ZEMA光学设计课件.pdf

精品教学课件设计 | Excellent teaching plan 实验一：单镜头设计(Singlet) 实验目的： 1、学习如何启用Zemax 2、学习如何输入波长（wavelength ）、镜头数据（lens data ） 3、学习如何察看系统性能（optical performance），如ray fan，OPD，点列图（spot diagrams）， MTF 等。 4 、学习如何定义thickness solve 以及变量（variables ） 5、学习如何进行优化设计（optimization） 实验仪器：微机、zemax 光学设计软件 实验步骤： 1、设计一个孔径为F/4 的单镜头，物在光轴上，其焦距（focal length ） 为100mm，波长为可见光， 用BK7 玻璃为材料。 2、首先运行ZEMAX，将出现ZEMAX 的主页，然后点击lens data editor(LDE) 。什么是LDE 呢？它 是你要的工作场所，在LDE 的扩展页上，可以输入选用的玻璃，镜片的radius，thickness，大小， 位置等。 3、然后输入波长，在主菜单的system 下，点击wavelengths，弹出波长数据对话框wavelength data ， 键入你要的波长，在第一行输入0.486，它是以microns 为单位，此为氢原子的F-line 光谱。在第 二、三行键入0.587 及0.656，然后在primary wavelength 上点在0.587 的位置，primary wavelength 主要是用来计算光学系统在近轴光学近 (paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数， 如focal length，magnification，pupil sizes 等。 4 、确定透镜的孔径大小。既然指定要F/4 的透镜，所谓的F/#是什么呢？F/#就是光由无限远入射所形 成的effective focal length F 跟paraxial entrance pupil 的直径的比值。所以现在我们需要的aperture 就是100/4=25(mm)。于是从system menu 上选general data ，aperture type 里选择entrance pupil ， 在apervalue 上键入25，然后点击ok 。 5、回到LDE ，可以看到3 个不同的surface，依序为OBJ，STO 及IMA 。OBJ 就是发光物，即光源， STO 即孔径光阑aperture stop 的意思，STO 不一定就是光照过来所遇到的第一个透镜，你在设计一 组光学系统时，STO 可选在任一透镜上，通常第一面镜就是STO，若不是如此，则可在STO 这一 栏上按鼠标，可前后加入你要的镜片，于是STO 就不是落在第一个透镜上了。而IMA 就是imagine plane ，即成像平面。回到我们的singlet，我们需要4 个面 (surface)，于是点击IMA 栏，选取insert， 就在STO 后面再插入一个镜片，编号为2，通常OBJ 为0 ，STO 为1，而IMA 为3 。 6、输入镜片的材质为BK7 。在STO 列中的glass 栏上，直接键入BK7 即可。 7 、孔径的大小为25mm，则第一镜面合理的thickness 为4 ，在STO 列中的thickness 栏上直接键入4 。 Zemax 的默认单位是mm 8、确定第1 及第2 镜面的曲率半径，在此分别选为100 及-100，凡是圆心在镜面之右边为正值，反之为 负值。再令第2 面镜的thickness 为100。 精品教学课件设计 | Excellent teaching plan 9、现在数据已大致输入完毕。如何检验你的设计是否达到要求呢？选analysis 中的fans，然后选择其 中的Ray Aberration，将会出现如图1-1 所示的TRANSVERSE RAY FAN PLOT 。