f’/D， 一般L=∞
nsinu 一般L< ∞ 大小取决于 Stop的尺寸 1/（2n’tanθ)
物方孔径角 u,一般L< ∞
系统性能参数输入——玻璃库
初始结构输入
初始结构性能
焦距缩放：74.989 Tools—>Scale lens
缩放后的系统
缩放后的系统
优化——设置优化操作数
Editors->Merit Function
优化结果
样板匹配
根据加工方提供的样板数据将设计的半 径数值用一系列样板半径值代替，以利 于降低生产成本
Tools Test Plate Fitting
Test Plate Fitting 运行结果
公差分析
Editors ——〉Tolerance Data Tools——〉Default Tolerances
F#： 3.5
-42.885 1.48 F6
视场：2ω=56度 28.5 4.0
光阑 4.17
160.972 4.38 ZK11
-32.795
系统性能参数输入——孔径值
System->General
系统性能参数输入——孔径值
名称
说明
入瞳直径
一般L=∞
像方F#
物方NA
由孔径光阑 尺寸决定 近轴F#
1.成像光学 2.照明光学 3.其它(如:物理光学元件,光耦合元件) 构件方式包括Sequential模式和Non-sequential模式
光学系统的性能分析与优化
1.像质分析/照明特性分析 2.优化功能
Optimization Global Search Hammer optimization
ZEMAX的主要功能
设置优化操作数 Default Merit Function 编辑框
优化函数
参考
在默认的优化操作数基础上添加用户操作数
用 户 优 化 操 作 数
设置优化变量——曲率半径
Variable：变量 Pick up：拾取
12 34
R3—中心厚度
设置优化变量——中心厚度
入 类
系统性能参数输入框(system)
综合数据输入 General
视场数据输入 Field
波长数据输入 Wave length
ZEMAX操作界面快速扫描
分析类功能（Analysis) 工具类功能（Tools) 输出类（Report) 编程功能
ZPL宏语言(Marcos) C语言扩展(Extension)
Non-Sequential设计示例 ——方棒透镜的均匀照明
光学设计软件
10月16日
ZEMAX 介绍
中国兵工学会 讯技科技股份有限公司 北京理工大学光电工程系
主要内容
ZEMAX光学软件介绍
光学设计流程 光学系统的建模
1.一般系统 2.多重结构 3.含非顺序元件的光学系统
玻璃库的构建 公差分析 ZEMAX编程
ZEMAX的主要功能
光学系统模型的构建与仿真
or mixed sequential/non-sequential mode
编辑框(editors)
数
光学系统结构编辑框 Lens data editor
据
优化函数编辑框 Merit Function editor
输
多重结构编辑框 Multi-configuration editor 公差数据编辑框 Tolerance data editor 附加数据编辑框 Extra data editor
Radial Height=0 表示半直径处
优化 ToolsOptimization
球差色差：Analysis->Misscellaneous->Longtitude aberration 场曲畸变： Analysis->Misscellaneous->Field Curv/Dist 垂轴色差： Analysis->Misscellaneous->Lateral Color 垂轴像差： Analysis->Fans->Ray aberration
Monta Carol仿真结果
反向灵敏度分析
设计示例：多重结构 ——干涉系统仿真
多重结构多用于对含有运动元件的系统 或多光路系统进行仿真分析（如：变焦 系统，扫描系统，分光系统以及干涉仪 等）
Editor——〉Multi-Configuration
多重结构操作数：Editor——〉MultiConfiguration——〉 Help 菜单
Tools——〉Toleracing
Sensitivity:正向分析 Inverse Limite: 反向分析（极限偏差） Inverse Increment: 反向分析（增量）
默认公差设置结果
Sensitivity 分析结果
当前值
当前值与名义值的差值
Sensitivity 分析结果
影响最大10个因素
干涉系统仿真设计 导入透镜系统
系统翻转：Tools——〉Reverse Element
添加45度倾斜平面镜 ——Tools——〉Add Fold Mirror
添加并完成第一光路
添加第二光路——多重结构 Editor——〉Multi-Configuration
添加第二重结构和操作数
公差分析
1.样板匹配 2.公差分析
数据输出
1.系统结构参数及性能输出 2.零件图输出
用户扩展功能
1.ZPL宏语言编程(Zemax Programming Language) 2.C++语言功能扩展(Zemax Extension)
ZEMAX操作界面快速扫描
顺序/非顺序模式选择
File—Sequential
光学设计建模——一般光学系统设计
1.系统要求
焦距：f’=9mm • 系统参数：
F#： 4 视场：2ω=40度 • 要求所有视场在67.5lp/mm处
MTF〉0.3
选择初始结构
《光学设计手册》（李士贤，郑乐年编） 1990版
P311:
28.25 3.7
ZK5
焦距：f’=74.98mm -781.44 6.62
光学设计流程
ZEMAX主要功能
初 始
初始结构输 入与编辑
系统性能分析
优化
样板匹配与 公差分析
结
光学系统图
构
系统性能
球差色差曲线
样板匹配
计
参数输入
场曲畸变曲线 垂轴像差
设置优化操作数
设置公差分析操作数
算 或
波像差 点列图 光学传递函数
设置优化变量 优化
公差分析
选 择
系统结构 参数输入
像面照度分析 其它辅助分析