完整word版,ZEMAX光學(xué)設(shè)計(jì)超級(jí)學(xué)習(xí)手冊(cè)第1章

1、第1章 ZEMAX入門ZEMAX 是一款使用光線追跡的方法來(lái)模擬折射、反射、衍射、偏振的各種序列和非 序列光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)和仿真軟件。ZEMAX有3種版本：ZEMAX-SE （標(biāo)準(zhǔn)版）、ZEMAX-XE （擴(kuò)展版）、ZEMAX-EE （工程版），其中ZEMAX-EE 的功能最為全面。ZEMAX的界面設(shè)計(jì)得比較簡(jiǎn)潔方便，稍加練習(xí)就能很快地進(jìn)行交互設(shè)計(jì)使用。ZEMAX的大部分功能通過(guò)都能選擇彈出或下拉式菜單來(lái)實(shí)現(xiàn)，鍵盤快捷鍵可以用來(lái)引導(dǎo) 或略過(guò)菜單，直接運(yùn)行。本章將要講述ZEMAX中的有關(guān)約定的解釋，界面功能的習(xí)慣用法，以及一些常用窗口操作的快捷鍵。一旦學(xué)會(huì)了在整個(gè)軟件中通用的、簡(jiǎn)單的習(xí)慣用法，

2、ZEMAX用起來(lái)就很容易了。學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）了解界面主窗口菜單的各項(xiàng)功能。（2 ）熟練運(yùn)用快捷工具欄。（3）熟練掌握大量光學(xué)行業(yè)中約定的解釋，如優(yōu)化、公差分析等。（4）熟練掌握各對(duì)話窗口的操作，如鏡頭數(shù)據(jù)、波長(zhǎng)數(shù)據(jù)等。1.1ZEMAX 的啟動(dòng)與退出15系統(tǒng)自動(dòng)在桌面上產(chǎn)生了 ZEMAX快捷圖標(biāo)。同時(shí)，“開始”菜 命令。下面講解ZEMAX的啟動(dòng)與退出。安裝ZEMAX軟件后， 單中也自動(dòng)添加了 ZEMAX1. ZEMAX安裝成功后，需要啟動(dòng)ZEMAX ,才能使用該軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。ZEMAX的啟動(dòng)有4種方式。（1 ）選擇“開始”菜單命令啟動(dòng)。選擇“開始7 ZEMAX ”命令，啟動(dòng)ZEMAX，如圖1

3、-1所示。（2）選擇桌面快捷方式圖標(biāo)。安裝完成，系統(tǒng)會(huì)在桌面上自動(dòng)創(chuàng)建ZEMAX 的快捷方式圖標(biāo)，雙擊圖標(biāo)便可啟動(dòng)ZEMAX，如圖1-2所示；右鍵單擊快捷方式圖標(biāo)后單擊“打開”也可以啟動(dòng)，如圖1-3所示。如果桌面上沒(méi)有快捷方式圖標(biāo)，可以從“開始”菜單中找到相應(yīng)的程序命令發(fā)送到桌 面快捷方式，如圖1-4所示。圖1-1“開始”菜單命令啟動(dòng)jFe-flE2i網(wǎng)上鄰居圖1-2ZEHAJ：桌面快捷方式圖標(biāo)vss.dfi巴呦用dfll Sftfl卻與力HM 4；?珈日«0窗士Jia勺TTtn Z叱附360左件!££|¥滬 .+T3a>E«7fl

4、9;*ii Jtmi" "w>u ur'lD B«l 'fcJ jeii®XnWiHJtttaiiEtt砲劇. aCTTlH 117 'fffl Tcoa 汙uO'".斗*M4M* 玄 a HSttdF| II. zIT JIIL q 2BU(阿h軍pn*i于 *fiLUT u 二 Ll I圖1-3 右擊快捷方式啟動(dòng)倔Vi eH 扌.W*HMlfc- II口 士吒 rd 0*圖1-4發(fā)送桌面快捷方式(3) 選擇快速方式啟動(dòng)。單擊任務(wù)欄快速方式圖標(biāo)也可以啟動(dòng)ZEMAX。如果在任務(wù)欄沒(méi)有快速方式圖標(biāo)，可以在桌面

5、上找到ZEMAX圖標(biāo)，把圖標(biāo)拖動(dòng)到快速啟動(dòng)區(qū)。(4) 雙擊ZEMAX文件啟動(dòng)。在安裝目錄文件里，雙擊帶有“.exe”后綴格式的ZEMAX文件也可以啟動(dòng) ZEMAX ,如圖1-5所示。旦?JlTlCO*fU. J-*! tsilc Jssi.iir 垣ip 11- Lkk3|uixaOOO. d&t (VIIMeOOO. 49I« 暫rnm OTJ 鄧 rir LQO68|=切.切1UlU n ;u -III U-川比卻葉giiTt TTWRiuTh LckriHB-Jiia>SafeL -Un:-milAlFlaXE顧胡Ql仙4；WrUiUldBF4rr M：£

6、;1IMUP 亠 lr*UUrrp I UMurj> InCi I圖1-5 帶exe后綴格式的文件1-6單擊“關(guān)閉”按鈕退出2.設(shè)計(jì)編輯任務(wù)完成后,用戶退出 ZEMAX方式。Pj誓冒闿產(chǎn)翔團(tuán)龍輛Fam MEiMw 郭（1）單擊 ZEMAX 當(dāng)前的ZEMAX文件，（2 ）從“文件菜單” 選項(xiàng)，如圖1-7所示。界面右上角的“關(guān)閉”按鈕 兇，退出ZEMAX。若用戶只是要退出 單擊當(dāng)前ZEMAX文件的右上角的“關(guān)閉”按鈕|兇，如圖1-6所示。（File）退出。選擇“文件菜單”，在彈出的下拉菜單中選擇“ Exit ”tditoTThilpRy Loe 15 ler-rt:世tct”iJ時(shí)b胃 Vt

7、* 強(qiáng)汕iQAb 或Id &P L a. .Pr -VI Arr'y卩b Fi 丨./ Srvu Qf lulled. SrT=-iiti-al/floir-3r-nrn-.L»L We Jr1(*-訂代譏|.Pv4j«L«a3 .圖1-7“文件菜單”退出（3）用鍵盤退出。按“ Ctrl+Q ”組合鍵，退出 ZEMAX。注意：如果有尚未保存的文件，則彈出“是否保存”對(duì)話框，提示保存文件。單擊“是”按鈕保存文件，單擊“否”按鈕不保存文件退出，單擊“取消”按鈕則取消退出操作。1.2 用戶界面啟動(dòng)ZEMAX后將進(jìn)入ZEMAX默認(rèn)的工作界面。ZEMAX的基

8、本界面比較簡(jiǎn)單，包 括一系列菜單和工具按鈕，以及一個(gè)透鏡數(shù)據(jù)編輯界面，如圖1-8所示。4 giHw- Ur Xv 應(yīng)UJL.V» LDXA21M. DTPIL. 0圖1-8基本界面圖匚上玄QBEESisiaEaiaEaa cacEaiBiBiBi sbees=5: I ! IliffE匚#眄HTIm也門¥斗電衍 1 Pl ?'! F -tr<OM06JSt-54Ldard口 fi43亠燈I二E itv0 DW(5TQIlM IbLl/l0 Q(n0 QMfItlfaftaBdardtotinlljrl一0 omV1.2.1 窗口類型ZEMAX軟件有許多不同類型

9、的窗口，每種窗口各有不同的用途，主要包括：（1）主窗口：此窗口包含一塊很大的空面積，其上方有工作區(qū)、標(biāo)題欄、菜單欄、工 具欄等。菜單欄中的命令一般來(lái)說(shuō)可作用于當(dāng)前光學(xué)系統(tǒng)的整體。（2） 編輯窗口： ZEMAX軟件中有5個(gè)不同的編輯器，分別是鏡頭數(shù)據(jù)編輯器、評(píng)價(jià) 函數(shù)編輯器、多重結(jié)構(gòu)編輯器、公差數(shù)據(jù)編輯器和附加數(shù)據(jù)編輯器。（3） 圖形窗口：這些窗口是用來(lái)顯示圖形數(shù)據(jù)、圖表等，如輪廓圖、像差曲線圖、MFT 曲線圖等。（4）文本窗口：文本窗口是用來(lái)顯示文本數(shù)據(jù)，如光學(xué)性能參數(shù)、像差系數(shù)及數(shù)值等。（5）對(duì)話框：對(duì)話框是一個(gè)彈出窗口，其大小無(wú)法改變。對(duì)話框是用來(lái)改變選項(xiàng)或數(shù) 據(jù)，如視場(chǎng)角、波長(zhǎng)、孔徑、表

10、面類型。對(duì)話框還可用在圖形窗口和文本窗口中，以改變 選項(xiàng)。圖1-9所示為視場(chǎng)對(duì)話框。Tht 巨 jftin'sb'iSflBtdFHrIInadioJ!a-z_sUwYFpyw 曲 hl 訓(xùn)冶UPT心V 界如0liounIDCOQOOlaOCDDfl00：<H，-laDDDU 1|aC(CDGi1p 1H1 '1 lb.1' rI TlT1】1T-門_> AO|. XL：:.J-.LJ.L|j|l , J1II'.1 "卩1 IL|iJ",1J1 1 III.1IIcnrr1: -J;:上HE：卜XKK匚二：工1Z.：L-

11、jIvL 4亠丨丄:丄fj JJLSLlL以叮1A -p tw廣r*Mrir-=-Ilijai.1 . JS.V.11:1 1 1 nnC11 C 3(1H11 1 1 1*1 c1.i f.i也w 1莎L ；r 3r ar i廠ID廠II廠t fh圖1-9視場(chǎng)對(duì)話框圖所有的窗口都可用鼠標(biāo)或鍵盤命令來(lái)移動(dòng)或改變大?。▽?duì)話框除外）1.2.2 主窗口介紹主窗口的菜單欄如圖 1-10所示。Ct IHUK-EL - Minuu - D:V?iuf!E3i> K±ItfiiZUAlSUKLILSLUMS. LUUg亦|當(dāng)誨口劍F亡L 5亡ij扁 賦T臥"ELTj"彳T

12、 Td I兀I圖1-10 主窗口菜單File）：用于文件的打開、關(guān)閉、保存、重命名。Editors）:用于打開或關(guān)閉編輯器。 System）:用于確定整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的屬性。Analysis）：不能改變鏡頭數(shù)據(jù)，只是從給定的鏡頭數(shù)據(jù)中計(jì)算出結(jié)果,各菜單在后續(xù)章節(jié)中有詳細(xì)的介紹，想了解各菜單中特殊功能的詳細(xì)使用方法，請(qǐng)看 后續(xù)章節(jié)中的專門介紹。（1）文件菜單（2）編輯菜單（3）系統(tǒng)菜單（4）分析菜單（ 用數(shù)字或圖形表示。這些結(jié)果包括輪廓圖、像差曲線圖、點(diǎn)列圖、衍射計(jì)算，等等。（5）工具菜單（Tools）：可以改變鏡頭數(shù)據(jù)或?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算。這些包括 優(yōu)化計(jì)算、公差、套樣板、執(zhí)行宏語(yǔ)言程序，等

13、等。（6） 報(bào)告菜單（Reports）：用文本方式記錄鏡頭設(shè)計(jì)結(jié)果，這些特性包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯總 和各個(gè)表面數(shù)據(jù)匯總。（7）宏指令菜單（Macros）:用于編輯和運(yùn)行目錄文件。（8） 擴(kuò)展命令菜單（Extensions）:提供擴(kuò)展命令功能，這是ZEMAX的編輯特性。（9）窗口菜單（Window ）:從當(dāng)前所有打開的窗口中選擇哪一個(gè)置于顯示的最前面。（10）幫助菜單（HelP ）:提供在線幫助文本。Ctrl + Q ”組合鍵將退出大多數(shù)常用菜單選項(xiàng)可用鍵盤快捷方式執(zhí)行。例如，按“ZEMAX?？旖萱I的縮略字母列在相應(yīng)的菜單選項(xiàng)邊上。在主窗口中，各窗口之間相互轉(zhuǎn)換的快捷鍵是“Ctrl + Tab”，可使

14、ZEMAX的主窗口自動(dòng)向前切換。1-11所示。在主窗口中菜單欄下還顯示了一排快捷按鈕，如圖車吐LLUEE 2U1LIU imFryzu tz丄emtux述ATLLWdMmiKOe| 曲11 I |加j rrih刊 W(| 臥藥圖1-11快捷按鈕欄這一排按鈕稱為工具條，工具條可用來(lái)快速選擇常用的一些操作命令，所有這些按鈕 的功能在菜單中都能找到。在"Environment ”窗口中可找到用 3個(gè)字母表示的所有按鈕名稱。它使用對(duì)應(yīng)于對(duì)話 框詳細(xì)標(biāo)題的3個(gè)方便記憶字母。如果屏幕分辨率低，就不會(huì)顯示出所有的按鈕。推薦使 用1024 X 768或更高的屏幕分辨率。123文件菜單文件菜單(Fil

15、e)如圖1-12所示，包含以下幾個(gè)子菜單項(xiàng)。CtJl+FriTi*a匚昇MCwl+9圖1-12 文件菜單ZEMAX恢復(fù)到起始狀態(tài)，當(dāng)前打ZEMAX將警告要保存鏡頭數(shù)據(jù)。(1) 新建(New )：清除當(dāng)前的鏡頭數(shù)據(jù)。此選項(xiàng)使 開的窗口仍然打開，如果當(dāng)前的鏡頭未保存，在退出前(2) 打開(Open)：打開一個(gè)已存在的鏡頭文件。此選項(xiàng)打開一個(gè)新的鏡頭文件，當(dāng)前打開的窗口仍然打開，如果當(dāng)前的鏡頭未保存，在退出前ZEMAX 將警告要保存鏡頭數(shù)據(jù)。用"另存為”選項(xiàng)。As):將鏡頭保存為另一名稱。此選項(xiàng)將文件保存為另一名稱或保(3) 保存(Save):保存鏡頭文件。此選項(xiàng)用于保存鏡頭文件，當(dāng)將文件

16、保存為另一名 稱或保存在另一路徑下時(shí)，(4) 另存為(Save 存在另一路徑下。Use Session Files):選擇使用 Session 文件。(5) 使用場(chǎng)景文件(（6）序列或者混合模式（Sequential or Mixed Sequential/Non Sequential Mode ）:選擇序 列或序列跟非序列混合設(shè)計(jì)模式。非系列設(shè)計(jì)模式。（7）非序列模式（Non Sequential Mode）：選擇 ZEMAX（8） 插入透鏡（Insert Lens）:在編輯器中插入透鏡。（9）屬性（Preferences）:軟件特性。ZEMAX會(huì)提醒保存鏡頭；否（10）退出（Exit）:退

17、出ZEMAX。如果鏡頭已被更改，則，將終止程序。U1 E£ SfltDQ Dzvrrncm Pila IfflS加如PU Lt PWUUVLI±±Lr h iJilv.Hfl - II I t124編輯菜單旳 nSh_lt+E2 fyIl I n打編輯菜單（Editors）如圖1-13所示。1 .鏡頭數(shù)據(jù)（Lens Data）。圖1-13編輯菜單鏡頭數(shù)據(jù)編輯器是一個(gè)主要的電子表格，將鏡頭的主要數(shù) 據(jù)填入就形成了鏡頭數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)中每一個(gè)面的曲 率半徑、厚度、玻璃材料。單透鏡由兩個(gè)面組成（前面和后面）， 物平面和像平面各需要一個(gè)面，這些數(shù)據(jù)可以直接輸入到電子

18、表格中。當(dāng)鏡頭數(shù)據(jù)編輯器顯示時(shí)，可以將光標(biāo)移至需要改動(dòng)的地方并將所需的數(shù)值由鍵盤 輸入到電子表格中。 每一列代表具有不同特性的數(shù)據(jù)，每一行表示一個(gè)光學(xué)面，如圖1-14所示。in rtf y 心1Surf |RodiuvThiclna'8( icdZilDO叫1 57d|gjL二it?D.DDcjd.odd|1d.udu|圖1-14透鏡數(shù)據(jù)編輯窗口光標(biāo)可以移動(dòng)到需要的任意行或列，向左或右連續(xù)移動(dòng)光標(biāo)會(huì)使屏幕滾動(dòng)，這時(shí)屏幕 顯示其他列的數(shù)據(jù)，如半徑、二次曲線系數(shù)，以及與所在面的面型有關(guān)的參數(shù)。屏幕顯示 可以從左到右或者從右到左滾動(dòng)?！癙ageUp”和“Page Down”鍵可以移動(dòng)光標(biāo)到所

19、在列的頭部或尾部。當(dāng)鏡頭面數(shù)足夠大時(shí)，屏幕顯示也可以根據(jù)需要上下滾動(dòng)。（1）插入/刪除面數(shù)據(jù)（Insert/Delete Surfaces），如圖1-15所示。Lens Parta Edit 口z:1弓nD.lJ"土 一 X.L.i>L-Il1- CblL1匚 ul+C.11*1 -F丘il Call1F?3*1 RvvIInzer- Sn'tice IzisptRadiusTtiikuassInizaziyLni .n.j.'L*IniO.OQOIn；inity-Ins七r £ 也El.grCtrLIIni圖1-15插入或刪除面數(shù)據(jù)菜單在初始狀態(tài)（除

20、非鏡頭已給定）通常顯示3個(gè)面：物面、光闌面、像面，物面與像面是永有的，不能刪除，其他面可以用“Inserf或“Delete”鍵插入或刪除（如圖1-15所示）。 物平面前和像平面后不能插入任何面，這里的"前面”表示一個(gè)序號(hào)較小的面；而"后面” 表示一個(gè)序號(hào)大的面。光線順序地通過(guò)各個(gè)表面， ZEMAX 中的面序號(hào)是從物面，即第 0面，到最后一個(gè)面 （即像面）排列的。若想在電子表格中輸入數(shù)據(jù)， 移動(dòng)光標(biāo)到正確的方格， 然后從鍵盤輸入， 可以用“ Backs pace”鍵編輯修改當(dāng)前的數(shù)據(jù)， 一旦要編輯方格中的內(nèi)容， 可以用左方向鍵、 右方向鍵、“ Home”、“ End”鍵瀏覽整

21、個(gè)文件。當(dāng)數(shù)據(jù)已改好時(shí)，按任意方向鍵或單擊屏幕的任意位置或，按“Enter”鍵可結(jié)束當(dāng)前編輯。在數(shù)據(jù)編輯器中還有一些快捷方法：若要增加當(dāng)前的值，在數(shù)字前寫一個(gè)加號(hào)，例 如，如果顯示的數(shù)據(jù)是 10,輸入“ +5”，按“ Enter”鍵，數(shù)字會(huì)變?yōu)?5。符號(hào)“*”和“ /” 也同樣有效。要減少數(shù)字，可用負(fù)號(hào)和一個(gè)空格，如輸入“5”，可以將17變?yōu)?2。注意這里“ ”和“ 5”之間必須有一個(gè)空格；如果不輸入一個(gè)空格，程序會(huì)認(rèn)為輸入 的是一個(gè)負(fù)的新數(shù)值。輸入“ *、1”可以改變數(shù)值的正負(fù)號(hào)。（2）輸入面注釋（Entering Surface Comments），如圖 1-16 所示。每個(gè)面都有一個(gè)注釋

22、欄，通過(guò)它可以輸入最大到32個(gè)用戶文本字符，這些注釋能增強(qiáng)鏡頭特性的可讀性，且不影響光線追跡。在某些分析功能中也會(huì)顯示這些面的注釋，整 個(gè)注釋內(nèi)容都可以被隱藏。如圖1-16所示。（3）輸入半徑數(shù)據(jù)（Entering Radius Data），如圖1-17所示。圖1-17輸入半徑數(shù)據(jù)欄圖1-16 輸入面注釋欄為輸入或改變一個(gè)面的曲率半徑，移動(dòng)光標(biāo)到所要的方格中，將新的數(shù)據(jù)輸入，半徑數(shù)據(jù)通常用透鏡的計(jì)量單位輸入和顯示，這些計(jì)量單位是表示長(zhǎng)度的。(4) 輸入厚度數(shù)據(jù)(Entering Thickness Data )。移動(dòng)光標(biāo)到所要的方格中，將新的數(shù)據(jù) 輸入，厚度數(shù)據(jù)通常用透鏡的計(jì)量單位輸入和顯示。

23、面厚度表示一個(gè)面到另一個(gè)面的距離，像平面的厚度是唯一不被使用的數(shù)據(jù)。通常在 一個(gè)反射鏡后改變厚度符號(hào)，奇數(shù)次反射后，所有的厚度都是負(fù)的，這種符號(hào)規(guī)定與反射 鏡的序號(hào)和當(dāng)前的坐標(biāo)轉(zhuǎn)折無(wú)關(guān)，這種基本規(guī)定不能通過(guò)將坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)180。來(lái)代替。(5) 輸入玻璃數(shù)據(jù)(Entering Glass Data)。每個(gè)面所用的玻璃材料是通過(guò)將玻璃名輸入鏡頭數(shù)據(jù)編輯器的“Glass ”中來(lái)確定的，玻璃名字必須是當(dāng)前已被裝載的玻璃庫(kù)中的玻璃名稱之一，默認(rèn)的玻璃目錄是“Schott”,其他目錄也是可選用的。Mirror ”。當(dāng)輸入新玻璃時(shí),如要把某一個(gè)表面定為反射面，這一面的玻璃應(yīng)命名為“ 可在玻璃名稱上添加“ / P

24、”選擇項(xiàng)，如圖1-18所示。這個(gè)選項(xiàng)可以使ZEMAX 通過(guò)改變前后面的曲率半1Swt TypeCiMi1ScanloTtifSTol1 TXa|EZfHnE圖1-18輸入玻璃數(shù)據(jù)欄徑，來(lái)維持該面前后頂點(diǎn)間的光焦度保持不變。例如，如 果玻璃已選擇為 BK7,輸入一個(gè)新玻璃“SF1/P”將使玻璃 變?yōu)镾F1，同時(shí)調(diào)整前后面半徑使光焦度保持不變。ZEMAX 能使頂點(diǎn)間的光焦度保持不變，但是由于玻 璃的光學(xué)厚度的改變，整個(gè)光焦度將會(huì)有微小的改變，這種影響對(duì)薄透鏡是很小的。(6) 輸入半口徑數(shù)據(jù)(Entering Semi-Diameter)，如圖 1-19 所示。IrC：n r?i1 珥 Fd.iiI

25、nrVi評(píng) Jelp1Surf : TvpeSejM-Eime+eT13.COOproStniidejd|0 CDf)1 I HAp.noD圖1-19輸入半口徑數(shù)據(jù)欄:TypsCezlic創(chuàng)J0 ODDCTOn HDD皿Stondofd0 OCD1-19圖1-20二次曲面數(shù)據(jù)輸入欄Lens Data EditGE半口徑的默認(rèn)值是由通過(guò)追跡各個(gè)視場(chǎng)的所有光線，沿徑向所需的通光半徑自動(dòng)計(jì) 算獲得的。如果半口徑值已給定，那么這個(gè)給定的數(shù)據(jù)旁 將有一個(gè)“ U ”，這說(shuō)明此半口徑是用戶定義的，這個(gè)半口 徑只影響外形圖中各面的繪圖，不反映面的漸暈。如圖所示。1-20(7) 輸入二次曲面數(shù)據(jù)(Enterin

26、g Conic Data )，如圖 所示。許多不同的曲面面型中都允許有二次曲面數(shù)據(jù)。輸入或改變一個(gè)面的二次曲面系數(shù)時(shí),移動(dòng)光標(biāo)到所需的方格，鍵入新數(shù)值即可。二次曲面系數(shù)不是長(zhǎng)度度量，參見面型關(guān)于二 次曲面的定義。(8) 確定光闌面(Defining the Stop Surface )。光闌面可以是系統(tǒng)中除去物面和像面的任意一面。要改變光闌面， 面的這一行最左邊的一列（即有數(shù)字的一列），打開“ Surface 1框，選擇“ Make Surface Stop”選項(xiàng)，對(duì)話框消失，這個(gè)面顯示“ 圖1-21所示）?？呻p擊將成為光闌Properties”（面型 1）對(duì)話STO”，而不是面序數(shù)（如假定此

27、系統(tǒng)有坐標(biāo)戶匹理晝礙I確定光闌面時(shí)保證如下前提是很重要的：使入射光瞳與物面同軸， 轉(zhuǎn)折、偏心、全息、光柵以及其他能改變光軸的組件，應(yīng)將光闌放在這些面之前。廠lynT憶血rs圖1-21改變光闌面對(duì)話框如果系統(tǒng)是關(guān)于光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，那么這種限制就不需要了，只有使用了使光軸產(chǎn)生 偏心或傾斜的面的系統(tǒng)，才要求將光闌放在這些面之前。如果坐標(biāo)發(fā)生轉(zhuǎn)折，對(duì)只是由反射鏡組成的另一種共軸系統(tǒng)，即使光闌面放在這些反 射鏡后，光瞳位置也可以正確地計(jì)算出來(lái)。在某些系統(tǒng)中是不可能將孔徑光闌放在坐標(biāo)轉(zhuǎn) 折前的，因此必須對(duì)光線進(jìn)行定位。（9）選擇面型（Selecting Surface Type ）。ZEMAX 中的面有平

28、面、球面、二次曲面，所有這些面型都是在標(biāo)準(zhǔn)面型的基礎(chǔ)上組 合而成的。雙擊鏡頭數(shù)據(jù)編輯器最左一列，顯示面型數(shù)據(jù)對(duì)話框，對(duì)話框里有一行是面型，從下拉菜單中選擇適當(dāng)?shù)拿嫘停ㄈ鐖D1-22所示）。ZEMAX提供了包括標(biāo)準(zhǔn)型的多種面型，許多光學(xué)設(shè)計(jì)只使用標(biāo)準(zhǔn)面型。（10）各面通光口徑的確定（ Specifying Surface Aperture）。各面的通光口徑用來(lái)考慮漸暈的影響。ZEMAX中有11種通光口徑類型：無(wú)口徑、環(huán)口徑和擋光是用通過(guò)和阻攔光線的面積來(lái)分別定ZEMAX 將在面序號(hào)前顯示“ * ”，或在數(shù)據(jù)編輯器0的虛擬面，然后在此面上設(shè)定附加口徑，從而在 這對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的口徑是很有用的。形口徑、環(huán)

29、形擋光、長(zhǎng)方形口徑、長(zhǎng)方形擋光、橢圓口徑、橢圓擋光、星形擋光、用戶自 定義口徑、用戶自定義擋光和浮動(dòng)口徑。 義的，當(dāng)通光口徑被定義在一個(gè)面時(shí)， 中說(shuō)明。可以在需要的位置插入一個(gè)厚度為 某一個(gè)光學(xué)元件中設(shè)定一個(gè)以上的口徑，多重口徑或擋光也可以由用戶自定義其特性而同時(shí)放在一個(gè)單獨(dú)的面上，可以在面數(shù)據(jù)對(duì)話框中為每個(gè)面設(shè)置通光口徑。雙擊鏡頭數(shù)據(jù)編輯器最左邊一列可產(chǎn)生面數(shù)據(jù)對(duì)話框,當(dāng)口徑類型為“無(wú)口徑”（默認(rèn)值）時(shí)，所有反射和折射的光線都允許通過(guò)該面。Smc弓 Dartxf tieTudAlOrii 匚旳: 5口鈿 1 H斗昭FF ? tKrJin±=-Bmk Pulji.T FresT忖 S

30、urroco 1 FrtiprC J usr?irxf 11 r/p* 7”Tkr-i,!. c ftJ lpi| ii z-11?PmDr»1Ap-IZ* fciCBSrfefc t 4T 1 EL11匚川M總T州白11zJP玲咄 Pe.刃刃L IjzftThE 創(chuàng)iFimrift圖1-22選擇面型對(duì)話框通過(guò)一個(gè)面的光線完全與鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的半口徑值無(wú)關(guān)，這些設(shè)置的半口徑數(shù)據(jù)只在繪制鏡片元件圖時(shí)起作用,不決定漸暈。為把口徑變成默認(rèn)值或改變當(dāng)前口徑的類型,可以在面數(shù)據(jù)對(duì)話框種選擇其他的口徑類型，如圖1-23所示。filr/p*：Irp"Dr li-Tkr-1,1. c-

31、ftJ |pi| ii.EiriqSrhfc h 4TI TPtagFiciiiNanrSpiderFt«id-DuLff El初戲Af電I4 E卿刈Dt«h舟I我LJKrCag*viMFjOafrcApiftiJQ圖1-23 選擇通光口徑對(duì)話框F面分別講述各個(gè)口徑類型。 環(huán)形口徑/擋光：環(huán)形口徑是由環(huán)形面積定義的，到達(dá)該面時(shí)小于最小半徑和大于最大半徑的光線被攔掉。最小與最大半徑之間的光線允許通過(guò)。環(huán)形擋光與環(huán)形口徑互補(bǔ)。x，y決定的長(zhǎng)方形面 長(zhǎng)方形口徑/擋光：如光線與該面的交點(diǎn)在由長(zhǎng)方形的半寬度 積以外，光線被阻止通過(guò)該面。長(zhǎng)方形擋光與長(zhǎng)方形口徑互補(bǔ)。 橢圓口徑/擋光：如

32、光線與該面的交點(diǎn)在由橢圓的半寬度x,決定的橢圓面積以外，光線被阻止通過(guò)該面。橢圓擋光與橢圓口徑互補(bǔ)。 星形：星形是由每臂的寬度和臂數(shù)定義的。 ZEMAX中假定取相同臂長(zhǎng)，相同轉(zhuǎn)角 分布。第一個(gè)臂取沿x軸正向角度為零的位置。 具有不同臂長(zhǎng)和不同轉(zhuǎn)角分布的復(fù)雜星形可 以用相鄰的多個(gè)虛擬面上的幾個(gè)星形構(gòu)成，坐標(biāo)轉(zhuǎn)折面可以將星形旋轉(zhuǎn)至任何想要的角度。 用戶自定義口徑/擋光：參見下一節(jié)中的詳述。 浮動(dòng)口徑：除了最小半徑一直為 0夕卜，它與環(huán)形口徑是相似的。最大半徑與該面的半口徑相同，由于半口徑值可以用ZEMAX 調(diào)整（在自動(dòng)模式下），因而口徑值隨半口徑值浮動(dòng)。當(dāng)宏指令或外部程序追跡默認(rèn)半口徑以外的光線時(shí)

33、，浮動(dòng)口徑是很有用的，它可 以將這些光線攔掉。上述的所有口徑都是由頂點(diǎn)的子午面向光學(xué)面投影模擬的，實(shí)際光線與表面交點(diǎn)的坐 標(biāo)x、y用來(lái)決定漸暈，z坐標(biāo)被忽略。如果口徑被放在當(dāng)作光學(xué)面前面的虛構(gòu)面而不是直 接放在曲面上，那么對(duì)陡峭的光學(xué)面來(lái)說(shuō)，會(huì)有不同的計(jì)算結(jié)果。只有在入射角很陡時(shí)這 種情況才會(huì)發(fā)生，除非虛構(gòu)面能更精確地代表你的現(xiàn)狀。通常最好將口徑直接放在光學(xué)面上，用輸入X偏離量或丫偏離量或X、Y偏離量的方法，所有類型的口徑都可以偏離當(dāng)前光軸，這種偏離量以透鏡計(jì)量單位給定。記住偏離 不會(huì)改變主光線，光闌必須與物體同軸。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)離軸望遠(yuǎn)鏡，可以將光闌放在光 軸和離軸系統(tǒng)中。 用戶自定義口徑和

34、擋光（ User defined apertures and obscurations）。通常可以方便地使用環(huán)形、長(zhǎng)方形、橢圓口徑和擋光，它們包括了大多數(shù)情況。但是， 有時(shí)候需要一個(gè)更廣義的口徑。ZEMAX 允許用戶用一系列有序數(shù)對(duì)（x1，y1）、（ x2，y2）、（xn, yn），來(lái)定義口徑，這些點(diǎn)是多邊形的頂點(diǎn)。多邊形可以是任何形狀，且可以用簡(jiǎn)單 或復(fù)雜的方式封閉。復(fù)合多邊形可以定義成嵌套或獨(dú)立，建立用戶自定義口徑或擋光，從口徑類型列表中 選擇需要的類型（口徑或擋光）。然后單擊“ Edit User Aperture ”，將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)允許編輯和 滾動(dòng)定義多邊形的點(diǎn)的列表框，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的文

35、本編輯器。該面的x和y的坐標(biāo)可以直接輸入，用一組 x和y都設(shè)置為0的數(shù)據(jù)行表示多邊形的端點(diǎn)，因而多邊形不能用頂點(diǎn)為 （0，0）的點(diǎn)定義。若一個(gè)頂點(diǎn)必須定義為（0，0），那么將用一個(gè)非常小的值代替其中的一個(gè)。例如（ 1e 6，0），只要至少有一個(gè)坐標(biāo)不為0，那么這個(gè)點(diǎn)就被認(rèn)為是頂點(diǎn)而不是表示多邊形的端點(diǎn)。最后列出的頂點(diǎn)被認(rèn)為與第一個(gè)點(diǎn)相連。例如定義一個(gè)邊長(zhǎng)為20單位的矩形。這些點(diǎn)為：1010101010，10，10，10， 0， 0注意，最后一個(gè)點(diǎn)與第一個(gè)點(diǎn)是被假定相聯(lián)的。因而定義了矩形的最后一條邊，復(fù)合多邊形用坐標(biāo)為（0, 0）的行將其分開。例如，由兩個(gè)狹縫組成的口徑，每個(gè)狹縫的寬度 是5個(gè)單

36、位，狹縫之間相隔 10個(gè)單位，這些點(diǎn)為：10,1010,5,5,0, 010,1010101010,5,5,1010100,復(fù)合多邊形也可以被嵌套。若一條光線的交點(diǎn)落在一個(gè)多邊形中，而這個(gè)多邊形又位 于另一個(gè)多邊形里面，那么這個(gè)點(diǎn)被認(rèn)為是在口徑外。允許在一個(gè)口徑中定義一個(gè)島形 （Islands）,使其變?yōu)閾豕猓环粗嗳弧Ｔ试S有多層嵌套，每層都產(chǎn)生點(diǎn)的在內(nèi)和在外的狀 態(tài)，允許用戶自定義口徑中的點(diǎn)的最大數(shù)目為100。（11）到達(dá)表面和從表面射出的光線的隱藏（Hide Rays to and fromSurface）。圖1-24所示面對(duì)話框中有一個(gè)“ hiding ”選項(xiàng)，可把到達(dá)表面和從表面射出的

37、光線隱 藏起來(lái)。若此選項(xiàng)被選中，在輸出的各種外形圖中被選中的面上將不繪制到達(dá)或從面上射 出的光線。till' rhoA-VE Td Ns -E Hot E酹亠印MIffC>-n Lx , 4 LInheil_J T時(shí)#1 旳f£ltv4Du9 ； lilACe-bcilSTiE#1Hr.圖1-24 到達(dá)表面和從表面射出光線選項(xiàng)對(duì)話框（12）設(shè)置和撤銷求解（Setting and Removing Solves）。大多數(shù)數(shù)據(jù)列（如半徑和厚度）會(huì)有一種或多種求解的方法。在一個(gè)方格中設(shè)定解， 在該位置處雙擊鼠標(biāo)左鍵、單擊鼠標(biāo)右鍵或者在鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中選擇菜單都可實(shí)現(xiàn)上述 功能

38、，如圖1-25所示。ThickriEa-a- nal.be* 口*n jurirncECharRaihauhl t些m釘Lit Fiki-pOdlLP心Ik扌nutt F« 由 Hl匚 cfnpefi£3lix Cat” 0 Fifll 旳 sTon 茁L Wgj圖1-25厚度求解對(duì)話框(13) LDE 窗口的菜單選項(xiàng)(Menu Options )。選擇面型，以及設(shè)置解和變量,鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的菜單選項(xiàng)用來(lái)插入和刪除面數(shù)據(jù), 如圖1-26所示。fl LatLS tula KiIlLdc.JUTt ypc SLBnrvu:丁 luckneteGl-n二Coni L'l

39、ajholcrOBJSteodfliPdIntimtT< 4叫GtaodardR LDltVD.CDD(.aaoLit A詛寶甘心站 LblCT0 BiElUB.DlU1心a on圖1-26鏡頭數(shù)據(jù)編輯器1-27所示。(14)編輯(Edit):編輯菜單中提供以下選項(xiàng)，如圖L il ISlyCtrUC制Lt C41 r 科舟r*S-KlL'eThickrneaInfinityIpfrniiylafinitya ooDa.ooDif imi-y-Ckrl+bilw luCtrl* jis圖1-27編輯菜單?面型(Surface Type):這個(gè)選項(xiàng)可以改變面型。?插入面(Insert

40、 Surface):在電子表格的當(dāng)前行中插入新面，快捷鍵是"Insert ”。?后插入(Insert After):在電子表格的當(dāng)前行后中插入新面,快捷鍵是"Ctrl-1 nsert”。?刪除面Delete ”。?剪切面 這些面。(Delete Surface):刪除電子表格的當(dāng)前行。快捷鍵是“(Cut Surface):將單面或多個(gè)面數(shù)據(jù)復(fù)制到Windows剪切板上，然后刪除說(shuō)明：?jiǎn)蚊婊蚨嗝姹仨氂靡韵碌娜我环N方式選中。 用鼠標(biāo)：?jiǎn)螕羲x中的第一面,按住左鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)將所選的面覆蓋。被選中的面會(huì)用當(dāng)前顯示色的反色顯示，若只選一個(gè)面，從所要的面處上下拖動(dòng)鼠標(biāo)至兩行被選中， 然

41、后將鼠標(biāo)拖回到所要的行。用鍵盤：將光標(biāo)移至所要面的任意方格，按住“Shift”鍵，上下移動(dòng)光標(biāo)直到所需的面被選中，被選中的面用當(dāng)前顯示色的反色顯示。若只選一個(gè)面，從所要的面處上下移 動(dòng)光標(biāo)至兩行被選中，然后將光標(biāo)移回到所要的行。? 復(fù)制面(Copy Surface):將單面或多個(gè)面數(shù)據(jù)復(fù)制到Windows剪切板上，選中單面或多面，參見“ Cut Surface ”中的介紹。?粘貼面(Paste Surface):從 Windows剪切板上復(fù)制單面或多個(gè)面數(shù)據(jù)到鏡頭數(shù)據(jù) 編輯器中當(dāng)前光標(biāo)的位置。面數(shù)據(jù)必須先用上面講的“Cut Surface”或“ CopySurface”復(fù)制到Windows剪切

42、板上。?復(fù)制方格(Copy Cell):復(fù)制單個(gè)方格數(shù)據(jù)到Windows剪切板上。?粘貼方格(Paste Cell):將Windows剪切板上的單個(gè)方格復(fù)制到當(dāng)前方格。數(shù)據(jù)必 須先用“ Copy Cell ”將其復(fù)制到 Windows剪切板上。?復(fù)制電子表格(Copy Spreadsheet):用適合于粘貼到另外的Windows應(yīng)用程序的文本格式將高亮顯示的面或整個(gè)表格(如果沒(méi)有面被選中)復(fù)制到Windows剪切板上。如圖1-28(15)求解(Solves):解和變量可以設(shè)置在鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的許多數(shù)據(jù)上， 所示。RcLlllUbInfinityInf an】壞InCinitir圖1-28求解

43、菜單選項(xiàng)? 半徑(Radius):設(shè)置曲率半徑求解。?厚度(Thickness):設(shè)置厚度求解。?玻璃(Glass):設(shè)置玻璃求解。? 半口徑(Semi-Diameter):設(shè)置半口徑求解。?二次曲線(Conic):設(shè)置二次曲線系數(shù)求解。? 參數(shù)(Parameter):設(shè)置參數(shù)列的求解。?變量附加標(biāo)識(shí)(Variable Toggle):把當(dāng)前所選方格的狀態(tài)變?yōu)榭勺儭４瞬僮鞯目旖?鍵是“ Ctrl+Z ”。(16)視圖(View )。顯示注釋(Show Comments):若該菜單被選取，將顯示注釋列。若未被選取，注釋列 將隱藏，如圖1-29所示。注釋的顯示與隱藏，只是用于當(dāng)前對(duì)話期間。L.ri

44、u Data. hdiLcxadit5世 f Ty ODJ25VgstKr it :BTBt hlE 蟲dii.L* *；： I' iluMiUtinityItflUitTBESS農(nóng)Tj抽九口圖1-29視圖菜單(17)幫助(Help )。使用LDE ( Using LDE ):產(chǎn)生使用鏡頭數(shù)據(jù)編輯器的聯(lián)機(jī)幫助，如圖1-30所示。Uhl nof nu囲即 吟 r A VVeicome to the ZEMAX Hlp System!The 菲 MflXHeipS 捍 eE 塚 inendpj 査 qiFich 1 時(shí)廿encetoci rof cocwnorty used fsa)i&#

45、171; lflJ£UV( I i$nG(li«er4ftd4S9 replaccinEnl lor I he mere caiTCre''ierav ZEMftX 忻才9 g(k Vflu ern access frie ZEUW (SwdH frOnlttelM) Whij niin ZE MAXm? ZTHW Kno耐如創(chuàng) 50 lEMErraxtciMiJ I rs an e«celeri swrcE oFtftlOfTiaMn aboulhown use ZEUw n lOKfroniaf aoplic訓(xùn)5 n(Hes,and sixwt

46、 nole%aiEdl 也樹4igusers rrke themet el r- rn ZfuAX liwFirstTirne Lfse aras oF!be KrHjiMedoe Dj 址 dl M»wz£rfjiLuiW3；Laieacfi£s?Fu3tJlni£" *圖1-30幫助窗口2.評(píng)價(jià)函數(shù)(Merit Function )。評(píng)價(jià)函數(shù)編輯器用來(lái)定義、修改和檢查系統(tǒng)的評(píng)價(jià)函數(shù),系統(tǒng)評(píng)價(jià)函數(shù)用于優(yōu)化數(shù)據(jù)。如圖1-31、圖1-32所示。* Lus data1 U j-ltUUtw ilinrIcQujD*l旨弧mi毎EjU珞'，.

47、-:、!叫一 JLt .J. Cu i y - T J 1；" = 1F3llrdoTJ'> 廠；：*1 : r-圖1-31評(píng)價(jià)函數(shù)菜單選項(xiàng)仃3.多重?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(Multi-Configuration )。多重?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編輯器與鏡頭數(shù)據(jù)編輯器相同。為編輯方格中的內(nèi)容，只要把光標(biāo)移動(dòng)到此方格中，將新數(shù)據(jù)輸入(如圖1-33所示)。若設(shè)置方格的解，雙擊鼠標(biāo)左鍵尾或選擇求解類型的菜單項(xiàng)，如圖1-34所示。1*111 L-Cli Ilf 1(FflFFUDvKrJNuIUluJ(E'l luLlX' CufiiLFAlien Edi-tiiJ-1叵叵Un*. Scl-

48、Z-FI TpiIl 豈 E占Ev*Kr :sg !i'- n于 ij ?Al1: PfFT0111V麗屮mkrKII圖1-33多重結(jié)構(gòu)編輯器窗口圖1-34多重結(jié)構(gòu)屬性對(duì)話框4.公差數(shù)據(jù)(Toleranee Data)。公差數(shù)據(jù)編輯器用來(lái)定義、修改和檢查系統(tǒng)中的公差值，如圖1-35所示。切 tdlcriUlCE- EdLtOE圖1-35 公差數(shù)據(jù)編輯器窗口5.附加數(shù)據(jù)(Extra Data)。這個(gè)功能只能在 ZEMAX-EE版本中才能使用。附加數(shù)據(jù)編輯器只有在ZEMAX-EE 版本中特殊的面才能使用，除了附加數(shù)據(jù)值能被顯示和編輯外，附加數(shù)據(jù)編輯器與鏡頭數(shù)據(jù) 編輯器是相同的，如圖 1-3

49、6所示。r- jtiirx5uz-E :Type|tfaL tseJ 1Kai bzsd 2Holt Used 3CBJ5T0IVA號(hào) Landa nt 1ZiIl b SaZrax Tn-bli V*l” 1tl zd hHlr "右t：+ HdiTor圖1-36 附加數(shù)據(jù)編輯器窗口6.非序列結(jié)構(gòu)(Non-sequential Components ),如圖 1-37 所示。Ct玉t Ttp=Pct ObfjsctlE.sL<le- DfH Tosition|¥ Pasi t inc|1肌da ubjBut0D .000(i .u.ugLNull Object50

50、OdO0 O'O3恥JJ QbiKt1cD DMD .DIDl 口stiliar5cifuc-Jiti-J. CaspuEieiiL E<LxLdx.圖1-37非序列結(jié)構(gòu)編輯器窗口7.撤銷，重做(Undo，Redo)。1.2.5系統(tǒng)菜單系統(tǒng)菜單(System)如下圖1-38所示。此菜單包含以下幾個(gè)子菜單。Ifd°-CLtLCulQ 嗎Lhfi,CuLl也i"T±ic>ne=sU iniCy1 DDO一kinicy-Cut丄町（1）更新（Up date）。這個(gè)選項(xiàng)只更新鏡頭數(shù)據(jù)編輯器和附加數(shù)據(jù)編輯器中的數(shù)據(jù)。更新功能用來(lái)重新計(jì)算 只影響鏡頭數(shù)據(jù)編

51、輯器和附加數(shù)據(jù)一階特性，如光瞳位置、半徑口徑、折射率和求解值。編輯器中的當(dāng)前數(shù)據(jù)。（2）全部更新（Up date All ）。ZEMAX 不能在圖形和文件窗口自動(dòng)改這個(gè)選項(xiàng)更新全部窗口以放映最新鏡頭數(shù)據(jù)。 變最后形成的鏡頭數(shù)據(jù)。ZEMAX如果不斷地計(jì)算 MTF、光線這是由于新數(shù)據(jù)在鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中被鍵入時(shí)， 特性曲線、點(diǎn)列圖和其他數(shù)據(jù)，程序反應(yīng)會(huì)變得很慢。對(duì)鏡頭做所有需要的改變，然后選擇“ Up date All”來(lái)更新和重新計(jì)算所有的數(shù)據(jù)窗口。單個(gè)曲線和文本窗口（非編輯器）也可以雙擊窗口內(nèi)的任意位置更新。（3）通用數(shù)據(jù)（General）。這個(gè)選項(xiàng)打開通用系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)話框。它用來(lái)定義作為整個(gè)系統(tǒng)

52、的鏡頭的公共數(shù)據(jù)，而 不是與單個(gè)面有關(guān)的數(shù)據(jù)。如圖1-39所示。r)l«Tw-JeoeXLiI I Td.4Ji；4Li -n | tiy 柑叩l.xc.與北葉4 IVnLliI tn-di-iWHtEnm PwlbNTuM |jlfbllulBVlkK-ott邛WJHUF (wKlrp 呻 0li塾冬戶叱化畐廠 II士左S'討4nUrt*+vI 曲 I pw沖甲皆I 號(hào)科 圖1-39通用數(shù)據(jù)對(duì)話框標(biāo)題是通過(guò)將題目輸入到鏡頭標(biāo)題（Lens Title）:鏡頭標(biāo)題出現(xiàn)在曲線和文本輸出中， 所需位置得到的。附加的文本數(shù)據(jù)可以放在大多數(shù)圖形輸出中。光圈類型（Aperture Type）:系統(tǒng)光圈表示在光軸上通過(guò)系統(tǒng)的光束大小。要建立系統(tǒng) 光圈，需要定義系統(tǒng)光圈類型和系統(tǒng)光圈值。1-40所示幾種。用光標(biāo)在下拉列表中選擇所需的類型，系統(tǒng)光圈類型有如圖I Td.4JiZ4Li -n | tty r-JrtiBj l.xc.7l Vni ： 口I bi" ri I -JH-KlIn岬 t SjucaSnPwi 湎 vqLlI如*時(shí) I pw 酹曲 日吊 圖1-40系統(tǒng)光圈類型? 入瞳直徑(Entrance Pupil Diameter):用透鏡計(jì)量單位表示的物空間光瞳直徑。? 像空間F/# ( Image Space F/#)