Zemax中的点列图的分析方法
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计.txt9母爱是一滴甘露，亲吻干涸的泥土，它用细雨的温情，用钻石的坚毅，期待着闪着碎光的泥土的肥沃；母爱不是人生中的一个凝固点，而是一条流动的河，这条河造就了我们生命中美丽的情感之景。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入瞳处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX支持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。
比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。
ZEMAX像差深入以像差各种图表分析
ZEMAX像差深入以及像差各种图表分析目录[隐藏]∙1初级像差深入o1.1球差o1.2彗差o1.3像散o1.4场曲o1.5畸变∙2各种像差图表o2.1初级球差大的点列图o2.2初级球差大的垂轴像差o2.3子午慧差大的情况o2.4其慧差和垂轴色差大初级像差深入近轴光线和远轴光线的概念。
近轴光线和远轴光线都是指与光轴平行的光线，它们都成像在光轴上<下图中画的是主光轴情况）。
缩小的光圈可以拦去远轴光线，而由近轴光线来成像。
b5E2RGbCAP总的来说，镜头的像差可以分成两大类，即单色像差及色差。
镜头的单色像差五种，它们分别是影响成像清晰度的球差、彗差、象散、场曲，以及影响物象相似度的畸变。
p1EanqFDPw以下就分别介绍五种不同性质的单色像差：球差是由于镜头的透镜球面上各点的聚光能力不同而引起的。
从无穷远处来的平行光线在理论上应该会聚在焦点上。
但是由于近轴光线与远轴光线的会聚点并不一致，会聚光线并不是形成一个点，而是一个以光轴为中心对称的弥散圆，这种像差就称为球差。
球差的存在引起了成像的模糊，而从下图可以看出，这种模糊是与光圈的大小有关的。
DXDiTa9E3d小光圈时，由于光阑挡去了远轴光线，弥散圆的直径就小，图像就会清晰。
大光圈时弥散圆直径就大，图像就会比较模糊。
RTCrpUDGiT必须注意，这种由球差引起的图像模糊与景深中的模糊完全是两会事，不可以混为一谈的。
球差可以通过复合透镜或者非球面镜等办法在最大限度下消除的。
在照相镜头中，光圈(孔径>数增加一档<光孔缩小一档），球差就缩小一半。
我们在拍摄时，只要光线条件允许，可以考虑使用较小的光圈(孔径>来减小球差的影响。
5PCzVD7HxA彗差是在轴外成像时产生的一种像差。
从光轴外的某一点向镜头发出一束平行光线，经光学系统后，在像平面上并不是成一个点的像，而是形成不对称的弥散光斑，这种弥散光斑的形状象彗星，从中心到边缘拖着一个由细到粗的尾巴，首端明亮、清晰，尾端宽大、暗淡、模糊。
ZEMAX操作说明第四章
像空间 F/#是与无限远共轭的近轴有效焦距与近轴入瞳直径之 比。注意。即使透镜不是用于无限远共轭，这一量还是使用无限远共 轭的方法。 像空间数值孔径（NA）
基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物 像平面具有特定的放大率。基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率 为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1； 负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为 0，物 空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。比如，像空间主面 与物空间主面相共轭，等等。如果透镜系统物空间和像空间介质的折 射率相同，那么节面与主面重合。
衍射极限指光学系统产生象差的原因不是设计和制造缺陷，而 是由于衍射物理效应。要判断系统是否是衍射极限，可以计算或者测 量光程（OPD）。如果 OPD 的峰—谷差值小于波长的四分之一，那 么就说系统处于衍射极限。
有很多其他的方法来判断一个系统是否是衍射极限，例如：斯 特列尔比数（在同一系统里形成的有象差点像的衍射图峰值与无象差
ZEMAX 列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了 从第一面到不同物方平面的距离。 主光线
如果没有渐晕，也没有像差，主光线指以一定视场角入射的一束 光线中，通过入瞳中央射到象平面的那一条。注意，没有渐晕和像差 时，任何穿过入瞳中央的光线也一定会通过光阑和出瞳的中心。
如果使用了渐晕系数，主光线被认为是通过有渐晕入瞳中心的光 线，这意味着主光线不一定穿过光阑的中央。
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第二章用户界面概述本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法，以及一些常用的窗口操作的快捷键。
一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法，ZEMAX用起来就很容易了。
在线教程中，也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。
视窗的类型ZEMAX有不同类型的窗口，每类窗口完成不同的任务。
这些类型有：1、主窗口：这个窗口有很大的空白空间，顶端有标题栏，菜单栏和工具栏。
菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系，成为一个整体。
2、编辑窗口：有六种不同的编辑1）透镜数据编辑；2）绩效函数编辑；3）多重结构编辑；4、额外数据（ZEMAX-EE）；5）公差数据编辑；和非顺序组件编辑（ZEMAX-EE）。
3、图形窗口：这类窗口用作呈现图像数据，例如：系统图；光线扇形图（Ran fan）；光学传递函数（MTF）；曲线（Dot Spot）……等等。
4、文本窗口：用来列出文本数据，例如：指定数据、像差系数、计算数据等。
5、对话窗口：对话框是弹出窗口，不能改变大小。
对话窗口用来改变选项和数据，如：视场；波长；孔径光阑；表面类型等。
在图像和文本窗口中，对话框也被广泛地用来改变选项，比如改变系统图中光线的数量。
除了对话框，所有窗口都能通过使用标准鼠标这键盘按钮进行移动和改变大小。
如果你对这些方法不熟悉，请参考有关Windows使用的书籍或者Windows的说明书。
主窗口的操作方法主窗口栏有几个菜单标题。
大部分菜单标题与这本手册后面的章节标题相对应。
从这些章节能够找到使用每一菜单项的具体方法。
以下是菜单的标题：File：用于镜头文件的打开、关闭、保存、重命名；Editors：用作调用（显示）其他的编辑窗口；System:用于确定整个光学系统的属性；Analysis：分析中的功能不是用于改变镜头数据，而是根据这些数据进行数字计算和图像显示分析。
包括：系统图（Layout）、Ray fans，Spot diagrams，Diffraction calculations and more。
点列图看图方式
spot diagram的看图方式说明光学设计程序zemax中有个很常用的评测光学系统质量的分析工具－spot diagram，中文翻译就是点图，借助它可以形象的对光学系统成像进行很好的描述。
这里写下本人对spot diagram的体会和认识。
可以通过多种方式在zemax中显示点图，方式一：直接点击在屏幕菜单工具栏中的“Spt”按钮；方式二：选择菜单Analysis-Spot Diagrams-Standard。
点图的原理是显示光学系统在IMA面上的成像。
换句话说，它就是通过计算，把一系列物方的点通过光学系统以后，成像在IMA面上的情况给实际绘制出来。
为了表现方便，它可以选择一系列预定的模板形式，具体来说，比如一个在轴上的点，从无限远成像到IMA面上，zemax就模拟在无限远有若干个发光点，这些点平行射入入瞳，然后经过光学系统，最后成像在IMA面上。
显然如果光学系统是完美的光学系统，那么这些点成像点为一个理想的点。
但对于实际的光学系统，就会成像为一个弥散斑。
那么这个弥散斑在IMA面上的像，就是Spot Diagram。
同理，在非轴上点，也可以参照主光线的角度和位置，形成一系列的发光点，经过入瞳最后成像在IMA面上最后也形成一个弥散斑。
如何通过spot diagram看光学设计的质量，简单说，这个弥散斑越小越好。
如果你发现弥散斑足够小，满足你对光学系统最小弥散斑的要求（spot diagram 的单位是微米）那么你的光学系统就完全可以进行实际的加工了。
换句话说，就是你的光学系统已经可以设计完成了。
如何才知道你的光学系统足够的好？这里有个参考，就是airy斑的参考。
airy 斑是物理光学的一个概念。
它指出在形成的弥散斑直径在2.44*F*(主波长)以内的时候，该光学系统可以认为是理想（完美）光学系统。
这样当你在spot diagram 图中，在setting菜单中，设置显示airy斑。
然后发现你的点图完全都在airy 斑环之内，你就可以认为你的光学系统设计已经完美。
[整理版]zemax手把手教程
![[整理版]zemax手把手教程](https://img.taocdn.com/s3/m/4982d38a767f5acfa0c7cd5c.png)
[整理版]zemax手把手教程ZEMAX手把手教程课程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(Spotdiagram)，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，你可以看到一列主波长指示器。
ZEMAX光学设计软件操作说明详解_光学设计
ZEMAXt学设计软件操作说明详解介绍这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。
ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的，但是还是有一些重要的不同点。
活动结构活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。
详见“多重结构”这一章。
角放大率像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比，角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。
切迹切迹指系统入瞳处照明的均匀性。
默认情况下，入瞳处是照明均匀的。
然而，有时入瞳需要不均匀的照明。
为此，ZEMAX^持入瞳切迹，也就是入瞳振幅的变化。
有三种类型的切迹：均匀分布，高斯型分布和切线分布。
对每一种分布（均匀分布除外），切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。
在“系统菜单” 这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。
ZEMAX 也支持用户定义切迹类型。
这可以用于任意表面。
表面的切迹不同于入瞳切迹，因为表面不需要放置在入瞳处。
对于表面切迹的更多信息，请参看“表面类型” 这一章的“用户定义表面”这节。
后焦距ZEMAX 对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。
如果没有玻璃面，后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。
基面基面（又称叫基点）指一些特殊的共轭位置，这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。
基面包括主面，对应的物像面垂轴放大率为＋1；负主面，垂轴放大率为－1；节平面，对应于角放大率为+1；负节平面，角放大率为－1；焦平面，象空间焦平面放大率为0，物空间焦平面放大率为无穷大。
除焦平面外，所有的基面都对应一对共轭面。
比如，像空间主面与物空间主面相共轭，等等。
如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同，那么节面与主面重合。
ZEMAX 列出了从象平面到不同象方位置的距离，同时也列出了从第一面到不同物方平面的距离。
主光线如果没有渐晕，也没有像差，主光线指以一定视场角入射的一束光线中，通过入瞳中央射到象平面的那一条。
注意，没有渐晕和像差时，任何穿过入瞳中央的光线也一定会通过光阑和出瞳的中心。
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第二章用户界面概述本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法，以及一些常用的窗口操作的快捷键。
一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法，ZEMAX用起来就很容易了。
在线教程中，也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。
视窗的类型ZEMAX有不同类型的窗口，每类窗口完成不同的任务。
这些类型有：1、主窗口：这个窗口有很大的空白空间，顶端有标题栏，菜单栏和工具栏。
菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系，成为一个整体。
2、编辑窗口：有六种不同的编辑1）透镜数据编辑；2）绩效函数编辑；3）多重结构编辑；4、额外数据（ZEMAX-EE）；5）公差数据编辑；和非顺序组件编辑（ZEMAX-EE）。
3、图形窗口：这类窗口用作呈现图像数据，例如：系统图；光线扇形图（Ran fan）；光学传递函数（MTF）；曲线（Dot Spot）……等等。
4、文本窗口：用来列出文本数据，例如：指定数据、像差系数、计算数据等。
5、对话窗口：对话框是弹出窗口，不能改变大小。
对话窗口用来改变选项和数据，如：视场；波长；孔径光阑；表面类型等。
在图像和文本窗口中，对话框也被广泛地用来改变选项，比如改变系统图中光线的数量。
除了对话框，所有窗口都能通过使用标准鼠标这键盘按钮进行移动和改变大小。
如果你对这些方法不熟悉，请参考有关Windows使用的书籍或者Windows的说明书。
主窗口的操作方法主窗口栏有几个菜单标题。
大部分菜单标题与这本手册后面的章节标题相对应。
从这些章节能够找到使用每一菜单项的具体方法。
以下是菜单的标题：File：用于镜头文件的打开、关闭、保存、重命名；Editors：用作调用（显示）其他的编辑窗口；System:用于确定整个光学系统的属性；Analysis：分析中的功能不是用于改变镜头数据，而是根据这些数据进行数字计算和图像显示分析。
包括：系统图（Layout）、Ray fans，Spot diagrams，Diffraction calculations and more。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
点列图的原理就是显示光学系统在IMA面上的成像。
换句话说,它就就是通过计算,把一系列物方的点通过光学系统以后,成像在IMA面上的情况给实际绘制出来。
为了表现方便,它可以选择一系列预定的模板形式,具体来说,比如一个在轴上的点,从无限远成像到IMA面上,ZEMAX就模拟在无限远有若干个发光点(光束),这些点平行射入入瞳,然后经过光学系统,最后成像在IMA面上。
显然如果光学系统就是完美的光学系统,那么这些点成像点为一个理想的点。
但对于实际的光学系统,就会成像为一个弥散斑。
那么这个弥散斑在IMA面上的像,就就是Spot Diagram。
同理,在非轴上点,也可以参照主光线的角度与位置,形成一系列的发光点,经过入瞳最后成像在IMA面上最后也形成一个弥散斑。
如何通过Spot Diagram观察出光学设计的质量,简单说,这个弥散斑越小越好。
如果您发现弥散斑足够小,满足您对光学系统最小弥散斑的要求(spot diagram的单位就是微米)那么您的光学系统就完全可以进行实际的加工了。
换句话说,就就是您的光学系统已经可以设计完成了。
如何才知道您的光学系统足够的好？这里有个参考,就就是airy 斑的参考。
airy斑就是物理光学的一个概念。
它指出在形成的弥散斑直径在2、44*F*(主波长)以内的时候,该光学系统可以认为就是理想(完美)光学系统。
这样当您在Spot Diagram图中,在setting 菜单中,设置显示airy斑。
然后发现您的点列图完全都在airy斑环之内,您就可以认为您的光学系统设计已经完美。
但实际上,很少有光学系统,可以满足符合airy斑直径的要求。
那么说明您的光学系统有像差。
究竟就是哪种像差在起主要作用？主要的像差有,球差,慧差,像散,场曲,畸变。
这些像差在spot diagram上的表现各不相同。
但由于一个光学系统通常就是各种像差的混合。
因此需要您对spot diagram的形状进行判断。
确认就是主要就是哪种像差,然后通过修改玻璃,或者曲率以及光阑的位置等加以调整。
不同的像差有不同的像表现,同时随着像差的大小不同,这个像,也叫斑点的大小也不一样,显然像差越小的光学系统,其斑点也越小。
衡量这个斑点大小有个定义,就就是RMS半径定义,另外还有一个就就是几何半径的定义。
RMS就是均方根半径,可以定量的反映这个系统实际的斑点大小。
在Spot Diagram中还有几个参数可以参考,RMS RADIUS,均平方根半径就是一个重要的半径参数,它就是弥散斑各个点坐标,参考中心点,进行的坐标平方与后,除以点数量,然后开方的值,这个值的半径可以反映一个典型的弥散斑的大小,以定量的反映这个系统实际的斑点大小。
但它不就是全部弥散斑的直径,全部弥散斑的直径就是GEO RADIUS。
RMS RADIUS就是重要的反映弥散质量的参数,它与在优化中与MF的值极大的吻合。
(就就是说MF的某个视场最后值就就是RMS的半径)
需要说明的就是:不同的射入入瞳的光线排列会对最后的RMS半径等有影响,但并不大。
关键影响RMS半径的就是,每个airy斑的中心点参考点的选择:一种选择的方式就是根据主光线的位置做为斑点中心光线的中点。
另外一种方式就是采用斑点的实际重心做为斑点中点。
对于一个轴对称系统,在轴上,显然主光线中心与斑点重心就是一点没有差别,但在轴外点成像。
主光线的中心计算出来的RMS显然要比斑点重心计算的RMS半径要大。
其实,通常采用的就是斑点重心的参考中点方式。
Spot Diagram与Ray Fan的区别:
Spot Diagram的形成,我们也可以在轴外子午面上选择一点做为发光点。
这个点同样将光线射向系统的入瞳与光阑位置。
与Ray Fan 不同的就就是,这次我们考虑的更全面些。
这一束光线不就是Ray Fan的一个子午面方式,而就是一个面阵的方式发散。
而就是全面的射入入瞳。
为了计算与比较,有几种布置光线的方式可以选择,比如随机点方式,矩形方式,圆形方式,还有三角方式等等。
目的就是能尽量保证平衡射入这个系统。