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【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】

来源:动视网 责编:小OO 时间:2025-09-29 06:37:30
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【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】

【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第二章用户界面概述本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法,以及一些常用的窗口操作的快捷键。一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法,ZEMAX用起来就很容易了。在线教程中,也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。视窗的类型ZEMAX有不同类型的窗口,每类窗口完成不同的任务。这些类型有:1、主窗口:这个窗口有很大的空白空间,顶端有标题栏,菜单栏和工具栏。菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系,成为一个整体。2、编辑窗口:有六种不同的编辑1)
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导读【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第二章用户界面概述本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法,以及一些常用的窗口操作的快捷键。一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法,ZEMAX用起来就很容易了。在线教程中,也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。视窗的类型ZEMAX有不同类型的窗口,每类窗口完成不同的任务。这些类型有:1、主窗口:这个窗口有很大的空白空间,顶端有标题栏,菜单栏和工具栏。菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系,成为一个整体。2、编辑窗口:有六种不同的编辑1)
【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】 

第二章 用户界面 

概述 

本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法,以及一些常用的窗口操作的快捷键。一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法, ZEMAX用起来就很容易了。在线教程中,也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。 

视窗的类型 

ZEMAX有不同类型的窗口,每类窗口完成不同的任务。这些类型有: 

1、 主窗口:这个窗口有很大的空白空间,顶端有标题栏,菜单栏和工具栏。菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系,成为一个整体。 

2、 编辑窗口:有六种不同的编辑1)透镜数据编辑;2)绩效函数编辑;3)多重结构编辑;4、额外数据(ZEMAX-EE);5)公差数据编辑;和非顺序组件编辑(ZEMAX-EE)。 

3、 图形窗口:这类窗口用作呈现图像数据,例如:系统图;光线扇形图(Ran fan);光学传递函数(MTF);曲线(Dot Spot)……等等。 

4、 文本窗口:用来列出文本数据,例如:指定数据、像差系数、计算数据等。 

5、 对话窗口:对话框是弹出窗口,不能改变大小。对话窗口用来改变选项和数据,如:视场;波长;孔径光阑;表面类型等。在图像和文本窗口中,对话框也被广泛地用来改变选项,比如改变系统图中光线的数量。除了对话框,所有窗口都能通过使用标准鼠标这键盘按钮进行移动和改变大小。如果你对这些方法不熟悉,请参考有关Windows使用的书籍或者Windows的说明书。 

主窗口的操作方法 

主窗口栏有几个菜单标题。大部分菜单标题与这本手册后面的章节标题相对应。从这些章节能够找到使用每一菜单项的具体方法。以下是菜单的标题: 

File:用于镜头文件的打开、关闭、保存、重命名; 

Editors:用作调用(显示)其他的编辑窗口; 

System: 用于确定整个光学系统的属性; 

Analysis:分析中的功能不是用于改变镜头数据,而是根据这些数据进行数字计算和图像显示分析。包括:系统图(Layout)、Ray fans,Spot diagrams,Diffraction calculations and more。 

Tools:工具中的命令是可以改变镜头数据的,也可以从总体上对系统进行计算。包括:Optimization,tolerancing,test plate fitting and more。 

Reports:提供透镜设计的相关文档。包括系统数据概要;表面数据以及图像报告等。 

Macros:用来编辑和运行ZPL macros。     

Extensions:提供ZEMAX Extensions 的功能,这是ZEMAX的编辑特性。 

Window:从当前所有打开的窗口中选择那一个置于显示的最前面。 

Help:提供在线帮助文档。 

大部分菜单命令都有相应的键盘快捷键。比如:退出ZEMAX可以键入Ctrl-Q。快捷键都标在了相应菜单命令旁边。 

在主窗口中可以使用Ctrl-Tab快捷键对各种子窗口进行切换,操作后,在ZEMAX“窗口”菜单中罗列的下一个子窗口就变成当前窗口。 

主窗口菜单栏下面,还有一排按钮。这排按钮可以对一些常用的命令进行快速选择。所有按钮的功能在菜单中都能找到。按钮的标题与文件菜单下对话框中相关的命令不完全相同,他使用对应于对话框详细标题的三个方便记忆的字母。要显示这些按钮,显示器最好使用1024×768以上的分辨率。 

编辑窗口的操作 

编辑窗口的最基本的功能是用来输入镜头和评价函数数据。每个编辑窗口类似于一个由行和列构成的电子表格。每一行与每一列构成一个单元格。如果编辑窗口是活动窗口(标题栏显示为高亮),就会有一个单元格显示为高亮或者相反的颜色。这个单元格被称为活动单元格,具有输入键盘焦点。单元格的相反颜色被称为箭头,虽然他并是通常意义下的箭头。 

具有键盘焦点是指从键盘输入的任何数据都会输入到这个活动单 元格中,除非是象箭头等控制键或者键盘组合,这些控制命令都是直接对主窗口的。要对活动单元格中的数据进行编辑,只需要重新输入新数据并按回车键结束。 

要增加单元格中是数值,可以输入一个“+”号和增加的数,然后回车。比如,要把12变成17,只需要输入“+5”并回车。同样,“*”代表乘,“/”代表除。如果要减去一个数在减数前面加上一格符号即可。要区分输入的是减数还是负值,可以使用空格来区分。 

要对某一个单元格内容进行编辑,又不想重新出入表中所有数据,可以使单元格变为亮,按Backspace或者F2键。左右光标键,home,end键都可以用来辅助编辑。鼠标可用来选择和替换文本部分。一旦单元格内容改变了,按Eenter结束编辑,光标还保留在当前单元格上。按上下光标键同样可以结束编辑,也可以顺序移动光标。按下Tab或者 Shift-Tab键可以结束编辑并左右移动光标。 

要放弃对单元格的编辑,按Escape键。 

左右上下光标键可以顺序移动光标。同时按下Control键和上下左右光标键,可以一次向一个方向移动一屏。Tab或者 Shift-Tab键也可以向左右移动光标。 

Page up和 Page down键一次将光标移动一屏。Ctrl-page up 和Ctrl-Page down将光标移动到本栏的顶端或者底端。Home和end键将光标从第一行和最后一行之间切换。Ctrl-home和Ctrl-end可以将光标从最后一列第一行和最后一行之间切换。 

单击单元格会将光标移到其上面。在单元格上双击会弹出solve 对话框。单击鼠标右键也会弹出solve对话框。 

图形窗口操作 

图形窗口有一下菜单条: 

刷新:这一功能根据现有设置重新计算在窗口中要显示的数据; 

设置:激活控制这一窗口的对话框; 

打印:打印窗口内容; 

窗口:窗口菜单下有这些子菜单: 

注释:详见“使用注释功能”,注释下面的菜单有: 

划线:在图形窗口中画一条直线; 

文本:在图形窗口中创建并标注文字; 

方框:在图形窗口中绘制方框; 

编辑:允许对注释功能进行扩展编辑; 

复制剪切板:将窗口内容拷贝到Windows的剪切板。下面的部分有详细的解释: 

输出:将显示的图形以Windows Metafile,BMP或者JPG的格式输出。JPG格式还支持高、中、低三种图像质量。中等图像质量能够在保证图形质量的情况下,大大减小文件的尺寸。 

锁定:如果“锁定”被选中,窗口会变为“静态”窗口,数据不能被改变。被锁定窗口的内容可以被打印、可以拷贝到剪切板,也可以存为一个文件。这一功能可以用于对不同镜头文件进行比较。一旦窗口被锁定,就不能被刷新。因此,随后打开的任何新的镜头文件可以与被锁定的窗口的数据进行对比分析。如果窗口被锁定了,就 不能解锁。要重新计算窗口中的数据,必须把窗口关闭并打开另一个窗口。 

克隆:这个选项能够打开一个新的窗口,这一新窗口的各种设置和显示数据与当前窗口完全相同。这一功能有助于建立一个基于原始窗口设置的新窗口。克隆窗口建立之后,操作与其他窗口完全一样,他可以被刷新,也可以改变设置,完全于原始窗口。 

长宽比:长宽比可以选为3×4(高×宽)的默认值,也可以选为3×5,4×3,5×3。后两种选项高度要比宽度大。默认的长宽比可以在文件的Preferences对话框的Graphics标签上进行设置。 

活动光标:当鼠标位于显示图形的活动区域时。活动光标会在窗口的标题上显示鼠标所在的坐标位置。在大部分由X、Y两个方向表示的图形中,显示的数值的含义是显而易见的。而在一些其他的图形中,比如三维结构图中,显示的图形是三维物体在二维平面上的投影。如果图像被旋转,活动光标所显示的坐标值就没有意义了。不是所有的图形都支持活动光标。活动光标的默认设置是“关”,但是可以通过选中这项菜单在“开”“关”之间切换。通过文件菜单中的Preferences对话框下的Graphics标签创建新的图形窗口,可以将活动光标设为自动开或者关。 

结构:选择当前或者其他特定的结构进行数据显示。默认值是“当前值”,这表示在窗口中显示的数据是遵循当前的结构。有一些分析窗口,如三维结构图、报告图形、点列图等,在“Setting”对话框中允许选择一种或者多种结构。如果在“Setting”对话框中具有这一选项,就可以替代窗口中的“结构”菜单,这一项呈灰色。 

重叠:提供所有打开图形窗口的名单。其中任意一个都可以选择用来与当前显示的图形进行重叠。重叠功能有助于对两个相似的图形或者结构进行比较,用以发现细小的变化。 

文本:在新窗口中显示文本数据。不是所有的图形窗口都支持这一功能。 

缩放:控制图形中小区域内图形的缩放。详见后面“使用PAN和缩放”部分。缩放菜单下的子菜单有: 

放大:以当前中心位置为中心进行两倍放大; 

缩小:以两倍缩小; 

上一次:恢复前一次的缩放设置; 

不缩放:恢复图形的完整视图。 

在使用图形窗口时,有两种鼠标的快捷方式: 

在图形窗口任意位置双击鼠标可以使内容更新。这与选择菜单上的刷新是一样的。 

在图形窗口任意位置按下鼠标右键,会弹出设置对话框。 

使用注释功能 

与几种方式来对图形窗口进行注释,比如常用的划线、方框和文字。选择注释的最简单的方法是从图形窗口的菜单栏上选择,然后再选“画线”,“方框”或者“文字”。要画一条直线,选中“画线”这一项,然后在直线起始端按下鼠标左键,并拖动十字线到直线的末端,再释放鼠标键。画一个方框的步骤也大致如此。 

要在窗口中添加文字,选择“注释”,然后是“文字”。会弹出一个文字输入的对话框。输入需要的文字,然后选择“OK”,再在窗口中需要添加文字的部位单击鼠标。 

要对直线和文字进行更为精确的控制,比如对文字字体进行设置,或者增加更为复杂的注释,从图形窗口选择“注释”下的“编辑”菜单。将会弹出一个注释编辑器窗口,这个窗口由一个简单的文本编辑器和几个按钮构成,另外还有一个单选框(Check Bok),用来使图形的注释功能禁用或者允许使用。 

文本编辑区域用来定义图形的注释功能。要插入一条新的直线,可以使用键盘命令Ctrl-Enter。 

有几种支持的命令,每一种使用特定的语法。如: 

TEXT“string”x、y angle fontx fonty 

TEXT命令用来在x,y确定的位置写上双引号中的文本。文字角度由angle确定,采用固定字体,这种字体的宽度和高由fontx和fonty确定。坐标使用归化单位:图形左边缘的坐标为x=0.0,右边x=100.0,底边y=0.0以及顶部y=100.0。原点为屏幕是左下角。角度值用度数表示。Fontx和fonty的单位可以是任意的。角度、Fontx、fonty的值可以不定义,  此时使用的是默认值。 

LINE x1 y1 x2 y2 

LINE命令用来绘制一条从x1, y1 到x2, y2的直线。X和Y的单位和坐标系统与上面TEXT命令中的确定方法完全相同。 

BOX x1 y1 x2 y2 

BOX命令以x1, y1 和x2, y2为对角位置绘制一个方框。X和Y的单位和坐标系统与上面TEXT命令中的确定方法完全相同。 

ELLIPSE x y rx ry 

ELLIPSE命令以x ,y为中心,长半轴为rx,短半轴为ry画椭圆。如果rx 与ry相同,或者ry省略,那么画出来的是一个半径为rx的圆。 

在注释对话框中有几个按钮: 

OK:接受显示的注释并退出。 

Cancle:恢复为原先的注释并退出。 

SAVE:打开“保存为”对话框,可以按给定的文件名对注释进行保存。 

LOAD:打开装载对话框,可以选择装载文件。装载进来的文件包含有注释。 

RESET:清除编辑缓存。 

HELP:在线帮助功能。 

使用移动和缩放功能 

任何图形窗口都可以被移动(左右上下移动)或者被缩放。要激活移动和缩放功能,选择任意ZEMAX的图形窗口,在窗口任何位置单击鼠标左键并持续按住1/2秒钟,这时光标将由箭头变为十字。向右下方拖动鼠标,当出现的矩形框大小覆盖需要聚焦放大的区域后,释放鼠标。选中的区域会放大到充满整个窗口,但是图形的纵横比仍然保持不变。 

要进行移动,拖动窗口边缘的滚动按钮。只有当图形被放大后,才允许对图形进行移动。 

要将图形恢复到原始尺寸,从图形窗口的菜单栏中选择“缩放”“不缩放”即可。 

使用移动和缩放功能时,可以使用键盘快捷键。详见本章“常用快捷键总结”表。 

文本窗口操作 

文本窗口有以下菜单条: 

刷新:使用当前设置,重新计算窗口中显示的数据; 

设置:激活控制窗口选项的对话框。 

打印:打印窗口内容; 

窗口:有五个子菜单: 

复制剪切板:将窗口内容复制到Windows剪切板。下面有详细的介绍。 

保存文本:将显示文本数据保存为ASCII文件; 

锁定窗口:如果选择此项,窗口会变为静态窗口,其中数据不能改变。锁定窗口中的内容可以被打印、复制到剪切板,和保存到一个文件中。这一功能应用于对不同的镜头文件数据结果进行对比。一旦窗口被锁定,就不能刷新,所以后被载入的新镜头文件就可以与它进行对比分析。窗口被锁定后,就不能解锁。要对窗口的数据进行重新计算,必须关闭此窗口,重新打开。 

克隆:这一选项会打开一个新的窗口,新窗口的设置和显示的数据与当前窗口完全一致。这一功能有助于建立一个基于原始窗口设置的新窗口。克隆窗口被建立之后,与其他窗口完全一样,可以被刷新,也可以于第一窗口改变设置。 

结构:为显示数据选择当前或者任意结构。默认值是“当前”,这表示在窗口中显示的数据是遵循当前激活的机构的。 

文本窗口中有两种鼠标的快捷方式: 

在图形窗口任意位置双击鼠标可以使内容更新。这与选择菜单上的刷新是一样的。 

在图形窗口任意位置按下鼠标右键,会弹出设置对话框。 

对话框操作 

大部分对话框都有自说明文件。一般来说Windows的对话框都有OK和Cancle按钮。 

分析功能中(比如Ray Fan Plot)的对话框可以对不同选项进行选择。这种对话框有六个按钮。 

确定(OK):按照当前选项,重新计算和显示数据; 

取消(Cancle):恢复对话框激活当前的选项,不重新计算数据; 

保存:将当前选项保存作为以后的默认设置。下面有详细的解释; 

载入:载入之前保存的默认值。下面有详细的解释; 

复位:将默认值复位为出厂设置; 

帮助:启动ZEMAX帮助系统。 

保存和载入按钮具有双重功能。当保存按钮被按下时,当前设置被保存到当前镜头文件中,同时,其他所有没有特定设置的镜头也按此进行设置。比如,镜头A载入时,在系统图中光线数目设为15,然后按下保存按钮,A的默认光线数目就被设为15。而后建立的其他新镜头,或者没有特定设置的原有镜头,也会将15条光线作为默认值。假设又载入镜头B,光线数要变为9,也按下保存按钮。对于B,以及其他没有特定设置的镜头,默认值就变成了9。但是,原来的镜头A仍保持15的设置,因为它有自己的特定设置。 

载入按钮也是一样的。当按下载入按钮时,ZEMAX会检查是否这一镜头之前有过设置。如果有,相应的设置也被载入。如果没有,ZEMAX就载入对所有镜头适用的最后一次的设置。还用上面的例子,如果载入一个新的镜头C,由于最后一次的保存设置光线数为9,它的光线数也是9,而A和B载入时,设置分别为15和9,这是因为他们都有属于自己的设置。 

保存和载入的设置被保存在与镜头文件同名的文件中,但扩展名由“ZMX”变为“CFG”。CFG文件中没有镜头数据,而只是对没有分析功能进行的用户设置。 

对话框中的另外选项可以使用键盘和鼠标进行选择。使用键盘时,用Tab和Shift-Tab键进行移动选择。空格键可以对单选框进行切换。光标键可以对下拉项进行选择。在下拉框中按下任意选项的首字母也可以选择该项。 

取消长时间的计算 

一些ZEMAX的工具需要较长的计算时间。比如优化、全局优化、公差分析等,他们的运行可以需要几秒钟,也可能需要好几天。要中断这些功能的运行,可以按下显示的“中断”按钮。按下后,ZEMAX会退出计算,回到主程序的控制中。一般来说,计算的结果就得不到了,而且也不会显示出来。 

一些分析功能(MTF和图像分析功能),在一些情况可能运行很长的时间。比如MTF计算时采用非常大的网格数,或者在进行象质分析时采用的光线密度非常大,这都需要长时间的计算。然而,因为分析功能是直接在窗口中显示输出,窗口中没有状态进程框,也没有中断按钮,这种情况下,键盘命令“Escape”就用来中断长时间的计算。没有相应的鼠标动作,只有Escape可以使用。 

Escape键可以中断MTF , PSF , Encircled能量,和其他衍射的计算。如果Escape键被按下了,会回到对主程序的控制中(需要1到2秒的时间),在窗口中显示的数据是无效的。对于象质分析功能,Escape键中断对新的光线的追迹计算,但是,已经追迹的光线还是会显示出来,即使不完整,光线的数据也是正确的。 

常用快捷键总结 

下面的表格总结了常用的快捷键,包括对键盘和鼠标的操作 

ZEMAX快捷键 

动作结果
Ctrl+Tab从窗口到窗口移动输入焦点
Ctrl+字母

是许多ZEMAX工具和功能的快捷键。比如,Ctrl+L显示二维结构图。菜单旁边列出了所有的键盘快捷键。

F1……F10很多功能也使用功能键作为快捷键。菜单旁边列出了相应的快捷功能键。

Backspace当一个编辑窗口具有输入焦点时,运用Backspace键可以对高亮的单元格进行编辑。按下Backspace键后,鼠标和左右光标键可以用来进行编辑。

双击鼠标左键如果鼠标在图形和文本窗口中,双击会使窗口内容重新计算和重绘。这与选择刷新完全一致。对于编辑窗口,可以产生solves对话框。

鼠标右键在图形和文本窗口中,击鼠标右键会弹出对窗口进行设置的对话框。这与选择“设置“完全一样。对于编辑窗口,可以产生solves对话框。

Tab在编辑窗口中移动到下一个单元格,在对话框中移动到下一区域。

Shift+Tab在编辑窗口中移动到前一个单元格,在对话框中移动到前一区域。
Home/End在表格编辑器中,移动到当前编辑器的左上角/左下角;在文本窗口中,移动到窗口的顶部/底部;在图形窗口中,放大/缩小

Ctrl+Home/End在表格编辑器中,移动到当前编辑器的右上角/右下角;在图形窗口中,上一次缩放/恢复原状态

箭头(左右上下)在表格编辑器中,一次移动一个单元格;在三维图形窗口中,绕X、Y旋转视图。

Ctrl+箭头(左右上下)

在表格编辑器中,一次移动一屏;在图形窗口中,向左右上下移动。

Page Up/Down在表格编辑器中,一次向上或者向下移动一屏;在三维图形窗口中,绕Z旋转视图。

Ctrl+ Page Up/Down在表格编辑器中,移动到一列的顶端或者底部。
WINDOWS 快捷键 

动作结果 

ALT+TAB在当前运行的运用程序之间切换在ZEMAX与其他应用程序之间切换时非常有用 

CTRL+ESC弹出Windows任务栏,可以选择其他应用程序。

ALT选中当前应用程序的顶部菜单条 

ALT+字母

选中菜单中具有相应字母的选项。比如,ALT+F选中文件菜单 

TAB移动到下一选项或者区域 

SHIFT+TAB移动到前一选项或者区域 

空格键在单选框的开启或者关闭之间切换 

回车在对话框中与按下高亮或者默认的按钮等效 

字母在下拉框中按下一个词的首字母可以选中该项。
使用Windows剪切板 

Windows中一个非常有用的工具就是剪切板。剪切板是图形与文 本的“保留区域“。使用剪切板的优点在于,几乎所有的Windows程序都可以对剪切板进行导入和输出。 

ZEMAX最基本的功能就是用来产生图形和文字数据,它只支持对剪切板的输出。一旦锁需数据拷贝到剪切板,其他的应用程序,诸如文字处理器,图像编辑器,或者桌面印刷系统就可以很容易低重新应用这些数据。比如,这本手册中的图形就是ZEMAX产生后,拷贝到剪切板,然后再从剪切板粘贴到桌面印刷系统程序中的。 

要使ZEMAX的图形和文本输出到剪切板中是非常简单的。选择所需要的图形和文本,然后选择菜单中的“窗口”,“复制到剪切板”即可。表面上看不到任何变化(数据的传送非常快),但是数据就可以被其他应用程序使用了现在要把剪切板数据输送到一个文字处理程序中,运行这一程序,现在“粘贴”,这一选项一般在程序的“编辑”菜单下。可以查阅这一程序的文档说明。 

一些Windows的应用程序不能输入ZEMAX的图形,即使在Windows的剪切板中可以正确的显示也不行。这中情况下,可以使用这一章前面描述的图形窗口部分中介绍的“输出Metafile”,创建Metafile文件之后,大部分的Windows程序可以导入这类图形了。 

将ZEMAX图形输送到其他应用程序中的另外一种方法是使用屏幕捕获,这能将整个屏幕和任意单个的窗口建立成为一个位图图像。要将整个屏幕捕获为一个位图,按下Ctrl+Print Screen键。要捕获一个窗口,选中那一窗口并按下ALT-Print Screen。屏幕位图被捕获后,可以使用Ctrl+v或者“编辑”菜单中的“粘贴”命令粘贴到其他程序中。具体使用那种方法取决于程序。

第三章 习惯用法和定义

介绍

这一章对本手册的习惯用法和术语进行说明。ZEMAX使用的大部分习惯用法和术语与光学行业都是一致的,但是还是有一些重要的不同点。 

活动结构 

活动结构是指当前在镜头数据编辑器中显示的结构。详见“多重结构”这一章。 

角放大率 

像空间近轴主光线与物空间近轴主光线角度之比,角度的测量是以近轴入瞳和出瞳的位置为基准。 

切迹 

切迹指系统入瞳处照明的均匀性。默认情况下,入瞳处是照明均匀的。然而,有时入瞳需要不均匀的照明。为此,ZEMAX支持入瞳切迹,也就是入瞳振幅的变化。 

有三种类型的切迹:均匀分布,高斯型分布和切线分布。对每一种分布(均匀分布除外),切迹因素取决于入瞳处的振幅变化率。在“系统菜单”这一章中有关于切迹类型和因子的讨论。 

ZEMAX也支持用户定义切迹类型。这可以用于任意表面。表面的切迹不同于入瞳切迹,因为表面不需要放置在入瞳处。对于表面切迹的更多信息,请参看“表面类型”这一章的“用户定义表面”这节。

后焦距 

ZEMAX对后焦距的定义是沿着Z轴的方向从最后一个玻璃面计算到与无限远物体共轭的近轴像面的距离。如果没有玻璃面,后焦距就是从第一面到无限远物体共轭的近轴像面的距离。 

基面 

基面(又称叫基点)指一些特殊的共轭位置,这些位置对应的物像平面具有特定的放大率。基面包括主面,对应的物像面垂轴放大率为+1;负主面,垂轴放大率为-1;节平面,对应于角放大率为+1;负节平面,角放大率为-1;焦平面,象空间焦平面放大率为0,物空间焦平面放大率为无穷大。 

除焦平面外,所有的基面都对应一对共轭面。比如,像空间主面与物空间主面相共轭,等等。如果透镜系统物空间和像空间介质的折射率相同,那么节面与主面重合。 

ZEMAX列出了从象平面到不同象方位置的距离,同时也列出了从第一面到不同物方平面的距离。 

主光线 

如果没有渐晕,也没有像差,主光线指以一定视场角入射的一束光线中,通过入瞳射到象平面的那一条。注意,没有渐晕和像差时,任何穿过入瞳的光线也一定会通过光阑和出瞳的中心。 

如果使用了渐晕系数,主光线被认为是通过有渐晕入瞳中心的光线,这意味着主光线不一定穿过光阑的。 

如果有瞳面像差(这是客观存在的),主光线可能会通过近轴入瞳中心(如果没有使用光线瞄准)或光阑(如果使用光线瞄准),但一般说来,不会同时通过二者中心。 

如果渐晕系数使入瞳减小,主光线会通过渐晕入瞳中心(如果不使用光线瞄准)或者渐晕光阑中心(如果使用光线瞄准)。 

常用的是主光线通过渐晕入瞳的中心,基本光线通过无渐晕的光阑中心。ZEMAX不使用基本光线。大部分计算都是以主光线或者中心光线作为参考。优先使用中心光线,因为它是基于所有照射到象面的光线聚合效应,而不是基于选择某一条特殊光线。 

坐标轴(系) 

光轴为Z轴,正方向为光线由物方开始传播的方向。反射镜可以使传播方向反转。坐标系采用右手坐标。在标准系统图中,弧矢面内的X轴指向显示器以里。子午面内的Y轴垂直向上。 

通常传播方向沿着Z轴正方向从左至右。当有奇数个反射镜时,光束的物理传播沿-Z方向。因此,经过奇数反射镜之后,所有的厚度是负值。 

衍射极限 

衍射极限指光学系统产生象差的原因不是设计和制造缺陷,而是由于衍射物理效应。要判断系统是否是衍射极限,可以计算或者测量光程(OPD)。如果OPD的峰—谷差值小于波长的四分之一,那么就说系统处于衍射极限。 

有很多其他的方法来判断一个系统是否是衍射极限,例如:斯特列尔比数(在同一系统里形成的有象差点像的衍射图峰值与无象差的峰值亮度之比。用于像质的评价)。RMS OPD;标准偏差,最大梯度误差,等等。当使用一种方法评价系统为衍射极限时,运用另外一种方法可能不是衍射极限,这是可能的。 

在一些ZEMAX的图,例如,MTF或Diffraction Encircled energy(衍射能量圈图)等,衍射极限可以选择显示出来。这些数据通常是通过追迹某视场角指定参考点的光线得到的。计算过程考虑了光瞳切迹;渐晕;F/#数;表面孔径;透射率等等因数,但不考虑实际存在的误差,光程差都定为0。 

对于包含X和Y方向视场角都为0的系统(比如0.0X,0.0Y),参考视场位置为坐标轴上点。如果没有(0,0)视场,定义的第一个视场对应的坐标用于参考坐标。 

边缘厚度 

对于边缘厚度,ZEMAX使用两种不同的定义。通常来说,要计算一个特定表面的边缘厚度,采用下面的公式: 

Ei=Zi+1-Zi+Ti

Zi为表面+y方向半口径对应的矢高,Zi+1是下一面在+y方向半口径的矢高,Ti是表面在轴向的厚度。注意,边缘厚度计算时,使用的矢高是个表面在半口径矢高对应的各自的矢高,一般情况下都是不一样的。 

边缘厚度计算时由于一般采用+y方向口径,如果表面不是旋转对称,或者表面口径为指定时,这样的方法就不适用了。 

当采用边缘厚度求解时,情况则不同。因为边缘厚度求解可以改变中心厚度,也能改变光线在下一表面的入射点,这表示下一表面的半口径也可以改变。如果计算边缘厚度时使用下一表面的半口径,会出现无限循环或者循环定义。 

正由于此,边缘厚度求解计算边缘厚度时,对两个面都严格采用第一表面的半口径。第二表面的半口径不再被使用,虽然表面的曲率或者面型还要使用。 

有效焦距 

指从后主面(象方主面)到近轴象面的距离。这是无限远物的共轭距离。主面的计算通常是基于近轴光线数据。有效焦距一般以折射率为1进行计算,即使象空间的折射率不是1。 

入瞳直经 

光阑在物空间的近轴象的口径。 

入瞳位置 

以与系统第一面的距离来衡量的入瞳近轴位置。第一面一般是“面1”,而不是物面,物面是“面0”。 

出瞳直径 

光阑在象空间的近轴象的口径。 

出瞳位置 

以象面位置衡量的近轴出瞳位置。 

额外数据 

额外数据被用来定义特定的非标准面型。比如,用来定义衍射光学面的位相(比如Binary 1面型)。在“面型”这一章“额外数据”部分,有关于额外数据的完整讨论。 

视场角和物高 

视场可以用角度、物高(用于有限距离共轭系统)、近轴象高或者实际象高来表示。 

视场角一般用角度表示。角度的测量是以物空间Z轴上近轴入瞳位置作为测量点来衡量的。正视场角表示这一方向上的光线有正斜率,对应的物方坐标为负。 

ZEMAX运用一下公式将X、Y视场角转换为光线的方向余弦: 

tanθx=l/n

tanθy=m/n

l2+m2+n2=1

这里,1、m、n分别代表x、y、z方向的方向余弦。 

如果用物高或者象高来定义视场,则高度用透镜单位来表示。当用近轴象高定义视场时,高度是指主光线在象面上的近轴象高,在系统存在畸变时,实际的主光线位置会不同。 

当用实际象高来定义视场时,高度为主光线在象面上的实际高度。 

光阑位移 

光阑位移是ZEMAX支持的一种系统孔径类型。这是指入瞳位置、物空间数值孔径、象空间F/#数、光阑面半径中只要有一个确定。其他的也都确定下来了。所以,设定号孔径光阑半径,其他值无需再定义了,是定义系统孔径的非常有效的方法。当光阑面为实际的不变光阑时,比如设计无焦度校正板光学系统时,这种方法更为方便。 

玻璃 

玻璃的输入是在“玻璃”这一栏中输入玻璃名称。可以查看玻璃名称,也可以通过玻璃库工具输入新玻璃。详见“使用玻璃库”这一章 

六边环(Hexapolar rings) 

在诸如点列图的计算时,ZEMAX通常选用一种光线分布。光线分布指入瞳处光线的分布形式。六边形式是一种以旋转对称来分布光线的方式。具体而言是在中心光线周围有一圈一圈的光环。第一环包括6根光线,围绕入瞳按每两根之间60度分布,第一根 光线始于0度(即瞳面X轴方向)。第二环有12根光线(此时,光线总数为19,因为中心光线可以认为是第零环)。第三环有18根光线。每下一环都比上一环多6根光线。 

很多需要确定取样光线的功能(比如点列图)都使用六边环数来确定光线的树目。如果六边环样本密度为5,不是指使用5根光线,而是指1+6+12+18+24+30=91根光线。 

像空间F/# 

像空间F/#是与无限远共轭的近轴有效焦距与近轴入瞳直径之比。注意。即使透镜不是用于无限远共轭,这一量还是使用无限远共轭的方法。 

像空间数值孔径(NA) 

像空NA是象空间折射率乘上近轴轴上主光线与近轴轴上+y边缘光线之间夹角的正弦值,是在指定共轭距离处,按基准波长来计算的。 

透镜单位 

透镜单位是透镜系统测量的基本单位。透镜单位用于半径、厚度、孔径和其他量,可以是毫米、厘米、英寸、米。 

边缘光线 

边缘光线是从物体开始,通过入瞳边缘,最终入射到象面上的光线。 

最大视场 

如果“视场角”被选择,用度数显示最大视场角;如果选择“物高”,用透镜单位显示最大径向物体坐标;如果“象高”被选择,则用透镜单位显示最大径向象高。视场模式在“系统”菜单下的视场数据对话框中进行设置。 

非近轴系统 

非近轴系统指那些不能完全用近轴光线数据描述的光学系统。通常包括:有倾斜或者平移的系统(哟坐标转换平面)、全息、光栅、理想透镜组、三维样条曲线、ABCD矩阵、渐变折射率或者衍射元件等。 

对于旋转对称系统的折反射元件,有很多的光线象差理论。包括Seidel象差,畸变,高斯光束数据,以及几乎所有的近轴参数,比如焦距,F/#,瞳面尺寸和位置等。所有这些数值都是由近轴光线数据计算的。 

如果系统包含上述任意非近轴元件,则按照近轴光线追迹计算得到的数据是不可信的。 

非顺序光线追迹 

非顺序光线追迹是光线沿着自然可实现的路径进行追迹,直到被物体拦截,然后折射、反射、或者被吸收,这取决于物体的特性。光线继续沿着新的路径前进。在非顺序光线追迹中,光线可以按任意顺序入射到任意一组物体上,也可以重复入射到同一物体上,这取决于物体的几何形状和特性。 

可参照顺序光线追迹。 

归一化视场和瞳面坐标 

归一化视场和瞳面坐标在ZEMAX程序和文档中经常用到。有四个归一化坐标:Hx,Hy,Px,and Py。Hx和Hy为归一化视场坐标,Px和 Py是归一化瞳面坐标。 

归一化视场和瞳面坐标代表单位圆上的点。视场径向大小(如果视场用物高定义,则为物高)用来对归一化视场进行放大。入瞳半经用来放大归一化瞳面坐标。例如,假如最大物高是10mm,如果定义了3个场域, 分别在:0、7、10mm。坐标(Hx=0,Hy=1)表示此光线始于物体最顶端(x=0mm,y=10mm);坐标(Hx=-1,Hy=0)表示此条光线始于物面上(x=-10mm,y=0mm)。 

瞳面坐标也是同样。假如入瞳半径(不是直径)是8mm,那么(Px=0,Py=1)表示此光线通过入瞳顶端。如果光线在入瞳面上,光线坐标是(x=0,y=8)。 

注意:归一化坐标总是位于-1到+1之间,所以 

Hx2+Hy2≤1, Px2+Py2≤1

采用归一化坐标的优点是,某一些光线通常有相同的坐标,不论物体或者入瞳大小和位置如何。例如,边缘光线是从物体中心到入瞳边缘的光线,归一化坐标为(Hx=0,Hy=0,Px=0,Py=1)。主光线从视场顶端到入瞳中心,归一化坐标为(Hx=0,Hy=1, Px=0,Py=1)。 

另一个优点是:即使瞳面大小和位置改变了。光线坐标仍然有用。假如在优化透镜之前,您定义了光线设置来计算系统绩效函数。如果使用归一化坐标,即使优化后入瞳大小和位置或者物体的大小和位置改变了,光线坐标仍然不变。在优化的过程中也不会改变。 

当视场位置用角度来定义时,归一化坐标也起作用。例如:假定将y-field的角度选为0;7;10度,这表示角度空间中的最大视场“半径”为10度。则归一化视场坐标(Hx=0,Hy=1)表示x-field是0度,y-field是10度。归一化视场坐标(Hx=-0.5,Hy=0.4)表示x-field是-5度,y-field是4度。注意:即使没有定义x-field,光线追迹时也可以使用Hx的非零值。Hx和 Hy值一般指物方角度空间内圆上点,圆的半径由最大径向视场决定。如果定义单个视场点X向视场角为10度;y-field是 6度,则最大圆形区域是11.66度,接着Hx和 Hy将按此半径进行归一化。 

注意:如果用视场角定义物体,坐标为归一化视场角;如果用物高定义,则Hx和 Hy为归一化物高。 

物方数值孔径 

物空间数值孔径是衡量从物从物面出射光线的发散率。数值孔径定义为折射率乘上近轴边缘光线角都正弦值,以物空间为测试空间。边缘光线为从物点发射的光锥的边缘光线。 

参数数据 

参数数据用来定义非标准面型。例如,参数数据可能包括非球面系数,光栅间隔,倾斜和平移数据。对参数数据值的讨论可以参看“面型”一章中“参数数据”部分。 

近轴和旁轴光线 

近轴的含义是“在轴附件”。近轴光学是由斯涅尔定理线性形式描述的光线。斯涅尔定理是: 

nsinθ=n’sinθ’

对于小角度可改写为: 

nθ= n’θ’

光线中很多的定义是基于线性假设的。象差是由于不符合线性而产生的,所以一个光学系统的近轴特性通常被认为是系统没有象差时的特性。 

虽然有很多的简单公式可用来计算近轴参数,比如焦距,F/#,放大率,等等。但ZEMAX通常不用这些公式。ZEMAX通过追迹实际的旁轴光线(指符合斯涅尔定理的光线)来计算,这些光线与基准光线(通常为光轴或者主光线)之间有一个小的角度。 

ZEMAX之所以采用旁轴光线而不采用近轴公式追迹光线,是因为很多的光学系统包含非近轴的元件。非近轴元件是指这些元件不能用初级象差理论很好地描述。这包括倾斜和离轴系统、全息系统、衍射光学和渐变折射率镜头等。 

ZEMAX计算很多的近轴参数,但在系统具有非标准元件时,使用这些参数值要十分注意。通常情况下。使用旁轴光线是可行的,但对于非常特别的系统,描述成像特性时仅仅使用一些初级象差数值就不够了。 

近轴像高 

近轴理想像平面上对应全视场的近轴径向像尺寸,用镜头单位表示。 

近轴放大率 

径向放大率,即近轴像高和物高的比,近轴放大率在理想平面上测量。对于无限共轭的系统,近轴放大率为0。 

近轴工作F/# 

近轴工作F/#由下式定义: 

W=1/(2ntanθ) 

Θ为象空间近轴边缘光线角度,n为象空间介质折射率。近轴边缘光线按特定的共轭关系进行追迹,对于非轴对称系统,这一参数以轴向光线为基准,在入瞳处均匀分布的。近轴工作F/#是完全忽略象差的有效F/#数。详见有关工作F/#的定义。 

主波长 

主波长用微米表示,用来计算大部分近轴和系统参数,比如入瞳位置。 

曲率半径 

每一面的曲率半径用透镜单位进行度量。如果曲率中心在表面顶点的右面(沿Z轴正距离),则半径为正;如果曲率中心在表面顶点左边(沿Z轴为负距离),则半径为负。这与系统中反射镜的个数无关。 

弧矢与子午 

子午面参数指在子午面内计算的数据,子午面是由一条直线和一个点定义的平面;直线即系统的对称轴,点即是物空间的轴外物点。弧矢面是指与子午面垂直的平面,他与子午面在入瞳处相交于入瞳中心。 

这一定义对非旋转对称的系统并不通用。为统一起见,不管轴外点在哪里,ZEMAX规定YZ平面为子午面;计算子午面数据时沿物空间y向进行计算。弧矢面于YZ面垂直,二者在入瞳中心相交,计算弧矢面数据时在物空间沿X轴计算。 

这一规定基于下面的理论:如果系统是旋转对称的,沿Y轴的轴外点确定系统的成像质量,此时,两种定义是完全一致的。如果系统不是旋转对称的,则不存在对称轴,参考平面的选择就是任意的。 

半口径 

每一面的大小通过设置半口径来描述。默认的设置是允许所有实际光线通过孔径光阑的径向口径。如果在半口径一栏中输入数值,在数值右侧会显示一个“U”,这个字母表示这一半口径是用户定义的。用户可以定义一个具有折射本领表面的口径(如前所述,用键入数值的方法就可以实现用户定义),如果没有定义表面口径,ZEMAX会自动将这一表面设为可变的口径。可变口径是圆形口径,径向最大坐标通常等于这一表面的半口径。表面口径类型可参见“表面特性口径”。 

对于轴对称系统,只要表面不在光束的散焦面(通常在象面附近),任一表面的半口径都是精确计算的。ZEMAX通过追迹入瞳边缘的光线来计算轴对称系统的半口径。对于非轴对称系统,ZEMAX运用固定数目的光线或者使用迭代方法来计算半口径,采用迭代方法较慢,但更为精确。详见“快速半口径”。需要注意的是,ZEMAX自动计算的半口径只是一个近似值,当然通常都是比较准确的。 

一些表面的口径比较大,表面Z的坐标会出现多值。比如,一个很深的椭球面对于同样的X、Y会有很多个Z轴坐标。对球面,这种情况称为超半球,而且在ZEMAX中,即使表面不是球面,也采用这一名称。超半球表面在半径口径这一栏用“*”号表示。这说明半口径是此面的外边缘口径,他比最大径向孔径要小。 

顺序光线追迹 

顺序光线追迹指按照预先给定的顺序从一表面追迹到另一表面。ZEMAX对表面进行顺序安排,起始面为物面,序号为“0”。物面后的第一面序号为“1”,之后是“2”、“3”,以此类推,一直到象面。顺序追迹光线意味着一条光线起始于0表面,追迹到1表面,然后到2表面,等等。不会出现从第5面追迹到第3面的情况,即使这些表面的实际位置可能出现这种情况。 

可参见“非顺序光线追迹”。 

斯特利尔比例数 

斯特利尔比例数是对要求非常高的成像系统进行成像质量评价的一种方法。斯特利尔数是实际点扩散函数(PSF)峰值与不考虑象差时的点扩散函数(PSF)峰值的比值。ZEMAX计算有象差和物象差两种情况下的PSF,并得到两者峰值的比值。当象差很大,PSF的峰值很模糊时,斯特利尔数没有作用,因为这种情况下比值小于0.1。 

表面口径 

表面口径包括:圆形;矩形;椭圆形和蜘蛛网孔形(可产生渐晕)。同时还允许用户自己定义口径类型。可变口径也是以当前半口径值为基础进行变化的。表面口径不影响光线追迹,除非光线不能通过这一口径。表面口径对系统口径没有影响。 

系统孔径 

系统的孔径指整个系统的F/#;入瞳直径;数值孔径或光阑尺寸。对于一个特定的光学系统,这4个参量中的任一个确定下来后,另外3个也确定了。系统的孔径用来确定物方入瞳直径,从而确定所有光线的范围。系统孔径总是圆形的。光线在通过不同的表面口径时可能会形成渐晕而不能全部通过。虽然一个系统中可能很有多种表面口径,但只有一个系统孔径。 

厚度 

厚度指的是到下一表面顶点的相对距离,单位是透镜单位。厚度不是累积厚度,每一个厚度只代表从前以顶点沿Z轴方向的偏离值。 

如果有反射镜,厚度通常会改变符号。通过奇数个反射镜后的所有厚度是负的。这一符号规则则反射镜个数及有无坐标变换无关。坐标转180度后,仍然要使用这一符号规则。 

全反射(TIR) 

当光线与表面法线间的夹角过大,不能满足斯涅尔定理的折射条件时,就发生了全反射。这种情况发生在光线入射角交大、光线从折射率高的介质传播到折射率低的介质中的时候,比如从玻璃到空气。当进行顺序光线追迹时,如果遇到全反射,系统认为错误,并会中止。从物理上来说,光线会从介质分界面反射回来,但ZEMAX在进行顺序追迹时不考虑这一效应。非顺序追迹时,对发生全反射的光线还必须考虑。 

总长度 

总长度是光学系统最左边表面到最右边表面的顶点间隔。计算的起始面是第1面,从第1面到象面的距离都包含在内,不考虑坐标旋转。最右面的表面指系统中Z向坐标最大的表面,最左边表面的Z向坐标值最小。在非轴对称系统中,总长度的用处不大。 

渐晕系数 

渐晕系数是描述入瞳大小和不同视场点光线的位置。ZEMAX有五个渐晕系数:VDX;VDY;VCX;VCY;VAY。这5个因子分别代表了X向偏心、Y向偏心、X向渐晕系数、Y向渐晕系数和渐晕的角度。5个因子默认值都是0,表示没有渐晕。 

一个光学系统的视场和入瞳可以看坐是一个单位圆。在这一章前面定义的归一化视场和瞳面坐标,指的就是这两个单位圆上的坐标。比如,瞳面坐标(px=0,py=1)代表的光线是从视场中的某一点追迹到入瞳的顶端。如果系统不存在渐晕,ZEMAX在进行大部分计算时,会对整个入瞳进行光线追迹。 

很多光学系统都有意识地采用渐晕。这表示除光阑挡光外,还有一部分光线被表面口径遮挡。使用渐晕有两个常见的原因:第一、渐晕能使透镜尺寸减小,这一点对于广角透镜更为重要;第二、渐晕可以将一部分象差非常大的光线挡掉。渐晕通常会随着视场角的增大尔使F/#增加(这会使象面变暗),但如果大部分大象差光线被遮挡后,象面成像质量会提高。 

渐晕因子为特定的视场点重新定义了入瞳。归一化入瞳坐标通过两个相关的变换进行修正。首先,通过下式进行坐标缩放和平移: 

Px’=VDX+Px(1-VCX)

Py’=VDY+Px(1-VCY)

然后,已经缩放平移的坐标通过渐晕角度进行旋转: 

Px“= Px’cosθ-Py’sinθ

Py“= Px’sinθ+Py’cosθ

式中,θ是渐晕角度VAN。VDX使光瞳左右移动,VCX使光瞳在X方向扩大或者缩小。对于VDY和VCY,意思也是一样的。注意,如果渐晕系数都为0,光瞳坐标不会被修正。渐晕系数为光学设计提供了一种使用渐晕的简便方法。但是,必须知道,使用渐晕系数也是有的。 

ZEMAX的一些功能可以从任意一个没有指定渐晕系数的视场点出发追迹光线,但这些功能提供的各种数据可能不如从一个确定的视场出发那样精确。一些功能在计算数据时通过在每一面上放置一个透明光阑,使光线具有相同的渐晕,而不采用渐晕系数。有关自动去除渐晕系数的功能在“分析“这一章中有详细介绍。 

ZEMAX也有一些功能对中间视场不会自动去除渐晕系数,比如在优化评价函数中的光线操作数(如REAX,可以追迹一条光线在个表面的X方向位置)或者ZPL宏。如果渐晕系数没有被排除,ZEMAX在计算时会将渐晕系数考虑在内。对于旋转对称系统,ZEMAX使用最接近的已经视场点来决定一个任意视场点的渐晕系数。 

一旦渐晕系数被确定下来,就需要设计者确定超出光瞳外面的光线是否实际上被遮挡。如果渐晕系数用来减小透镜尺寸,则透镜不会大于使光瞳边缘外的光线能够穿过所要求的尺寸。如果让超出渐晕孔径的光线也能够通过实际光学系统,那么透镜的性能将会与计算机模拟的情况不一致。 

相同或者近似相同的视场坐标不会被定义不同的渐晕系数,如果相邻的两个视场要使用不同的渐晕系数,他们的视场坐标必须相差最大视场坐标的1E-06次方以上。这是因为ZEMAX必须对所有视场坐标具有不同的渐晕系数,这是没有物理意义的。要建立这类系统

的正确方法是使用多重结构,通过多重结构编辑器设置渐晕系数。 

渐晕系数在有没有光线瞄准定位时都可以设定,如果不进行光线瞄准定位,则按照上述公式,在近轴入瞳面上对孔径进行重描;如果进行光线瞄准定位,则在光阑面上进行重描。 

渐晕系数可以代替光线瞄准应用于计算光瞳象差。这对于广角系统来说,可以加快光线追迹的速度。 

渐晕系数可以在“视场数据”对话框中定义。详见“系统菜单”这一章。渐晕系数也可以是一个变焦参数,参见“多重结构”一章。要获得渐晕系数作为设计工具的更详细的使用方法,可参考第一章中提到的任意一本书。 

波长数据 

波长数据通常在当前系统温度、气压条件下进行测量,以微米为测量单位。默认系统温度为20摄氏度,空气压力为一个大气压。如果系统温度和、或者气压改变了,或者由多重结果操作数所控制,必须注意相应调整新的温度和气压下的波长。 

波长数据在“波长数据”对话框中输入,参见“波长”部分说明。 

波长数据通常在当前系统温度、气压条件下进行测量,以微米为测量单位。 

工作F/# 

工作F/#定义为: 

W=1/(2nsinθ)

式中,θ指像空间边缘光线角度,n是象空间折射率。边缘光线在指定的共轭面上进行追迹。 

对于非共轴系统,这一参数指轴向光线,而且是通过四条光线平均得到的。这四条光线是:渐晕光瞳的顶部光线、底部光线、左边光线和右边光线。通过计算四条光线数值孔径平方的平均值,可以得到数值孔径的均方根RMS,并转化为F/#。 

工作F/#通常比象空间F/#有用,因为它是基于透镜的实际共轭面的实际光线数据的。可以参考近轴工作数F/#的定义。 

如果边缘光线由于光线的误差不能被追迹,那么会临时使用一个较小的光瞳来估算工作数F/#。

第四章 文件菜单 

新建(New)

目的:清除当前镜头数据。 

说明:此选项使ZEMAX恢复到起始状态。如果当前的镜头数据未保存,在退出前ZEMAX将警告你要保存镜头数据。 

打开(Open)

目的:打开一个已存在的镜头文件。 

说明:此选项打开一个新的镜头文件。当前打开的窗口仍然打开,如果当前的镜头未保存,在退出前ZEMAX将警告你要保存镜头,参见“附加”。 

保存(Save) 

目的:保存镜头文件。 

说明:此选项用于保存镜头文件,当将文件保存为另一名称或保存在另一路径下时,用“另存为”选项。 

另存为(Save as) 

目的:将镜头保存为另一名称。 

说明:此选项将文件保存为另一名称或保存在另一路径下。 

使用session文件 

目的:在使用和不使用session文件之间进行切换。如果此选项被选,表示使用session文件。 

说明:关于session文件的完整说明,参见下面参数选择(preference)中编辑器(Editors)部分。 

程序模式 

目的:选择用户界面和程序的模式。 

说明:ZEMAX用户界面有两种完全不同的模式: 

共轴和共轴/非共轴混合系统设计(“共轴模式”) 

非共轴设计(“非共轴模式”) 

在共轴模式下,所有程序功能都可以使用,包括在任意表面放置非共轴组件。在这种模式下,ZEMAX追迹从物面多所有定义的表面和非共轴组件的光线。这是设计成像系统或者其他需要优化、计算公差和进行详细象质分析的系统时推荐使用的模式。 

非共轴模式下,为简化下面这些系统的分析,用户界面和镜头数据被多次改变: 

只使用第一面,所有NSC物体放在一个非共轴组件中,这一组件放在第一面上。不使用物面和象面。 

不使用镜头数据编辑器和额外数据编辑器。使用非共轴元件编辑器(NSCE)代替基本编辑器。 

不使用视场对话框。波长对话框用来定义要被追迹的波长,只追迹源于NSCE中的光线。 

为了简化用户界面,在非共轴模式下的菜单和按钮中把不使用的功能都清除了。这些功能包括光线扇形图(Ray fans)、传递函数输出(MTF plots)、点列图(Spot diagrams),以及其他很多只在共轴光线追迹中存在的功能。非共轴模式中的基本分析方式是追迹光线到一个或者多个探测物体(Detector Object)。 

运用程序进行非成像系统设计时,如果使用非共轴模式会较简便。 

如果在非共轴模式与共轴模式之间进行切换,一般说不会造成数据丢失。但是从共轴模式切换到非共轴模式,所有共轴的数据都会被删除。 

插入透镜 

目的:将以前保存的镜头数据附加到当前镜头文件中。 

说明:这一选项同“打开”选项类似,但当前镜头数据并未覆盖。当选择文件附加后,ZEMAX会提示新镜头插入面的数字,并为新数据让出空间。对话框中也有“Ignore Object”检验栏,缺省时将忽略新镜头的厚度。这样,新镜头数据将被附加在表面1而不是表面0。 

虽然这一特性能保存许多键入的镜头,但是结果镜头包含一些特殊的表面,需稍加手工编辑达到希望的结果。 

参数选择 

ZEMAX允许使用一些能被设置和保存的选项,当ZEMAX运行时,这些选项可被自动选择。主要配置文件是ZEMAX.CFG,这一文件能被删除,缺省时退回到启动配置。环境选项分为以下几组。 

地址(Address) 

目的:本设置决定了如何显示“地址”框。地址框可用来显示用户定义文本如公司名称或图形数目。地址框大多出现在图表的右下角。 

设置: 

条目 

描述 

Address Line 1 显示在“地址”框中的第一行文本。 

Address Line 2 显示在“地址”框中的第二行文本。 

Address Line 3 显示在“地址”框中的第三行文本。 

Address Line 4 显示在“地址”框中的第四行文本,除非文件名称和变焦位置已被选择。 

Address Line 5 没有选择文件名或者变焦位置时,在地址框中显示的第五行文本。 

Show Line 4 As 选择输入文本、镜头文件名称、变焦位置。 

Show Line 5 As 选择输入文本、镜头文件名称、变焦位置 

Hide Address 按下此按钮,“地址”框不会显示。 

目录(Directories) 

目的:本设置决定ZEMAX安放和寻找某一文件的路径。 

设置: 

条目 

描述 

ZEMAX Path ZEMAX寻找文件的缺省目录,如玻璃目录和常用镜头目录。 

Output Path 文本和图表输出的缺省目录。 

Lens Path 镜头文件的缺省目录。 

ZPL Path ZPL Macros缺省目录。 

Undo Path 取消/重复功能中储存镜头文件的目录 

Stock Path 常用镜头缺省目录,所有常用镜头都存贮在Stock Path 目录的子目录下。 

Object Path 非共轴组件物体文件和DLL文件目录 

Glass path 玻璃库文件目录 

Coating Path 镀层定义文件的目录 

图表(Graphics) 

目的:本设置决定了大多数ZEMAX图表窗口的大小、颜色、动作,也可参见文本窗口中的Date/Time选项。 

设置: 

条目 

描述 

B/W Screen 缺省时,ZEMAX显示的图表是彩色的。若选中此项,所有图表变为黑色和白色。 

B/W Plots 缺省时,ZEMAX打印出的图表时彩色的。若选中此项,打印出的图表为黑白色,只有彩色打印机才能打出彩色图表。 

Show Options First 如果选中此项,选项中的“设置”框将在其它分析图表计算显示前显示出来。 

Win x,y Size 

是以象素为单位的图表窗口的缺省x,y值,这能调整程序的大小和分辨率。 

Background 图表窗口的背景颜色,它能从下拉条目中选择。 

Metafiles(图元文件) 

ZEMAX可生成几种不同类型的Windows图元文件格式。图元文件可用来复制图表到剪贴扳上,或复制图表到磁盘上,这样可将图表输入到其它Windows应用程序中。大多数16 bit的Windows3.1应用程序用的是16 bit标准型格式,然而有些Windows3.1应用程序用的是一种变化的称为“16 bit Placeable”格式。最近,32 位的应用程序用的是32 位的增强型格式,当用32 位格式时,生成的图表格式的扩展名是EMF,它表示增强型图元格式。

Metafile Pen Width 以像素方式决定绘图设备画笔宽度,图元文件可以是通过剪贴板或磁盘文件输出的图形文件。数值越大,线的宽度越大。 

Aspect Ratio(长宽比) 

ZEMAX图表窗口中缺省的显示比例是3×4,这正好与标准打印纸8.5×11英寸相匹配。对11×17英寸的打印纸,3×5的显示比例更适合。4×3和5×3是长比宽大的显示比例。此选项对打印和屏幕有相同的缺省显示比例,每个图表屏幕可用Window, Aspect Ratio设置选项来设置自己的显示比例。 

使用活动光标(use active curser) 

决定新的图形窗口出现时是否显示活动光标。当图形窗口出现后,可以通过Window下拉的选项来确定此窗口是否显示活动光标。 

缩放图形边框(Farme Zoomed Graphics) 

选择此项,粘贴到剪切板的缩放图形具有边框;否则不会显示边框。 

布局图旋转Z,Y,X 

选择此项,所有三维布局图输出会对显示的镜头进行旋转,首先是窗口指标的Z方向,然后是Y方向,最后是X方向。这与ZEMAX在顺序符号为0的情况下进行坐标变换的规定是一样的。如果不选择此项,显示的透镜会先按X方向旋转,然后是Y方向,最后是Z方向。这与ZEMAX在顺序符号不为0的情况下进行坐标变换的规定是一样的。 

布局突出显示(Highlight Layout) 

选择此项,LDE、EDE中当前表面或者NSCE中当前物体在所打开的布局图中会突出显示。将光标在编辑器的每行之间移动,会使布局图不断进行重画以使选择的表面或者物体突出显示。突出显示的颜色通过颜色(colors)标签进行设置。突出显示会使编辑器的运行速度减慢,因为图形不断地在重画。 

滚动时突出显示(Highlight While Scrolling) 

选择此项,在编辑器右边垂直滚动条滚动时,布局图中的突出显示会发生。在复杂镜头中,由于镜头布局图更新不能更滚动条滚动同样快,所以可能不能完全正确的显示。 

文本(Text) 

目的:本设置决定了文本窗的属性。日期/时间设置也影响着图表窗口。 

设置: 

条目 

描述 

屏幕字体大小 

定义显示在窗口文本字体的大小,缺省值是8point。 

日期/时间 

在图表上,既可以不选择日期时间,又可只选择日期,或日期和时间都选择。 

编辑(Edit) 

目的:本设置决定了电子表格编辑器的属性。如果编辑器的单元格尺寸太窄无法显示整个数据,则“*”号将代替被删去部分的数据。 

设置: 

条目 

描述 

十进制数 

此选项用于改变显示在镜头数据编辑中的十进制数字。选择“Compact”将改变要显示的十进制数字个数,以便使所显示的位置最小。 

字体大小 

用于定义文本字体的大小,缺省值为8 point。 

自动更新 

控制如何和何时ZEMAX更新数据编辑器中的数据,“None”意味着光瞳位置、求解和其它编辑器中的镜头数据都不更新,直到“System”菜单中选项“Update”打开。只要新数据键入镜头数据中,“Update”设置使更新的数据运行,特别的是对多重结构参数编辑器。“Update All”使所有窗口的数据都更新。详细的参见“系统菜单”这章的“Update”和“Update All”。 

注释显示 

选择它,则表面注释列会显示在镜头数据编辑器中,否则此列隐藏起来。 

撤消 

撤消有三种可选状态:不撤消、单步撤消、多步撤消。详细的参见“编辑菜单”这章中的撤消选项。

LDE单元格尺寸 

在镜头数据编辑器中,定义了单个单元格的宽度,

宽的单元格意味着列少,但数据看的较清楚。 

MFE单元格尺寸 

定义了评价函数编辑器中单个单元格的宽度。 

MCE单元格尺寸 

定义了多参数编辑器中单个单元格的宽度。 

EDE单元格尺寸 

定义了附加数据编辑器中单个单元格的宽度。 

TDE单元格尺寸 

定义了误差数据编辑器中单个单元格的宽度。 

打印(Printing) 

目的:此设置用来定义打印输出的属性。 

设置:

条目 

描述 

跳过打印对话框 

如果此对话框打开,当从其它窗口选择打印选项时,ZEMAX将不会显示允许选择打印机类型和其它选项的打印对话框。如果此对话框关闭,则缺省的为默认打印机。 

图形旋转 

如果选择此设置,将使所有被打印的图形旋转90°。当打印设置为相片模式时,这允许图片采用全景格式。参见下面的讨论。 

笔的宽度 

定义笔的粗细,值为0时是细线,值越大线越粗。

图形宽度 

参见下面的讨论。 

左页边距% 

图形的左页边距占整个图形宽度的百分比,只影响图形的打印。 

右页边距% 

图形的右页边距占整个图形宽度的百分比,只影响图形的打印。 

上页边距% 

图形的上页边距占整个图形高度的百分比,只影响图形的打印。 

下页边距% 

图形的下页边距占整个图形高度的百分比,只影响图形的打印。 

打印字体大小 

当在文本窗打印时,定义打印字体的大小,缺省值为8 point。 

文本页边距 

当打印文本文件时,用左页边距。 

讨论: 

“图形宽度”控制器同ZEMAX大多数设置不同。因为它能准确地告诉ZEMAX图形有多大,而不是图形应该有多大。每个打印机可用不同尺寸来打印ZEMAX图形。为在页面布局上和比例条上获得精确的比例,在打印时ZEMAX 应被告知图形有多大,得到这个信息,ZEMAX就能准确地打印出1:1或2:1的图形。 

按下“图形宽度”按钮会显示打印对话框,这同从ZEMAX中打印图形显示的是同一个对话框,这个对话框允许选择打印机驱动器,而且通常允许打印机选择特殊项目,如分辨率、方向和其它一些各个打印机不同的选项。用打印对话框选择一些你常用的打印驱动器和模式。注意ZEMAX通过将图形旋转90°用“全景模式”打印,并用相片模式设置。这样做是因为所有的打印机都用相片模式作为缺省模式,因此ZEMAX一直把设置保持为相片模式,并用旋转图形功能。

ZEMAX应用这些设置来决定打印时实际的图形有多宽,并把以英尺为单位的宽度值告诉给“图形宽度”编辑框。注意,只要打印方位和页边距设置好或按下“复位”键,对于缺省模式打印机设置,图形宽度会自动重新计算。 

一旦计算出准确的图宽,布局图上的比例就很准确。当然,如果采用相同的打印驱动器和设置模式,在实际打印中,它也会能很准确。如果在打印时选择不同的打印驱动器和模式,图形比例就不会自动计算。当用一个新打印机或用不同模式打印时,为得到正确的比例,图形环境必须用前面所描述的步骤重新设置。 

最后,有时需要复盖图像宽度的缺省设置,例如,如果最后的打印输出需要减小到适当的尺寸以便被另一个文件所包容,所要的最后的尺寸就用确定最后图像的精确比例。为实现这一目的,只要在图形宽度编辑框中输入已知的最后的像宽尺寸(用英尺表示),并按下保存按钮。所有随后打印的图形都会得到所指定的最后像尺寸。 

注意因为所有其它图形比例都可确定,因此精确的比例控制只对轮廓图和零件图产生影响。 

颜色(Colors) 

颜色对话框是用来定义ZEMAX图表中笔的颜色。当画光线特性曲线、点列图和其它数据曲线时,不同颜色的笔用来画不同波长的曲线。波长1用笔1,波长2用笔2,依此类推;视场位置1用笔1,视场位置2用笔2,依此类推。红、绿、蓝的值定义了笔的颜色,每一个值必须在0 ~225之间,用24 bit的红、绿、蓝的值来定义笔的颜色,共有一千六百万种颜色,但只显示当前图表硬件提供的分辨率。所得的颜色将显示在红、绿、蓝的值的右边。 

按钮条(Button Bar) 

目的:这些设置决定了哪些功能能显示在ZEMAX主屏幕上端的按钮条中。 

说明:有20个能打开ZEMAX主菜单项的按钮,每个按钮都有与按钮相联系的相同的下拉菜单选项。选择“Off”按钮,这些按钮就不会显示。 

状态条(Status Bar) 

目的:这些设置决定了哪些参数显示在ZEMAX主屏幕下部的状态条中。 

说明:其中有4个能显示不同数据的区域,如EFT、EPD、F/# 等等。 

退出(Exit) 

目的:退出ZEMAX。 

说明:如果镜头已被更改,ZEMAX会提醒你保存镜头,否则,将终止程序。 

最近用的文件(Recently used file) 

最近用的镜头文件被列在文件菜单的下部,选择这些文件会使文件装入,这是一个简单的打开文件的快捷方式。

文档

【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】

【ZEMAX光学设计软件操作说明详解】第二章用户界面概述本章介绍了对ZEMAX用户界面进行操作的一些习惯用法,以及一些常用的窗口操作的快捷键。一旦您学会了在整个程序中通用的简单的习惯用法,ZEMAX用起来就很容易了。在线教程中,也有逐步学习ZEMAX使用方法的例子。视窗的类型ZEMAX有不同类型的窗口,每类窗口完成不同的任务。这些类型有:1、主窗口:这个窗口有很大的空白空间,顶端有标题栏,菜单栏和工具栏。菜单栏中的命令通常与当前的光学系统相联系,成为一个整体。2、编辑窗口:有六种不同的编辑1)
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