ZEMAX实例--手把手教你使用
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2012-11-19
19:51:59
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第四章 设计教程
简介
这一章将要教你如何使用 ZEMAX，这一章的每一节将会让你接触一个不同的设计问题。第
一个设计例子是非常简单的，如果你是一个有经验的镜片设计师，你也许觉得它并不值得你去费
心，但是，如果你花费一点点时间去接触它，你可以学到如何运行 ZEMAX，然后你可以继续你
自己特别感兴趣的设计。
前几个例子中，提供了一些关于镜片设计理论的教程内容，用来帮助那些对专用术语不是很
了解的人。但在总体上来说，这本手册，以及其中的这些特例，目的都不是要将一个新手培养成
为一个专家。如果你跟不上这些例子，或者你不能理解程序演示时与计算有关的数学知识，可以
参考任何一本“简介”这一章中所列出的好书。在开始课程之前，你必须先通过正当手段安装
ZEMAX。
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（Spot
diagram），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。这个指示器指出了主要的波长，当前为 486 微米。
在主波长指示器的第二行上单击，指示器下移到 587 的位置。主波长用来计算近轴参数，如焦距，
放大率等等。
ZEMAX 一般使用微米作为波长的单位
“权重（Weight）” 这一列用在优化上，以及计算波长权重数据如 RMS 点尺寸和 STREHL
率。现在让所有的权为 1.0，单击 OK 保存所做的改变，然后退出波长数据对话框。
现在我们需要为镜片定义一个孔径。这可以使 ZEMAX 在处理其他的事情上，知道每一个
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