資源描述:
《Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件.ppt》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、Zemax光學(xué)設(shè)計(jì)軟件一、Zemax的功能ZEMAX能做什么?ZEMAX是一個(gè)用來(lái)模擬、分析和輔助設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)的程序。ZEMAX的界面設(shè)計(jì)得比較容易被使用,稍加練習(xí)就能很快地進(jìn)行交互設(shè)計(jì)。大部分ZEMAX的功能都用選擇彈出或下拉式菜單來(lái)實(shí)現(xiàn)。ZEMAX不能做什么?ZEMAX程序或ZEMAX文件都不能教你如何去進(jìn)行鏡頭或光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。雖然,ZEMAX程序在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析的時(shí)候,可以幫助你做許多事情,但是設(shè)計(jì)者仍然是你。如果,你在光學(xué)設(shè)計(jì)方面只有很少甚至根本就沒(méi)有經(jīng)驗(yàn),你就需要去熟讀有關(guān)這方面
2、的許多好書(shū)。最主要的,ZEMAX并不能完全代替工程實(shí)踐。在一個(gè)設(shè)計(jì)完成之前,必須要一個(gè)有資格的工程師對(duì)軟件所得的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢查,以判斷結(jié)果是否合理。二、Zemax的用戶界面1.主窗口2.數(shù)據(jù)編輯窗口三、使用Zemax軟件設(shè)計(jì)的步驟1.編輯鏡頭數(shù)據(jù)2.設(shè)置工作波長(zhǎng)、系統(tǒng)F數(shù)3.設(shè)置視場(chǎng)4.計(jì)算已輸入鏡頭的系統(tǒng)參數(shù)(如焦距、后工作距、放大倍率等)5.像差評(píng)估6.優(yōu)化設(shè)計(jì)7.公差分析1.編輯鏡頭數(shù)據(jù)2.設(shè)置工作波長(zhǎng)、系統(tǒng)F數(shù)設(shè)置系統(tǒng)F數(shù)3.設(shè)置視場(chǎng)4.計(jì)算已輸入鏡頭的系統(tǒng)參數(shù)5.像差評(píng)估6.優(yōu)化設(shè)計(jì)A)設(shè)
3、置變量B)設(shè)置優(yōu)化函數(shù)C)優(yōu)化A)設(shè)置優(yōu)化變量B)設(shè)置優(yōu)化函數(shù)C)優(yōu)化7.公差分析A)設(shè)置公差B)計(jì)算公差對(duì)系統(tǒng)的影響四、設(shè)計(jì)實(shí)例實(shí)例一:?jiǎn)瓮哥R設(shè)計(jì)參數(shù)要求:F=4,f’=100mm,在可見(jiàn)光譜下,材料:BK7步驟一:進(jìn)入Zemax主窗口,打開(kāi)LDE步驟二:設(shè)置波長(zhǎng)。在system菜單下選擇Wavelength,輸入需要的波長(zhǎng)。在本例中輸入F,d,C,再選擇一個(gè)主波長(zhǎng)。主波長(zhǎng)的作用是用來(lái)計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)的近軸參數(shù)的,如焦距、放大倍率、出瞳直徑。步驟三、設(shè)置透鏡孔徑,系統(tǒng)要求F數(shù)為4。在System菜單下選
4、擇General,打開(kāi)General對(duì)話筐,輸入入瞳直徑。D=100/4=25步驟四、回到LDE中,可以看到3個(gè)不同的surface,依序?yàn)镺BJ,STO及IMA。OBJ就是物面;STO(aperturestop)即孔徑光闌,STO不一定就是光照過(guò)來(lái)所遇到的第一個(gè)透鏡;IMA是像面。對(duì)于一個(gè)單透鏡,從物面到像面一共有4個(gè)面,需在STO面后面添加一個(gè)面。用鼠標(biāo)選則STO面后,在LDE的Edit菜單中選擇InsertAfter,在STO面后加入新的一面。步驟五、輸入glass和各面Radius和Thick
5、ness。在STO面的Glass中寫(xiě)入BK7。2面的Radius設(shè)為100,透鏡厚度設(shè)為4,像距設(shè)為100。注意,Radius的符號(hào)?,F(xiàn)在鏡頭的輸入資料已大致完畢。怎麼檢驗(yàn)?zāi)愕脑O(shè)計(jì)是否達(dá)到要求呢?步驟六、檢驗(yàn)輸入結(jié)果1.檢查透鏡的結(jié)構(gòu):2.檢查透鏡的系統(tǒng)參數(shù)3.檢查透鏡的像差從透鏡結(jié)構(gòu)圖、系統(tǒng)參數(shù)及像差曲線,可以發(fā)現(xiàn)該透鏡沒(méi)有符合設(shè)計(jì)要求,像差很大。怎么讓它合格呢??jī)?yōu)化??!步驟七、優(yōu)化1.設(shè)置變量:利用Zemax為我們計(jì)算一個(gè)滿意的結(jié)果,就必須為它提供可以變化的參數(shù)。例如:半徑、材料、厚度等等。在此,
6、我們?cè)O(shè)置1、2面的半徑和像距為變量。右鍵單擊某個(gè)參數(shù),可以定義它為variable.2.設(shè)置優(yōu)化函數(shù):什么是優(yōu)化函數(shù)?它就好比是我們給它下達(dá)的工作目標(biāo)。DefaultMeritFunction的設(shè)置DefaultMeritFunction的設(shè)置Selectingthepupilintegrationmethodtwodifferentpupilintegrationmethods:1.Gaussianquadrature(GQ)根據(jù)鏡頭輸入數(shù)據(jù),例如波長(zhǎng)、視場(chǎng)的權(quán)重及漸暈系數(shù)等,為光瞳上的各光線設(shè)置合
7、理的優(yōu)化權(quán)重,計(jì)算結(jié)果精確。需要設(shè)置2個(gè)參數(shù)。Rings:設(shè)置某個(gè)波長(zhǎng)的每個(gè)視場(chǎng)追跡的光線環(huán)數(shù)Arms:設(shè)置每個(gè)追跡環(huán)上的光線數(shù)對(duì)0視場(chǎng),由于圓對(duì)稱,追跡的總光線為Ring的數(shù)量;對(duì)其它視場(chǎng),由于左右對(duì)稱,每個(gè)環(huán)上追跡的光線為Arms的一半。例如:系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)中心視場(chǎng),2個(gè)離軸視場(chǎng),三個(gè)波長(zhǎng),按照Ring-3,Arms=6來(lái)計(jì)算,對(duì)于對(duì)稱系統(tǒng)追跡的總光線為:3×(3+3×3+3×3)=63條光線。對(duì)于非對(duì)稱系統(tǒng),追跡的總光線為:3×(3×(3×6))=162條光線。DefaultMeritFunct
8、ion的設(shè)置DefaultMeritFunction的設(shè)置Selectingthepupilintegrationmethodtwodifferentpupilintegrationmethods:2RectangleArray按照方形光線陣列追跡需要設(shè)置一個(gè)參數(shù):Grid:定義每個(gè)視場(chǎng)每個(gè)波長(zhǎng)追跡的光線總數(shù)例如:Grid=4×4,表示每個(gè)視場(chǎng)每個(gè)波長(zhǎng)追跡16條光線。注意:這種計(jì)算方法的精度和速度都比Gaussianquadrature差。一般不使用?,F(xiàn)