ZEMAX主要功能介绍

ZEMAX光学设计软件操作说明详解Zemax是一种光学设计软件，它提供了丰富的功能和工具，用于设计和优化光学系统。

以下是对Zemax光学设计软件的操作说明的详细解释。

工具栏是软件的快速访问工具。

其中包含了一些最常用的工具按钮，例如放大、缩小、旋转和平移视图等。

您可以通过单击这些按钮来快速执行相应的操作。

设置和属性面板是对光学系统进行设置和属性调整的地方。

您可以在设置面板中设置光源的参数，例如光强和颜色。

在属性面板中，您可以对每个光学元件的属性进行调整，例如位置、形状和材料属性等。

三维视图是用于可视化整个光学系统的地方。

您可以在这里查看光线的传播路径、光束的参数和各个光学元件的位置。

通过旋转、缩放和平移操作，您可以查看整个系统的不同视角。

在操作Zemax时，您需要先创建或导入光学设计文件。

然后，按照以下步骤进行操作：2.双击光学元件或在属性面板中进行设置，例如位置、孔径、曲率和折射率等。

3.在设置面板中选择光源类型和参数，并将其添加到光学系统中。

4.在光学系统中添加或删除光学元件，例如透镜、镜面和光学器件等。

5.使用光线追迹工具来模拟光线在光学系统中的传播，并分析光线的参数，例如入射角、焦点位置和光强分布等。

6.使用优化工具来调整光学元件的参数，以优化光学系统的性能，例如最小化像差、最大化光束质量和最优化焦点位置等。

7.最后，可以通过三维视图和结果分析面板来查看和评估整个光学系统的性能和效果。

需要注意的是，Zemax是一种强大的光学设计软件，操作较为复杂。

在使用之前，建议您先阅读官方提供的操作手册和教程，熟悉软件的功能和操作方法。

此外，良好的光学基础知识也是操作Zemax的前提。

以上是对Zemax光学设计软件操作说明的详细解释。

希望能帮助您理解和使用这一软件。

zemax设计指标
Zemax是一种用于光学系统设计和分析的先进软件工具，它提
供了许多设计指标，用于评估和优化光学系统的性能。

以下是一些
常见的Zemax设计指标：
1. 光学质量，这是评估光学系统成像质量的重要指标。

在Zemax中，可以使用MTF（Modulation Transfer Function）来评估
系统的分辨能力、畸变和像散等光学质量指标。

2. 焦距和视场，焦距是光学系统的一个重要参数，它影响成像
的大小和清晰度。

Zemax可以帮助用户优化焦距以满足特定的成像
要求。

视场指标则评估了系统能够覆盖的视场范围。

3. 光学元件特性，Zemax可以评估各种光学元件（如透镜、棱镜、反射镜等）的性能，包括折射率、散射、吸收等特性。

4. 光学系统的传输特性，这些指标包括透过率、反射率、吸收
率等，它们对于评估光学系统的能量传输效率和损耗情况非常重要。

5. 光学系统的色差，色差是光学系统中常见的问题，Zemax可
以帮助分析和优化系统的色差性能，确保成像的色彩保真度。

6. 热学特性，在一些特殊应用中，光学系统的热学特性也是重要的设计指标。

Zemax可以帮助分析系统在不同温度条件下的性能变化。

以上列举的指标只是Zemax软件中涉及的一部分，实际上还有许多其他指标可以用来评估和优化光学系统的设计。

在使用Zemax 进行光学系统设计时，根据具体的应用需求，可以结合这些指标进行全面的分析和优化，以确保光学系统能够达到最佳的性能和成像质量。

ZEMAX软件基础介绍Zemax软件的介绍ZEMAX是美国 Radiant Zemax 公司所发展出的光学设计软件，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 有三种不同的版本：Standard 标准版（原SE）；Professional 专业版（原EE）；Premium 旗舰版（原IE）。

1主要特⾊1.1分析提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，⽅便分析，且可将分析图形存成图⽂件，例如：*.BMP， *.JPG．．．等，也可存成⽂字⽂件*.txt。

1.2优化表栏式merit function参数输⼊，对话窗式预设merit function参数，⽅便使⽤者定义，且多种优化⽅式供使⽤者使⽤，诸如Local Optimization可以快速找到佳值，Global/Hammer Optimization可找到最好的参数。

1.3公差分析表栏式Tolerance参数输⼊和对话窗式预设Tolerance参数，⽅便使⽤者定义。

报表输出多种图形报表输出，可将结果存成图⽂件及⽂字⽂件。

2应⽤领域含括Projector，Camera，Scanner，Telescope，光纤耦合，照明系统、夜视系统等。

Zemax 软件的界⾯1 Zemax 软件的⼯作窗⼝Figure 1 Zemax 默认的⼯作窗⼝2 Zemax 透镜数据编辑器（LDE ）2.1 表⾯类型Zemax 在标准⾯型下有平⾯、球⾯和⼆次曲⾯等选项。

LDE 的Surface Type （表⾯类型）栏分为两列，左边⼀列分为OBJ 、STO 和IMA 三⾏，它们分别对应物⾯、光阑⾯和像⾯；右边⼀列的三⾏是左边三种表⾯的类型。

默认的表⾯类型是标准型，⽤Standard 表⽰。

OBJ 即物⾯被默认为0⾯。

表格 1 不同表⾯的⼆次曲⾯系数菜单栏⼯具栏 LDE表⾯类型曲率半径厚度玻璃半⼝径2.2表⾯的曲率半径Zemax中⾯的曲率半径有正负之分。

光学设计ZEMAX是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件，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。

版本等级有SE：标准版，XE：完整版，EE：专业版（可运算Non-Sequential），是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。

ZEMAX的主要特色：分析：提供多功能的分析图形，对话窗式的参数选择，方便分析，且可将分析图形存成图文件，例如：*.BMP,*.JPG．．．等，也可存成文字文件*.txt；优化：表栏式merit function参数输入，对话窗式预设merit function参数，方便使用者定义，且多种优化方式供使用者使用；公差分析：表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数，方便使用者定义；报表输出：多种图形报表输出，可将结果存成图文件及文字文件。

CODE V是Optical Research Associates推出的大型光学设计软件，功能非常强大，价格相当昂贵CODE V提供了用户可能用到的各种像质分析手段。

除了常用的三级像差、垂轴像差、波像差、点列图、点扩展函数、光学传递函数外，软件中还包括了五级像差系数、高斯光束追迹、衍射光束传播、能量分布曲线、部分相干照明、偏振影响分析、透过率计算、一维物体成像模拟等多种独有的分析计算功能。

是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件，近三十多年来，Code V进行了一系列的改进和创新，包括：变焦结构优化和分析；环境热量分析；MTF和RMS波阵面基础公差分析；用户自定义优化；干涉和光学校正、准直；非连续建模；矢量衍射计算包括了偏振；全球综合优化光学设计方法。

CODE V是美国著名的Optical Research Associates（ORA®）公司研制的具有国际领先水平的大型光学工程软件。

ZEMAX概况ZEMAX是一套综合性的光学设计软件。

它集成了光学系统所有的概念、设计、优化、分析、公差分析和文档整理功能。

具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点。

3种不同的版本：SE, XE,和EE。

ZEMAX可以模拟Sequential和non-sequential成像系统和非成像系统。

序列性（Sequential）光线追迹大多数成像系统都可以由一系列顺序排列的光学面来描述。

光线按面的顺序进行追迹。

如相机镜头、望远镜镜头、显微镜头等。

它有很多优点，如光线追迹速度快、可以直接优化和进行公差预算。

ZEMAX中的光学面可以是反射面、折射面或衍射面。

也可以建立因为光学薄膜引起的有不同透射率的光学面特性。

面之间的介质可以是各向同性的，如玻璃或空气。

也可以是任意的渐变折射率分布，折射率可以是位置、波长、温度或其它特性参数的函数。

也支持双折射材料，它的折射率是偏振态和光线角度的函数。

ZEMAX中，所有描述面的特性参数，包括形状、折射、反射、折射率、渐变折射率、热系数、透射率和衍射率都可以自定义。

非序列性（Non-sequential）光线追迹很多重要的光学系统不能用sequential光线追迹的模式描述，如复杂的棱镜、光管、照明系统、小面反射镜、非成像系统或任意形状的物件等。

而且散射和杂光也不能用序列性分析的模式。

这些系统要求用non-sequential模式，此时光线以任意的顺序打到物件上。

Non-sequential模式可以对光线传播进行更细节的分析，包括散射光或部分反射光。

进行non-sequential追迹时，ZEMAX用3D solid models光学元件，可以是任意的形状。

支持散射、衍射、渐变折射率、偏振和薄膜。

用光度学和辐射度学的单位。

Sequential 和non-sequential系统ZEMAX还可以在同一个系统中使用sequential和non-sequential光线追迹模式。

ZEMAX主要功能介绍1.光学设计：ZEMAX可以用于各种类型的光学设计，包括折射和反射结构的透镜、物镜、反光镜和棱镜等。

设计人员可以使用ZEMAX提供的各种工具进行光学元件的几何参数设定、曲面形状设计和光束传播仿真，从而实现光学系统的高效设计。

2.光束传播分析：通过ZEMAX的光束传播分析功能，用户可以对光束在光学系统中的传播进行模拟和优化。

这包括光束的展宽、光线反射、折射和散射等。

用户可以根据需要进行光束修正和优化，以达到预期的光学性能。

3.焦点分析：ZEMAX提供了强大的焦点分析工具，可以评估光学系统的焦点质量。

用户可以使用这些工具来分析和优化光束的聚焦度、聚焦点的大小和形状，并进行光学系统的调整，以获得更好的聚焦性能。

4.像差分析：ZEMAX能够对光学系统的像差进行分析和优化。

用户可以使用像差分析工具来评估和改进光学系统的畸变、球差、色差、像散、象散等像差参数。

通过调整光学元件的参数和位置，用户可以改善光学系统的像差性能。

5.系统优化：ZEMAX具有强大的系统优化功能，可以自动调整和优化光学系统的参数。

用户可以使用ZEMAX提供的优化算法来实现光学系统的最佳设计。

这可以包括调整曲面形状、镜片厚度、曲面间距和光学元件的位置等。

6.散射分析：ZEMAX可以进行散射分析，以评估和优化光学系统中的散射效应。

用户可以使用ZEMAX提供的散射分析工具来模拟和优化散射的光束传播和光学系统中的散射损失。

7.结果可视化：ZEMAX提供了丰富的结果可视化功能，用户可以对仿真结果进行图形和图像的展示。

这包括光束传播路径图、片面图、距离图、相位图和散射图等。

通过结果可视化功能，用户可以更清晰地理解和评估光学系统的性能。

总之，ZEMAX是一款功能强大的光学设计和仿真软件，提供了丰富的工具和功能，支持各种类型的光学元件和系统的设计、分析和优化。

无论是从事光学研发、光学工程或光学教学领域的专业人士，都可以通过ZEMAX来提高光学设计的效率和准确性，实现更好的光学系统设计和优化。

ZEMAX光学设计讲义导言：光学设计是一门重要的工程学科，它主要研究光学系统的设计、分析和优化。

而ZEMAX是光学设计中常用的一种软件工具，它主要用于模拟和优化光学系统的性能。

本篇讲义将介绍ZEMAX的基本原理、使用方法以及一些常见的光学设计案例。

一、ZEMAX的基本原理1.光线追迹ZEMAX的核心原理是光线追迹。

它通过追踪光线在光学系统中的传播路径，并计算出光线经过每个光学元件后的参数变化，如位置、方向、光强等。

通过光线追踪，可以得到光学系统的传输特性，并进行光学系统的性能优化。

2.光学元件建模为了进行光线追踪，需要对光学元件进行建模。

在ZEMAX中，可以通过输入光学元件的参数来进行建模，如曲率半径、折射率、厚度等。

同时，ZEMAX还提供了一套丰富的光学元件库，包括透镜、棱镜、光阑等。

用户可以根据需要选择相应的光学元件进行系统设计。

3.光学系统优化ZEMAX不仅可以进行光学系统的传输特性计算，还可以进行系统的性能优化。

在ZEMAX中，可以设定一系列的优化目标，并通过调整光学系统的参数来达到这些目标。

优化过程主要包括两个阶段，即初始设计和优化迭代。

在初始设计阶段，需要根据设计要求设置光学系统的初值。

在优化迭代阶段，ZEMAX根据预设的优化目标和约束条件，自动调整光学系统的参数，并不断迭代，直到达到最佳设计。

二、ZEMAX的使用方法1.软件安装与启动2.创建新项目在ZEMAX中，每个光学系统都是一个项目。

创建新项目时，需要设定项目的名字和工作目录。

在新建项目后，可以开始进行光学系统的设计。

3.设计光学系统设计光学系统的过程是通过将光学元件拖拽至光学系统的视图中来完成的。

光学元件可以是来自库中的标准元件，也可以根据实际情况进行自定义。

在拖拽元件至视图中后，可以通过双击元件来设置其具体参数。

4.进行光线追踪设计完成后，可以进行光线追踪。

在ZEMAX中，可以选择单个或多个光线进行追踪，并观察光线的传播路径和参数变化。

ZEMAX操作说明1.界面介绍-菜单栏：包含了各种操作和设置选项。

-工具栏：提供了常用的工具按钮，方便用户进行一些快捷操作。

-设置窗口：用于设置系统参数和优化选项。

2.新建和打开文件在ZEMAX中，用户可以使用菜单栏中的“文件”选项来新建和打开文件。

选择“新建文件”可以创建一个新的ZEMAX文件，选择“打开文件”可以从计算机中打开已有的ZEMAX文件。

3.绘制模型4.设置系统参数5.添加并设置光学元件6.进行光束追迹和分析在ZEMAX中，用户可以使用“分析”菜单中的“光束追迹”选项来进行光束的追踪和分析。

通过选择适当的追踪模式和设置参数，用户可以模拟光束在光学系统中的传播路径，并分析光束的特性，如光强、入射角和相位等。

7.进行系统优化ZEMAX提供了强大的系统优化功能，使用户可以通过改变系统的参数和元件来优化系统的性能。

用户可以使用“分析”菜单中的“最优化”选项来设置和运行系统优化。

通过选择适当的优化算法和定义优化目标，用户可以找到最佳的系统参数组合。

8.生成和导出结果在ZEMAX中，用户可以使用“分析”菜单中的“生成图表”选项来生成各种图表和图像。

用户可以选择适当的数据和图表类型，如波前图、MTF曲线和瑞利判据图等。

生成的图表和图像可以导出为常见的图像格式，如BMP、JPEG和PNG等。

9.保存和导出文件在ZEMAX中，用户可以使用菜单栏中的“文件”选项来保存和导出文件。

选择“保存文件”可以保存当前的ZEMAX文件，选择“导出文件”可以将当前的ZEMAX文件导出为其他格式，如TXT、CAD和STEP等。

10.学习和使用资源总结：ZEMAX是一种功能强大的光学系统设计和分析软件，它提供了许多操作和功能，使用户能够设计和优化光学系统。

通过了解和掌握ZEMAX的主要操作和使用方法，用户可以更好地使用ZEMAX来满足光学系统设计和分析的需求。

将镜头元件或镜头组反向排列。

设置：First Surface 被倒置的镜头组的第一面Last Surface 被倒置的镜头组的最后一面说明：如果系统中包括镜面，坐标转折，或其他非标准面，本功能不能正确工作。

§19 镜头缩放(Scale Lens)目的：用确定的因子缩放整个镜头。

例如，将现有的设计缩放成一个新的焦距时，本功能很有用。

波长不缩放。

缩放镜头功能也可以用来将单位从毫米变为英尺，或其它组合单位类型。

设置：Scale by factor 若选取，则直接输入缩放因子Scale by units 若选取，则镜头用所选单位变换§20 生成焦距(Make Focal)目的：除了所要的焦距是直接输入的，生成焦距与缩放镜头是相同的。

整个镜头被缩放成焦距为给定值的镜头。

§21 快速调焦(Quick Focus)目的：通过调整后截距对光学系统快速调焦。

设置：Size Radial Focus 调焦时使像平面上的点列图的RMS为最佳Spot Size X 调焦时使像平面X 方向上的点列图的RMS为最佳Spot Size Y 调焦时使像平面Y 方向上的点列图的RMS为最佳Wavefront Error 调焦时使像平面波前误差均方根最佳Use Centroid 使所有的计算都以像平面上光线的重心为参照系（而不是以主光线为参照系），本选项的计算很慢，但对于慧差占主导作用的系统是很适合的。

说明：本功能调整像平面前面的厚度。

厚度是依照RMS 像差最小化的原则选择的。

如上表所列有多种不同的RMS计算方法。

最佳调焦位置与标准的选择有关。

RMS 用定义的视场，波长和权因子计算整个视场的多色光的平均值。

§22 添加折叠反射镜（Add Fold Mirror）目的：为弯曲光束，包括坐标转折，插入一个转折镜。

Fold surface 选择将成为转折镜的面。

被选择的面是已定位在需要转折的位置的虚拟面。

zemax教程•zemax软件介绍•zemax软件安装与启动•zemax软件基本操作•zemax软件光学设计基础目•zemax软件光学设计实例•zemax软件高级功能介绍录01 zemax软件介绍01Zemax是一款光学设计软件，广泛应用于光学系统的设计和分析。

02它提供了全面的光学设计工具，包括光线追迹、优化、公差分析等。

03Zemax软件支持多种操作系统，如Windows、Linux等。

优化Zemax 内置了多种优化算法，可以对光学系统进行自动优化以提高性能。

多种分析工具Zemax 还提供了多种分析工具，如MTF 、点列图、波前图等，用于评估光学系统的性能。

公差分析Zemax 可以对光学系统的公差进行分析，以评估实际制造和装配过程中的性能变化。

光线追迹Zemax 可以模拟光线在光学系统中的传播路径。

望远镜、显微镜、摄影镜头等光学仪器的设计。

虚拟现实、增强现实等光学系统的设计。

zemax软件应用领域激光器、光纤通信等光电子领域的设计。

医学、生物科学等领域的光学成像系统设计。

02 zemax软件安装与启动zemax软件安装步骤下载zemax软件安装包从官方网站或授权渠道下载最新版本的zemax 软件安装包。

安装准备确保计算机满足最低系统要求，并关闭所有正在运行的程序。

运行安装程序双击安装包，按照提示进行安装。

选择安装目录和组件，并遵循安装向导完成安装过程。

1 2 3在安装完成后，桌面上通常会生成一个zemax软件的快捷方式。

双击该快捷方式即可启动软件。

桌面快捷方式点击计算机左下角的“开始”按钮，在程序列表中找到zemax软件，并单击以启动。

开始菜单对于高级用户，可以通过命令行输入特定的命令来启动zemax软件。

命令行启动zemax软件启动方法工具栏位于菜单栏下方，提供常用命令的快捷按钮，如新建、打开、保存、打印等。

菜单栏位于界面顶部，包含文件、编辑、视图、工具、窗口和帮助等菜单选项。

通过菜单栏可以访问各种功能和命令。

ZEMAX光学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。

ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。

活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。

详见“多重结构”这一章。

角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。

切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。

默认情况下，入瞳处是照明均匀的。

然而，有时入瞳需要不均匀的照明。

为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。

有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。

对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。

在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。

ZEMAX也支持用户定义切迹类型。

这可以用于任意表面。

表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。

对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。

后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。

如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。

基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。

基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。

除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。

比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。

如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。

ZEMAX列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了从第一面到不同物方平面的距离。

主光线如果没有渐晕，也没有像差，主光线指以一定视场角入射的一束光线中，通过入瞳中央射到象平面的那一条。

注意，没有渐晕和像差时，任何穿过入瞳中央的光线也一定会通过光阑和出瞳的中心。