条件（相位条件） 考虑两列向前（光束分波前）传播的相干光在某一时刻的相位差及叠加情况，它们产生沿垂直于光纤光轴分布的相位差。这两列波产生谐振，或者相互减弱，这就是并非所有满足全反射条件的光波都能在光纤内部形成稳定的传输。 能够在光纤内稳定传输的光波，除了要满足全反射条件外，还要满足谐振条件－相长干涉条件，光波的入射角应满足： πδδθm nk i 2cos 2210=++ 才能在光纤内部形成稳定传输。对于给定光纤，能够在内部稳定传输的光波 之入射角i θ仅仅取一些分立值。 每个i θ值对应一个m 值，称为光纤内光场分布的一种模。 2、光纤的色散 光纤色散是决定光纤传输带宽的重要参数，限制传输容量、决定最大中继距离。光纤色散是指输入光脉冲在光纤中传输时由于各波长的群速度不同而引起光脉冲展宽的现象，即传输延时。光纤色散的存在使传输的信号脉冲发生畸变，从而限制了光纤的传输带宽。色散对数字信号通信的影响：目前光纤通信都采用脉冲编码形式，由于不同波长光波在介质中传播速度不一致，从而使得不同波长光波到达光纤终端时产生延时差。由于各个波长成分到达的时间先后不一致，因而使叠加后的脉冲加长了，这叫脉冲展宽。传输距离越远脉冲展宽现象越严重，比特率越低。光纤不是用来传输单个脉冲的，而是用来传输一个脉冲序列，要把宽度几乎为零的脉冲序列传输到接收端，要在接收端把这个脉冲序列区分开来，则脉冲序列的重复频率—即为比特率。 光纤色散可以分为三类：材料色散、波导色散、模间色散，光纤色散（延时差）是这几类色散（延时差）之和。
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
优化操作数分类类别相关操作数 基本光学特性EFFL，PIMH，PMAG，AMAG，ENPP，EXPP，LINV，WFNO，POWR，EPDI，ISFN，EFLX，EFLY，SFNO，TFNO SPHA，COMA，ASTI，FCUR，DIST，DIMX，AXCL，LACL，TRAR，TRAX，TRAY，TRAI，OPDC，PETZ，PETC，RSCH，RSCE，RWCH， 像差RWCE，ANAR，ZERN，TRAC，OPDX，RSRE，RSRH，RWRE，TRAD，TRAE，TRCX，TRCY，DISG，FCGS，FCGT，DISC，OPDM，RWRH， BSER MTF 数据MTFT，MTFS，MTFA，MSWT，MSWS，MSWA，GMTA，GMTS，GMTT 包围圆能量DENC，GENC TOTR，CVVA，CVGT，CVLT，CTVA，CTGT，CTLT，ETVA，ETGT， ETLT，COVA，COGT，COLT，DMVA，DMGT，DMLT，TTHI，VOLU，镜头数据的约MNCT，MNET，MXCT，MXET，MNCG，MNEG，MXCG，MXEG，MNCA，束MNEA，MXCA，MXEA，ZTHI，SAGX，SAGY，CVOL，MNSD，MXSD，XXET，XXEA，XXEG，XNET，XNEA，XNEG，TTGT，TTLT，TTVA， TMAS，MNCV，MXCV，MNDT，MXDT 参数数据的约束P1VA，P1GT，P1LT，P2VA，P2GT，P2LT，P3VA，P3GT，P3LT，P4VA，P4GT，P4LT，P5VA，P5GT，P5LT，P6VA，P6GT，P6LT，P7VA，P7GT，P7LT，P8VA，P8GT，P8LT 特殊数据的约XDVA，XDGT，XDLT 束 玻璃数据的约MNIN，MXIN，MNAB，MXAB，MNPD，MXPD，RGLA，GCOS，GTCE，束INDX 近轴光线数据PARX，PARY，PARZ，PARR，PARA，PARB，PARC，PANA，PANB，的约束PANC，PATX，PATY，YNIP REAX，REAY，REAZ，REAR，REAA，REAB，REAC，RENA，RENB，实际光线数据RENC，RANG，OPTH，DXDX，DXDY，DYDX，DYDY，RETX，RETY，的约束RAGX，RAGY，RAGZ，RAGA，RAGB，RAGC，RAIN，PLEN，HHCN，RAID，RAEN，RAED，IMAE 元素位置的约GLCX，GLCY，GLCZ，GLCA，GLCB，CLCC 束 系统数据的改CONF，PRIM，SVIG 变 一般数学操作ABSO，SUMM，OSUM，DIFF，PROD，DIVI，SQRT，OPGT，OPLT，
zemax主要优化函数表 2009-11-17 15:05 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。 RWCH:环带波长Hx，Hy，相对于主光线的RMS 波前差。其单位为波长。由于已减去平均OPD，这个RMS 实际上是指标准的波前偏差。参见RWCE。详细内容可参见RSCH RWCE：环带波长Hx，Hy，相对于衍射质心的RMS 波前差。这个操作数对于最小化波前偏差是有用的，这个波前偏差于斯特列尔比率和MTF 曲线下的面积成正比。其单位为波长。参见RWCH。详细内容可参见RSCH 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 ZERN：泽尼克边缘系数。系数项波长Int1，Int2，Hx 和Hy 数据值分别用来说明泽尼克