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类型ZEMAX操作步骤.doc

  • 上传人:yjrm16270
  • 文档编号:7422698
  • 上传时间:2019-05-17
  • 格式:DOC
  • 页数:24
  • 大小:1.32MB
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    ZEMAX操作步骤.doc
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    1、Analysis menu: Layout, ISO Element DrawingI. ISO 组件图 ( ISO Element Drawing ) : 能建立供光学制造商使用的表面、单透镜、双胶合透镜的 ISO 10110 制图。Fig.1 在 AnalysisLayout 中选择 ISO Element Drawing II. 设定 ( Settings ) : 对 ISO 组件图做设定。Fig.2 在 ISO Element Drawing 的分析图形中点选 Settings 显示为 ( Show as ):Surface :Singlet :Doublet :Note: 以上所显示

    2、的图形为下图镜头所圈选的部分。Analysis menu: Layout, NSC 3D LayoutI. NSC 三维外形图 ( NSC 3D Layout ) : 绘制非序列组件 NSC 的光源和物体的三维外形图。 Fig.1 在 AnalysisLayout 中选择 NSC 3D Layout (需在 NSC with ports 或NSC without ports 的模式下才可使用)II. 设定 ( Settings ) : 对 NSC 三维外形图做设定。Fig.2 在 ISO Element Drawing 的分析图形中点选 Settings 光线筛选器 ( Filter ) :H

    3、10 : 只画出入射到物体 10 上的光线。M10 : 只画出入射到物体 10 之外的光线。R4 : 只画出由物体 4 反射的光线。R1&H10 : 只画出由物体 1 反射和入射到物体 10 上的光线。Analysis menu: Layout, ZEMAX Element Drawing I. ZEMAX 组件图 ( ZEMAX Element Drawing ) : 能建立供光学制造商使用的表面、单透镜、双胶合透镜或三胶合透镜的机械制图。Fig.1 在 AnalysisLayout 中选择 ZEMAX Element DrawingII. 设定 ( Settings ) : 对 ZEMAX

    4、 组件图做设定。Fig.2 在 ZEMAX Element Drawing 的分析图形中点选 Settings 显示为 ( Show as ):Surface : Singlet :Doublet : Triplet :Note: 以上所显示的图形为下图镜头所圈选的部分。Analysis menu: Layout, 3D Layout I. 三维外形图 ( 3D Layout ) : 显示 XYZ 三维空间中的镜头外形。Fig.1 在 Analysis/Layout 中选择 3D Layout II. 设定 ( Settings )Fig.2 设定三维外形图光线方式 ( Ray Pattern

    5、 )XY Fan :X Fan :Y Fan :Ring :Random :Analysis menu: Layout, Raylist file formatAnalysis menu: Layout, Raylist file format 光线列表文件格式 ZEMAX 在使用 Layout 功能时,可利用列表 ( List ) 来定义光线追迹的方式,您需在ZEMAX 根目录底下的 RAYLIST.TXT 档案中下定义。有两种不同的定义方法:1.暗指方法 ( implicit ),2.明示方法 ( explicit )。 1.暗指方法:以两个数字来化表一根光线,一个代表归一化坐标 Px,一

    6、个代表Py。定义好的光线会依所选的视场和波长进行追迹。2.明示方法:以大写字母 EXPLICIT 开头,后面带有 x、y、z、l、m、n 的物空间坐标和波长数。使用明示格式后,视场和波长设定都被忽略了,只有文件中所列出的光线会被追迹。STEP 1. 首先在三维外形图 ( 3D Layout ) 的设定对话盒中,点选 Ray Pattern 的下拉式选单,选择 List,如下图所示。STEP 2. 定义暗指格式STEP 3. 定义暗指格式后的 Layout 结果STEP 4. 定义明示格式STEP 5. 定义明示格式后的 Layout 结果Analysis menu: Layout, 2D La

    7、youtI. 二维外形图 ( 2D Layout ) : 显示 YZ 截面的镜头外形曲线。Fig.1 在 Analysis/Layout 中选择 2D Layout II. 设定 ( Settings )Fig.2 设定二维外形图(1)第一面 ( First Surface )和最后一面 ( Last Surface )Fig.3 只画第 4 面到第 8 面(2)光线数目 ( Number of Rays )Fig.4 画 11 条光线(3)只画边缘光线和主光线 ( Marginal and Chief Only )Fig.5 只画出入射镜头的边缘光线和主光线(4)箭头光线 ( Fletch

    8、Rays )Fig.6 以箭头标示光线的入射方向System menu: General, Ray AimingI.光线定位 ( Ray Aiming )Fig.1 在 System/General 中选择 Ray Aiming 卷标 II.光线定位的类型(Ray Aiming Type)Fig.2 选择任一种光线定位的类型(1)无 ( None ) 使用近轴入瞳尺寸和位置来决定光线追迹,忽略入瞳像差。对于中等视场的小孔径系统选用,表示不需使用光线定位。(2)近轴光线参考 ( Aim to unaberrated paraxial stop height )使用近轴光线计算光阑面半径,考虑入瞳

    9、像差。对于 F number 小或大视场角的系统时选用。通常优先使用近轴光线参考。(3)实际光线参考 ( Aim to aberrated real stop height )使用实际光线计算光阑面半径,考虑入瞳像差。对于 F number 小或大视场角的系统时选用。实际光线追迹影响近轴光阑尺寸时使用。虽然光线定位比近轴入瞳定位更精确,但在做运算的时候,大多数的追迹光线将花费 2 到 8 倍的时间。III.设定结果Fig.3 未使用光定位前Fig.4 使用光线定位后的结果System menu: General, UnitsFig. 1 在 System/General 中选择 Units 卷

    10、标 I.透镜单位(Lens Units)Fig.2 选择任一种透镜单位 II.光源通量单位(Source Flux Units)Fig.3 选择任一种光源通量单位 III.辐射照度/光照度单位(Irradiance/Illuminance Units)Fig.4 选择任一种辐射照度/光照度单位 IV.设定结果Fig.5 检测器上的单位会根据 Fig.3 和 Fig.4 的单位选择来决定Analysis menu: Layout, Solid Model添加日期:5/15/2003 I. 立体模型 ( Solid Model ) : 描绘以隐藏线( hidden-line)代表镜头的立体图。 F

    11、ig.1 在 Analysis/Layout 中选择 Solid ModelII. 设定 ( Settings ) : 对立体模型做设定。Fig.2 在 Solid Model 的分析图形中点选 Settings绘制部分 ( Draw Section )Field angles and heights场点可以选择 Angle,Object Height(针对有限共轭系统),Paraxial Image Height,或 Real Image Height。 场角以“度”为单位。其角度是参考物空间 z 轴和物空间 z 轴的近轴入瞳位置。当光线经过这些参考位置时,正场角意谓正斜率,也就参考-y 方

    12、向的物高。 ZEMAX 转换 x,y 场角为光线的direction cosines,使用下列公式:上列式中,l,m,n 为 x,y,z 的 direction cosines。 若使用 Object或 Image Height 来定义场点,高度的单位是透镜单位。当使用 Paraxial Image Height 来定义场点时,高度为主光线在成像面上的近轴像高,若光学系统有畸变(distortion),实际主光线将在不同的像高上。 当使用 Real Image Height 来定义场点时,高度为主光线在成像面上的实际像高。Normalized field and pupil coordinat

    13、es添加日期:2/12/2003 如上图所示,Hx 与 Hy 为正规化的场坐标值,Px 与 Py 为正规化的光瞳坐标值,且正规化的场与光瞳坐标为单位圆上的参考点。正规化坐标值的范围介于-1 到+1 之间,且依循下式假设最大物高为 10 mm,且定义三个场点分别为 0、7 和 10 mm,(Hx=0,Hy=1)将参考起始物点坐标(x=0 mm,y=10 mm),(Hx=-1,Hy=0)将参考起始物点坐标(x=-10 mm,y=0 mm)。假设入瞳的曲率半径(非直径)为 8 mm,(Px=0,Py=1)将瞄准到入瞳的顶点坐标(x=0 mm,y=8 mm)。当定义边缘光线(marginal ray)

    14、时,光线由物的中心行进到入瞳的顶点,设定为(Hx=0,Hy=0,Px=0,Py=1);定义主光线(chief ray)时,光线光线由物的顶点行进到入瞳的中心,设定为(Hx=0,Hy=1,Px=0,Py=0)。 Paraxial and parabasal rays近轴(Paraxial):1.意指在轴附近。2.使用表面曲光率的一阶近似来完成光线追迹,即对整个表面孔径的表面曲光率而言,以顶点曲率半径为可接受的近似假设。3.近轴光学以 Snells law 的线性形式来完整表达:Snells law:小角度时:4.当成实际光线测量时的参考。5.近轴参考资料,诸如:焦距长(EFL),F/#,焦点位置

    15、,入瞳直径,放大率etc。 近基光线(Parabasal rays):1.为实际的(实际意指明确的使用 Snells law),使得小角度时与参考光线(reference ray)或主光线(chief ray)有关,提供近轴性质的良好计算。2.当光栏(stop)大小减小时,使用近基光线来计算系统的限制性质,将提供近轴性质的良好计算。3.大部分 ZEMAX 的分析功能使用近基光线,使得这些分析功能可以工作在广泛的光学系统,包括无法以单一顶点表面曲光率来完整描述的光学表面。4.ZEMAX 使用近基光线而不是近轴光公式的理由是,因为很多光学系统包括非近轴成分,而无法以规定轴的一阶理论来完整描述。非近

    16、轴成分包括:倾斜或离心系统,与使用全像、绕射光学、一般非球面,和渐变折射率透镜的系统。System menu: General, ApertureFig. 1 在 System/General 中选择 Aperture 卷标I.孔径型态(Aperture Type)Fig. 2 选择任一种系统孔径型态系统孔径定义为通过系统的光束大小,可选择任何一种孔径型态如下:Entrance Pupil Diameter:从物空间观测的光瞳直径。Image Space F/#:在像空间中的无限共轭近轴 F/#值。Object Space Numerical Aperture:在物空间中,边缘光线的数值孔径(

    17、)。Float By Stop Size:以光栏面的半径来定义。Paraxial Working F/#:定义像空间中的共轭近轴 F/#值。Object Cone Angle:在物空间中,边缘光线与光轴的 夹角,可设定超过 90度。当系统孔径型态选用“Object Space NA”和 “Object Cone Angle”时,光源面到第一成像面的厚度必须给定一小于 infinity 的值。II.切趾法(Apodization Type)Fig. 3 选择任一种切趾法光瞳切趾法为光瞳上的振幅变化,有三种光瞳切趾法:None(uniform)、Gaussian 和 Tangential。(1)

    18、Gaussian apodization:在光瞳上为高斯分布的振幅变化等性。G 为切趾因素(Apodization Factor), 为正规化光瞳坐标。G=0,光瞳上的照明为均匀分布;G=1,入瞳边缘的光束振幅衰减为 的点;G4,不建议使用,因为取样的光线数太少而无法产生有意义的结果。(2) Tangential apodization:仿真点光源照射平面时的振幅变化特性。为 z 轴与入瞳顶点间的夹角取 tangent 值。ZEMAX 使用入瞳位置和大小来自动计算 ,所以不使用切趾因素。Vignetting factors Fig. 1 渐晕因素可以在场资料对话盒中定义Fig. 2 渐晕因素也

    19、可以使用变焦参数来定义1.描述不同场点的实际入瞳大小和位置,ZEMAX 使用五个渐晕因素:VDX、VDY、VCX、VCY 和 VAN 来分别表达离心 x、离心 y、压缩 x、压缩 y 和角度,五个渐晕因素的默认值为 0,表示没有渐晕。2.渐晕的主要功用为:(1)使透镜的大小变小,特别是广角透镜。(2)移除造成严重像差的部分光束。3.渐晕通常增加 F/#(使成像变暗),但若截断大多数造成严重像差的光线,则可改进成像品质。4.正规化瞳坐标式修正如下:(1)缩尺和位移坐标:(2)缩尺和位移坐标随渐晕角旋转:为渐晕角 VAN,VDX 可以位移实际光瞳向左或向右,VCX 可以使光瞳在x 方向放大或缩小,VDY 和 VCY 值的结果与前述类似。

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