光学设计和CAD实验手册

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1、光学设计及CAD实验手册ZEMAX入门指南向阳牟达编写实验一ZEMAX用户界面简要说明及操作要点一、实验目的：了解光学设计软件ZEMAX的特点、ZEMAX的用户界面和ZEMAX的相关功能和操作要点。二、光学设计软件ZEMAX的特点ZEMAX是由美国焦点软件公司（FocusSoftwareInc）开发出来的一套光学设计软件。ZEMAX软件可模拟并建立如反射、折射、衍射、分光、镀膜等光学系统模型，可以分析光学系统的成像质量，如各种几何像差、点列图、光学传递函数（MTF）、干涉和镀膜分析等。此外，ZEMAX还提供优化的功能来帮助设计者改善其设计，而公差容限分析功能可帮助设计者分析其设计

2、在装配时所造成的光学特性误差。它有三个不同的版本，即ZEMAX-SE(标准版)、ZEMAX-XE（扩展版）及ZEMAX-EE（工程版）。ZEMAX不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点，与其他软件不同的是ZEMAX的CAD转档程序都是双向的，如IGES、STEP、SAT等格式都可转入及转出。而且ZEMAX可仿真Sequential和Non-Sequential的成像系统和非成像系统。ZEMAX可应用的领域及范围：常规相机镜头、数码相机镜头，观景窗…等镜头设计；DVD、VCD读写头；投影监视器；照明系统；干涉仪；LED；

3、LaserDiode。ZEMAX的界面简单易用，只需稍加练习，就能够实现互动设计。ZEMAX中有很多功能能够通过选择对话框和下拉菜单来实现；同时，也提供快捷键以便快速使用菜单命令。三、ZEMAX用户界面简要说明本节讲述的是ZEMAX用户界面中的约定，并介绍一些常用窗口操作的快捷方式。ZEMAX操作与其他Windows应用程序类似，ZEMAX的用户界面亦有一些独特的特点。1、窗口类型图1-1主窗口界面ZEMAX软件中有许多不同类型的窗口，每种窗口完成不同的任务。ZEMAX软件的窗口类型有：主窗口：如图1-1所示，这个窗口有一大部分空白区域，其上方有标题框、菜单框、工具框。菜单框中的

4、命令通常与当前的光学系统相联系，成为一个整体。编辑窗口：其中有六个不同的编辑选项，即镜头数据编辑、评价函数编辑、多重结构编辑、公差数据编辑以及仅在ZEMAX-EE中具有的附加数据编辑和非顺序组件编辑。图形窗口：这些窗口用来显示图形数据，如系统图、光学扇形图、光学传递函数（MTF）曲线等。文本窗口：用于显示文本数据，如指定数据、像差系数、计算数值等。对话框：是一个弹出窗口，大小无法改变。这类窗口用于更改选项和数据，如视场角、波长、孔径光阑以及面型等。在图像和文本窗口中，对话框也被广泛地用来改变选项，例如，改变系统图中光线的数量。除了对话框，所有窗口都能通过使用鼠标或键盘按钮进行移动

5、和改变大小。2、主窗口的操作主窗口中包含以下几个菜单选项：文件（File）：用于文件的打开、关闭、保存、重命名（另存为）。编辑（Editors）：用于调用（显示）其他的编辑窗口。系统（System）：用于确定整个光学系统的属性。分析（Analysis）：其中的功能不是用于改变镜头数据，而是根据这些镜头数据进行数字计算和图像显示分析。这些结果包括系统图、光学扇形图、点列图、衍射计算等。工具（Tools）：该命令是可以改变镜头数据的，也可以从总体上对系统进行计算，包括优化、公差、样板匹配等。报告（Reports）：用于提供镜头设计的相关文档，包括系统综合数据、面型参数以及图像报告等。

6、宏（Macros）：用于编辑运行ZPL宏。扩展功能（Extensions）：提供ZEMAX的扩展功能，是ZEMAX的编辑特性。窗口（Window）：从当前所以打开窗口中选择哪一个置于显示的最前面。帮助（Help）：提供在线帮助文档。在主窗口的菜单框下还显示了一排按钮，这一排按钮称为工具条。工具条可用来快速选择常用的操作命令。3、编辑窗口操作编辑窗口最基本的功能是用于输入镜头数据和评价函数数据。镜头数据编辑器是一个主要的电子表格，将镜头的主要数据填入就形成了镜头数据。这些数据包括系统中每一个面的曲率半径、厚度、玻璃材料。单透镜由两个面组成（前面和后面），物平面和像平面各需要一个面，

7、这些数据可以直接输入到电子表格中。当镜头数据编辑器显示在显示屏时，可以将光标移至需要改动的地方，并将所需的数据值由键盘输入到电子表格中形成数据。每一列代表具有不同特性的数据，每一行表示一个光学面。移动光标可以到需要的任意行或列，向左和向右连续移动光标会使屏幕滚动，这时屏幕显示其他列的数据，如半口径、二次曲面系数以及与所在面的面型有关的参数等。屏幕显示可以从左到右或从右到左滚动。“PageUp”和“PageDown”键可以移动光标到所在列的头部或尾部。当镜头面数足够大时，屏幕显示也