ZEMAX单透镜设计例子详细(多图).pdf

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1、.ZEMAX单透镜设计例子，单透镜是最简单的透镜系统了，这个例子基本是很多ZEMAX教程开头都会讲的。1-1单透镜这个例子是学习如何在ZEMAX里键入资料，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。你也将使用到光线扇形图(RayFanPlots)、弥散斑(SpotDiagrams)以及其它的分析工具来评估系统性能。这例子是一个焦距100mm、F/4的单透镜镜头，材料为BK7，并且使用轴上(On-Axis)的可见光进行分析。首先在运行系统中开启ZEMAX，默认的编辑视窗为透镜资料编

2、辑器(LensDataEditor,LDE)，在LDE可键入大多数的透镜参数，这些设罝的参数包括：?表面类型(Surf：Type)如标准球面、非球面、衍射光栅⋯等?曲率半径(RadiusofCurvature)?表面厚度(Thickness)：与下一个表面之间的距离?材料类型(Glass)如玻璃、空气、塑胶⋯等：与下一个表面之间的材料?表面半高(Semi-Diameter)：决定透镜表面的尺寸大小上面几项是较常使用的参数，而在LDE后面的参数将搭配特殊的表面类型有不同的参数涵义。1-2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（Syste

3、m->General）。点击「GEN」或透过菜单的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：?ApertureType：EntrancePupilDiameter?ApertureValue：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。1-3设罝视场角点击按钮列中的「Fie」或透过菜单的System->Filed来开启场

4、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。..1-4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，可透过「Select->」这个选项来选择。在此例子可以透过挑选「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。1-5键入透镜资料现在我们要键入Lens的参数。在ZEMAX是透过设罝依序排列的表面来建立出光学系统。在此建立单

5、透镜这个例子需要建立4个表面。..?Theobjectsurface（OBJ）：设罝光线的起始点?Thefrontsurfaceofthelens(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?Thebacksurfaceofthelens(2)：光线从Lens出来并进入空气中的位置。?Theimagesurface(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增加一个表面。将游标移到「IMA」并按下按键盘上

6、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。1-6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

7、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：1-7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