zemax应用举例8-牛顿望远镜
基于ZEMAX软件设计望远镜系统
用ZEMAX设计望远物镜流程图
3、设置优化函数 进行优化
1、选择物镜类型
4、根据《光学设 计手册》进行数据 规整
2、根据设计要求 在《光学设计手册》 上选择初始结构
望远物镜
望远物镜可分为三种结构式， 即折射式、反射式和折反式。用于 一般军用光学仪器和计量仪器中的 望远物镜，主要是折射式物镜。折 射式又可分为双胶合物镜、双分离 物镜、三分离物镜、摄远物镜。根 据各个物镜的成像特性和像质特点， 我们选用了双胶合物镜。
Glass
K9 ZF2
SemiDiameter Infinity 20.038647 19.945414
19.950391
15.101509
物镜成果
我们得出，PEAK TO VALLEY（峰谷值）值为0.2035个波长，满足最大 波像差≤λ/4的要求。物镜的球差是-0.046838mm，轴向色差是0.075474mm。 在设定的标准范围内，表明这个物镜的成像质量很高。
物镜和目镜的组合设计
怎样组合？
组合过程中，我们应 该要考虑哪些因素呢？
目镜是根据反光路设 计的，所以组合的时 候必须将目镜倒置后 再组合。
物镜和目镜组合后的 第三个面和第四个面 的厚度总和应=物镜和 目镜的焦距和左右。
பைடு நூலகம்
应在目镜的最后一个 面后加上一个近轴面， 以检查出射光的平行 度。
最终我们得到望远镜系统的放大倍数为：Г=-10.00532。
望远目镜
望远系统目镜的作用相当于 放大镜，它把物镜所成的像放大 后成像在人眼的远点处进行观察。 对于正常人眼，其远点在无限远。 因此，一般要求物镜所成的像平 面应与目镜的物方焦平面重合。 常用的望远系统目镜有冉斯登目 镜、凯涅尔目镜、对称式目镜、 无畸变目镜、惠更斯目镜、埃尔 弗目镜、广角目镜。根据设计要 求和望远目镜的光学特性，我们 选择了对称式目镜。
实验四 基于ZEMAX的牛顿望远镜的优化设计
实验四 基于ZEMAX的牛顿望远镜的优化设计一．实验目的学会使用ZEMAX软件对典型牛顿望远镜进行优化设计。
二．实验要求1.掌握设立反射镜、使坐标中断的方法；2.学会使用圆锥系数来优化成像质量；3.学习点列图和3D图形分析像质的简单方法。
三．实验原理1.牛顿望远镜基本结构：抛物面主反射镜+与光轴成45度的平面反射镜构成，是一种全反射式的望远镜物镜；2.对于球面凹面镜成像，有F=R/2的关系；3.圆锥系数（conic系数）：见于LDE窗口中每一行的第7列（Conic），这个系数是描述该行所代表的面的曲面函数中的非球面二次曲面系数，决定了该行代表的面的形状，典型值对应的面形状如下：Conic=0 球面；-1<Conic<0 主轴在光轴上的椭球面；Conic=-1 抛物面；Conic<-1 双曲面。
4.ZEMAX中关于在光路中新添加折叠反射镜仿真实现的步骤：定位置：：在所需要放置反射镜的位置添加一个虚构面（空面），由反射镜要（1） 定位置放置的位置决定添加虚构面后相应各面的厚度值的改变；（2） 添加反射镜：从主菜单-工具-折叠反射镜里添加一个反射镜，设置相关合适的参数。
5.鬼像与挡光板：（1） 鬼像：成像系统中一些非设计中的反射光线最终沿着非期望的路径达到像面后，会形成鬼像，影响成像质量。
（2） 为了尽可能消除鬼像的影响，对于那些位于光路范围内的中间器件（尤其是口径小于主光路口径的），例如本例中的平面反射镜，一般需要在其前面加一块挡光板，消除这些器件对光线不需要的反射。
挡光板的口径通常要比被挡元件的口径稍大。
（3） ZEMAX中挡光板的具体实现步骤：定位置：：在所需要放置挡光板的位置添加一个虚构面（空面），由其要放a.定位置置的位置决定添加虚构面后相应各面的厚度值的改变；设置参数：：将面型surf：type双击后的Aperture中的光圈类型从noneb.设置参数改为所需要的挡光类型（如圆形挡光），设置合理的挡光半径值，以略大于被挡元件半径为宜。
zemax光学设计案例
zemax光学设计案例
Zemax光学设计案例。
在光学设计领域，Zemax是一个非常优秀的光学设计软件，它能够帮助工程师
们进行光学系统的设计、优化和分析。
下面，我们将介绍一个使用Zemax进行光
学设计的案例，以便更好地了解Zemax软件的应用和优势。
在这个案例中，我们需要设计一个具有特定光学性能的摄像头透镜系统。
首先，我们需要明确设计要求和约束条件，然后利用Zemax软件进行光学系统的建模和
优化。
在建模过程中，我们需要考虑透镜的曲率、厚度、材料等参数，同时还需要考虑系统的光路布局、光学元件的位置和角度等因素。
利用Zemax的光学设计工具，我们可以对透镜系统进行快速而准确的建模和分析。
通过Zemax的光学优化算法，我们可以对系统的光学性能进行优化，以满足
设计要求。
同时，Zemax还提供了丰富的光学分析工具，可以对系统的像差、光学传递函数、热像模拟等进行全面的分析和评估。
在这个案例中，我们利用Zemax软件成功设计出了一个具有优秀光学性能的摄像头透镜系统。
通过对系统的建模、优化和分析，我们实现了对系统光学性能的精确控制和调节，最终达到了设计要求。
这充分展示了Zemax软件在光学设计领域
的强大功能和广泛应用价值。
总的来说，Zemax是一款非常优秀的光学设计软件，它能够帮助工程师们实现
复杂光学系统的设计、优化和分析。
通过这个案例，我们可以更好地了解Zemax
软件的应用和优势，相信在未来的光学设计工作中，Zemax将会发挥越来越重要的作用，为光学工程领域的发展做出更大的贡献。
zemax光学设计例子
在光学设计中，Zemax是一款非常受欢迎的软件，它提供了强大的工具和功能，可以帮助设计师轻松地完成各种光学设计任务。
本文将通过一个具体的例子，向大家展示如何使用Zemax进行光学设计。
一、设计背景我们假设需要设计一款望远镜，需要观察远处的星空。
望远镜的主要性能指标包括放大倍率、像差和亮度。
我们需要通过Zemax软件，找到最佳的光学系统方案，以达到最佳的观察效果。
二、设计步骤1.建立基本光学系统模型：在Zemax中，我们需要建立一个基本的光学系统模型，包括望远镜的主镜和次镜。
可以通过手动输入镜片数据或者使用预设的镜片库来建立模型。
2.调整参数：在Zemax中，我们可以调整各种参数来优化望远镜的性能。
例如，可以通过调整放大倍率和亮度参数来找到最佳的观察效果。
3.检测像差：在调整参数后，我们需要检测望远镜的像差。
Zemax 提供了强大的像差检测功能，可以帮助我们找到镜片上的缺陷和误差。
4.优化镜片：根据检测结果，我们可以对镜片进行优化。
可以通过添加或删除镜片、调整镜片位置和角度等方式来改善望远镜的性能。
5.模拟观察：在完成镜片优化后，我们可以模拟观察望远镜的成像效果。
可以通过调整望远镜的焦距和观察角度来查看不同情况下的成像效果。
6.调整和优化：根据模拟观察结果，我们可以再次调整和优化望远镜的设计。
直到达到满意的观察效果为止。
三、设计结果经过一系列的设计和优化步骤，我们得到了一个满意的光学设计方案。
该方案包括两片反射镜，放大倍率为10倍，像差在可接受范围内，亮度较高。
通过Zemax模拟观察，成像效果清晰、稳定，符合我们的预期。
四、总结通过这个具体的例子，我们展示了如何使用Zemax进行光学设计。
虽然只是一个简单的望远镜设计，但是它涵盖了光学设计的基本步骤和技巧。
在实际应用中，光学设计需要考虑的因素很多，例如环境因素、成本预算、材料选择等。
Zemax提供了丰富的工具和功能，可以帮助设计师轻松应对各种挑战。
牛顿式反射望远镜实验报告
三、实验器材
pc机一台
zemax软件
zemax manual一册
四、实验步骤（实验一）
1、运行zemax；
2、输入数据：移动光标到第一面，即光阑面的曲率半径列，输入-2000.0。现在在同一个面上输入厚度值-1000.0。光线将往“后方”传递。现在在同一面的“glass”列输入“mirror”，选择“system”，“general”，然后在“通用数据对话框”中输入一个200的孔径值，点击ok。现在打开一个图层窗口，光线显示了第一面到像平面的轨迹，此时像平面在镜面的左边。可以得到标准的点列图。
**大学学生实验报告
学院
年级、专业、班
姓名
学号
实验课程名称
工程光学综合实验
成绩
实验项目名称max中非球面镜面的定义与输入方法；
熟悉zemax中三维图形显示；
熟悉zemax中牛顿式望远镜的设计。
二、实验内容
设计一个F/5的牛顿式望远镜，焦距为1000mm。
利用zemax构造一个转折面。
在第一个面的“conic”列输入-1，敲回车，现在选“system”,“update”菜单项刷新所有的窗口，在更新后的点列图上，可以看到有一小簇的光线在六角环带的中心，RMS点尺寸是0.
3、构造转折面：移动光标到像平面，按insert在主面与像平面之间插入一个虚构的面，新的面很快会被转换为折叠面。虚构面的作用只是简单地用来安放折叠面。在新的虚构面上输入一个-200.0的厚度值，保持镜面到像平面的总距离为-1000.0.。现在单击“tools”，“add fold mirror”，然后设置“fold surface”为2，单击OK。
通过“analysis”，“layout”，“3D layout”菜单来得到3维图形。
牛顿望远镜实验报告
实一、牛顿望远镜
1.实验目的
学习运用ZEMAX综合性的光学仿真软件，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。
通过ZEMAX软件的仿真应用，对牛顿望远镜的原理进行深层次的了解，并加深对牛顿望远镜使用的熟练度。
2.基本原理
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。ZEMAX功能强大，速度快，灵活方便，是一个很好的综合性程序。 ZEMAX能够模拟连续和非连续成像系统及非成像系统。
实验二 牛顿望远镜 zemax
实验名称：牛顿望远镜一.实验要求：系统焦距为1000mm ，F number为F/5，初始表面曲率半径为2000mm，Wavelength选用0.550um，field angel为0；合理设计结构，分别使反射面为球面和抛物面，比较两结构像差的不同；利用fold mirror在不改变像距前提下改善成像位置，使其离开光轴。
二.实验步骤：1：初始数据设置选择波长为0.550um；入瞳孔径为200，视场角为0。
2：镜头数据设置在STO上的Radius项中键入-2000 mm;在thickness中键入-1000，在Glass 项中键入MIRROR。
之后查看点列图与像差。
3：更改反射面在STO的Conic项键入-1，将反射面改为抛物面，查看点列图与像差。
4：改变成像位置先将STO的thickness改为-800，然后在其后插入面2，将其thickness设置为-200，然后Tools中的Add Fold Mirror，并将角度设置为45°，查看3D视图。
三.实验结果：图1反射镜为球面时的LDE图2 反射镜为球面时的视图图3 反射镜为球面时的像差图4 反射镜为球面时的点列图图5 反射镜为抛物面时的像差图6 反射镜为抛物面时的点列图图7 添加fold mirror 后的IDEZEMAX功能与用途：返回快速查看使用mirrors，conic constants，coordinate breaks，three dimensional layouts，obscuration。
使用conic constants常量更改面的形状，0为默认球面，1为抛物面等等。
实验总结：返回快速查看本次试验学习了牛顿望远镜的设计，通过更改点阵图的显示方式来观察实验结果，以及像差的校正过程：通过更改反射面的形状。
牛顿望远镜仿真
牛顿望远镜仿真
牛顿望远镜是一种光学望远镜，它由一个凸透镜和一个凸镜组成。
望远镜的设计目的是通过引导光线来放大远处物体，使其能够清晰可见。
为了进行牛顿望远镜的仿真，您可以按照以下步骤进行：
1. 确定望远镜的参数：这包括凸透镜和凸镜的焦距、直径以及
望远镜的放大倍率等。
这些参数将决定您在仿真中使用的光线的路径
和放大效果。
2. 使用光学软件进行仿真：可以使用一些光学仿真软件，例如Zemax、Code V等，来进行牛顿望远镜的光学仿真。
在软件中，您可以设置望远镜的参数，并根据设置的参数来确定光线的路径和聚焦效果。
这些软件通常提供了丰富的工具和分析功能，可以帮助您分析望远镜
的成像质量，例如MTF曲线、畸变分析等。
3. 观察仿真结果：在进行仿真后，您可以观察望远镜的仿真结果，即从远处物体入射的光经过凸透镜和凸镜的折射和反射后聚焦在
感光器上的图像。
您可以通过调整望远镜的参数，例如焦距、直径等，来观察不同参数对成像质量的影响。
通过以上步骤，您可以进行牛顿望远镜的仿真，并观察其光学性能。
利用这些仿真结果，您可以优化望远镜的设计，以达到更好的成
像质量。
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11)设置挡板 11)设置挡板 真实系统中，旋转面镜会部分遮挡入射光束 真实系统中， ---使用一哑表面做遮蔽用 ---使用一哑表面做遮蔽用 在表面1 [surf:type]开启属性对话框 在表面1的[surf:type]开启属性对话框
12）挡板效果 12）
Con反射罩
完善成像 使用衍射分析工具
7）点扩散函数 点扩散函数分析衍射极限系统， 点扩散函数分析衍射极限系统，针对成 像面能量扩散
由于衍射，影像并非完美像点， 由于衍射，影像并非完美像点，有能量的 分散
8）挡板
成像面定位在入射光束的光路上，影像不 成像面定位在入射光束的光路上， 容易获得 ---放置与光轴夹角45度的旋转面镜 ---放置与光轴夹角 度的旋转面镜 放置与光轴夹角45
9）增加转折面镜 欲将旋转后的影像位于光轴上方 150mm，旋转面镜距面镜850mm。 150mm，旋转面镜距面镜850mm。
ToolsTools-add fold mirror
10)坐标变换 10)坐标变换 新增的面包围了第二个面镜
Zemax每个面都有其自有的局部坐标系统 Zemax每个面都有其自有的局部坐标系统 坐标变换是一个特殊的哑表面，用来定义相 坐标变换是一个特殊的哑表面， 对于现在的坐标系统而言的新坐标系统， 对于现在的坐标系统而言的新坐标系统，它 可有x 轴的移动， 可有x、y、z轴的移动，或x、y、z轴的旋 转。
例子8 例子8 牛顿式望远镜 1）设计要求： 设计要求： EFFL： EFFL：1000mm F/# : F/5
2）孔径、单位、视场角及波长 孔径、单位、
3）键入透镜资料
4）评估系统性能 显示爱里斑
RMS光斑： RMS光斑： 光斑 Airy Disk:
77.6um 3.359um
5)定义抛物面 5)定义抛物面 没有满足衍射极限 球面镜面 抛物面镜