zemax 练习1 单透镜

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1、练习1单透镜目的:学习如何在ZEMAX里键入系统参数，包括设罝系统孔径(SystemAperture)、透镜单位(LensUnits)、以及波长范围(WavelengthRange)，并且进行优化学习使用光线扇形图(RayFanPlots)、弥散斑(SpotDiagrams)以及其它的分析工具来评估系统性能。要求：设计一个焦距100mm、F/4的单透镜镜头，材料为BK7（薄透镜焦距，d光的n=1.516800，），并且使用轴上(On-Axis)的可见光进行分析。步骤：1）设罝系统孔径首先设罝系统孔径以及透镜单位，这两者的设罝皆在按钮列中的「GEN」按钮里（Sy

2、stem->General）。点击「GEN」或通过菜单的System->General来开启General的对话框。点击孔径标签(ApertureTab)（默认即为孔径页）。因为我们要建立一个焦距100mm、F/4的单透镜。所以需要直径为25mm的入瞳(EntrancePupil)，因此设罝：lApertureType：EntrancePupilDiameterlApertureValue：25mm点击单位标签(UnitsTab)，并确认透镜单位为Millimeters。单击「确认」来离开对话框。2）设罝视场角点击按钮列中的「Fie」或通过菜单的System-

3、>Filed来开启场对话框，如下图所示。ZEMAX默认的视场角是即为近轴视场角，其中「Weight」这个选项可以用来设罝各视场角之权值，并可运用于优化。3）设罝波长可点击按钮列中的「Wav」来设罝波长，如下图所示：在波长编辑视窗里我们可以设罝不同的波长与其Weight，ZEMAX也有内建一些常使用波长，可通过「Select->」这个选项来选择。在此例子可以通过挑选「F,d,C(Visible)」这个选项来设罝波长0.486、0.587、0.656(Microns)，单击「OK」即可。4）键入透镜资料现在我们要键入Lens的参数。在ZEMAX是通过设罝依序排列的

4、表面来建立出光学系统。在此建立单透镜这个例子需要建立4个表面。lTheobjectsurface（OBJ）：设罝光线的起始点lThefrontsurfaceofthelens(STO)：光线进入Lens的位置。在这例子里，这表面的位置也决定了光阑(Stop)的位置lThebacksurfaceofthelens(2)：光线从Lens出来并进入空气中的位置。lTheimagesurface(IMA)：光线追迹最后停止的位置，不可以在IMA这个之后设罝任何的表面。这个位置上并非存真实的表面，而是一个哑的表面。默认的LDE视窗中只有3表面（3列），为了符合此例子需要

5、增加一个表面。将游标移到「IMA」并按下按键盘上的Insert键，即可产生「2」这个面。「OBJ」是第0面，「STO」是第1面，「2」是第2面、「IMA」是第3面。5）设罝透镜参数首先设罝Lens的材料为「BK7」，将游标移到第1面的Glass栏，键入BK7并按Enter。而此时ZEMAX便会去查寻数据库里BK7的光学属性，来决定其各个波长下之折射率。Lens的厚度由第1面的Thickness栏来设罝，这个栏是指表面的中心点沿着光轴到下一个表面的距离。孔径25mm厚度4mm的Lens是合理的，直接在「Thickness」栏内键入数值即可。接下来键入Lens的曲

6、率半径，本例子使用一个左右曲率对称的Lens，先将第1面的曲率半径设罝为100mm，第2面的曲率半径设罝为-100mm。在第1面及第2面的「Radius」栏键入数据，正值表示曲率中心点在表面的右边，负值表示曲率中心点在表面的左边。「IMA」的位置就是设在Lens的焦距上，所以距离Lens大约100mm左右，直接在第2面「2」的「Thickness」栏键入100，即表示在Lens后面100mm的位置就是下一表面的位置，也就是「IMA」面的位置。LDE的设罝如下所示：6）评估系统性能在ZEMAX中有很多分析功能可评估系统的质量好坏，其中一个最常用的分析工具是光线扇

7、形图(Rayfanplot)。可以点击「Ray」这个按钮或通过菜单Analysis->Fans->RayAberration来开启这个功能。在点击之后会出现一个视窗，显示各光线与主光线(ChiefRay)的光线象差(Rayaberrations)，左边的图是显示Y或正切方向的光线象差，右边的图是显示X或弧矢方向的光线象差。这个分析图表是以0.588microns为主波长，其线型在原点附近斜率不为零，表示产生离焦现象(Defocus)。7）使用解为了定标离焦(Defocus)，通过调整第2面「2」到IMA面的距离（焦距＝100mm）来解决这个问题。Solves是

8、一个特别的功能，主要是针对特定ZEMA