用zemax设计光学显微镜光学系统设计实验报告
ZEMAX光学设计报告
光学设计报ZEMA一、设计目通过对设计一个双胶合望远物镜，学zema软件的基本应用和操作二、设计要的双胶合望远物镜，且相对孔径1:1设计一个全视场角1.56°，焦距1000m=13.6m要求相高三、设计过1双胶合望远物镜系统初始结构的选1.选由于该物镜的全视场角较小，所以其轴外像差不太大，主要校正的像差有球差、正弦差位置色差。
又因为其相对孔径较小，所以选用双胶合即可满足设计要求。
本系统采用紧型双胶合透镜组，且孔径光阑与物镜框相重合1.确定基本像差参根据设计要求，假设像差的初级像差值为零，即球；正弦；位置色s由此可得基本像差参量。
那么按初级像差公式可F1.冕牌玻璃在前0.0.80.0.8火石玻璃在前0.008因为没有指定玻璃的种类，故暂选用冕牌玻璃进行计1.选定玻璃组鉴玻璃的性价比较好，所以选作为其中一块玻璃。
查表发现0.000.030.008Z组合，此时对应最接近的组合。
此系统选Z组合的折射的折射0.038311.6721.516Z1.74.284070.06092.009402.4求形状系1.考虑到任何实际的透镜组总是有一定的厚度，因此需要把薄透镜组转换成后透镜组100m1/110m。
选用压圈方式根据设计要，则通光口3.m，由此可求得透镜组定透镜组，该方式所需余量由《光学仪器设计手册》查得103.m外径对于凸透镜而言；假分别为球面矢高为折射球面曲率半径为透镜外径如图所示，由上式可求。
将所求的的结果代入下式中可求得凸透镜最小2.62.1缘厚103.4.88.m11利用下式可求得凸透镜的最小中心厚m10.01.02.611.6对于凹透镜而言：先求，再代入下式中可求得凹透镜最小边缘厚1.0.02.6103.11.6m11利用下式可求得凹透镜的最小中心厚不变的条件下进行薄透镜变换成后透镜时，应保四、设计结果）1.1、入瞳直径的设定（图11.1图）2.12、视场角的设定（图2.1图）3.13、工作波长的设定（图3.1图）4.24.1、4、评价函数的选择（图4.1图4.2图）55.1、系统的透镜参数表（5.1图）6.1、优化工具窗口（图66.1图）7.17、系统的结构轮廓图（7.1图）8.1（图MTF、系统的8FFT8.1图）9.1（图PSF FFT、系统的9．9.1图）10.1图（图CURV/DIST10、系统的FIELD）10.1（图）11.1（图图DISTORION GRID、系统的11．11.1图）12.1（图12、系统的SPOT DIAGRAM图12.1图）13.1图（图COLOR TERALLA、系统的13．13.1图）14.1（图FAN14、系统的RAY图14.1图图FAN OPD、系统的15）15.1（图15.1图）16.1（图图、系统的WA VEFRRONT MAP1616.1图）17.1（图图energy encircled diffraction、系统的17．17.1图（数据如下）data system18、系统的DataSystem/PrescriptionFiles\ZEMAX\SAMPLES\LENS.ZMXC:\Program:File Title:2014OCT29Date:WEDTA:DA LENS GENERAL5Surfaces:1Stop:100Aperture=Pupil Entrance Diameter:SystemGB903-87中国Catalogs:SCHOTTGlass OffRay Aiming:0.00000E+000=Uniform,factorApodization:2.00000E+001(C):Temperature 1.00000E+000:TM)Pressure(A Off:Environment To Data Index Adjust pressure)andtemperaturesystematLengthFocalEffective:air(in999.6842space):LengthFocalEffective(in999.6842image989.2692LengthFocalBack:1013.029Track Total:9.996842SpaceImage:F/#9.996842:F/#Working Paraxial9.996906:F/#Working0.04995335:Image Space NA5e-009:Object Space NA50:Stop Radius13.61011:Image HeightParaxial 0:Paraxial Magnification100:Pupil DiameterEntrance0:Pupil Position Entrance100.4728Pupil Diameter:Exit-1004.411Pupil Position:Exitdegreesin AngleField Type:0.78Field:Maximum Radial祄0.5875618:Primary Wavelength MillimetersUnits:Lens0.9952938Magnification:Angular5Fields:degrees Angle inField Type:Weight#Y-V alueX-Value 1.00000010.0000000.000000 1.00000020.2340000.0000001.00000030.3900000.000000 1.0000000.00000040.551000 1.0000000.00000050.780000 FactorsVignettingAN#VCXVDXVVDYVCY0.0000000.0000000.00000010.0000000.0000000.0000000.00000020.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.00000030.0000000.0000000.00000040.0000000.0000000.0000000.0000000.0000000.00000050.0000000.0000003:Wavelengths祄Units:Weight#Value 1.00000010.486133 1.00000020.587562 1.0000000.6562733．。
ZEMAX实验报告
ZEMAX实验报告一、引言ZEMAX是一款常用于光学系统设计和优化的软件工具。
本实验旨在通过使用ZEMAX软件，设计并验证一个简单的光学系统，以加深对光学器件的理解，并掌握ZEMAX软件的使用方法。
本实验采用的光学系统为凸透镜成像系统。
二、实验目的1. 了解并熟悉ZEMAX软件的界面和基础操作方法。
2. 设计一个简单的凸透镜成像系统。
3. 验证设计成像系统的成像质量，并进行优化。
三、实验步骤1. 打开ZEMAX软件，进入新建系统的界面。
2. 选择光源，设置波长、光强等参数。
4. 添加目标平面和接收面，调整其位置和大小。
5. 进行光线追迹和模拟，分析成像效果。
6. 优化系统，调整凸透镜参数，如位置、厚度，以改善成像质量。
7. 记录和分析实验结果。
四、实验结果根据实验步骤，设计并模拟了一个凸透镜成像系统。
经过优化调整后，系统的成像质量得到了明显的提高。
在最终模拟结果中，目标物体能够清晰地成像在接收面上，成像质量较高。
五、讨论分析本实验通过使用ZEMAX软件设计和优化了一个简单的凸透镜成像系统。
通过实验结果可以发现，ZEMAX软件具有较高的计算精度和可视化效果，能够有效地进行光学系统的设计和分析。
通过不断调整凸透镜参数，我们成功改善了系统的成像质量，证明了ZEMAX软件在光学系统优化中的实用性。
六、结论通过本次实验，我们了解并掌握了ZEMAX软件的基础操作方法，并成功设计和优化了一个凸透镜成像系统。
实验结果表明，ZEMAX软件能够较好地模拟和分析光学系统，为光学器件的设计和优化提供了有力的工具。
1. ZEMAX软件使用手册。
2. 光学设计与光子技术教材。
八、致谢感谢指导老师对本实验的支持和指导，也感谢实验室的同学们在实验过程中的合作和协助。
光学设计实验报告范文(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光学系统设计的基本原理和方法。
2. 掌握光学设计软件的使用，如ZEMAX。
3. 学会光学系统参数的优化方法。
4. 通过实验，加深对光学系统设计理论和实践的理解。
二、实验器材1. ZEMAX软件2. 相关实验指导书3. 物镜镜头文件4. 目镜镜头文件5. 光学系统镜头文件三、实验原理光学系统设计是光学领域的一个重要分支，主要研究如何根据实际需求设计出满足特定要求的成像系统。
在实验中，我们将使用ZEMAX软件进行光学系统设计，包括物镜、目镜和光学系统的设计。
四、实验步骤1. 设计物镜（1）打开ZEMAX软件，创建一个新的光学设计项目。
（2）选择物镜类型，如球面镜、抛物面镜等。
（3）设置物镜的几何参数，如半径、厚度等。
（4）优化物镜参数，以满足成像要求。
2. 设计目镜（1）在ZEMAX软件中，创建一个新的光学设计项目。
（2）选择目镜类型，如球面镜、复合透镜等。
（3）设置目镜的几何参数，如半径、厚度等。
（4）优化目镜参数，以满足成像要求。
3. 设计光学系统（1）将物镜和目镜的镜头文件导入ZEMAX软件。
（2）设置光学系统的其他参数，如视场大小、放大率等。
（3）优化光学系统参数，以满足成像要求。
五、实验结果与分析1. 物镜设计结果通过优化，物镜的焦距为100mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。
2. 目镜设计结果通过优化，目镜的焦距为50mm，半视场角为10°，成像质量达到衍射极限。
3. 光学系统设计结果通过优化，光学系统的焦距为150mm，半视场角为20°，成像质量达到衍射极限。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了光学系统设计的基本原理和方法。
2. 学会了使用ZEMAX软件进行光学系统设计。
3. 加深了对光学系统设计理论和实践的理解。
4. 提高了我们的动手能力和团队协作能力。
5. 为今后从事光学系统设计工作打下了基础。
注：本实验报告仅为示例，具体实验内容和结果可能因实际情况而有所不同。
ZEMAX实验报告
基于基本透镜组的照相物镜设计Zemax设计报告徐昕10272055设计目的通过对设计一个以基本透镜组为基础的照相物镜，学会Zemax软件的基本应用及操作。
设计要求设计一个照相物镜，系统焦距f’=9mm，相对孔径1:4设计过程1.系统建模1.1选取初始结构从《光学设计手册》（李士贤，郑乐年编，北京理工大学出版社，1990）中选取了一个三片式照相物镜作为初始结构，如表1-1表面序号半径/mm 厚度/mm 玻璃1 28.25 3.7 ZK52 -781.44 6.623 -42.885 1.48 F64 28.5 4.05 光阑 4.176 100.972 4.38 ZK117 -32.795表1-11.2系统特性参数输入在General系统通用数据对话框中设置孔径和玻璃库，如图1-1，图1-2。
打开视场设定对话框设置5个视场，如图1-3。
打开波长设定对话框点击“Select>>F,d,C(visible)”自动加入三个波长，如图1-4。
图1- 1图1- 2 图1- 3图1- 41.3初始结构输入对照表1-1，在Lens Data Editor中输入初始结构，如图1-5。
利用Zemax中的“solve”功能，求解透镜组最后一面的厚度。
选取需要设计的单元格，在“Solve”中选取“Thickness”，弹出“Thickness Solve on surface 7”求解对话框。
在对话框“Solve type”中选择“Marginal ray height”，将“Height”值输入为“0”，表示将像面设置在边缘光线聚焦的像方焦平面上，如图1-6，图1-7。
图1-5图1-6图1-71.4调整系统焦距打开“System Data”系统数据报告窗口，查看系统现有焦距，为65.65414mm，如图1-8，与设计要求不符，需要通过缩放功能进行调整。
选择“Tools>>Scale Lens”,缩放因子为9/65.65414=0.137082，在Scale By Factor缩放因子后填入0.137082，如图1-9。
ZEMAX光学设计报告
ZEMAX光学设计报告一、引言ZEMAX是一种广泛应用于光学设计和仿真的软件工具，它提供了一系列功能强大的工具和算法，可以帮助光学工程师进行光学系统的设计、优化和分析。
本报告将介绍使用ZEMAX进行的光学设计，并详细阐述设计的目的、方法和结果。
二、设计目的本次光学设计的目的是设计一种能够产生高质量成像的透镜系统。
通过使用ZEMAX软件进行光学设计和优化，我们希望能够在保持高分辨率和低畸变的同时，尽可能减小像差和光能损失，实现最佳成像效果。
三、设计方法1.初始设计：根据设计要求和限制条件，我们首先进行了初步的系统设计。
选取了适当的光学元件，如凸透镜、凹透镜、平面镜等，通过摆放和调整位置来搭建初始的光学系统。
2. Ray Tracing：使用ZEMAX的Ray Tracing功能，我们可以模拟光线在光学系统中的传播和反射。
通过调整折射率、半径和曲率等参数，我们可以对光线进行控制和优化，实现所需的成像效果。
3. Aberration Analysis：使用ZEMAX的Aberration Analysis功能，我们可以对系统的像差进行分析。
通过查看球差、色差、像散、畸变等参数，我们可以对光学系统进行调整和优化，以提高成像的质量和准确性。
4. Optimization：在初步设计和光线追迹分析的基础上，我们使用ZEMAX的优化功能来调整光学系统的各个参数，以达到最佳的成像效果。
通过设置目标函数和约束条件，优化算法可以在设计空间中最优解，帮助我们找到最佳的设计方案。
5. Iterative Refinements：根据优化结果，我们进行了反复的调整和优化，以进一步改善光学系统的成像效果。
通过多次迭代，我们逐渐接近最优解，达到了设计要求。
四、设计结果通过使用ZEMAX进行光学设计和优化，我们成功地设计出了一种可以产生高质量成像的透镜系统。
经过多次优化和迭代，我们达到了如下设计目标：1.高分辨率：经过系统优化，我们成功降低了球差和色差等像差，提高了光学系统的分辨率。
光学设计实验实验报告
实验名称：光学系统设计实验日期：2023年4月10日实验地点：光学实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 熟悉光学系统设计的基本原理和方法。
2. 学会使用光学设计软件进行光学系统的设计。
3. 通过实验，提高对光学系统性能参数的评估能力。
二、实验原理光学系统设计是根据光学系统的性能要求，运用光学原理和设计方法，选择合适的元件，确定光学系统的结构参数和光学元件的尺寸。
本实验采用ZEMAX软件进行光学系统设计。
三、实验内容1. 设计一个具有特定性能要求的光学系统。
2. 使用ZEMAX软件进行光学系统设计。
3. 优化光学系统，提高其性能。
4. 分析光学系统的性能参数。
四、实验步骤1. 设计光学系统根据实验要求，设计一个成像系统，要求物距为100mm，像距为150mm，放大倍数为1.5倍，系统分辨率为0.1角秒。
2. 使用ZEMAX软件进行光学系统设计（1）创建新的光学设计项目，设置系统参数。
（2）选择合适的透镜材料，创建透镜元件。
（3）根据设计要求，设置透镜的尺寸和位置。
（4）创建光阑，设置光阑的位置和尺寸。
（5）创建探测器，设置探测器的尺寸和位置。
3. 优化光学系统（1）调整透镜的形状和位置，优化系统性能。
（2）调整光阑的位置和尺寸，提高系统分辨率。
（3）调整探测器的位置和尺寸，提高系统成像质量。
4. 分析光学系统的性能参数（1）计算系统的MTF（调制传递函数）和ROI（光圈直径）。
（2）分析系统的像差，包括球差、彗差、场曲、畸变等。
（3）计算系统的入射光束和出射光束的传播方向和光强分布。
五、实验结果与分析1. 光学系统设计结果根据实验要求，设计了一个成像系统，其物距为100mm，像距为150mm，放大倍数为1.5倍，系统分辨率为0.1角秒。
使用ZEMAX软件进行设计，最终得到一个满足要求的光学系统。
2. 光学系统性能分析（1）MTF分析：根据ZEMAX软件的计算结果，该系统的MTF在0.1角秒处达到0.25，满足设计要求。
光学设计实验报告
1. 了解光学系统设计的基本原理和方法。
2. 熟悉光学设计软件（如ZEMAX）的操作，掌握基本的光学设计流程。
3. 学会应用光学设计软件进行光学系统设计，并优化系统性能。
4. 分析实验结果，总结光学系统设计经验。
二、实验器材1. 光学设计软件（如ZEMAX）2. 实验指导书3. 相关光学元件（如透镜、棱镜、分划板等）三、实验内容1. 设计一个显微镜光学系统，包括物镜、目镜和光学系统镜头文件。
2. 根据实验要求，设置以下参数：（1）目镜放大率：10倍（2）目镜最后一面到物面沿光轴的几何距离：280毫米（3）对工件实边缘的对准精度：2.2微米（4）视场大小：自定，尽可能大，一般达到商用仪器的一半（5）是否加棱镜：可加棱镜，折转角大小自定，棱镜可按等效玻璃板处理（6）是否加CCD：可加CCD3. 设计系统结构框图，并绘制系统结构图。
4. 设计物镜系统，采用物方远心光路，即孔径光阑位于物镜像方焦面上。
5. 设计目镜系统，根据目镜放大率和物镜成像位置，确定目镜的焦距和成像位置。
6. 对物镜和目镜进行整体优化或独立优化。
7. 分析实验结果，总结光学系统设计经验。
1. 打开光学设计软件（如ZEMAX），创建新的光学系统项目。
2. 添加光学元件，包括物镜、目镜和光学系统镜头文件。
3. 设置光学元件的参数，如焦距、半径、折射率等。
4. 设计系统结构，根据实验要求，调整光学元件的位置和距离。
5. 运行优化算法，对光学系统进行优化。
6. 分析实验结果，如成像质量、视场大小、对准精度等。
7. 根据实验结果，调整光学元件参数和系统结构，进一步优化光学系统。
8. 完成实验报告，总结实验结果和经验。
五、实验结果与分析1. 成像质量：通过优化算法，使成像质量达到最佳状态，如对比度、分辨率等。
2. 视场大小：根据实验要求，设置视场大小，确保观察范围足够。
3. 对准精度：通过优化光学系统，提高对准精度，满足实验要求。
4. 优化经验：在实验过程中，总结以下优化经验：（1）合理设置光学元件参数，如焦距、半径、折射率等。
ZEMAX实验报告
ZEMAX实验——双胶合镜头（a doublet）摘要一个双胶合镜头是由两片玻璃组成，通常粘在一起，所以他们有相同的曲率。
利用不同玻璃的色散性质，一阶色差可以被矫正。
也就是说，需要得到抛物线形的多色光焦点漂移图，而不是直线的，这反过来会产生较好的像质。
在保持100mm焦距和在轴上的设计要下，将会加入视场角。
同时定义边缘厚度解，使产生图层和视场曲率图，并分析双胶合镜头的出光效果。
关键词：ZEMAX光学设计；双胶合镜头；成像分析目录1 引言 (II)2 实验目的.................................. 错误！未定义书签。
3 实验原理分析 (2)4 实验步骤 (3)5 实验结果.................................. 错误！未定义书签。
1 引言ZEMAX是美国Focus Software Inc.所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是一套可以运算sequential及Non-Sequential的软件。
ZEMAX 是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优化、分析、公差以及报表整合在一起。
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，与其它软件不同的是ZEMAX的CAD转文件程序都是双向的，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光学设计程序是一个完整的光学设计软件，是将实际光学系统的设计概念，优化，分析，公差以及报表集成在一起的一套综合性的光学设计仿真软件。
包括光学设计需要的所有功能，可以在实践中对所有光学系统进行设计，优化，分析，并具有容差能力，所有这些强大的功能都直观的呈现于用户界面中。
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课 程 设 计
光学显微镜设计 设计题目
学 号
专业班级
指导教师
学生姓名 测量显微镜
根据学号得到自己设计内容的数据要求：
1.目镜放大率10(即焦距25）
2.目镜最后一面到物面距离110
3.对准精度1.2微米
按照实验步骤，先计算好外形尺寸。
然后根据数据要求选取目镜与物镜。
我先做物镜。
因为这个镜片比较少。
按物镜放大率选好物镜后，将参数输入。
简单优化，得到比较接近自己要求的物镜。
然后做目镜，同样的做法，这个按照焦距选目镜，将参数输入。
将曲率半径设为可变量，调入默认的优化函数进行优化。
发现“优化不了”，所有参数均没有变化。
而且发现把光源放在“焦点”位置，目镜出射的不是平行光。
我百思不得其解。
开始认为镜头库的参数可能有问题。
最后我问老师，老师解释，那个所谓的“焦点”其实不是焦点，我错误的把“焦点”到目镜第一个面的距离当成了焦距。
这个目镜是有一定厚度的，不能简单等效成薄透镜。
焦点到节点的距离才是焦距。
经过老师指点后，我尝试调节光源到目镜第一面的距离，想得到出射平行光，从而找到焦点。
但这个寻找是很费力气的，事倍功半。
老师建议我把目镜的参数倒着顺序输入参数。
然后用平行光入射，然后可以轻松找到焦点。
但是，按照这个方法，倒着输入参数，把光源放在无限
远的地方（平行光入射），发现光线是发散的。
不解。
还是按照原来的方法。
把光源放在目镜焦点上，尽量使之出射平行光。
然后把它与优化好的物镜拼接起来。
后来，加入理想透镜（会聚平行光线），加以优化。
还有一个问题，就是选物镜的时候，发现放大倍率符合了自己的需求，但工作距离与共轭距，不符合自己的要求。
这个问题在课堂上问过老师，后来经老师指点，通过总体缩放解决。
物镜参数及优化函数
物镜（未缩放）
物镜ray
物镜点列图
物镜参数
物镜各窗口
目镜镜片参数
目镜2D光路（未缩放）
物镜各参数
物镜加理想透镜优化
物镜加理想透镜优化（ray）
物镜加理想透镜优化（spt）
显微镜
显微镜光路及总体长度
显微镜各参数
显微镜加理想透镜，光线会聚（layout）
显微镜加理想透镜（ray）
显微镜加理想透镜（spt）
显微镜加理想透镜（参数情况）
总的来说这次实验，还是还是比较成功的。
最主要的问题是对ZEMAX这个软件不太熟悉，还有对光学的一些内容不够熟悉。
通过本次试验，熟悉了ZEMAX的一些基本操作，对光学系统设计内容也有了初步的了解。
光信息08—3班张静20080302
2011年6月25。