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ZEMAX培训课件

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《Zemax教程》课件

《Zemax教程》课件
能和操作。
二次开发与定制功能
二次开发接口
Zemax提供二次开发接口，允许用户开发定制功能和插件，扩展 软件的功能范围。
定制界面和工具栏
用户可以根据自己的需求，定制界面的布局和工具栏，以及添加自 定义的工具和按钮。
集成第三方软件
通过二次开发接口，用户可以将Zemax与其他软件集成，实现数 据共享和协同工作。
《Zemax教程》 PPT课件
目录
CONTENTS
• Zemax软件简介 • Zemax基础操作教程 • Zemax光学设计实例教程 • Zemax光学仿真与性能评估 • Zemax高级功能教程 • Zemax常见问题与解决方案
01 Zemax软件简介
软件背景与发展历程
创立背景
为了解决光学设计中的复杂问题 ，Zemax软件于1997年诞生。
移动对象
使用鼠标拖动对象。
旋转对象
使用鼠标中键拖动对象。
缩放对象
使用滚轮或“+”和“-”按钮进行缩放。
文件类型与管理
.zmx
Zemax设计文件，包含光学系统的 所有信息。
.zdl
Zemax数据文件，包含光学系统的一 部分信息。
文件类型与管理
• .zpl：Zemax脚本文件，用于自动化任务。
文件类型与管理
发展历程
经过多年的研发和改进，Zemax 已经成为业界广泛认可的光学设 计软件。
软件特点与优势
01
02
03
高效性能
Zemax提供了强大的计算 引擎，能够快速进行光学 性能分析和优化。
用户友好
软件界面直观，易于学习 和操作，降低了使用门槛 。
全面功能
Zemax提供了从光学系统 设计到分析评估的完整解 决方案。

ZEMAX培训课件

ZEMAX培训课件

编辑项目
编辑项目的方法
用户可以通过zemax的菜单栏或右键菜 单选择编辑项目，也可以通过快捷键 Ctrl+E来编辑项目。
VS
编辑项目的步骤
编辑项目时，用户可以修改项目的各种参 数，如系统名称、波长、视场等，还可以 添加或删除组件、改变组件的位置和属性 等。
光线追迹的高级功能
01
02Βιβλιοθήκη 03光线分束zemax支持对多条光线进 行追迹，并可以设置每条 光线的初始状态和属性， 如能量、偏振态等。
光学材料的分类
光学材料包括透明材料和不透明材料两大类，透明材料如玻璃、水晶等，不透 明材料如金属、陶瓷等。
光学材料的属性
光学材料的属性包括折射率、透射率、反射率、色散等，这些属性对光线的传 播和出射有不同的影响。
导入和导出文件
导入文件
zemax支持导入多种类型的文件，包括.zem文件、.opt文件、.zmx文件等，用户可以通过导入功能将这些文件导 入到zemax中。
导出文件
zemax支持导出多种类型的文件，包括.zem文件、.opt文件、.zmx文件等，用户可以通过导出功能将zemax中 的文件导出到其他应用程序中。
建立新项目
新建项目的方法
用户可以通过zemax的菜单栏或右键菜单选择新建项目，也可以通过快捷键 Ctrl+N来新建项目。
新建项目的步骤
新建项目后，用户需要选择一个模板，设置项目名称、保存路径等参数，然后就 可以开始设计光学系统了。
zemax界面主要包括菜单栏、工 具栏、项目浏览器、工作区等部 分。
工具栏包括常用工具、快捷键等 。
工作区包括设计界面和仿真界面 ，可以方便地进行光学设计和仿 真分析。
02

ZEMAX主要功能介绍-课件PPT

ZEMAX主要功能介绍-课件PPT
语法：与Basic语法类似 Macros——〉Edit/Run ZPL Macros
全口径球差优化操作数：ZPL03.zpl
l L1
PZ1
ZPL宏语言在优化中的应用举例1 ——ZPL03.ZPL
TYPE: ZPLM MARC#: 3 ZPL03与SPHA的区别：
SPHA表示波相差中球差系数W040的大 小；而ZPL03则表示全口径球差的实际大 小。
主面位置

l
H l
H


(1 C ) n
A (1 B ) n
A

ZPL07.ZLP ——主面位置计算操作数
优化对话框中的ZPL07.ZPL
ZEMAX EXTENSION编程 ——基于C++语言的ZEMAX编程
ZEMAX具有强大的光学数据处理能力 C++语言则是功能强大灵活的高级程序语
光学系统的性能分析与优化
1.像质分析/照明特性分析 2.优化功能
Optimization Global Search Hammer optimization
ZEMAX的主要功能
公差分析
1.样板匹配 2.公差分析
数据输出
1.系统结构参数及性能输出 2.零件图输出
用户扩展功能
1.ZPL宏语言编程(Zemax Programming Language) 2.C++语言功能扩展(Zemax Extension)
添加结果
ZEMAX编程
应用ZEMAX这一光学平台，结合用户自 己的需要，添加自己特定的功能。
ZEMAX编程包含ZEMAX Programming Language (ZPL宏语言编程）和 ZEMAX Extension （ZEMAX C++语言扩展编程） 两种

《Zemax教程》课件

《Zemax教程》课件

第四章：Zemax光学系统的设计
光学系统分析与优化
解释如何使用Zemax的分析工 具，并改善系统的性能。
光学系统的布局
光学系统的调整与测试
讲解如何选择和排布光学元件， 优化系统总体性能。
介绍如何使用Zemax的仿真和 实验工具，检查和测试系统性 能。
第五章：Zemax高级功能
1
光源设置与分析
讲解如何设置和分析光源参数，并优化光学系统的表现。
第三章：Zemax光学元件的设计
1
元件库
介绍如何使用Zemax的光学元件库，
元件定制
2
Байду номын сангаас
并给出常见元件的用途。
讲解如何创建自定义光学元件，并优
化元件的性能。
3
对称元件的设计
讲解如何在Zemax中设计对称光学元
非对称元件的设计
4
件，优化其性能。
教授如何在Zemax中设计非对称光学 元件，并提高其性能。
2
材料设置与分析
教授如何更改系统中材料的属性和参数，以达到最优结果。
3
Zemax与其他软件的集成
说明如何将Zemax与其他工具（如Matlab、Python和CAD软件）进行集成，以 增强系统功能。
第六章：Zemax应用案例
透镜系统设计
介绍如何使用Zemax设计普通的透镜系统，以及如何应对一些特殊情况。
列出使用Zemax软件的一些著 名公司和研究机构。
第二章：Zemax基础
安装与启动
了解如何下载，安装和启动Zemax软件。
界面介绍
熟悉Zemax的主要功能窗口，如Editor、 Layout和Settings等。
基本操作
熟悉常用的功能按钮和命令，如新建、保存、 撤销、旋转等。

《zemax软件培训》课件

《zemax软件培训》课件
高级优化算法
Zemax提供了多种高级优化算法，如非线性优化、遗传算 法、模拟退火等。这些算法在处理复杂的光学系统优化问 题时具有更高的效率和可靠性。
性能评估与验证
在进行优化设计时，需要建立合理的性能评估指标，并对 优化结果进行实验验证，以确保设计方案的可行性和有效 性。
多光线追迹
01 02
多光线追迹概述
03
CHAPTER
Zemax软件高级应用
像差理论
像差理论概述
像差是光学系统设计和分析中的 重要概念，它描述了光线通过光 学系统后产生的各种畸变。了解 像差理论对于优化光学系统性能
至关重要。
常见像差类型
包括球差、彗差、场曲、畸变等 ，这些像差类型对成像质量的影 响各不相同，了解其产生原因和
特性是进行像差校正的基础。
像差校正方法
Zemax提供了多种像差校正方法 ，如优化算法、离散对数优化等 ，可以根据实际需求选择合适的 校正方法，以达到更好的成像效
果。
高级优化技术
多目标优化
在光学系统设计中，往往需要同时考虑多个性能指标，如 成像质量、系统尺寸、成本等。多目标优化技术可以帮助 我们在多个目标之间找到最佳的平衡点。
在Zemax中，可以通过设置多个子光线来执行多光线追迹。合理的子光
线数量和分布方式可以提高计算精度和效率。
光线追迹分析
光线追迹分析概述
光线追迹分析是评估光学系统性能的重要手段，通过模拟光线在系统中的传播过程，可以 深入了解系统的成像规律和性能特点。
光线追迹参数设置
在进行光线追迹分析时，需要合理设置参数，如光线数量、采样点数、折射率等。这些参 数的选择直接影响分析结果的准确性和可靠性。
调整光路
对光路进行调整和优化，提高光学系统的性 能和成像质量。

《Zemax光学设计软》PPT课件

《Zemax光学设计软》PPT课件
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。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软件所得 的计算结果进行检查，以判断结果是否合理。
Rings：设置某个波长的每个 例如：系统设置了一个中心视场，2
视场追迹的光线环数
个离轴视场，三个波长，按照Ring－
Arms：设置每个追迹环上的 3，Arms＝6来计算，对于对称系统追
光线数
迹的总光线为：3×（3＋3×3＋3×3）
＝63条光线。对于非对称系统，追迹
的总光线为：3×（3×（3×6））＝
一面。
精选ppt
23
步骤五、输入glass和各面Radius 和Thickness。在STO面的Glass中写 入BK7。2面的Radius设为100，透镜厚度设为4，像距设为100。注 意，Radius的符号。
精选ppt
24
现在镜头的输入资料已大致完毕。怎麼检验 你的设计是否达到要求呢？
精选ppt
例如：Grid＝4×4，表示每个视 场每个波长追迹16条光线。
注意：这种计算方法的精度和速 度都比Gaussian quadrature 差。一般不使用。
精选ppt
4×4
36
现在看一下Default Merit Function的设置结果
DMF的作用是将RMS wavefront error 减至最低 。但是，这些设置还不够，至少还要 设置焦距参数。EFFL＝100

《Zemax光学设计软》课件


性。
02 Zemax软件基本操作
界面介绍
菜单栏
包含所有可用的命 令和选项。
工具栏
提供常用命令的快 捷方式。
标题栏
显示软件名称和当 前打开的文件名。
工作区
用于显示和编辑光 学设计的相关数据 和图形。
状态栏
显示当前操作的状 态和提示信息。
文件操作
新建文件
创建一个新的光学设计项目。
打开文件
打开一个已存在的光学设计项目。
高效的照明模拟
Zemax可以模拟各种光源和照明条件下的光学系统性能，帮助设 计师优化照明设计。
软件应用领域
光学仪器设计
01
Zemax广泛应用于望远镜、显微镜、照相机等光学仪器的设计
和优化。
摄像头和投影仪设计
02
Zemax可以帮助设计师优化摄像头和投影仪的性能，提高成像
质量。
照明设计和分析
03
Zemax可以用于照明系统的设计和分析，提高照明效率和均匀
光学性能分析
分辨率分析
分析光学系统的分辨率，评估系统对 细节的分辨能力。
光束孔径分析
研究光束孔径大小对成像质量的影响 ，优化光束孔径配置。
波前分析
波前畸变
研究光波经过光学系统后的波前畸变情况，分析其对成像质 量的影响。
波前重建
利用Zemax软件对波前进行重建，了解光波的传播特性和变 化规律。
05
保存文件
将当前光学设计项目保存到磁盘上。
另存为
将当前光学设计项目以不同的文件名或格式保存。
工具栏介绍
01
视图工具栏
用于控制工作区的视图，包括放大 、缩小、旋转等操作。
绘图工具栏
提供绘制各种光学元件和光路的功 能。

zemax软件培训PPT课件

高斯切趾， 切趾因子3。 高斯函数 的傅立叶 变换还是 高斯函数
第26页/共183页
Fie
ZEMAX支持4种不同视场形式： Field angle: XZ和YZ平面上主光线与Z轴的夹角。常用于无限共轭系统。 Object height: 物面上X，Y高度。常用于有限共轭系统。 Paraxial Image height: 像面上的近轴像高。用于需要固定像的大小的设计中（只 用于近轴光学系统中） Real image height: 像面上实际像高。用于需要固定像幅的设计中（如camera lenses）。
可进行优化和公差分析
非序列模式
以object为对象建模 不限制光线与面相交的顺序
光线与同一个面可相交多次 光线可以分裂
镜面反射和漫反射 可以全反射
在object外的光线也可进行光线追迹 object的位置由全局坐标确定 所有空间都是等价的 计算的光线多，计算速度慢
不能使用优化和默认的公差分析（可 用Macros分析公差）
ZEMAX有三种版本：ZEMAX-SE（标准版）、ZEMAX-XE （扩展版）、ZEMAX-EE（工程版）。只有ZEMAX-EE的功 能最为全面。
第1页/共183页
ZEMAX应用
ZEMAX可以用于相机镜头、望远镜、显微镜、 照明系统、显示系统、干涉仪、光通讯器件等 各种光学系统的设计和仿真
第2页/共183页
ZEMAX简介
ZEMAX是一个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的光学设计功能体现在使用序列模式设计传统的光 学成像系统，优化成像系统的像差，分析和评价成像的质量， 给光学系统分配合适的公差等方面。
ZEMAX的仿真功能体现在使用非序列模式、物理光学传播、 热分析等功能模拟和仿真实际的光学系统方面。

《zemax培训教程》课件


总结词：安装问题
详细描述：在进行zemax安装过程中，可能会遇到各种问题，如无法下载、安装中断、无法运行等。
解决方案：首先检查硬件和系统要求是否符合zemax标准，其次确保在官网或指定渠道下载zemax安装包，避免因下载不完整或受污染的文件导致安装问题。另外，根据具体问题，可以参考zemax官方文档或寻求专业人士帮助。
zemax的发展历程
成长阶段
zemax在2000年发布了其首款产品zemax optical design，此后便开始不断推出新的产品和服务，扩大市场份额。
成熟阶段
zemax在2010年成为纳斯达克上市公司，拥有超过500名员工，服务全球超过30个国家和地区。
zemax software
01
zemax software是zemax的主打产品，是一款专业的高速的光学设计软件，可以用于各种光学系统设计，包括相机、望远镜、投影仪等。
总结词
详细描述
解决方案
zemax基础操作过程中遇到的问题及解决方案
高级操作问题
zemax高级操作过程中遇到的问题及解决方案
zemax高级操作涉及优化算法、公差分析、像差校正等复杂的光学设计技巧。在操作过程中可能会遇到算法错误、公差分析不准确、像差校正失败等问题。
首先熟悉zemax高级操作菜单和功能，理解算法原理和应用范围。其次，针对公差分析和像差校正问题，需要掌握zemax自带的公差分析和像差校正工具使用方法，同时结合实际设计需求进行操作。如果遇到困难，可以参考zemax官方文档或寻求专业人士帮助。
VR/AR 头盔设计
通过一个 VR/AR 头盔设计的实际项目案例，让学员掌握 Zemax 在 VR/AR 头盔设计方面的应用，包括对头部跟踪系统的设计、视场角的优化等。

《zemax培训教程》课件

3 Zemax的使用价值
Zemax的使用可以提高光学系统的设计效率和性能，加速创新和件
Zemax是一款先进的光学设计软件，本课程将介绍Zemax的定义、应用和优势， 以及软件的基本功能、常见功能和数据导入输出方式。还将分享实际应用案 例和学习Zemax的方法与技巧，展望Zemax的未来发展。
I. 什么是Zemax？
定义
Zemax是一款先进的光学设 计软件，用于模拟和优化 光学系统。
光学元件的设计
光学系统的优化与测试
通过Zemax优化望远镜的镜片 设计，提高分辨率和对焦范围。
使用Zemax优化激光系统中的 透镜配置，提高能量传输效率 和光斑质量。
VI. 如何学习Zemax？
学习资料
通过阅读官方文档、参加培训课程和加入光学设计社区等方式来学习Zemax。
学习方法
结合理论和实践，在实际项目中使用Zemax进行设计和模拟，不断积累经验。
III. Zemax软件的常见功能
设计窗口
在设计窗口中，可以创建和 编辑光学系统的各个元件， 布局和配置光学组件。
分析窗口
通过分析窗口，可以评估光 学系统的性能，如像差、聚 焦度、光损耗等。
图形窗口
图形窗口展示了光学系统的 模拟结果，以图形化的方式 呈现光线追迹和光学特性。
IV. Zemax软件的数据导入和输出
1
数据导入的方法
可以通过导入CAD文件、光学元件参
数据输出的方法
2
数等方式，将数据导入到Zemax中进 行设计和模拟。
可以将光学系统的设计结果、模拟数
据等以表格、图形等形式导出，方便
与其他工具或软件进行集成分析。
V. Zemax软件的实际应用案例
光学系统设计
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  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CODE V 是Optical Research Associates公司开发的大型光学设计 软件，历史最悠久、功能非常强大，价格相当昂贵。
OSLO 是Optical Software for Layout and Optimization的缩写， 最初是美国Rochester大学为教学而编制，后来由美国 Lambda Research Corporation 公司推向市场。
成像设计软件
非成像设计软件
序列元件（光学面） 非序列元件（实体）
考虑光学面顺序
不考虑元件的顺序
较少（几万条）
很多（几千万条）
一般
很高
实际系统的简化
最接近真实光线仿真
最优化法,解析法 统计法（Monte Carlo）
强
差
成像光学软件
ZEMAX 是将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表 集成在一体的综合性光学设计仿真软件。
ZEMAX 概述
ZEMAX 特点
美国 ZEMAX（原Focus）公司开发、将实际光学系统的设计概 念、优化、分析、公差及数据输出集成为一体的综合性光学 设计仿真软件。
可建立反射、 折射、衍射及散射等光学模型； 有丰富的资料库(ZEBASE)，有镜头、光学材料及样板数据； 界面直观、简单易学、系统要求低 应用广泛、市场占有率高 三种不同的版本
非成像光学软件
ASAP
是Advanced Systems Analysis Program（高级系统分析程 序）的缩写，由美国 BRO（Breault Research Organization） 公司推出，是世界上最早的非成像光学软件。分析功能强大， 是光学系统定量分析的业界标准。
TRACEPRO
1、光学设计软件概述 2、ZEMAX 基本培训
研究所 2008-10
光学设计软件概述
光学设计软件按界面分类
1、命令行界面（DOS时代，COM） 国内：SOD88，GOLD，CAOD，ABOCA ； 国外：TOLES，CODE V
2、图形界面（GUI，即 Graphic User Interface） 包括了当今所有光学设计软件
非序列描光组件
Editors
Graphic and Text windows
ZEMAX有些功能(如layout)只支持图形,有 些只支持文本(如Seidel像差系数),有的两 种格式都支持（如fan plot）；
如果两种格式都支持，则一般先图形输出， 如果需要显示text的内容，需要点击菜单 栏中的“Text”；
Editors：定义和编辑光学面和其他数据； Graphic windows：显示图形数据； Text windows：显示文本数据； Dialog boxes：编辑和回顾其他窗口或系统
的数据、报告错误信息等。
Editors
Lens Data Editor：输入各项透镜数据 Merit Function Editor：优化函数设定 Multi-Configuration：多重结构参数定义 Tolerance Data Editor：公差分析函数设定 Extra Data Editor：附加数据 Non-Sequential Components Editor：输入
(3)公差分析 表栏式Tolerance参数输入和对话窗式预设Tolerance参数。
(4)报表输出 多种图形报表输出，可将结果存成图形文件或文本文件。
ZEMAX 算法简介
Ray tracing方式
Ray tracing方式
ZEMAX 用户界面
ZEMAX 界面类型
ZEMAX有4种主要类型的用户界面
ZEMAX-SE（标准版） ZEMAX-EE（专业版） ZEMAX-XE（完整版）
ZEMAX 主要功能
(1)分析 提供多功能的分析图形，对话窗参数选择，可将分析图形存 成图形文件(BMP、JPG)，也可存成文本文件。
(2)优化 表栏式merit function参数输入，对话窗预设merit function 参数；提供多种优化方式：Local Optimization局部优化可以 快速找到佳值，Global/Hammer Optimization则可找到全局最 优的参数。
Text windows菜单功能
Graphic and Text windows图例
有些功能只支持图形, 有的图形和文本都支持；
Graphic and Text windows图例
点击Text菜单栏，可以显示图形窗口中的文本信息。
Graphics windows菜单功能
Update：更新窗口中的数据； Setting：设置窗口的属性； Print：打印窗口的内容； Windows： Annotate：往图形上加lines,boxes,text； Copy clipboard: 将内容拷贝到剪切板中； Export: 将内容转换为WMF，EMF，JPG，BMP文件保存； Lock: 锁定窗口； Clone: Clone窗口； Aspect ratio: 设置窗口的长宽比； Active cursor: 对图形窗口显示鼠标所指位置的数据； Configuration: 选择要显示哪个结构的数据； Overlay：不同图形重叠显示；
按光学系统分类
1、成像系统设计软件：CODEⅤ / ZEMAX / OSLO 只解决光信息的传递，不关心实际光能量的分布；
2、非成像系统设计软件：Light Tools / TRACEPRO / ASAP 只关心实际光能量的分布，不解决光信息的传递；
两类设计软件的比较
项目 建模方式 计算方式 所计算光线数 对电脑要求 仿真程度 数学方法 优化能力
是第一套以符合工业标准的 ACIS（固体模型绘图软件）为 核心所发展出来的光学软件。最初是为美国NASA卫星计划开 发，后由美国Lambda Research Corporation公司商品化，开 始走向市场，它是结合真实固体模美国ORA公司推出的非成像系统设计软件，具有光学精度的 交互式三维实体建模软件体系，包括核心模块、照明模块和 资料交换三个主要模块。