ZEMAX培训教程
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ZEMAX手把手教程课程1:单透镜(a singlet)你将要学到的: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(Spotdiagram),确定厚度求解方法和变量,进行简单的优化。
假设你需要设计一个F/4的镜片,焦距为100mm,在轴上可见光谱范围内,用BK7玻璃,你该怎样开始呢?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。
L DE中的一小格会以“反白”方式高亮显示,即它会以与其他格子不同的背景颜色将字母显示在屏幕上。
如果没有一个格子是高亮的,则在任何一格上用鼠标点击,使之高亮。
这个反白条在本教程中指的就是光标。
你可以用鼠标在格子上点击来操纵LDE,使光标移动到你想要停留的地方,或者你也可以只使用光标键。
LDE的操作是简单的,只要稍加练习,你就可以掌握。
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)”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587,最后在第三行输入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。
第1章ZEMAX入门ZEMAX是一款使用光线追迹的方法来模拟折射、反射、衍射、偏振的各种序列和非序列光学系统的光学设计和仿真软件。
ZEMAX有3种版本:ZEMAX-SE(标准版)、ZEMAX-XE(扩展版)、ZEMAX-EE(工程版),其中ZEMAX-EE的功能最为全面。
ZEMAX的界面设计得比较简洁方便,稍加练习就能很快地进行交互设计使用。
ZEMAX的大部分功能通过都能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。
本章将要讲述ZEMAX中的有关约定的解释,界面功能的习惯用法,以及一些常用窗口操作的快捷键。
一旦学会了在整个软件中通用的、简单的习惯用法,ZEMAX用起来就很容易了。
学习目标:(1)了解界面主窗口菜单的各项功能。
(2)熟练运用快捷工具栏。
(3)熟练掌握大量光学行业中约定的解释,如优化、公差分析等。
(4)熟练掌握各对话窗口的操作,如镜头数据、波长数据等。
1.1 ZEMAX的启动与退出安装ZEMAX软件后,系统自动在桌面上产生了ZEMAX快捷图标。
同时,“开始”菜单中也自动添加了ZEMAX命令。
下面讲解ZEMAX的启动与退出。
1.ZEMAX安装成功后,需要启动ZEMAX,才能使用该软件进行设计工作。
ZEMAX 的启动有4种方式。
(1)选择“开始”菜单命令启动。
选择“开始→ZEMAX”命令,启动ZEMAX,如图1-1所示。
(2)选择桌面快捷方式图标。
安装完成,系统会在桌面上自动创建ZEMAX的快捷方式图标,双击图标便可启动ZEMAX,如图1-2所示;右键单击快捷方式图标后单击“打开”也可以启动,如图1-3所示。
如果桌面上没有快捷方式图标,可以从“开始”菜单中找到相应的程序命令发送到桌面快捷方式,如图1-4所示。
2第1章ZEMAX入门图1-1 “开始”菜单命令启动图1-2 桌面快捷方式图标图1-3 右击快捷方式启动图1-4 发送桌面快捷方式(3)选择快速方式启动。
单击任务栏快速方式图标也可以启动ZEMAX。
实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作一、实验目的学习ZEMAX软件的安装过程,熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。
二、实验要求1、掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。
2、掌握ZEMAX软件的用户界面。
3、掌握ZEMAX软件的基本使用方法。
4、学会使用ZEMAX的帮助系统。
三、实验内容1.通过桌面快捷图标或“开始—程序”菜单运行ZEMAX,熟悉ZEMAX的初始用户界面,如下图所示:图:ZEMAX用户界面2.浏览各个菜单项的内容,熟悉各常用功能、操作所在菜单,了解各常用菜单的作用。
3.学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口。
4.调用ZEMAX自带的例子(根目录下Samples文件夹),学会打开常用的分析功能项:草图(2D草图、3D草图、实体模型、渲染模型等)、特性曲线(像差曲线、光程差曲线)、点列图、调制传递函数等,学会由这些图进行简单的成像质量分析。
5.从主菜单中调用优化工具,简单掌握优化工具界面中的参量。
6.掌握镜头数据编辑窗口的作用以及窗口中各个行列代表的意思。
7.从主菜单-报告下形成各种形式的报告。
8.通过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件,学会查找相关帮助信息。
四、实验仪器PC机实验二基于ZEMAX的简单透镜的优化设计一.实验目的学会用ZEMAX对简单单透镜和双透镜进行设计优化。
二.实验要求1.掌握新建透镜、插入新透镜的方法;2.学会输入波长和镜片数据;3.学会生成光线像差(ray aberration)特性曲线、光程差(OPD)曲线和点列图(Spotdiagram)、产生图层和视场曲率图;4.学会确定镜片厚度求解方法和变量,学会定义边缘厚度解和视场角,进行简单的优化。
三.实验内容(一). 用BK7玻璃设计一个焦距为100mm的F/4单透镜,要求在轴上可见光范围内。
1. 打开ZEMAX软件,点击新建,以抹去打开时默认显示的上一个设计结果,同时新建一个新的空白透镜。
[整理版]zemax手把手教程ZEMAX手把手教程课程1:单透镜(a singlet)你将要学到的: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(Spotdiagram),确定厚度求解方法和变量,进行简单的优化。
假设你需要设计一个F/4的镜片,焦距为100mm,在轴上可见光谱范围内,用BK7玻璃,你该怎样开始呢,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。
LDE中的一小格会以“反白”方式高亮显示,即它会以与其他格子不同的背景颜色将字母显示在屏幕上。
如果没有一个格子是高亮的,则在任何一格上用鼠标点击,使之高亮。
这个反白条在本教程中指的就是光标。
你可以用鼠标在格子上点击来操纵LDE,使光标移动到你想要停留的地方,或者你也可以只使用光标键。
LDE 的操作是简单的,只要稍加练习,你就可以掌握。
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)”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486,这是氢(Hydrogen)F谱线的波长,单位为微米。
ZEMAX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587,最后在第三行输入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。
目录第1章引言第2章用户界面第3章约定和定义第4章教程教程1:单透镜教程2:双透镜教程3:牛顿望远镜教程4:带有非球面矫正器的施密特—卡塞格林系统教程5:多重结构配置的激光束扩大器教程6:折叠反射镜面和坐标断点教程7:消色差单透镜第5章文件菜单 (7)第6章编辑菜单 (14)第7章系统菜单 (31)第8章分析菜单 (44)§8.1 导言 (44)§8.2 外形图 (44)§8.3 特性曲线 (51)§8.4 点列图 (54)§8.5 调制传递函数MTF (58)§8.5.1 调制传递函数 (58)§8.5.2 离焦的MTF (60)§8.5.3 MTF曲面 (60)§8.5.4 MTF和视场的关系 (61)§8.5.5 几何传递函数 (62)§8.5.6 离焦的MTF (63)§8.6 点扩散函数(PSF) (64)§8.6.1 FFT点扩散函数 (64)§8.6.2 惠更斯点扩散函数 (67)§8.6.3 用FFT计算PSF横截面 (69)§8.7 波前 (70)§8.7.1 波前图 (70)§8.7.2 干涉图 (71)§8.8 均方根 (72)§8.8.1 作为视场函数的均方根 (72)§8.8.2 作为波长函数的RMS (73)§8.8.3 作为离焦量函数的均方根 (74)§8.9 包围圆能量 (75)§8.9.1 衍射法 (75)§8.9.2 几何法 (76)§8.9.3 线性/边缘响应 (77)§8.10 照度 (78)§8.10.1 相对照度 (78)§8.10.2 渐晕图 (79)§8.10.3 XY方向照度分布 (80)§8.10.4 二维面照度 (82)§8.11 像分析 (82)§8.11.1 几何像分析 (82)§8.11.2 衍射像分析 (87)§8.12 其他 (91)§8.12.1 场曲和畸变 (91)§8.12.2 网格畸变 (94)§8.12.3 光线痕迹图 (96)§8.12.4 万用图表 (97)§8.12.5 纵向像差 (98)§8.12.6 横向色差 (99)§8.12.7 Y-Y bar图 (99)§8.12.8 焦点色位移 (100)§8.12.9 色散图 (100)§8.12.10 波长和内透过率的关系 (101)§8.12.11 玻璃图 (101)§8.12.10 系统总结图 (101)§8.13 计算 (103)§8.13.1 光线追迹 (103)§8.13.2 塞得系数 (104)第九章工具菜单 (108)§9.1 优化 (108)§9.2 全局优化 (108)§9.3 锤形优化 (108)§9.4 消除所有变量 (108)§9.5 评价函数列表 (109)§9.6 公差 (109)§9.7 公差列表 (109)§9.8 公差汇总表 (109)§9.9 套样板 (109)§9.10 样板列表 (111)§9.11 玻璃库 (112)§9.12 镜头库 (112)§9.13 编辑镀膜文件 (114)§9.14 给所有的面添加膜层参数 (115)§9.15 镀膜列表 (115)§9.16 变换半口径为环形口径 (115)§9.17 变换半口径为浮动口径 (116)§9.18 将零件反向排列 (116)§9.19 镜头缩放 (116)§9.20 生成焦距 (117)§9.21 快速调焦 (117)§9.22 添另折叠反射镜 (117)§9.23 幻像发生器 (118)§9.24 系统复杂性测试 (120)§9.25 输出IGES文件 (120)第十章报告菜单 (124)§10.1 介绍 (124)§10.2 表面数据 (124)§10.3 系统数据 (125)§10.4 规格数据 (125)§10.5 Report Graphics 4/6 (126)第十一章宏指令菜单 (127)§11.1 编辑运行ZPL宏指令 (127)§11.2 更新宏指令列表 (127)§11.3 宏指令名 (127)第十二章扩展命令菜单 (128)§12.1 扩展命令 (128)§12.2 更新扩展命令列表 (128)§12.3 扩展命令名 (128)第十三章表面类型 (130)§13.1 简介 (130)§13.2 参数数据 (130)§13.3 特别数据 (131)§13.4 表面类型概要 (131)§13.4.1 用户自定义表面 (131)§13.4.2 内含表面 (132)§13.5 标准面 (136)§13.6 偶次非球面 (136)§13.7 奇次非球面 (137)§13.8 近轴表面 (138)§13.9 近轴X-Y表面 (138)§13.10 环形表面 (139)§13.11 双圆锥表面 (139)§13.12 环形光栅面 (140)§13.13 立方样条表面 (141)§13.14 Ⅰ型全息表面 (142)§13.15 Ⅱ型全息表面 (143)§13.16 坐标断点表面 (143)§13.17 多项式表面 (145)§13.18 菲涅耳表面 (145)§13.19 ABCD矩阵 (146)§13.20 另类面 (146)§13.21 衍射光栅表面 (147)§13.22 共轭面 (148)§13.23 倾斜表面 (149)§13.24 不规则表面 (149)§13.25 梯度折射率1表面 (150)§13.26 梯度折射率2表面 (152)§13.27 梯度折射率3表面 (152)§13.28 梯度折射率4表面 (153)§13.29 梯度折射率5表面 (154)§13.30 梯度折射率6表面 (155)§13.31 梯度折射率7表面 (156)§13.32 梯度折射率表面Gradium TM (157)§13.33 梯度折射率9表面 (160)§13.34 梯度折射率10表面 (161)§13.35泽尼克边缘矢高表面 (162)第十五章非序列元件 (162)第十七章优化 (228)第十八章全局优化 (290)第十九章公差规定 (298)第二十章多重结构 (338)第二十一章玻璃目录的使用 (345)第二十二章热分析 (363)第二十三章偏振分析 (373)第二十四章ZEMAX程序设计语言 (390)第二十五章ZEMAX扩展 (478)第五章文件菜单新建(New)目的:清除当前的镜头数据。
ZEMAX培训教程
Zemax是一款广泛用于光学设计和仿真的软件工具,可以帮助光学工
程师和设计师在光学系统的设计过程中进行建模、优化和分析。
对于那些
初次接触Zemax的用户来说,一个系统完整的培训教程是非常重要的。
本
文将详细介绍Zemax的基本功能和操作流程,以帮助初学者快速上手并开
始使用Zemax进行光学设计。
首先,我们来了解一下Zemax的基本概念和术语。
Zemax使用术语束源、光学元件、检测功率等来描述光学系统。
束源是输入到光学系统中的
光束,可以是平行光束、点源光束或者成角度分布的光束。
光学元件则是
光学系统中的各种元件,比如透镜、棱镜和反射镜等。
检测功率是用于测
量光学系统输出光束的参数,比如点扩散函数(PSF)或横截面。
在使用Zemax进行光学设计之前,需要先了解一下Zemax的界面和基
本操作。
首先,打开Zemax软件后,会看到一个包含菜单栏、工具栏和图
形区域的界面。
菜单栏包含了各种菜单选项,可以通过点击菜单选项来执
行相应的操作。
工具栏则包含了常用的工具按钮,可以通过点击按钮来执
行相应的操作。
图形区域则用于显示光学系统的模型和仿真结果。
在完成光学系统的建模后,可以进行光学系统的模拟和分析。
Zemax
提供了丰富的仿真功能,可以计算和显示光学系统的各项性能指标。
比如,可以计算光学系统的传输矩阵、MTF曲线和PSF图像等。
可以通过菜单选
项或者工具按钮来执行相应的仿真操作,并在图形区域中显示仿真结果。
在进行光学系统的优化时,可以使用Zemax提供的优化功能来寻找最
佳的设计参数。
可以选择不同的优化算法,并设置一些优化的参数。
Zemax会自动调整光学元件的参数,并计算和显示优化结果。
可以通过菜
单选项或者工具按钮来执行相应的优化操作,并在图形区域中显示优化结果。
除了基本的建模、仿真和优化功能,Zemax还提供了一些高级功能和扩展模块,可以进一步扩展和增强其功能。
比如,可以使用ZOSAPI接口来开发自定义应用程序,并与其他软件进行集成。
可以使用DDE和COM接口来与其他软件进行数据交互。
可以使用CAD导入功能来导入CAD文件,并进行光学设计和分析。
另外,还可以使用非序列光线追迹(NSC)功能来进行非准直光线的追迹。
总之,Zemax是一款强大而全面的光学设计软件工具,可以帮助光学工程师和设计师进行光学系统的建模、优化和分析。
通过本文中介绍的基本功能和操作流程,相信初学者可以快速上手并开始使用Zemax进行光学设计。
当然,要真正掌握Zemax的各种高级功能和扩展模块,仍然需要不断学习和实践。
希望本文能为初学者提供一个良好的入门指南,并为进一步学习和探索Zemax打下坚实的基础。