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Zemax实验指导
Zemax实验指导实验十一学系统设计软件Zemax应用——单透镜设计设计性实验一、实验目的掌握zemax光学设计软件的使用，能进行光学器件的设计和仿真，理解各种光学设计的根本分析原理，了解像差的根本概念、意义。
二、实验内容设计一个校正球差的消色差双胶合镜，作为望远镜物镜。
R=10 cm，c1=0.002957 cm-1，c2=-0.020224 cm-1， c3=-0.00771 cm-1。
厚度t1=1.9 cm，t2=1.3 cm。
玻璃选择：第一透镜选BaK1 〔1.5725、57.55〕，第一透镜选BaSF2 〔1.66446、35.83〕。
如下图。
三、实验仪器计算机、自由空间光学系统设计软件Zemax。
四、实验原理几何光学设计主要采用光线追迹法〔Ray tracing〕来分析光线在光学系统中的传输路径。
通过光线追迹法可以确定系统的一些根本参数，如焦距、光阑，入射光瞳、出射光瞳、入射窗、出射窗等。
通过光线追迹法还可以分析系统像差。
五、实验步骤步骤一：创立设计建立新文件，并保存。
步骤二：系统参数设置1 将单位设置为毫米，将入射光瞳半径设置为100毫米。
方法：System-General。
如下列图。
2 对计算视场进行设计，设置了两个视场，本系统中视场的影响不大，因为物处于无穷远。
方法：System-Fields。
如下列图。
步骤三：面输入输入三个面，如下图。
插入光学面的方法为：Edit-Insert Surface或Edit-Insert After。
编辑好透镜数据之后可以查看透镜的光学结构，方法为：Analysis-Layout-2D Layout。
步骤四：系统参数计算计算系统数据的方法：Report-System Data。
结果一般如下列图所示。
我们记录几个数据：EFL、BFL、入瞳直径、出瞳位置与直径。
计算光线追迹数据的方法：Analysis-Calculations-Ray trace。
我们只查看近轴光线数据，一般如下列图所示。
zemax实验学习教程
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第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror） 再看其3D Layout图，如图所示，此时扫描镜关于后表面倾斜。
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第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
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第三章 ZEMAX设计实例
例9 扫面镜（Scanning Mirror）
扫描镜分为两类：
Galvanometer反射镜和Polygon反射镜。 Galvanometer反射镜：镜面在顶点的倾斜； Polygon反射镜：在镜面顶点后面的一个偏置点处扫描。
现在移到第2面，在“tilt about x”列里输入45。 从主菜单选System，Update All，你将看到如图 所示的图形。
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第三章 ZEMAX设计实例
例8 折叠反射镜面和坐标断点
注意近轴镜片的厚度为30，位于第一个坐标断点的旋转顶点。 坐标断点的厚度是0，表示反射镜面是在同一点上。但是， 坐标断点已将坐标系统旋转了45度。镜面本身是不旋转 的，只有它所在的坐标系统，才被旋转。镜面的厚度为0， 因为我们在移到下一个面前，要旋转另一个45度。第二 个坐标断点先旋转另一个45度，然后向焦点移动-70个单位。 注意所有的倾斜和偏心处理应在厚度改变之前。
第三章 ZEMAX设计实例
例10 离轴抛物镜（Off-Axis Parabolas）
在反射镜面2的前面增加一个CB面，并设置该CB在Y方向有+80mm的平移量。
光学设计软件ZEMAX实验讲义
光学设计软件ZEMAX实验讲义光学设计软件ZEMAX是一款广泛应用于光学设计和仿真的工具。
它通过建立光学系统模型、进行光学分析和优化，来实现光学元件的设计和性能评估。
本实验讲义将介绍使用ZEMAX进行光学系统设计的基本流程和方法，以帮助读者快速上手使用该软件进行实验。
实验目的：1.掌握ZEMAX软件的基本操作方法；2.学习使用ZEMAX进行光学系统的建模和分析；3.能够使用ZEMAX进行光学系统的优化和性能评估。
实验仪器和材料：1.计算机（安装有ZEMAX软件）；2.光学元件（例如透镜、棱镜等）；3.光源（例如激光器、光纤等）；4.探测器（例如光电二极管、CCD等）。
实验步骤：1.启动ZEMAX软件，并加载需要的光学元件模型。
可以通过导入现有的元件文件，也可以自己创建新的模型。
2.在光学系统中定义光源和探测器。
选择合适的光源类型，并设置光源的参数，例如波长、光强等。
同样，选择合适的探测器类型，并设置其参数。
3.在光学系统中添加光学元件。
选择需要的元件类型，例如透镜、棱镜等，并设置其参数，例如焦距、角度等。
4.运行光学分析。
可以选择进行光线追迹分析，用于确定光线在系统中的传播路径和光学性能。
还可以进行波前分析，用于评估系统的像差情况。
5.进行光学系统优化。
根据实际需求，调整光学系统中的参数，例如透镜的位置、曲率等，以优化系统的性能。
可以使用自动优化功能，也可以手动调整参数进行优化。
6.进行光学系统性能评估。
通过分析光线传播路径、像差情况等，评估光学系统的性能。
可以使用图像质量指标，例如MTF（传递函数）和PSF（点扩散函数），来评估系统的成像能力。
7.导出结果。
根据需要，将优化后的光学系统结果导出为文件。
可以导出光学系统的参数、光线路径图、波前图等。
实验注意事项：1.在进行光学系统设计前，需要确保熟悉光学基础知识，并了解所使用的光学元件的特性和性能。
2.在使用ZEMAX软件时，需要注意模型的准确性和合理性。
ZEMAX实验指导书(初学的练习教程)
实验一光学设计软件ZEMAX的安装和基本操作一、实验目的学习ZEMAX软件的安装过程，熟悉ZEMAX软件界面的组成及基本使用方法。
二、实验要求1、掌握ZEMAX软件的安装、启动与退出的方法。
2、掌握ZEMAX软件的用户界面。
3、掌握ZEMAX软件的基本使用方法。
4、学会使用ZEMAX的帮助系统。
三、实验内容1．通过桌面快捷图标或“开始—程序”菜单运行ZEMAX，熟悉ZEMAX的初始用户界面，如下图所示：图：ZEMAX用户界面2．浏览各个菜单项的内容，熟悉各常用功能、操作所在菜单，了解各常用菜单的作用。
3．学会从主菜单的编辑菜单下调出各种常见编辑窗口。
4．调用ZEMAX自带的例子（根目录下Samples文件夹），学会打开常用的分析功能项：草图（2D草图、3D草图、实体模型、渲染模型等）、特性曲线（像差曲线、光程差曲线）、点列图、调制传递函数等，学会由这些图进行简单的成像质量分析。
5．从主菜单中调用优化工具，简单掌握优化工具界面中的参量。
6．掌握镜头数据编辑窗口的作用以及窗口中各个行列代表的意思。
7．从主菜单-报告下形成各种形式的报告。
8．通过主菜单-帮助下的操作手册调用帮助文件，学会查找相关帮助信息。
四、实验仪器PC机实验二基于ZEMAX的简单透镜的优化设计一．实验目的学会用ZEMAX对简单单透镜和双透镜进行设计优化。
二．实验要求1.掌握新建透镜、插入新透镜的方法；2.学会输入波长和镜片数据；3.学会生成光线像差（ray aberration）特性曲线、光程差（OPD）曲线和点列图（Spotdiagram）、产生图层和视场曲率图；4.学会确定镜片厚度求解方法和变量，学会定义边缘厚度解和视场角，进行简单的优化。
三．实验内容（一）. 用BK7玻璃设计一个焦距为100mm的F/4单透镜，要求在轴上可见光范围内。
1. 打开ZEMAX软件，点击新建，以抹去打开时默认显示的上一个设计结果，同时新建一个新的空白透镜。
zemax课程设计实验报告
zemax课程设计实验报告一、教学目标本课程旨在通过学习Zemax课程设计实验报告，让学生掌握光学设计的基本原理和方法，培养学生运用Zemax软件进行光学系统设计和分析的能力。
1.掌握光学基本概念和原理，如透镜、镜片、光路等。
2.熟悉Zemax软件的操作界面和功能。
3.了解光学系统设计的基本步骤和方法。
4.能运用Zemax软件进行简单光学系统的设计和分析。
5.能根据设计要求，优化光学系统性能。
6.能撰写简单的Zemax课程设计实验报告。
情感态度价值观目标：1.培养学生对光学学科的兴趣和好奇心。
2.培养学生团队合作精神和自主学习能力。
3.培养学生关注实际问题，运用所学知识解决实际问题的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光学基本概念、Zemax软件操作、光学系统设计方法和实验报告撰写。
1.光学基本概念：包括透镜、镜片、光路等基本知识。
2.Zemax软件操作：学习Zemax软件的操作界面、功能和基本操作。
3.光学系统设计方法：学习光学系统设计的基本步骤和方法，如系统需求分析、光学元件选型、光学设计等。
4.实验报告撰写：学习如何撰写Zemax课程设计实验报告，包括实验目的、原理、过程、结果和结论等。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：用于讲解光学基本概念、原理和Zemax软件操作方法。
2.讨论法：用于探讨光学系统设计方法和实验报告撰写技巧。
3.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光学系统设计的应用和实际意义。
4.实验法：让学生动手实践，培养实际操作能力和解决实际问题的能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用《Zemax课程设计实验报告》教材，用于指导学生学习光学基本概念和Zemax软件操作。
2.参考书：提供相关光学设计和Zemax软件使用的参考书籍，丰富学生的知识储备。
实验三 反射聚焦系统 zemax
实验2.2
实验名称：反射聚焦系统
实验要求：设计一椭球反射镜，使其中一共轭点发出的光，汇聚到另一共轭点，成像光斑较小，并使物像位于光轴的上下22.5度，椭球半径为2049mm，二次项系数为－0.111111，物像距反射面的初始距离为2050mm，入设孔径角object cone angle为27度，或近轴F 数paraxial working F为2，波长为0.65um，要求利用fold mirror有效进行坐标变化；根据物距和像距关系找出最佳成像点；利用pick up保证物距和像距大小相等；分析成像光斑的形状和像差。
实验步骤：
1：初始数据
设置入射孔径角为27°，波长为0.65um。
2：镜片设置
将OBJ面的Thickness设为2050，然后将STO的曲率半径设为-2049，Thickness设为-2050，Glass设为MIRROR，Conic设置为-0.111111，之后选择STO添加fold mirror，将角度设置为22.5°，查看结果。
3：优化
设置OBJ的Thickness为变量，使用pick up将STO设置为与OBJ的Thickness相反。
设置优化函数优化并查看结果。
实验结果：
图1 未优化前的IDE
图2 未优化前的3D视图
图3 未优化前的像差
图4 未优化前的像斑
图5 优化后的IDE
图6 优化后的3D视图
图7 优化后的像差
图8 优化后的像斑
ZEMAX功能与用途：
设置入射孔径角，设置椭球面，
实验总结：
通过本次试验学会了如何设计反射聚焦系统，但是优化函数无效果，不知道到底是哪里设置不对，致使系统的参数很不理想，像差很大。
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。
【VIP专享】zemax文档
ZEMAX文档背景：大部分光学仪器都不是在理想条件下使用的，大多受到外界条件或安装时的影响，从而改变了玻璃自身的一些性质以及玻璃在仪器中的位置。
如温度及压力的变化会引起玻璃的折射率、曲率半径、厚度的变化；安装玻璃时，使玻璃产生一个位移，这些参数的变化将引起成像质量的波动，因此需要对设计好的结构进行温度和压力分析。
高精密的空间光学仪器必须在严酷的空间环境下具备可靠的光学性能。
这些空间环境体现在火箭发射阶段的冲击、振动、过载环境和在轨运行的空间微重力环境及空间热环境，使光机结构中产生刚体位移和表面畸变, 对光学系统必将造成光学误差, 影响成像质量, 甚至有时还会导致光学系统失效。
透镜受力的各种情况：•透镜装入镜框内通过注胶外加压板受到的压力•受到透镜自身重力的作用•地域的改变造成气压的改变从而对透镜压力的改变•进入不同的环境如在水里进行拍照、录像目标：步骤1：将理想的玻璃（未受外界条件影响）参数输入ZEMAX中得到一个分析文件。
步骤2：利用有限元分析软件将玻璃受到外界条件影响转变成玻璃的具体位移以及外界给玻璃的具体压力（玻璃自身参数的改变）。
步骤3：改变玻璃的几何变化使其产生的变化等效于步骤2中位移和压力产生的变化。
步骤4：生成程序（输入力和位移的变化，程序自动生成新的变化）ZEMAX简介•ZEMAX是一套综合性的光学设计软件，集成了光学系统所有的概念、设计、优化、分析、公差分析和文件管理功能。
ZEMAX所有的这些功能都有一个直观的接口，它们具有功能强大、灵活、快速、容易使用等优点。
•ZEMAX 有三种不同的版本：ZEMAX-SE（标准版）；ZEMAX-XE（扩展版）；ZEMAX-EE（工程版）。
有些功能只在EE版本中才具有。
ZEMAX可以模拟序列性（Sequential）和非序列性（non-sequential）系统，分别针对成像系统和非成像系统。
用于光学组件设计及照明系统的照度分析，也可建立反射、折射、绕射等光学模型。
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。
【VIP专享】ZEMAX笔记
这儿放置本人在学习 ZEMAX 时的笔记和心得
一、在 zemax 中添加棱镜
(2010-04-25 20:46 更新)
最近项目 zemax 建模需要添加一个达夫棱镜组，但因为界面全是 E 文我只会添 加球面和平板等类型，斜面就不会了。在网上找了找，发现 zemax 自带的例子 中包含一个“ZEMAXSamplesNon-sequentialPrismsDouble dove prism.zmx”可 以使用。 原来非序列部件可以在“Lens Data Editor”(镜头数据编辑)窗口插入 Nonsequential 曲面后，使用“Non-sequential Component Editor”(非序列部件 编辑)窗口设计。
ACOS ENDX MAXX NPZV PETZ SINE AMAG ENPP MCOG NSDD PIMH SKIN ANAR EPDI MCOL NSTR PLEN SKIS ASIN EQUA MCOV NTXG PMAG SPHA ASTI ETGT MINN NTXL POWR SQRT ATAN ETLT MNAB NTXV PRIM SUMM AXCL ETVA MNCA NTYG PROD SVIG BLNK EXPP MNCG NTYL QSUM TANG BSER FCGS MNCT NTYV RAGX TFNO COGT FCGT MNCV NTZG RAGY TMAS COLT FCUR MNDT NTZL RAGZ TOTR COMA FICL MNEA NTZV RAGA TRAC CONF FOUC MNEG NPGT RAGB TRAD CONS GBW0 MNET NPLT RAGC TRAE COSI GBWA MNIN NPVA RAED TRAI COVA GBWD MNPD OBSN RAEN TRAR CTGT GBWZ MNSD OFF RAID TRAX CTLT GBWR MSWA OPDC RAIN TRAY CTVA GCOS MSWS OPDM RANG TRCX CVGT GENC MSWT OPDX REAA TRCY CVLT GLCA MTFA OPGT REAB TTGT CVOL GLCB MTFS OPLT REAC TTHI CVVA GLCC MTFT OPTH REAR TTLT DENC GLCX MXAB OSUM REAX TTVA DENF GLCY MXCA PnGT REAY UDOP DIFF GLCZ MXCG PnLT REAZ USYM DIMX GMTA MXCT PnVA RENA VOLU DISC GMTS MXCV PMGT RENB WFNO DISG GMTT MXDT PMLT RENC XDGT DIST GPIM MXEA PMVA RETX XDLT DIVI GRMN MXEG PANA RETY XDVA DLTN GRMX MXET PANB RGLA XENC DMFS GTCE MXIN PANC RSCE XNEA DMGT HHCN MXPD PARA RSCH XNEG DMLT IMAE MXSD PARB RSRE XNET DMVA INDX NPXG PARC RSRH XXEA DXDX InGT NPXL PARR RWCE XXEG DXDY InLT NPXV PARX RWCH XXET DYDX InVA NPYG PARY RWRE YNIP DYDY ISFN NPYL PARZ RWRH ZERN EFFL LACL NPYV PATX SAGX ZPLM EFLX LINV NPZG PATY SAGY ZTHI
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zemax基本操作要点如要设计的系统要求：f’ = 200 mm，视场角2ω= 30º，D/f’＝1/10。
物距为：（1）物距位于有限远，近轴放大率为1；（2）物距位于无限远。
（3）Fie(Field Data 视场)视场对话框可以确定视场点。
视场可以用Angle(角度)、Object Height(物高)、Paraxial Height(近轴像高)、Real Image Height(实际像高)这几种方式描述，具体情况根据系统特点选择。
设计视场的选择一般小视场光学系统（2ω<80°）0、0.707、1.0中等视场光学系统（80°<2ω<140°）0、0.5、0.707、0.866、1.0大视场光学系统（2ω>140°）0、0.3、0.5、0.7、0.85、1.0视场权重：默认为1，最后根据需要不断修改。
（4）Wav(Wavelength Data 波长)波长对话框用于设置波长、权重和主波长。
ZEMAX也提供已经选择好的波长，可以通过下拉菜单选择。
（select 一般选 Fdc的visible）例：牛顿望远镜牛顿式由一个抛物面主镜和一块与光轴成45°的平面反射镜构成，如图所示。
抛物面能使无限远的轴上点在它的焦点Ｆ′成一个理想的像点。
第二个平面反射镜同样能理想成像。
焦距f=1000mm D/f=1/5（即D=200） R拦=40mm输入反射式物镜时，需注意以下几点：（1）反射镜的半径和其焦距有以下关系：f =r/2（即r=2000）（2）如果反射面为非球面需对Conic 数值进行修改。
（本题-1）Conic是非球面二次曲面系数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（3）反射镜材料为MIRROR。
（4）反射和没反射时的光程不变。
（即加一个面，厚度分为800,200）（5）使用Add Fold Mirror，增加反射面。
（45°）（之后加拦光Stop前加一个面，厚度大于800的正整数此面的standard双击打开，找到Aperture下修改孔类型Aperture Type为环形拦光Circle Obscuration）ZEMAX 中的像质评价方法1、几何像差曲线（均在Analysis-Miscellaneous-...）(1)球差曲线（Longitudinal Aberration）纵坐标是孔径，横坐标是球差（色球差）。
(2)焦点色位移（Focal Shift）表示的是系统工作波长范围内不同波长的色光近焦距位移。
横坐标表示焦点位移，纵坐标为不同色光的波长，整个图形以主波长的近轴焦点为参考基准。
（3）轴外细光束像差曲线（Field Curv/Dist）(快捷钮Fcd)左图为像散场曲曲线，右图为畸变曲线纵坐标为视场横坐标左图是场曲，右图是畸变的百分比值。
（4）子午光束与弧矢光束垂轴像差曲线(Ray Fan)（快捷钮Ray）横坐标表示光束孔径高度，纵坐标表示垂轴像差EY表示δy′(子午)，EX表示δz′(弧矢)。
（5）垂轴色差（倍率色差）(Lateral Color)横坐标表示不同色光与参考色光像高的像差，纵坐标表示视场。
图中两条AIRY表示的曲线为艾里斑范围。
2、点列图(Spot Diagram)（快捷钮Spt）点列图下方给的数可以看出每个视场的RMS RADIUS（均方根半径值）、AIRY光斑半径、GEO RADIUS为几何半径（最大半径），值越小成像质量越好。
另外根据分布图形的形状也可了解系统的各种几何像差的影响，如是否有明显像散或彗差特征，几种色斑的分开程度如何等。
3、波像差（1）光程差曲线(OPD Fan)（快捷钮Opt）表示每个视场的子午和弧矢方向上的光程差。
横坐标表示光束孔径大小，纵坐标表示光程差。
（2）波面三维图(Wavefront Map)此图是设定视场和色光的波像差三维分布图，下方表格中的数字给出了波差的峰谷值。
4、点扩散函数(PSF)和包围圆能量(Encircled Energy)（1）Huygens PSF表示了像面上点扩散函数的二维分布情况，并说明了点像的分布范围，图中左下方给出了斯特列尔比（STREHL RATIO）S.D.。
（2）Diffraction Encircled Energy为包围圆能量图，横坐标为圆半径，纵坐标为在对应圆范围内光能量占总光能的百分比，根据占总光能30%所对应的圆半径，即可分析得到系统的分辨率极限。
5、传递函数MTF（快捷钮 MTF）定义调制传递函数MTF为：一定空间频率下像的对比度与物的对比度之比。
横坐标是空间频率lp/mm（每毫米线对），纵坐标是对比度，最大为1。
曲线曲线越高，表明成像质量越好。
zemax评价函数一、实验目的了解zemax评价函数的功能，掌握常用的评价函数二、zemax评价函数简介zemax提供了近300种优化设计操作符（operator），分别代表光学系统设计中所要求光学特性、象差以及一些约束和目标。
图3-1 Merit Function Editor窗口界面MFE表头式样如图3-1所示。
表中Oper#表示由zemax自动产生的操作符所处的位序；Type表示操作符的名称，由4个大写字母组成；Target用于定义操作符的目标值；Weight用于定义操作符的权因子；Value由zemax自动计算出的该操作符实际值；%Contrib 由zemax自动根据该操作符的目标值与实际值偏差极小值为0，贡献量大小决定了该操作符控制的象差被优化设计优先满足的程度。
三、zemax评价函数中的操作符为选用的操作符构件评价函数元素方便，下面按分类介绍zemax提供的操作符中部分常用的符号和所代表的意义。
1、基本光学特性参数控制操作符EFFl：Effective focal length缩写，表示指定波长（Wave）的有效焦距值，以透镜长度单位（lens unit，毫米或英寸）为单位。
Wave为指定波长编号。
2、象差控制操作符LONA：轴上点指定Wave、孔径带（Zone）光线与光轴交点、沿Z方向与实际像面之间轴向距离，即轴向象差，以lens unit 为单位。
SPHA：指定Wave、指定surf产生的初级球差贡献值，以主波长为单位。
如果Surf=0，则为整个系统球差值。
AXCL：轴上点指定Zone、指定波长（Minw，Maxw）间像点的间隔，即轴向色差，以lens unit为单位。
对非近轴系统无效。
COMA：指定Wave、指定Surf产生的初级彗差贡献值。
对非近轴系统无效。
ASTI：指定Wave、指定Surf产生的初级象散贡献值，以lens unit 为单位。
如果Surf=0，则为整个系统象散值。
对非近轴系统无效。
FCUR：指定Wave、指定Surf产生的初级场曲贡献值，以lens unit 为单位。
如果Surf=0，则为整个系统场曲值。
对非近轴系统无效。
FOGS：指定Wave、（Hx，Hy）的细光束弧失场曲以lens unit 为单位。
对于非旋转对称系统也适用。
FCGT：指定Wave，（Hx，Hy）的细光束子午场曲，以lens unit为单位。
对于非旋转对称系统也适用。
DIST：指定Wave、指定Surf产生的初级畸变贡献值，以lens unit 为单位。
如果Surf=0，则为整个系统畸变值。
DIMX：指定Wave、指定Field产生的相对畸变的绝对值的上限，即最大相对畸变值，以百分数为单位。
与DIST相似。
如Field=0，指最大的视场。
注意，最大的畸变不一定总是在最大视场出产生。
该操作符对于非旋转对称系统可能无效。
LACL：指定（Minw，Maxw）主光线在像面上近轴交点沿Y方向的距离，即垂轴色差，以lens unit为单位。
对非近轴系统无效。
3、光学传递函数操作符MTFA：指定采样密度（Samp），Wave，Field和频率（Freq，以周期每毫米（lp/mm）表示）的弧失和子午衍射调制传递函数的平均值。
Samp=1设置的采样密度，Samp=2设置的采样密度，等等。
Wave=0时代表复色光的MTF值。
如果采样密度相对于MTF的计算精度过低，则所有的操作符MTF都将得到零值。
MTFT：子午衍射调制传递函数值，参见MTFA。
MTFS：弧失衍射调制传递函数值，参见MTFA。
如果子午和弧失MTF都需要计算，则将他们操作符MTFT和MTFS放在相邻的行中，他们将同时被计算。
zemax设计应用实例--三片式照相物镜设计一、实验目的：利用zemax软件具体设计一个照相物镜。
二、实验要求：系统焦距f'=9mm，F#=4，2w=40°。
要求所有视场在67.51p/mm处的MTF>0.3。
三、设计步骤：1.系统建模从光学设计手册中选取了一个三片式照相物镜作为初始结构，见下表表面序号半径r（mm）厚度d（mm）玻璃GLASS1 28.25 3.7ZK52-781.44 6.623-42.885 1.48F6428.5 4.05光阑 4.176160.972 4.38ZK117-32.795f'=74.98mm,F#=3.5,2w=56°系统初始结构图由于焦距与设计要求不符，所以进行焦距缩放。
并把F#改为4，改视场。
第一个透镜口径不合理，出现前后两表面相交的情况。
利用第一面的“Solves”求解功能，在Thickness solve on surface 1 对话框中将“Solve type”选择为“Edge Thickness”，并在“Thickness”输入0.1。
修改后结构如下。
初始结构变为如下表。
2、初始性能评价结构调整完成后，看spt点列图和mtf曲线。
由于要求考察67.5线处的mtf值，将MTF最大频率设为68线对。
从图中可看出，系统成像质量较差，需要进行优化。
3.、优化优化前需要设置评价函数。
选择“Merit function Editor”中的“Default Merit function”，选择评价函数构成为“PTV+Wavefront+Centroid”。
将厚度边界条件设置为：Glass厚度最小值（Min）为0.5，最大值（Max）为10；Air厚度最小值（Min）为0.1，最大值（Max）100。
边缘厚度（Edge）都设为0.1。
然后设置优化函数“EFFL、MTFT、MTFS”。
返回Lens Data Editor编辑窗口，为系统结构设置变量。
将系统各表面半径（光阑面除外）都设为变量。
也可将第二面厚度设为变量。