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1、ZEMAXZEMAX软件培训教程软件培训教程国内外光学设计软件情况国内外光学设计软件情况国内情况：国内情况： 北京理工大学北京理工大学(SOD)(SOD)，南京理工大学等自编，南京理工大学等自编光学设计软件。光学设计软件。国外情况：国外情况： Optical Research Associates: Code V Optical Research Associates: Code V Lambda: OSLO Lambda: OSLO等。等。ZEMAXZEMAX已经成为当今使用最普遍的光学已经成为当今使用最普遍的光学 设计软件设计软件 市场占有率：市场占有率：8085%8085% 全球已经销售
2、了两万多套全球已经销售了两万多套 台湾已经销售台湾已经销售600600多套多套 大陆已经有大陆已经有300300多套，知道和需要购买者越来越多多套，知道和需要购买者越来越多市场应用市场应用 应用范围：应用范围： 传统相机、数码相机、内窥镜等光学镜头的设计传统相机、数码相机、内窥镜等光学镜头的设计 DVDDVD、VCDVCD读写头读写头 投影系统，背投电视投影系统，背投电视 照明系统照明系统 干涉仪干涉仪 LEDLED Laser diodeLaser diode 光通信器件设计光通信器件设计等等等等ZemaxZemax使用群使用群NASANASA美国太空总署美国太空总署, ,SandiaSan
3、dia 国家实验室国家实验室, , U.S.ArmyU.S.Army军军队队, , HP,HP, MotorolaMotorola台湾台湾: :电子所电子所, ,中科院中科院, ,大学大学以及扫描仪以及扫描仪, ,相机相机, ,望望 远镜远镜, ,投影机等制造商。投影机等制造商。大陆：光学、光电研究所，大学，光学公司，光大陆：光学、光电研究所，大学，光学公司，光 学加工厂，从事光学镜头、条形码、投影仪、背学加工厂，从事光学镜头、条形码、投影仪、背 投影电视、光通信器件、投影电视、光通信器件、VCDVCD及及DVDDVD读写头等的设读写头等的设 计的公司。计的公司。ZEMAXZEMAX概述概述Z
4、EMAX简介（I） Focus Software 公司产品光学镜头设计 和光学系统分析软件。版本有三个等级：ZEMAXSE(标准版)ZEMAXXE(完整版)ZEMAXEE(专业版)每年有数次版本更新，可以到ZEMAX的网站或者 讯技光电科技公司的网站上下载更新.twZEMAX简介（II）界面友好，容易上手；资料丰富，既可以直接 选择，又可以自定义；可建立反射、 折射、衍射及散射等光学模型；可进行偏振、镀膜和温度、气压等方面的分析 ； 具有强大的像质评价和分析功能； 丰富的资料库，有现成的镜头和玻璃、样板数 据，可供用户选择； 大部分窗口都提供在线帮助,方便随时获取相关 功能的在线解释和帮助。系
5、统要求nWIN98，NT，2000，XPn200Mb 以上的硬盘空间n 最小的分辨率为：1024*768n 一个并行口或者USB接口用来接KEYn 64Mb以上内存；如果进行对象非常复杂、物理光学或散射和照明分析时，最低要求是256MB，最好是512MbWhat is ZEMAX ZEMAX是一个光学设计软件，它使用sequential和non- sequential的方法模拟refractive,reflective和diffractive 光线追迹。ZEMAX用“surface”为sequential ray tracing建模；用 “component”或solid object mod
6、el为non-sequential ray tracing建模。 Purely sequential ：传统的镜头设计，和大多数成像系统;nHybrid sequential/ non-sequential(aka NSC with ports)同时有sequential组件和non-sequential组件（如 prism,pipe）的系统;用“ports”为光线进入和离开NS group的出入口;nPurely non-sequential(aka NSC without ports) 用于illumination,scattering,stray light analysis; 不用“p
7、orts”。Ray Tracing的3种方式（I）（1）Purely Sequential：用于传统的透镜成像系统 设计；以光学面（surface）为对象来构建光学系统模型 ；光线从物面开始（常为surface 0）按光学面的顺序计算（surface 0,1,2），对每 个光学面只计算一次；每个面都有物空间和像空间；需要计算的光线少，计算速度快；可进行analysis,Optimization及Tolerancing；Sequential system例子Ray Tracing的3种方式（II）（2）Hybrid sequential/non-sequential(aka NSC with p
8、orts)所有object都是3D shell or solids；每个object都在一个空间坐标系中定义了其特性；光线从input port进入non-sequential group；从 exit port离开NS group；光线在NSC中一直追迹，直到它遇到下列情况才终止 ：NothingExit port能量低于定义的阈值。忽略NS group内的光源和探测器；进入NS group的光线的特性，由序列性的系统数据， 如视场位置和瞳的大小等决定。NSC with ports system例子Ray Tracing的3种方式（III）（3） Purely Non-sequential(
9、aka NSC without port) 所有object都是3D shell or solids； 每个object都在一个空间坐标系中定义了其特性； 需要定义光源的发光特性和位置，定义detector收集光线 ； 光线一直追迹，直到它遇到下列情况才终止：Nothing，能量低于定义的阈值。 计算时光学元件的相对位置由空间坐标确定；对同一元件 ，可同时进行穿透、反射、吸收及散射的特性计算； 无法作优化及公差分析；这种情况下，可以对光线进行分光，散射，衍射，反射， 折射。NSC without ports system例子ZEMAX用户界面* *1717版权所有版权所有 2003 2003
10、讯技光电科技讯技光电科技( (上海上海 ) )股份有限公司股份有限公司ZEMAX用户界面类型ZEMAX有4种主要类型的用户界面：nEditors:定义和编辑光学面和其他数据；nGraphic windows：显示图形数据；nText windows：显示文本数据；nDialog boxes：编辑和回顾其他窗口或系统的 数据，或者报告错误信息等。ZEMAX Editors界面 有很多种：nLens data editor: 基本的lens data，包括 surface type, radius, thickness, glass,etc.nMerit function editor:优化时，定
11、义和编辑 merit function；nMulti-Configuration editor：为变焦镜头和其它 多重结构系统定义多重结构参数；nTolerance Data editor：定义和编辑公差数据；nExtra Data editor:需要很多参数的surface data 的扩展；nNon-sequential component editor:定义和编辑 NSC sources, objects, detectors。ZEMAX EditorsGraphic and Text 界面n有些功能（如layout）只支持图形，有些只 支持文本（如Seidel像差系数），有的都支 持（
12、如fan plot）；n如果二者都支持，一般先给出图形输出，如 果需要显示text的内容，需要点一下菜单栏 中的“Text”；Graphic and Text windows例子大部分图形窗口都提供文本信息。大部分图形窗口都提供文本信息。Graphic and Text windows例子点Text菜单栏，可以看到图形窗口中的文本信息。Graphics windows菜单功能Update：更新窗口中的数据；Setting：设置窗口的属性；Print：打印窗口的内容；Windows：nAnnotate：往图形上加lines,boxes,text；nCopy clipboard:将内容拷贝到剪切板
13、中；nExport:将内容转换为WMF，EMF，JPG，BMP文件保存 ；nLock:锁定窗口；nClone:Clone窗口；nAspect ratio:设置窗口的长宽比；nActive cursor:对图形窗口显示鼠标所指位置的数据 ；nConfiguration:选择要显示哪个结构的数据；nOverlay：不同图形重叠显示；Text windows菜单功能Text:产生图形所对应的文本数据； Zoom:对图形放大和缩小控制 Update:更新窗口中的数据； Setting：设置窗口的属性； Print：打印窗口的内容； Windows:nCopy clipboard:将内容拷贝到剪切板中；
14、nSave: 保存ASCII TXT文件；nLock:锁定窗口；nClone:Clone窗口；nConfiguration:选择要显示哪个结构的数据；Dialog boxesZEMAX的大部分图形和文本窗口都包含有设置对话框 。数据输出输出到到剪贴板，可以再到其它windows应用程序， 如 Excel等；输出到CAD程序：支持DXF，IGES，STEP，SAT格式 。 DXF：n因为不是标准格式，对其支持比较差一些；只有在 wireframe的设定中才支持。 IGES，STEP，SAT：n真正的标准；n可以输出3D solids；n可以输出为lines;n在Tool菜单栏中。Session
15、file的概念nSession file ：在保存文件时，如果选择 Session file，则它包括lens file, 所有图形和文 本窗口，editors,它们在屏幕上的大小和位置 ，及每个窗口的设置。此时，除了一个ZMX文 件以外，还有一个SES文件。Lens Data* *2929版权所有版权所有 2003 2003 讯技光电科技讯技光电科技( (上海上海 ) )股份有限公司股份有限公司Lens data的组成Sequential lens data-Surface data:n面的序号;n每个面的相关结构数据;n光学系统的孔径;n波长;n视场。 进行优化时,还需要：n变量;n优化函
16、数。 For NSC without port system,还需要：n所有object的结构参数和位置参数;n所有source和detector的特性参数和位置参数 ;n波长。Surface data的组成nThe radius of curvature:面的曲率半径，根据符号规 则确定符号；nThe thickness of the surface:到下个面的相对距离， 满足符号规则（用local坐标系）；nThe glass type of the surface:可以直接输入玻璃的 名称，也可以输入折射率和色散系数（如果是空气 ，则为空格）；nThe semi-diameter of the surface(optional)：面的 孔径；nOther data（paramete
