第十一章 zemax经典实例.pdf

简介 这一章将要教你如何使用ZEMAX，这一章的每一节将会让你接触一 个不同的设计问题。第一个设计例子是非常简单的，如果你是一个有经 验的镜片设计师，你也许觉得它并不值得你去费心，但是，如果你花费 一点点时间去接触它，你可以学到如何运行ZEMAX，然后你可以继续你 自己特别感兴趣的设计。 前几个例子中，提供了一些关于镜片设计理论的教程内容，用来帮 助那些对专用术语不是很了解的人。但在总体上来说，这本手册，以及 其中的这些特例，目的都不是要将一个新手培养成为一个专家。如果你 跟不上这些例子，或者你不能理解程序演示时与计算有关的数学知识， 可以参考任何一本“简介”这一章中所列出的好书。在开始课程之前，你必 须先通过正当手段安装ZEMAX 。 课程1：单透镜（a singlet ） 你将要学到的： 开始ZEMAX，输入波长和镜片数据，生成光线特性曲线（ray fan）， 光程差曲线（OPD ），和点列图（Spot diagram ），确定厚度求解方法和变 量，进行简单的优化。 假设你需要设计一个F/4 的镜片，焦距为100mm，在轴上可见光谱范 20 围内，用BK7 玻璃，你该怎样开始呢？ 首先，运行ZEMAX 。ZEMAX 主屏幕会显示镜片数据编辑（LDE ）。你 可以对 LDE 窗口进行移动或重新调整尺寸，以适合你自己的喜好。LDE 由多行和多列组成，类似于电子表格。半径、厚度、玻璃和半口径等列 是使用得最多的，其他的则只在某些特定类型的光学系统中才会用到。 LDE 中的一小格会以“反白”方式高亮显示，即它会以与其他格子不同 的背景颜色将字母显示在屏幕上。如果没有一个格子是高亮的，则在任 何一格上用鼠标点击，使之高亮。这个反白条在本教程中指的就是光标。 你可以用鼠标在格子上点击来操纵 LDE，使光标移动到你想要停留的地 方，或者你也可以只使用光标键。LDE 的操作是简单的，只要稍加练习， 你就可以掌握。 开始，我们先为我们的系统输入波长。这不一定要先完成，我们只 不过现在选中了这一步。在主屏幕菜单条上，选择“系统（System ）”菜单 下的“波长（Wavelengths ）” 。 屏幕中间会弹出一个“波长数据（Wavelength Data ）”对话框。ZEMAX 中有许多这样的对话框，用来输入数据和提供你选择。用鼠标在第二和 第三行的“使用（Use ）”上单击一下，将会增加两个波长使总数成为三。 现在，在第一个“波长”行中输入486 ，这是氢（Hydrogen ）F 谱线的波长， 单位为微米。 ZEMAX 全部使用微米作为波长的单位。现在，在第二行的波长列中 输入587 ，最后在第三行输入656 。这就是ZEMAX 中所有有关输入数据的 操作，转到适当的区域，然后键入数据。在屏幕的最右边，你可以看到 21 一列主波长指示器。这个指示器指出了主要的波长，当前为486 微米。 在主波长指示器的第二行上单击，指示器下移到 587 的位置。主波长用 来计算近轴参数，如焦距，放大率等等。 ZEMAX 一般使用微米作为波长的单位 “权重（Weight ）” 这一列用在优化上，以及计算波长权重数据如RMS 点尺寸和STREHL 率。现在让所有的权为1.0，单击OK 保存所做的改变， 然后退出波长数据对话框。 现在我们需要为镜片定义一个孔径。这可以使ZEMAX 在处理其他的 事情上，知道每一个镜片该被定为多大。由于我们需要一个 F/4 镜头， 我们需要一个 25mm 的孔径（100mm 的焦距除F/4）。设置这个孔径值， 选择“系统” 中的“通常（General ）”菜单项，出现“通常数据（General Data ）” 对话框，单击“孔径值（Aper Value ）”一格，输入一个值：25 。注意孔径类 型缺省时为“入瞳直径（Entrance Pupil Diameter ）” ，也可选择其他类型的 孔径设置。除此之外，还要加入一些重要的表面数据。ZEMAX 模型光