Tolerancing in Zemax

Element tolerances
• Decenter X/Y:对lens group的公差分析，单位为lens units。 • Tilt X/Y: 对lens group和surface，单位为度。 用TETX 和TETY。
TOLERANCE OPERANDS
• 全部由4个字母组成，如： Tolerance Radius 用TRAD。 每个公 差操作数都有一个最小和最大值，各个量的公差容限。还可以通 过comment对它进行注释。
制造方面的误差包括： • 曲率半径有误差(radius of curvature) • 厚度有误差(element thickness) • 面形误差(surface shape) • 曲率中心与机械中心有偏差(center offset) • 二次项或其它非球面项系数误差
Material Errors
Environment Errors
环境方面的包括温度，湿度，气压： • 光学和机械材料的热胀冷缩 • 湿度对折射率的影响 • 压强和湿度对折射率的影响 • 系统受振动的影响 • 机械方面的应力
Design Error
• 一般来说，光学系统都有剩余误差（即MF0）。 • 设计误差一般因系统的视场而不同 • 设计结果必须超过设计要求，这样才能在公差的影响范围内，制造出 来的系统能够满足使用要求。
• •
Tolerance control operands
公差控制操作数用来定义compensators,保存中间结果，定义statistical properties和为fringe tolerances 定义test wavelength。 • • • • • • • • CEDV：将extra data value定义为compensators CMCO：将multi-configuration operand value定义compensators COMP:设置compensator， Code=0,1,2分别表示 thickness, curvature,conic CPAR：设置parameter 为compensator SAVE：保存文件来评估前一行中的tolerance SEED：为Monte Carlo分析产生随机数 STAT：为Monte Carlo分析选择分布类型 TWAV：设置试验波长。

近轴光线（Paraxial Rays）;镜头数据(Lens Data);插入或删除面数据 (Inserting and deleting surfaces);输入面注释(Entering surface comments);输入半径数据(Entering radii data);输入厚度(Entering thickness data);输入玻璃数据(Entering glass data);输入半口径数据(Entering semi-diameter);输入二次曲面数据(Entering conic data);输入参数数据 (Entering parameter data);确定光栏面(Defining the stop surface);选择面型(Selecting surface types);各面通光口径的确定(Specifying surface apertures);用户自定义口径和挡光(User defined apertures and obscurations);到达表面和从表面射出的光线的隐藏(Hiding rays to and from surfaces);设置和撤销求解(Setting and removing solves);光圈类型（Aperture Type);入瞳直径（Entrance Pupil Diameter）;像空间F/# （Image Space F/#）;物空间数值孔径（Object Space Numerical Aperture）物空间边缘光线的数值孔径（nsinθm）;通过光栏尺寸浮动（Float by Stop Size）;近轴工作F/#（Paraxial Working F/#）;物方锥形角（Object Cone Angle）;光圈值（Aperture Value);镜头单位（Lens Units）;玻璃库（Glass Catalogs）;光线定位（Ray Aiming）;使用光线定位贮藏器（Use Ray Aiming Cache）;加强型光线定位（慢）（Robust Ray Aiming （slow）;光瞳漂移：X，Y，Z （Pupil Shift：X，Y，and Z）;“视场光瞳偏移比例因子”（Scale pupil shift factors by field）; 变迹法（Apodization Type）;变迹因子（Apodization Factor）;光程差参数（Referece OPD）;近轴光线（Paraxial Rays）;快速非球面追迹（Fast Asphere Trace）;检查梯度折射率元件的口径（Check GRIN Apertures）;半口径余量% （Semi Diameter Margin in %）;半口径的快速计算法(Fast Semi-Diameters);全局坐标参考面（Global Coordinate Reference Surface）;视场（Fields）;偏振状态（Polarization State）;外形图(Layout);二维外形图(2D Layout);3D外形图(3D Layout);立体模型(Solid Model);光线像差(Ray Aberration); 光程(Optical Path);光瞳像差(Pupil Abberation);离焦(Through Focus);全视场(Full Field);矩阵(Matrix);球差（W040），彗差（W131），像散（W222），匹兹凡场曲（W220P），畸变（W311），轴向色离焦项（W020），轴向色倾斜（W111），弧矢场曲（W220S），平均场曲（W220M），子午场曲（W220T）;优化 (Optimization);全局优化(Global Search);锤形优化(Hammer Optimization);消除所有的变量(Remove All Variable);评价函数列表(Merit Function Listing);公差(Tolerancing);公差列表(Tolerance Listing);公差汇总表(Tolerance Summary);镀膜列表(Coating Listing);变换半口径为环形口径(Convert Semi-Diameter to Circular Apertures); 镜头缩放(Scale Lens);生成焦距(Make Focal);快速调焦(Quick Focus)添加折叠反射镜（Add Fold Mirror）;幻像发生器(Ghost Focus generator);系统复杂性测试(Performance Test);表面数据（Surface Data）;系统数据（System Data）;规格数据（Prescription Data）;solve type是zemax中用于设定光学系统结构（Curvature、Thinkness、Class、Semi-Diameter、Conic、Parameter）的操作参数，设定正确的solve type是优化光学系统结构的前提。

Sequential lens data-Surface data: • 面的序号; • 每个面的相关结构数据; • 光学系统的孔径; • 波长; • 视场。 进行优化时,还需要： • 变量; • 优化函数。 For NSC without port system,还需要： • 所有object的结构参数和位置参数; • 所有source和detector的特性参数和位置参数; • 波长。
The system aperture
• 它是很重要的一个参数，决定入瞳的大小，它决定光学系统在物 空间收集多少光线。
System aperture types
•Entrance Pupil Diameter(EPD):直接指定入瞳的大小； •Image Space F/#:无限共轭像空间近轴F数（f/D,只用于物距无穷远）； •Object Space Numerical Aperture：物空间边缘光线的数值孔径nsinθ （物在有限远处,保持N.A.为常数）；
ZEMAX Editors界面
有很多种： • Lens data editor: 基本的lens data，包括surface type, radius, thickness, glass,etc. • Merit function editor:优化时，定义和编辑merit function； • Multi-Configuration editor：为变焦镜头和其它多重结构系统定义多重 结构参数； • Tolerance Data editor：定义和编辑公差数据； • Extra Data editor:需要很多参数的surface data的扩展； • Non-sequential component editor:定义和编辑NSC sources, objects, detectors。

第一章绪论（INTRODUCTION）1.1 关于本手册（About this document）ZEMAX有3个不同的版本：ZEMAX-SE（标准Standard），ZEMAX-XE（扩展Extended），ZEMAX-EE（工程Engineering）。

本手册包含这3个版本，运行在Microsoft Windows和Windows NT操作系统。

1.2 ZEMAX能作什么（What dose ZEMAX do ?）ZEMAX是一种程序，它可以在光学系统设计中建模、分析和帮助。

ZEMAX的界面便于使用，带有一个小型练习库，允许快速的交互设计。

大多数功能通过选用对话框或下拉式菜单运行。

菜单结构允许使用键盘的快捷键实现快速导航或旁路。

本手册提供了使用ZEMAX规则的说明，介绍程序和有用的功能。

1.3 ZEMAX不能作什么（What doesn`t ZEMAX do ?）虽然在设计和分析光学系统时，ZEMAX将给你很多帮助，但无论程序和文件，都不能教会你如何设计透镜或光学系统，设计者仍然是你。

ZEMAX文件不是光学设计、术语学、方法论的教科书。

ZEMAX的用户技术支持包括程序使用帮助，但不包括光学设计基本原理的教程。

如果你没有光学设计经验，你可以先阅读有关的书籍。

下列书籍（并非全部）对你有益。

）后，才能认为是完成设计。

检查ZEMAX的结果是工程师的职责，没有别的办法，这一点在制造成本非常高的情况下更为重要。

1.4 学习使用ZEMAX（Learning to use ZEMAX）在线帮助文件包含了ZEMAX基本应用和其它主题。

安装ZEMAX后，在主菜单中选择帮助（Help），就可以得到在线帮助。

1.5 获得技术支持（Getting technical support）安装和使用ZEMAX时若有问题，请按如下建议得到所需要的信息：1）按目录查看有关章节。

2）查看参考索引条目（在本书的后部）。

3）按你所尝试建立的相应的透镜类型，查看“ZEMAX例题文件”部分。