zemax光學(xué)設(shè)計軟件初中高級教程

ZEMAX軟件培訓(xùn)教程steven:steven:10/24/20231版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司國內(nèi)外光學(xué)設(shè)計軟件情況※國內(nèi)情況：?北京理工大學(xué)(SOD)，南京理工大學(xué)等自編光學(xué)設(shè)計軟件。※國外情況：OpticalResearchAssociates:CodeVLambda:OSLO等。10/24/20232版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ZEMAX已經(jīng)成為當今使用最普遍的光學(xué)設(shè)計軟件※市場占有率：80~85%※全球已經(jīng)銷售了兩萬多套※臺灣已經(jīng)銷售600多套※大陸已經(jīng)有300多套，知道和需要購買者越來越多10/24/20233版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司市場應(yīng)用※

應(yīng)用范圍：傳統(tǒng)相機、數(shù)碼相機、內(nèi)窺鏡等光學(xué)鏡頭的設(shè)計DVD、VCD讀寫頭投影系統(tǒng)，背投電視照明系統(tǒng)干涉儀LEDLaserdiode光通信器件設(shè)計等等…10/24/20234版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Zemax使用群※NASA美國太空總署,Sandia

國家實驗室,U.S.Army軍隊,

HP,

Motorola…※臺灣:電子所,中科院,大學(xué)…以及掃描儀,相機,望遠鏡,投影機等制造商.※大陸：光學(xué)、光電研究所，大學(xué)，光學(xué)公司，光學(xué)加工廠，從事光學(xué)鏡頭、條形碼、投影儀、背投影電視、光通信器件、VCD及DVD讀寫頭等的設(shè)計的公司。10/24/20235版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ZEMAX概述10/24/20236版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ZEMAX簡介（I）

FocusSoftware公司產(chǎn)品——光學(xué)鏡頭設(shè)計和光學(xué)系統(tǒng)分析軟件版本有三個等級：＊ZEMAX—SE(標準版)＊ZEMAX—XE(完整版)＊ZEMAX—EE(專業(yè)版)

每年有數(shù)次版本更新，可以到ZEMAX的網(wǎng)站或者訊技光電科技公司的網(wǎng)站上下載更新

.tw10/24/20237版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ZEMAX簡介（II）

界面友好，容易上手；資料豐富，既可以直接選擇，又可以自定義；

可建立反射、折射、衍射及散射等光學(xué)模型；

可進行偏振、鍍膜和溫度、氣壓等方面的分析

具有強大的像質(zhì)評價和分析功能；

豐富的資料庫，有現(xiàn)成的鏡頭和玻璃、樣板數(shù)據(jù)，可供用戶選擇；

大部分窗口都提供在線幫助,方便隨時獲取相關(guān)功能的在線解釋和幫助；10/24/20238版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司系統(tǒng)要求WIN98，NT，2000，XP200Mb以上的硬盤空間

最小的分辨率為：1024*768

一個并行口或者USB接口用來接KEY64Mb以上內(nèi)存；如果進行對象非常復(fù)雜、物理光學(xué)或散射和照明分析時，最低要求是256MB，最好是512Mb10/24/20239版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司W(wǎng)hatisZEMAX

ZEMAX是一個光學(xué)設(shè)計軟件，它使用sequential和non-sequential的方法模擬refractive,reflective和diffractive光線追跡。ZEMAX用“surface”為sequentialraytracing建模；用“component”或solidobjectmodel為non-sequentialraytracing建模。Purelysequential：

傳統(tǒng)的鏡頭設(shè)計，和大多數(shù)成像系統(tǒng);Hybridsequential/non-sequential(akaNSCwithports)

同時有sequential組件和non-sequential組件（如prism,pipe）的系統(tǒng);

用“ports”為光線進入和離開NSgroup的出入口;Purelynon-sequential(akaNSCwithoutports)

用于illumination,scattering,straylightanalysis;

不用“ports”。10/24/202310版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司RayTracing的3種方式（I）（1）Purely

Sequential：用于傳統(tǒng)的透鏡成像系統(tǒng)設(shè)計；?以光學(xué)面（surface）為對象來構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)模型；?光線從物面開始（常為surface0）?按光學(xué)面的順序計算（surface0,1,2…），對每個光學(xué)面只計算一次；?每個面都有物空間和像空間；?需要計算的光線少，計算速度快；?可進行analysis,Optimization及Tolerancing；10/24/202311版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Sequentialsystem例子10/24/202312版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司RayTracing的3種方式（II）（2）Hybridsequential/non-sequential(akaNSCwithports)?所有object都是3Dshellorsolids；

?每個object都在一個空間坐標系中定義了其特性；

?光線從inputport進入non-sequentialgroup；從exitport離開NSgroup；?光線在NSC中一直追跡，直到它遇到下列情況才終止：

Nothing

Exitport

能量低于定義的閾值。?忽略NSgroup內(nèi)的光源和探測器；

?進入NSgroup的光線的特性，由序列性的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如視場位置和瞳的大小等決定。10/24/202313版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司NSCwithportssystem例子10/24/202314版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司RayTracing的3種方式（III）（3）Purely

Non-sequential(akaNSCwithoutport)?所有object都是3Dshellorsolids；?每個object都在一個空間坐標系中定義了其特性；?需要定義光源的發(fā)光特性和位置，定義detector收集光線；?光線一直追跡，直到它遇到下列情況才終止：

Nothing，

能量低于定義的閾值。?計算時光學(xué)元件的相對位置由空間坐標確定；對同一元件，可同時進行穿透、反射、吸收及散射的特性計算；?無法作優(yōu)化及公差分析；這種情況下，可以對光線進行分光，散射，衍射，反射，折射。10/24/202315版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司NSCwithoutportssystem例子10/24/202316版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ZEMAX用戶界面10/24/202317版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ZEMAX用戶界面類型ZEMAX有4種主要類型的用戶界面：Editors:定義和編輯光學(xué)面和其他數(shù)據(jù)；Graphicwindows：顯示圖形數(shù)據(jù)；Textwindows：顯示文本數(shù)據(jù)；Dialogboxes：編輯和回顧其他窗口或系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，或者報告錯誤信息等。10/24/202318版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ZEMAXEditors界面有很多種：Lensdataeditor:基本的lensdata，包括surfacetype,radius,thickness,glass,etc.Meritfunctioneditor:優(yōu)化時，定義和編輯meritfunction；Multi-Configurationeditor：為變焦鏡頭和其它多重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)定義多重結(jié)構(gòu)參數(shù)；ToleranceDataeditor：定義和編輯公差數(shù)據(jù)；ExtraDataeditor:需要很多參數(shù)的surfacedata的擴展；Non-sequentialcomponenteditor:定義和編輯NSCsources,objects,detectors。10/24/202319版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ZEMAXEditors10/24/202320版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司GraphicandText界面有些功能（如layout）只支持圖形，有些只支持文本（如Seidel像差系數(shù)），有的都支持（如fanplot）；如果二者都支持，一般先給出圖形輸出，如果需要顯示text的內(nèi)容，需要點一下菜單欄中的“Text”；10/24/202321版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司GraphicandTextwindows例子大部分圖形窗口都提供文本信息。10/24/202322版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司GraphicandTextwindows例子點Text菜單欄，可以看到圖形窗口中的文本信息。10/24/202323版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Graphicswindows菜單功能

Update：更新窗口中的數(shù)據(jù)；Setting：設(shè)置窗口的屬性；Print：打印窗口的內(nèi)容；Windows：Annotate：往圖形上加lines,boxes,text；Copyclipboard:將內(nèi)容拷貝到剪切板中；Export:將內(nèi)容轉(zhuǎn)換為WMF，EMF，JPG，BMP文件保存；Lock:鎖定窗口；Clone:Clone窗口；Aspectratio:設(shè)置窗口的長寬比；Activecursor:對圖形窗口顯示鼠標所指位置的數(shù)據(jù)；Configuration:選擇要顯示哪個結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)；Overlay：不同圖形重疊顯示；10/24/202324版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Textwindows菜單功能Text:產(chǎn)生圖形所對應(yīng)的文本數(shù)據(jù)；Zoom:對圖形放大和縮小控制Update:更新窗口中的數(shù)據(jù)；Setting：設(shè)置窗口的屬性；

Print：打印窗口的內(nèi)容；Windows:Copyclipboard:將內(nèi)容拷貝到剪切板中；Save:保存ASCIITXT文件；Lock:鎖定窗口；Clone:Clone窗口；Configuration:選擇要顯示哪個結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)；steven:10/24/202325版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Dialogboxes

ZEMAX的大部分圖形和文本窗口都包含有設(shè)置對話框。10/24/202326版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司數(shù)據(jù)輸出輸出到到剪貼板，可以再到其它windows應(yīng)用程序，如Excel等；輸出到CAD程序：支持DXF，IGES，STEP，SAT格式。DXF：因為不是標準格式，對其支持比較差一些；只有在wireframe的設(shè)定中才支持。IGES，STEP，SAT：真正的標準；可以輸出3Dsolids；可以輸出為lines;在Tool菜單欄中。10/24/202327版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Sessionfile的概念Sessionfile

：在保存文件時，如果選擇Sessionfile，則它包括lensfile,所有圖形和文本窗口，editors,它們在屏幕上的大小和位置，及每個窗口的設(shè)置。此時，除了一個ZMX文件以外，還有一個SES文件。10/24/202328版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司LensData10/24/202329版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Lensdata的組成Sequentiallensdata-Surfacedata:面的序號;每個面的相關(guān)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù);光學(xué)系統(tǒng)的孔徑;波長;視場。進行優(yōu)化時,還需要：變量;優(yōu)化函數(shù)。ForNSCwithoutportsystem,還需要：所有object的結(jié)構(gòu)參數(shù)和位置參數(shù);所有source和detector的特性參數(shù)和位置參數(shù);波長。10/24/202330版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Surfacedata的組成Theradiusofcurvature:面的曲率半徑，根據(jù)符號規(guī)則確定符號；Thethicknessofthesurface:到下個面的相對距離，滿足符號規(guī)則（用local坐標系）；Theglasstypeofthesurface:可以直接輸入玻璃的名稱，也可以輸入折射率和色散系數(shù)（如果是空氣，則為空格）；Thesemi-diameterofthesurface(optional)：面的孔徑；Otherdata（parameterorextradata）:描述面形的參數(shù)。10/24/202331版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Surfacedata的符號規(guī)則鏡頭數(shù)據(jù)（LensData）：曲率半徑、厚度、材質(zhì)和其他參數(shù)。各量符號規(guī)定：Thickness：從左到右距離為正，否則為負。+—+—+—10/24/202332版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司SurfaceType（1）提供了近60種的光學(xué)曲面面形。主要類型有：平面、球面、標準二次曲面、非球面、光錐面、輪胎面、折射率漸變面、二元光學(xué)面、光柵(固定周期和變周期)、全息衍射元件、Fresnel透鏡、波帶片等。（2）還提供了UserDefinedSurface。用戶只需要按照它的語法規(guī)定，用C++語言編寫DLL文件與ZEMAX相連接就可以建立自己需要的面形。10/24/202333版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Thesystemaperture它是很重要的一個參數(shù)，決定入瞳的大小，它決定光學(xué)系統(tǒng)在物空間收集多少光線。10/24/202334版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Systemaperturetypes?EntrancePupilDiameter(EPD):直接指定入瞳的大??；?ImageSpaceF/#:無限共軛像空間近軸F數(shù)（f/D,只用于物距無窮遠）；?ObjectSpaceNumericalAperture：物空間邊緣光線的數(shù)值孔徑nsinθ（物在有限遠處,保持N.A.為常數(shù)）；?FloatbySize：EPD的大小由光欄的半徑?jīng)Q定；?ParaxialworkingF/#:像空間中定義的共軛近軸1/2ntan，忽略像差；?ObjectConeAngle:物空間邊緣光線的半角，最大可以達到90度（物在有限遠）。10/24/202335版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司FieldpointsZEMAX常常用點光源定義視場或物的大?。憾x了點光源以后，可以建立擴展光源的模型；對每個系統(tǒng)最多可以定義12個視場點。ZEMAX支持4種不同視場形式：Fieldangle:投影到入瞳上XZ和YZ平面上時，主光線與Z軸的夾角。大多用在無限共軛系統(tǒng)。Objectheight:物面上X，Y高度。大多用在有限共軛系統(tǒng)。（注：如果物面為曲面，則X，Y坐標包含Z坐標）ParaxialImageheight:像面上的近軸像高。用于需要固定像的大小的設(shè)計中。（只用于近軸光學(xué)系統(tǒng)中）Realimageheight:像面上實際像高。用于需要固定framesize的設(shè)計中（如cameralenses）。10/24/202336版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Fieldpoints示例10/24/202337版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司W(wǎng)avelengthsZEMAX對每個系統(tǒng)最多允許定義12個波長。并且必須指定主波長，根據(jù)不同波長的重要性，權(quán)重可以不同。波長的單位為微米。10/24/202338版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Variableparameters在進行優(yōu)化設(shè)計時，需要設(shè)置變量，ZEMAX會調(diào)整這些變量，以找到最佳設(shè)計結(jié)果。變量可以是任何量，包括radii,thicknesses,indices,Vnumbers,partialdispersions,conicconstants,tiltangles,甚至fieldsandwavelengths。10/24/202339版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Meritfunctions優(yōu)化函數(shù)是用來定義優(yōu)化控制目標項目。它包括設(shè)計目標，邊界條件和計算結(jié)果的總結(jié)。在優(yōu)化過程中，用meritfunction的值來評價一個系統(tǒng)的優(yōu)劣。Meritfunction由optimizationoperands組成，ZEMAX提供了200多個這樣的操作數(shù)，涵蓋了各種目標控制條件。10/24/202340版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司TolerancingZEMAX可以對光學(xué)面的參數(shù)和群組的參數(shù)進行公差分析。它提供了二種公差分析模式：(1)sensitivity：給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的公差范圍，計算評價標準的影響，(2)inversesensitivity：給出評價標準量的允許變化范圍，反算出結(jié)構(gòu)參數(shù)的公差。10/24/202341版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司結(jié)果報告可以給出各種數(shù)據(jù)的結(jié)果報告，可以是圖形、曲線或表格的形式：(1)surfacedata(2)systemdata(3)prescriptiondata(4)reportgraphic可以輸出零件圖、固體圖或網(wǎng)格圖。可以輸出SAT/STEP/IGES等文件格式。10/24/202342版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司其他包含有很多公司的玻璃材料庫，可以進行鍍膜分析，可以編輯薄膜，可以進行熱分析，可以進行偏振光計算，可以進行物理光學(xué)分析和計算，可以進行樣板比對。10/24/202343版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司練習(xí)：Singlet目的：練習(xí)如何建立初始結(jié)構(gòu)、設(shè)定視場和工作波長。題目：建立一個單透鏡，入瞳直徑為40mm，二個面的曲率半徑分別為50mm,-60mm，中心厚度為4mm視場0,7，10度波長：可見光玻璃材料：BK710/24/202344版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Solves10/24/202345版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司W(wǎng)hataresolves?Solves是ZEMAX中可以主動調(diào)整特定值的功能。可以為curvatures,thicknesses,glasses,semi-diameters,conics,andparameters等參數(shù)指定solve。Solves的設(shè)置，只需要在希望放置solve功能的欄中點右鍵或雙擊左鍵就可以了。Solves的應(yīng)用有很多：MaintainingF/#:用MRA或F/#curvaturesolve；Maintainingparaxialfocus:用MRH；Maintainingedgethickness;Linkingvaluestogether:pickupsolve;Holdingadistancebetweensurfaces:positionsolve。10/24/202346版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Curvaturesolves10/24/202347版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司MarginalrayangleorF/#Marginalrayangleθm(r/f)決定F/#：F/#＝1/2NA=1/2nsin(θm)如果系統(tǒng)為slow（即F/#大，如F/10或更慢）時，F(xiàn)/#=1/2nsin(θm)＝1/(2nθ)

MRAsolve可以調(diào)整任何面（一般是最后一個glass-air面）的曲率半徑，在優(yōu)化時，保持F/#固定不變。θm（r/f，-號表示是會聚光，+號表示是發(fā)散光），可以控制透鏡的有效焦距f(EFL)；10/24/202348版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司CurvaturesolvesChiefrayangle:控制特定的放大率或使出射光線保持準直（maintainingcollimation）；Pickup:指定前面某個面，使當前面的曲率半徑和指定的面保持確定關(guān)系；Marginalraynormal：迫使光學(xué)面與近軸邊緣光線垂直，也叫image-centeredsurface。產(chǎn)生沒有球差或彗差的光學(xué)面；Chiefraynormal:迫使光學(xué)面與近軸主光線垂直，也叫pupil-centeredsurface。產(chǎn)生沒有彗差、像散或畸變的光學(xué)面；Alplanatic(齊明的):迫使光學(xué)面對近軸邊緣光線齊明的（消球差）。產(chǎn)生沒有球差、彗差或像散的等光程光學(xué)面。10/24/202349版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司CurvaturesolvesElementpower:光學(xué)系統(tǒng)的光焦度（n/f）。使指定的光學(xué)元件的光焦度保持不變，可以控制有效焦距；Concentricwithsurface:控制面的曲率，使這個面的曲率中心落在前面某個面上；Concentricwithradius:控制面的曲率，使此面的中心與指定的面（前面）的中心為同一點。F/#(Fnumber):控制面的曲率，使從這個面出射的邊緣光線角為-1/2F（F即為D/f，D為入瞳直徑，f為有效焦距）?？梢钥刂葡到y(tǒng)的有效焦距。10/24/202350版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Thicknesssolves10/24/202351版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Thicknesssolves?Marginalrayheight:定位像平面（常用控制近軸邊緣光線在后一個面上的高度，使像面處在近軸焦點上）；還可以約束特定的光束；?Chiefrayheight:定位pupilplane（近軸主光線高度）?？梢詫⒐鈱W(xué)面移到瞳面上；（應(yīng)用：1、它可以將參考面固定地處在pupil上，2、定位入、出瞳）；?Edgethickness:控制二個面之間的距離，使其在半徑為某個值處為規(guī)定的值?？梢员苊膺吘壓穸葹樨摶蜻吘壧怃J；Pickup：使這個面的thickness值隨指定的面按一定規(guī)律變化；（主要用于：doublepasssystem,endoscopes,relaylens等包含多個相同元件的系統(tǒng)中），10/24/202352版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ThicknesssolvesOpticalpathdifference:調(diào)整thickness，使指定光瞳坐標處的光程差維持一個指定的值；例如：在焦點上，邊緣光線和主光線的光程差相等，可以在像面前面的一個面的厚度處設(shè)置OPDSolve。Position:使這個面到指定參考面的距離（厚度的總和）保持為定值。在變焦鏡頭設(shè)計中，可以控制它的某一部分保持固定的長度。也可以約束整個透鏡的長度。Compensator:與position非常類似,顯示的是所要控制的厚度與參考面厚度之差。表達式為：T=S-R。S為二個面的厚度之和，R為參考面的厚度。參考面必須在前面。CenterofCurvature:調(diào)整thickness的值，使后面一個面處在前面某個面的曲率中心上。10/24/202353版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Glasssolves10/24/202354版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司GlasssolvesModel:用于玻璃的優(yōu)化。用三個參數(shù)：d光的折射率、Abbe數(shù)和部分色散項。只能用于可見光，可能得到不存在的玻璃；(不常用)?Pickup：隨某個指定的面一起變化；?Substitute：用于glassoptimization，它更容易且可靠。在優(yōu)化時，用hummer優(yōu)化算法查到合適的玻璃。Offset：允許在折射率或者Abbe數(shù)上增加一個小的偏移量。用于公差計算。10/24/202355版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Semi-Diametersolves10/24/202356版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Semi-DiametersolvesAutomatic：根據(jù)入瞳自動調(diào)整孔徑大小Fixed：輸入為固定的值PickupMaximum：在multipleconfiguration中，計算所有結(jié)構(gòu)中的半徑值，然后使用最大的一個值。10/24/202357版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司其它solvesConic，Parameters也可以設(shè)置solve，但一般只有Fixed,Variable和Pickup三種類型。Coordbreak的Parameters可以設(shè)置chiefray的求解類型。只用于coordinatebreak面的前4個參數(shù)。10/24/202358版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Solve使用建議Solve的計算是從第1個面到像面順序進行的，對參數(shù)計算的順序是：curvature,thickness,glass,semi-diameter,conic,parameter；因為curvature和thickness的求解會影響入瞳的位置，所以不允許將依賴于光線追跡的求解放在光欄的前面（如marginalrayheight）；Solve是高效的，在設(shè)計過程中盡可能用它來代替優(yōu)化變量控制一些參數(shù)。10/24/202359版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司練習(xí)用Solve求解的方法，將前面設(shè)計的單透鏡的焦距控制為100mm，用Solve將像面移到焦點上。10/24/202360版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Analysis10/24/202361版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司像質(zhì)評價與分析※ZEMAX提供了豐富的像質(zhì)評價指標，評價小像差系統(tǒng)的波像差、圓內(nèi)能量集中度；評價大像差系統(tǒng)的點列圖、彌散圓；MTF、PSF;幾何像差評價方法?！梢越o出Seidel和ZERNIKE像差系數(shù)※可以進行擴展光源的分析※像質(zhì)評價結(jié)果表現(xiàn)形式多種多樣，既有各種直觀的圖形表示方法，也有詳細的數(shù)據(jù)報表。10/24/202362版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司像質(zhì)評價報告結(jié)果示例10/24/202363版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司像質(zhì)評價指標※Fans(扇形圖，垂軸幾何像差等)※SpotDiagram(幾何點列圖，彌散斑)※MTF（調(diào)制傳遞函數(shù)）※PSF（點擴展函數(shù)）※Wavefront(波像差)※能量分析※Miscellaneous(雜項，幾何像差)※像差系數(shù)※擴展光源分析10/24/202364版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Layout?2D,3D：系統(tǒng)的2維和3維圖。如果系統(tǒng)不是旋轉(zhuǎn)對稱的，則只能用3Dlayout；?Wireframe：3維網(wǎng)格圖；?ShadedModel,SolidModel：3維固體圖。solidmodelplot對一些自定義的aperturesorobscurations不能正確畫出地surface;?

ZemaxElementDrawing：用于車間加工的工程圖?？梢允莝urface,singlet,doublet；?ISOElementDrawing：按照ISO10110標準。可以是surface,singlet,doublet。?NSCLayout10/24/202365版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Fan?

RayAberration：子午和弧矢垂軸像差，它全面反映了細光束和寬光束的成像質(zhì)量。它是光線在理想像面上的交點和主光線在理想像面上交點間的距離，可以看出理想像面上像的最大彌散范圍。橫坐標是歸一化入瞳坐標。?

OpticalPath：實際光線和主光線的OPD之差(波像差)。OPDvs.歸一化出瞳坐標曲線圖；只能對光欄后的面進行計算。?

PupilAberration：光欄面上實際光線交點和軸上主波長近軸光線交點坐標之差與近軸光欄半徑之比。光欄面上入瞳畸變vs.歸一化入瞳坐標?？梢灾笇?dǎo)是否要用rayaiming。10/24/202366版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司SpotDiagrams?

Standard：顯示不同視場的SpotDiagram，給出GEO和RMSspotsize及AiryDisk；?Throughfocus：離開焦平面不同距離的spotdiagram?？梢怨罍y像散，或者分析最佳焦點或者焦深；?FullField：所有視場的點列圖?？梢源_認二個很近的像點是否能夠被分辨；?Matrix,ConfigurationMatrix：同時列出不同結(jié)構(gòu)的所有視場的點列圖。10/24/202367版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司FFTMTF?FFTMTF:用FFT算法計算所有視場的衍射MTF(OPD<10wave)。假定在出瞳上的光線分布是均勻的。截止頻率為1/(λF/#)=1/2λnsinθ；物的類型有：正弦波(real,imaginary,phase)和方波(square)響應(yīng)。?FFTThroughFocusMTF:在指定空間頻率下，F(xiàn)FTMTFvs.focusshift；?FFTSurfaceMTF：顯示MTF數(shù)據(jù)的3Dsurface,contour,greyscale或Colormap；?FFTMTFvs.Field:以圖的形式顯示FFTMTFvs.Fieldposition；?FFTMTFmap:在一個矩形視場區(qū)域內(nèi)，計算不同視場點的FFTMTF。10/24/202368版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司HuygensMTF?

HuygensMTF：計算HuygensPSF的FFT。出瞳存在嚴重的拉伸時，在出瞳上的光線分布不均勻，比FFTMTF更普遍使用。?HuygensThroughFocusMTF:vs.focusshift：在不同離焦距離下的HuygensMTF的變化曲線；?HuygensSurfaceMTF:用MTF的surface,greyscale,falsecolor或者contourplot顯示數(shù)據(jù)。10/24/202369版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司GeometricMTF?

GeometricMFT：是衍射MTF的近似。當OPD比較大時（如10個波長），或者不接近衍射極限時，計算幾何MTF；?

GeometricThroughFocusMFT：在指定的空間頻率下，離焦點不同距離處的MTF分布。?

GeometricMFTvs.Field：MTF隨視場的分布曲線。?

GeometricMTFMap:MTFvs.X，Y視場。X，Y坐標表示二個方向的視場，用偽彩色表示MTF隨視場的分布情況10/24/202370版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司PSF?FFTPSF:用FFT的方法計算衍射的PSF。出瞳上波前復(fù)振幅的FFT，計算系統(tǒng)中單個點光源通過系統(tǒng)所成衍射像的強度，計算速度快。?FFTPSFCrossSection：FFTPST剖面圖；?FFTLine/EdgeSpread：FFT線/刀口擴散函數(shù)；?HuygensPSF：根據(jù)Huygens原理，用Huygens子波直接積分的方法計算。認為波面上每個點是一個理想的點光源，即子波（wavelet）。唯一不足是計算速度慢。?HuygensPSFCrossSection：Huygens

PST剖面圖10/24/202371版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司W(wǎng)avefront?

WavefrontMap:顯示波像差圖。?

Interferogram（用于干涉系統(tǒng)分析中）：產(chǎn)生和顯示干涉圖；?

FoucaultAnalysis(傅科刀口分析)：產(chǎn)生和顯示Foucault刀口陰影圖。模擬焦點附近任何位置上x或者y方向的刀口，然后計算由刀口漸暈光束回到近場的陰影圖。10/24/202372版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Surface?

SurfaceSag：在XY平面上均勻網(wǎng)格點上計算的，顯示z方向的sag值。

?

SurfacePhase：顯示某個面對通過的光線的位相改變情況，單位為周期。10/24/202373版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司RMSRMSvs.Field：RMSradial,x,andyspotradius,RMSwavefronterror,orStrehlratio對視場角的變化曲線；RMSvs.Wavelength：RMSradial,x,andyspotradius,RMSwavefronterror,orStrehlratio對波長的變化曲線；RMSvs.Focus：RMSradial,x,andyspotradius,RMSwavefronterror,orStrehlratio對焦點位置變化的曲線。10/24/202374版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Encircledenergy?

Diffraction:點物的像面上，某個半徑范圍內(nèi)包含的能量占整個能量的百分比vs.到主光線或像的質(zhì)心的距離；?Geometric:用光線-像面交點數(shù)目的方法計算園內(nèi)能量；?Line/EdgeResponse:計算線物或者邊緣物（半無限大平面）的像的光強分布圖的截面圖；?ExtendedSource:用擴展光源分析。10/24/202375版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Illumination?

RelativeIllumination：在均勻的Lambertian照明下，出瞳上相對照度vs.radialyfield曲線；?

VignettingPlot：漸暈光線比例vs.視場角曲線;?IlluminationXYscan：擴展光源，沿像面截面照度的分布曲線;?Illumination2Dsurface：在一個二維面上計算擴展光源的照度分布的像。10/24/202376版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ImageAnalysisImageAnalysis實際上就是擴展光源成像分析。主要目的是顯示物通過光學(xué)系統(tǒng)后的直觀像。這個物可以是自定義，也可以是標準的24－bit彩色BMP或JPEG文件，可以是任何形狀。有三類imageanalysis:（1）GeometricusingIMAfile:適合看大視場的效果和大像差系統(tǒng)，如畸變；（2）GeometricusingBMPfile:同（1）（3）DiffractionusingIMAfile:適合看小視場和中等像差的系統(tǒng)效果，如外形邊緣的衍射模糊。10/24/202377版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司ImageAnalysis?GeometricImageAnalysis:可以對擴展光源建模、分析分辨率、表示所成像的物的外貌及直觀地看到像的旋轉(zhuǎn)情況；用特殊的IMAorBIM文件。?GeometricbitmapImageAnalysis:用RGBbitmap文件作光源，產(chǎn)生RGB彩色像。用幾何光線追跡；?DiffractionImageAnalysis：基于Fourier光學(xué)，用OTF計算擴展光源的像的外觀。OTF不變；這種方法考慮有限通帶和其它在像面上與衍射有關(guān)效應(yīng)。?ExtendedDiffractionImageAnalysis：用OTF計算擴展光源的像的外觀。像面上不同視場上的OTF不同。10/24/202378版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Miscellaneous?

FieldCurvature：不同視場的場曲曲線；當前焦平面到近軸焦面的距離，縱軸為歸一化視場，(S,T曲線之間的橫向距離就是象散)?Distortion：不同視場的畸變曲線；?GridDistortion:網(wǎng)格畸變圖；?FootprintDiagram：足跡圖分析。光線在不同面上的分布情況圖；?LongitudinalAberration：縱向像差，即球差?？v軸是歸一化入瞳坐標，橫軸是像面到光線與光軸交點之間的距離。僅用于旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)。?LateralColor：橫向色差，即垂軸色差(或放大率色差)Vs.視場。僅用于旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)。10/24/202379版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Miscellaneous?Y-Ybar圖：每個面上邊緣光線高度Vs.近軸斜入射主光線高度；?ChromaticFocalShift:彩色焦移曲線。后節(jié)距隨波長的變化曲線；?DispersionDiagram：玻璃色散曲線。折射率vs.波長；?GlassMap:根據(jù)折射率和Abbe數(shù)畫出的玻璃分布圖；?Int.Transmissionvs.Wavelength：不同厚度的玻璃透過率情況。10/24/202380版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司AberrationcoefficientsSeidelCoefficients：顯示每個面的Seidel系數(shù)，包括總的,橫向的，縱向的和波像差的系數(shù)；只能適用于所有面都是standardsurface的系統(tǒng)；ZernikeFringeCoefficients：用條紋多項式表示的Zernike系數(shù)，共37項；ZernikeStandardCoefficients：正交的Zernikecoefficients，共28項；ZernikeAnnularCoefficients：正交的Zernikecoefficients，共22項；10/24/202381版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Calculations?RayTrace:單根近軸和真實光線追跡時，光線在各個面上的交點坐標（光線的方向余弦、角的正切、近軸邊緣光線和主光線的夾角）；?FiberCouplingEfficiency:計算單模光纖耦合系統(tǒng)的耦合效率。?YNIContributions:列出每個面的近軸YNI（Y：近軸像高；N：折射率，I：入射角）貢獻值；拉赫不變量。?SagTable：列出所選面上，距頂點不同距離處的surfacesag(z坐標)。給出最佳擬合球面的數(shù)據(jù)及偏差，在鏡頭制造時有用。只考慮y坐標，所以對非旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)會無意義。?CardinalPoints：基點。給出所選擇的面范圍內(nèi)的子系統(tǒng)對所選波長的焦面、主（反主）平面、節(jié)（反節(jié)）平面。10/24/202382版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司PolarizationPolarizationRayTrace：顯示單根光線的偏振數(shù)據(jù)；?

Polarizationpupilmap：顯示瞳上偏振狀態(tài)的變化情況；不同面上偏振橢圓vs.瞳位置圖；?Transmission:考慮偏振時，主光線在各個面上的透射率；PhaseAberration：計算偏振引起的光學(xué)系統(tǒng)的像差，主要是電介質(zhì)折射和導(dǎo)體及電介質(zhì)的反射引起的。指定視場和波長，像面上X和Y方向的偏振位相像差。TransmissionFan：每個視場和波長上，透過率vs.瞳上弧矢或子午光瞳像差。可以確定瞳上透過率對視場和波長的變化情況。10/24/202383版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Coatings?Reflection:反射光線，計算電場的S，P分量及其平均偏振強度系數(shù)對入射角及波長的關(guān)系曲線；?Transmission:透射光線，計算電場的S，P分量及其平均偏振強度系數(shù)對入射角及波長的關(guān)系曲線；?Absorption:吸收光線，計算電場的S，P分量及其平均偏振強度系數(shù)對入射角及波長的關(guān)系曲線；?Diattenuation:反射R和透射T的二次衰減對入射角和波長的關(guān)系曲線；?Phase:反射或者透射光線的S和P偏振的位相對入射角和波長的關(guān)系曲線；?Retardance:計算指定面的位相延遲。10/24/202384版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Optimization10/24/202385版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司內(nèi)容提要

Optimization概述

Dampedleastsquares

Constraints

DefaultMeritfunctions

Operands

10/24/202386版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司

Optimization概述optimization是ZEMAX最重要的功能之一。optimization是通過改變光學(xué)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)參數(shù)（變量）的值，提高系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

這些變量可以是surfacecurvatures,elementandair-spacethicknesses,tiltangles,etc.用Operands定義Meritfunction，通過比較給定光學(xué)系統(tǒng)和滿足所有設(shè)計要求的系統(tǒng)的MF值，來評價系統(tǒng)的好壞。一般用迭代（iterative）的方法,為變量選定一個起始點和一種優(yōu)化算法，迭代地改變變量的值，以找出最小的MF值。10/24/202387版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司LocalOptimization這種近似與初始點的選擇有關(guān)

：如果起始點選在RegionAorRegionC,則可以在x=aorx=c到達local最小值,而不是在x=b處的

global最小值。10/24/202388版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司LocalVS.GlobalOptimizationLocaloptimization：從給定的起始點，找到能夠達到的最佳設(shè)計；上圖中的a,b,c都是Local最佳設(shè)計值；Globaloptimization：在一個范圍內(nèi)找到最佳設(shè)計。上圖中只有b是Global最佳設(shè)計值。10/24/202389版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Optimization過程10/24/202390版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司DampedLeastSquares(DLS)DLS算法是所有光學(xué)設(shè)計軟件中的基本優(yōu)化算法。假定Meritfunction定義為如下形式：

式中W為操作數(shù)的權(quán)重的絕對值，V為當前值，T是目標值，下標i是操作數(shù)的號碼(rownumberinthespreadsheet).目標：找出x使MF的值最小。10/24/202391版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Constraints要約束某個量，可以有三種方法：Solves：可以精確地對一些近軸特性進行控制。如在鏡頭的最后一個面設(shè)置axialrayanglesolve為–0.1，則可以使

f–number保持常數(shù)5；在Meritfunction用操作數(shù)控制變量的范圍:在Meritfunction中增加operand，控制某個量的最大值或最小值。如厚度＞10;Constraintoperands：控制Operand，使控制的量為定義的精確數(shù)值。10/24/202392版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司CommonconstraintsLens要有一定的size,cost,weightEdge和centerthickness必須為正Minimumnumberofelementsdesired加工制造盡可能簡單盡可能用便宜的材料10/24/202393版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司DefaultMeritfunctions10/24/202394版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司DefaultMeritfunctions

支持20多個不同的DefaultMeritfunctions：Optimizationtype：RMSorPeak-To-ValleyDatatype:

Wavefront,spotradius,spotx,spoty,orspotxplusspotyReferencepoint：ReferencetoCentroid，ChiefRayorMeanPupilintegrationmethod：UseGaussianQuadratureorRectangularArray上面的優(yōu)化函數(shù)可以自由組合。

GaussianQuadrature：幾乎所有的情況下都用GQ，因為它比其它方法精確得多，而且用的光線的數(shù)目也很少；不能有漸暈系數(shù)。RectangularArray：GQ的唯一缺點是不能用在帶孔的光學(xué)系統(tǒng)中，這時候只有用RA。RA算法的優(yōu)點是能夠精確計算優(yōu)化函數(shù)中的漸暈效應(yīng)。10/24/202395版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司DefaultMeritfunctionsOptimizationtype:系統(tǒng)缺省的優(yōu)化類型：1）RMS（commonuse）；

2）PTV（rareuse）：如，如果所有的光線需要落在Fiber或detector的一個園形區(qū)域內(nèi)，這時Peak-To-Valley(PTV)會更好。它使誤差的PTV的范圍最小。Datatype:系統(tǒng)給出的構(gòu)建評價函數(shù)的數(shù)據(jù)類型：

1)Wavefront：波像差（像差小于2個波長的系統(tǒng)）

2)SpotRadius(彌散圓半徑)（像差大于2個波長的系統(tǒng)）3）SpotX（x方向彌散圓的大?。?/p>

4）SpotY（y方向彌散圓的大小）

5）SpotXandY（x和y方向彌散圓的大?。?0/24/202396版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司DefaultMeritfunctionsReferencepoint：缺省優(yōu)化時RMS和PTV的參考點。

1）Centroid(質(zhì)心)：常用。特別是數(shù)據(jù)類型為波像差時；當出現(xiàn)彗差時，用質(zhì)心作參考點更有意義，因為彗差使像的質(zhì)心偏移主光線。

2）ChiefRay(主波長的主光線)；

3）Mean(平均值)：只能用于數(shù)據(jù)類型是波像差的情況；10/24/202397版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司RingsandArms對光學(xué)設(shè)計，積分是在入瞳上的。GQ算法需要指定“Rings”和“Arms”的數(shù)目?！癛ings”指定每個視場和波長追跡多少光線；對旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)和非旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)，光線的數(shù)量不同。

“Arms”指定多少radialarms。指定在pupil中追跡的光線的radialarms數(shù)目。對大多數(shù)光學(xué)設(shè)計，3rings足夠了；對非球面用4個rings。缺省值，追跡6個等間隔的(inangle)arms(對旋轉(zhuǎn)對稱系統(tǒng)追跡3個)?？梢愿臑?,10,12。但對大多數(shù)的光學(xué)系統(tǒng)，6個足夠了。（因為pupilaberration對角度變化很慢）。10/24/202398版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司RingsandArms這里是缺省的3rings,6arms的pupilsampling。對LR對稱系統(tǒng)，只追跡一半的pupil，對園形對稱系統(tǒng)，只追跡一個arm。10/24/202399版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Grids“Grid“只能用于RA算法。其值決定所用的光線的數(shù)目?？梢允?x4(16raysperfieldperwavelength),6x6(36raysperfieldperwavelength)等；

如果光線跑到入瞳外面去了，則這個grid中的光線自動略去，所以用的光線的實際數(shù)目要比gridsize中的少

；應(yīng)用時，選擇大的griddensity,然后選擇“DeleteVignetted”（meritfunction中的所有光線都會通過系統(tǒng)追跡）比較好。因為這樣光線可以充滿pupil,會刪除漸暈操作數(shù)。光線的數(shù)目可以精確反映系統(tǒng)的孔徑。10/24/2023100版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司BoundaryvalueThicknessBoundaryvalue：1）正透鏡邊緣厚度；2）負透鏡中心厚度；3）空氣間隔AssumeAxialSymmetry:可以減少追跡的光線數(shù)目，加速優(yōu)化過程，但不降低精度；RelativeXWeight：另外增加一個像差的X分量權(quán)重，象光譜儀中，要用到狹縫像時，可以用這個進行控制；OverallWeight:一般設(shè)置為1。IgnoreLateralColor：對不同的波長按不同的參考點計算。用于按波長來分光分色系統(tǒng)設(shè)計中，如棱鏡或者光譜儀等。10/24/2023101版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司W(wǎng)eight操作數(shù)的權(quán)重：絕大部分為正。1）<0，相當于權(quán)重為無窮大；2）=0，不考慮這個操作數(shù)；3）>0，使MF最小。10/24/2023102版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司DefaultMeritfunctions的不足如果field、wavelengthvalues、weights改變了，則必須重新構(gòu)建defaultmerit

function.如果用RA算法，如果在優(yōu)化過程中漸暈有一點變化，也需要重新構(gòu)建defaultmeritfunction.10/24/2023103版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Operands

ZEMAX提供了200多種操作數(shù)(用4個大寫字母縮寫組成)，如EFFL，可以控制包括系統(tǒng)參數(shù)、像差、MTF、圓內(nèi)能量集中度、光線約束、邊界約束條件、玻璃材料的范圍等。10/24/2023104版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司DefiningcomplexoperandsZEMAX缺省的MF不能滿足用戶需要時，用戶可以自己構(gòu)建評價函數(shù)，有兩種方法：對缺省的meritfunction進行重新定義；用operands手動編輯meritfunction，10/24/2023105版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司用

MTF操作數(shù)優(yōu)化MTF

MTF操作數(shù)能夠直接優(yōu)化MTF的值

，這個功能很強。但使用時需要注意：對不接近diffractionlimit的系統(tǒng)（波像差大于2－5個波長）,用

geometric等效的

MTFoperands：GMTT,GMTS和

GMTA.如果sampling太低，則MTF的返回值為0。初始系統(tǒng)為平行平板時，不能得到精確的MTF。用MTF操作數(shù)時，int1為采樣密度；int2表示波長；Hx為視場點的號；Hy為空間頻率（cycle/mm），如果超過截止頻率，則返回值為0。10/24/2023106版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司對zoom和multi-configurationlenses的優(yōu)化這種情況的優(yōu)化與一般的single-configurationlenses的優(yōu)化是一樣的。在優(yōu)化時，所有的結(jié)構(gòu)會一起優(yōu)化。10/24/2023107版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Optimization使用建議在設(shè)計的初期，優(yōu)化時不需要追跡所有視場和波長的光線。這可以節(jié)省計算時間。權(quán)重設(shè)置為0的視場或波長不進行追跡。使用視場點平衡用solve代替variables+constraints盡可能用缺省優(yōu)化函數(shù)使用邊界條件控制操作數(shù)使用對稱性可以只用Y視場嘗試交換Meritfunctions：在spotradius和wavefront之間交換一下，可能會使其起始點發(fā)生一些改變查看無用的變量要搞清楚哪些量在變用Hammer優(yōu)化10/24/2023108版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司使用視場點平衡選擇適當?shù)囊晥鳇c數(shù)目，使視場劃分為等面積的園環(huán)。對比較小的視場，就用0,1二個視場；對中等視場（小于20度），用0,0.7和1三個視場；對大的視場，用0，0.577,0.816和1四個視場。10/24/2023109版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司使用solve盡量用solve的功能。例如：有二種方法去控制邊界條件：1）使所有的量都為變量，然后在meritfunction中加入操作數(shù)；2）去掉一個沒用的變量，用solve代替。例如：在curvature上用MRA或F/#solve控制F/#或EFL；用thickness上MRHsolve控制焦點位置；用Pick-Upsolve使不同面的對應(yīng)量之間保持聯(lián)系；用Positionsolve控制長度。10/24/2023110版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司盡可能用缺省優(yōu)化函數(shù)ZEMAX的defaultmeritfunction很好用。對瞳為園形（或者是考慮漸暈因子的橢園形）的系統(tǒng)，用GQ算法；如果光學(xué)系統(tǒng)的接近衍射極限，則用RMSWavefront（PTVOPD<2波長）；否則用RMSSpotRadius;用Centroid作為參考點比用Chiefray要好一些；通?？梢杂貌煌膬?yōu)化函數(shù)進行優(yōu)化，再看看哪一個設(shè)計結(jié)果更好。10/24/2023111版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司要知道哪些量在變化如果不知道哪里有問題，就無法去解決它。了解像差和系統(tǒng)的聯(lián)系，及對系統(tǒng)的影響；看Rayfan圖最重要；有些圖，如MTF和encircledenergy告訴你系統(tǒng)的好壞，但不能告訴你哪些變化可以使系統(tǒng)更好；一旦知道了需要確定哪些量，就要用相應(yīng)的工具去優(yōu)化：如果要校正球差，可以在pupil面附近增加asphere,binary

optic,gradientindex,或element；如果要校正視場像差，可以考慮移動光欄，或者上面的方法；如果要校正色差，用新玻璃；如果要校正場曲，Petzval,F-theta,也要換玻璃。10/24/2023112版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司用比較好的初始結(jié)構(gòu)一般來說，新的設(shè)計都是基于原來的已經(jīng)有的結(jié)構(gòu)的，所以采用合適的初始結(jié)構(gòu)很重要。有一些好的光學(xué)設(shè)計的資料：書籍：1）MiltLaikin:<Lensdesign>；2）WarrenSmith:<ModernLensDesign>軟件數(shù)據(jù)庫：1）ZEBASE:500多個設(shè)計，有些來自Laikin的書上；2）LensVIEW:大約60000個光學(xué)設(shè)計專利。這些設(shè)計是ZEMAX的形式或者可以直接供ZEMAX讀取的文件格式。10/24/2023113版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司PickUp練習(xí)10/24/2023114版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Double-passsystem目的：學(xué)習(xí)和體會Pickupsolve的功能。題目：光線通過一個透鏡，遇到一個反射鏡以后，反射回來，再次通過這個透鏡。具體要求為：物距＝100mm，光欄在反射鏡上；透鏡厚度＝10mm，玻璃為BK7，NA＝0.1，二個面的曲率半徑分別為100mm,-100mm，都是變量；透鏡到反射鏡的距離為100mm；物高為10mm，一個視場點；光源波長為0.55μm對spotradius進行優(yōu)化；用pickupsolve保持radii的一致。10/24/2023115版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Step1：Lensdata

New>>打開Lensdataeditor＞＞在OBJ和IMA之間插入5個面。輸入radius,thickness,glass參數(shù)。注意Thickness符號的變化。Semi-Diameter的數(shù)據(jù)都為0。10/24/2023116版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Step2:Stop設(shè)置在surface3的standard面形處點右鍵或左鍵，彈出surfaceproperty對話框；將Makesurfacestop復(fù)選框選中，將光欄放在反射鏡上。10/24/2023117版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司Step3:General設(shè)置System>>General(或Gen工具欄按鈕)，彈出General設(shè)置對話框；10/24/2023118版權(quán)所有2003訊技光電科技(上海)股份有限公司General設(shè)置選擇Aperture