ZEMAX操作手冊中文說明書

1、第一章 引言關于本說明書zemax有三種不同的版本：zemax-se（標準版本），zemax-xe（擴展版本）和zemax e（工程版本）。 本手冊包括了所有三個版本的使用說明，當然，如文中所述，某些特征只對其中一個或兩個版本是適用的。如果它的性能可以用在 zemax-xe和zemax ee中，但不能用于 zemax-se本手冊中會在描述該特性時， 給出如下的標識：這一功能僅用在 zemax中的xe和ee版本。 如果一種功能能用在 zemax-ee，但不能用在zemax-xe或zemax 6e中，則會在手冊中描述該特性的地方， 給出如下的標識：這一功能僅用在 zemax中的ee版本。請注意xe

2、比se更為高級。那就是說 se能完成的xe一定能完成，除此之外還有擴展功能。ee也比xe要高級。這本手冊概括了 zemax在micoroft windows和windows nt操作系統(tǒng)中運行的三個版本。zemax能做什么？zemax是一個用來模擬、分析和輔助設計光學系統(tǒng)的程序。zemax的界面設計得比較容易被使用，稍加練習就能很快地進行交互設計。大部分zemax的功能都用選擇彈出或下拉式菜單來實現(xiàn)。鍵盤快捷鍵可以用來引導或略過菜單，直接運行。本手冊提供了zemax中的有關約定的解釋，使用步驟的說明以及功能的描述。zemax不能做什么？zemax程序或zemax文件都不能教你如何去進行鏡頭或光

3、學系統(tǒng)的設計。雖然，zemax程序在進行光學系統(tǒng)的設計和分析的時候，可以幫助你做許多事情，但是設計者仍然是你。zemax文件并不是關于光學設計、術語以及方法的教程。zemax的用戶可以獲得技術上的支持，包括在使用過程中的幫助，但不包括基本的光學設計原理的指導。如果，你在光學設計方面只有很少甚至根本就沒有經(jīng)驗，你就需要去熟讀 有關這方面的許多好書。下表列出了一些（但并非全部）可以幫你學習的書。最主要的，zemax并不能完全代替工程實踐。在一個設計完成之前，必須要一個有資格的工程師對本 軟件所得的計算結果進行檢查，以判斷結果是否合理。尤其是，當一個設計結果將被投產(chǎn)并需動用大量資 金時，這一點就顯得

4、非常重要。檢查zemax所得的結果，是工程師的職責，除此以外沒有別的選擇。有關鏡頭設計的參考書作者書名出版社basshandbook of opticsmcgraw-hillbom & wolfprinciples of opticspergamon presshechtopticsaddison wesleykingslakelens design fundamentalsacademic presslaikinlens design, second editionmarcel dekkermahajanaberration theory mdae simplespie optical en

5、gineering presso sheaelements of modern optical designjohn wiley and sonsrutten and van venrooijtelescope opticswillmann-bellsmithmodern optical engineeringmcgraw-hillsmithmodern lens designmcgraw-hillwelfordaberrations of optical systemsadam hilger ltdwelforduseful opticsuniversity of chicago press

6、獲得技術支持如果你在安裝或使用 zemax的過程中，有任何的問題，請按照下面的建議尋找你所想要的信息： 1）查找目錄，看看是否有有關主題的章節(jié)。2）查找索引（在本書的后面），看看有沒有被提及。3）參考“有關zemax的常見問題”，在這一章中可以找到許多會經(jīng)常性問到的問題。4）參考“ zemax舉例文件”，查找一種適合你要建立的鏡頭的類型。如果你的問題關系到建立一個傾斜的 組件系統(tǒng)，那么，在你安裝 zemax的目錄下，有好幾個這樣的例子可供你參考。如果你仍然不能得到你所需要的信息，你就需要通過打電話、傳真或寫信的方式獲得技術支持，電話 號碼和地址在本手冊的扉頁上。如果你通過打電話的方式，最好是在

7、打電話的時候就坐在計算機前。請注 意，免費技術支持的期限是在你買了zemax后的90天以內(nèi)，過了 90天以后，你如果還想獲得技術支持，就得支付每年度的升級和技術支持的服務費。技術支持的定義是：任何需要一個工程師去解決的問題。它包括通過電話、電子郵件、傳真或通信等 方式所提出的關于如何使用 zemax, zemax的性能，在打印或上網(wǎng)時遇到的問題以及報告可疑的錯誤。如果你認為你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一個錯誤，請參閱本章中的“疵病矯正方法”。系統(tǒng)要求zemax要求 windows或 windows nt的現(xiàn)行版本（如 windows 95 ）,16兆的系統(tǒng) ram （32m以上更好）, 和40兆的可用硬盤空間

8、。一個光盤驅動器，建筑在 intel或dec阿爾法基礎的計算機。 安裝過程在安裝zemax軟件之前，請檢查一下是否具備上一節(jié)所要求的硬件設備。安裝硬件鎖zemax通過一個叫做硬件鎖的硬件設備，對非法拷貝進行保護。 硬件鎖在同一時間內(nèi)只允許 zemax軟件的一個拷貝進行工作。試圖同時在一臺以上的計算機上運行zemax,或者試圖打開硬件鎖，是對作者版權的侵權，將會受到嚴厲的刑事和民事制裁。將程序所提供的硬件鎖接到計算機后面的并行打印機端口上。如果沒有打印機，可將硬件鎖直接接到 端口上；有打印機的情況下，則先將打印機接線拔掉，將硬件鎖接到該端口，再將打印機接線插到硬件鎖 上。打印機以及其他所有的計算

9、機運作都不會受到硬件鎖的影響。你不需要將打印機接在硬件鎖上。如果你要這樣做，就必須打開打印機。如果硬件鎖沒有被正確地安 裝，zemax會顯示一條錯誤信息，并限制程序的繼續(xù)運行。如果感到有困難，請參考“有關zemax的常見問題”這一章。運行zemaxzemax的安裝程序將會創(chuàng)建一個新的程序組，為運行 zemax,只要雙擊該程序組中的zemax圖標即可。 硬件鎖策略zemax通過硬件鎖防止了被多機使用。 在zemax運行的機子上，必須接上硬件鎖。硬件鎖防止了 zemax 的多個拷貝被同時使用。zemax軟件的注冊用戶可以在多個計算機上安裝zemax,但卻不能使這些軟件同時運行。例如，用戶可以將ze

10、max安裝在辦公室的機子上，同時也可將zemax安裝在家中的機子上，只要這兩個安裝的 zemax軟件不會同時被使用。硬件鎖必須在機子之間移動，這樣在同一個時間內(nèi)，就只有 zemax的一個拷貝可以運行。zemax軟件所附帶的硬件鎖的價值就相當于是該軟件的全價。如果硬件鎖丟失或被盜，就得重新支付 全部的購買價，而不能以其他方式替代。你可以將硬件鎖投保，就象對其他具有相當價值的商用或個人資 產(chǎn)進行投保一樣。如果硬件鎖丟失或被盜，就得重新支付全部的購買價，而不能以其他方式替代。如果硬件鎖不能正常地起作用，可以將它返還給focus software并給予免費調換。 在返還任何有缺陷的硬件鎖之前，請先打電

11、話或傳真進行認可。疵病矯正方法所有有價值的計算程序都會有疵病。盡管在新的版本問世前，為了發(fā)現(xiàn)并矯正疵病，我們做了種種努 力。但是，由于程序往往都非常復雜，以致于即使是一組天才程序測試員都不可能發(fā)現(xiàn)所有疵病。因此，focus software提供了周期性的疵病矯正方案。如果你發(fā)現(xiàn)很明顯的疵病，請告訴我們，并隔離能引起或導致疵病的確切操作，看看這種錯誤是否僅僅發(fā)生在你所正在做的鏡頭文件中。通常，當疵病同時也出現(xiàn)在程序提供的例子中時，會比較容易被發(fā)現(xiàn)。如果你在購買了該軟件的60天內(nèi)，發(fā)現(xiàn)一種會引起程序執(zhí)行時嚴重出錯的疵病，可以要求免費的疵病矯正。focus software保留疵病是否會構成嚴重錯誤

12、的決定權。超過60天，則要求用戶提供升級費用。 這種情況下，你可以得到最新版本的程序。如果問題是由不相容，不標準或沒有足夠的硬件引起的，或你所使用的是一種用于過時的操作系統(tǒng)的版本，則疵病無法矯正。zemax只保證在 windows或 windows nt下的操作。請再閱讀本章前面的“ zemax能做什么？”升級方針你將會定期地收到升級通知書，通知中將列舉所能獲得的新的功能。升級只包含在作為年度的技術支 持和更新費用之中。第二章 用戶界面介紹一本章描述的是zemax用戶界面中的約定，并描述了一些常用窗口操作的快捷方式。一旦你學會貫穿在整個軟件中的簡單約定，zemax用起來就很方便。為了一步一步地

13、從例子中學會使用zemax軟件，請看教程這章。窗口類型zemax軟件有許多不同類型的窗口，每種窗口有不同的目的。窗口類型有：主窗口：此窗口包含一塊很大的空面積，其上方有標題框、菜單框、工具框等。從菜單框中得到的命令 一般來說可作用于當前光學系統(tǒng)的整體。編輯窗口： zemax軟件中有五個不同的編輯器：鏡頭數(shù)據(jù)編輯器、評價函數(shù)編輯器、多重結構編輯器、公差數(shù)據(jù)編輯器、附加數(shù)據(jù)編輯器。圖形窗口：這些窗口是用來顯示圖形數(shù)據(jù)，如輪廓圖、像差曲線圖、mft曲線圖。文本窗口：文本窗口是用來顯示文本數(shù)據(jù)，如光學性能參數(shù)、像差系數(shù)及數(shù)值等。對話框：對話框是一個彈出窗口，其大小無法改變。對話框是用來改變選項或數(shù)據(jù)，

14、如視場角、波長、孔徑、表面類型。對話框還可用在圖形窗口和文本窗口中，以改變選項，例如，在輪廓圖上改變光線數(shù)目。所有的窗口都可用鼠標或鍵盤命令來移動或改變大?。▽υ捒虺猓Ｈ绻悴皇煜み@些操作可參看一些關于windows文檔方面的書。主窗口操作主窗口框有幾個菜單項，大多菜單項都與本手冊中同名章節(jié)相聯(lián)系。為了得到應用各個菜單的特殊功能的詳細指示，請看各專門章節(jié)。以下是菜單的選項：文件菜單項：主要用于文件的打開、關閉、保存、重命名。編輯菜單項：主要用于打開或關閉編輯器。分析菜單項：分析菜單組特點是它不能改變鏡頭數(shù)據(jù)，只是從給定的鏡頭數(shù)據(jù)中計算出結果，用數(shù)字或圖形表示。這些結果包括輪廓圖、像差曲線圖

15、、點列圖、衍射計算等等。工具菜單項：工具菜單的特點是它可以改變鏡頭數(shù)據(jù)或對整個系統(tǒng)進行復雜的計算。這些包括優(yōu)化計算、公差、套樣板、執(zhí)行宏語言程序等等。報告菜單項：報告用文本方式記錄鏡頭設計結果，這些特性包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)匯總和各個表面數(shù)據(jù)匯總。幫助菜單項：提供在線幫助文本。大多數(shù)常用菜單選項可用鍵盤快捷方式執(zhí)行。例如，按下“ ctrl + q”鍵將退出zemax?？旖萱I的縮略字 母列在相應的菜單選項邊上。在主窗口中，各窗口之間相互轉換的快捷鍵是“ ctrl + tab，這可使zemax所具有的主窗口自動向前切 換。在主窗口中菜單框下還顯示了一排按鈕，這一排按鈕稱為工具條，工具條可用來快速選擇常用的操

16、作命令。所有這些按鈕代表了菜單中可以得到的功能。在file”菜單中選擇environment”子菜單，再選擇buttonbar”子菜單，這樣會改變工作條按鈕所代表的操作命令。在environment”窗口中可找到用三個字母表示的所有按鈕名稱。如果屏幕分辨率不是足夠高，就不會顯示出所有的按鈕。推薦使用1024x768或更高的屏幕分辨率。編輯窗口操作 editors編輯窗口主要用于輸入鏡頭和評價函數(shù)的數(shù)據(jù)。每個編輯器內(nèi)同數(shù)字表格相同，由行列組成，每行每列 相交形成一個單元。如果編輯器是一個活動窗口，那么，其中一個單元會被高亮顯示或相反顏色。這些高 亮顯示的單元稱為活動單元，它有一個輸入“焦點” ，

17、相反顏色的單元稱為光標，盡管它不是通常意義上的 光標。輸入焦點意味著從鍵盤上輸入的任何信息都可以被送到活動窗口。但對控制命令例外，如光標鍵和復合控制鍵，它們將直接送入主窗口。為更改活動單元中的數(shù)據(jù)，只要鍵入新的數(shù)據(jù)，然后按下“enter”鍵即可。為在活動窗口加入一個增加值，按下“+”號，再鍵入增加值，然后按下“enter”即可。例如，為將 12改為17,先鍵入“ +5”，然后按下“ enter”。使用乘號“ *”和除號“ /”也同樣有效。為減去一個數(shù)，先按 下負號“一”，接著鍵入空格號，再輸入所減去的數(shù)值。這里的空格號是用來區(qū)分減號和負號的。如果要對小單元中一部分內(nèi)容進行修改，而不打算重復輸入

18、全部內(nèi)容，先將單元格變?yōu)楦吡炼?，然后按下“backspace鍵。一、“一”、“home”、“end”鍵在編輯時能用來在小單元中移動。鼠標也同樣能選擇、重改部分文本。一旦小單元格中的數(shù)據(jù)被改好后，按下“enter”鍵即可完成編輯，并使光標停留在該單元格中。按下“v 、“一 鍵也可表示完成編輯，光標也會跟著移動。按下“tab”或“shift + tab”鍵也能左右移動光標。如想放棄編輯，可按下“ esc鍵?！耙弧?、j”、鍵也將光標作相應的移動，同時按下“ ctrl”和“一”、“一”、v、“ 鍵，一次可使編輯器在相應方向上每次移動一頁。按下tab或shift + tab”鍵也能左右移動光標。按下pa

19、ge up和page down”鍵，每次可移動一個屏幕，按下“ctrl + page up或“ctrl + page down”可移動光標到當前列的頂部或底部。home和end”鍵可分別移動光標到第一列第一行或第一列最后一行，“ctrl + home”和“ ctrl + end”可分別移動光標到第一行第一列或最后一行最后一 列。單擊任何一單元格，光標會移到該單元格，雙擊單元格會出現(xiàn)一個求解對話框（如果該對話框存在），單擊鼠標右鍵，也會出現(xiàn)單元格的求解對話框。圖形窗口操作 system圖形窗口有以下菜單項：1 .更新（update）:將當前設置的顯示在窗口中的數(shù)據(jù)重新進行計算。2 .設置（set

20、ting）：打開一個控制窗口選項的對話框。3 .打?。╬rint）:打印窗口的內(nèi)容。4 .窗口（ windows）：在窗口菜單下有四個子菜單： 剪貼板（copy clipboard）：將窗口文件的內(nèi)容復制到剪貼板窗口中，詳細看下面段落。 輸出圖元文件（export metafile ）:用于輸出圖形文件，該文件是windows圖元文件，即wmf格式。wmf格式是用于16位器件的，而32位器件則采用“增強型”圖元文件格式，即 emf格 式。圖元文件格式在 windows應用軟件中交換圖形文件信息時被廣泛支持。此選項尤其用于當剪貼板 工作失敗時將zemax中的圖形移動到其它應用程序中。 鎖定窗口（

21、 lock window）:如果選擇此選項，窗口將會轉變?yōu)橐粋€數(shù)據(jù)不可變動的靜止窗口，被 鎖窗口的文件內(nèi)容可以打印，復制到剪貼板中，或存為一個文件。這種功能的用途是可以將不同鏡頭 文件的數(shù)據(jù)的計算結果進行對比。一旦窗口被鎖住，它就不能更新，于是隨后裝載的任何新鏡頭文件 將可同被鎖定窗口的結果相比較和分析。一旦窗口被鎖定，就不能開啟。為重新計算窗口中的數(shù)據(jù)， 此窗口必須被關閉，然后打開另一窗口。 長寬比（aspect ratio）:長寬比可以選擇 3x4 （缺省值）、3x5、4x3、5x3。后面兩組值長比寬大。缺省的長寬比可在file菜單下的environments”子菜單中選擇graphics

22、”對話框中設置。5 .注釋（annotate）:詳細可參見下節(jié)“注釋設置用法”。在此菜單下有四個子菜單：劃線（line）：在圖形窗口中劃一條線。 文本（text）:提示并在圖形窗口中寫入文本。框格（box）：在圖形窗口劃一個方框。編輯（edit）:允許注釋進行編輯。6 .放大還原（unzoom）:將以前放大的圖形恢復到正常尺寸。參見“定位與放大的應用”。此外，在使用圖形窗口時，有兩個鼠標鍵可用：在圖形窗口中雙擊任何一處將更新畫面內(nèi)容，這同“ update”選項的功能相同。在圖形窗口的任何位置，單擊鼠標右鍵將打開設置對話框。 注釋設置的應用有幾種方法可在圖形窗口中添加注釋（包括線、框、文本注釋）

23、。最簡單的方法是從圖形窗口菜單項中選擇注釋選項，然后選擇線、文本、框等子菜單。為畫一條線，先選擇“l(fā)ine”菜單項，然后在開始行的位置點一下，按住鼠標左鍵，然后拖一條線到終止行的位置，然后放開鼠標左鍵。類似的方法，可在屏幕上 畫一個方框。為在窗口中加入文本，選擇“text”菜單項，將會顯示一個文本輸入對話框。鍵入要輸入的文本，然后點擊“ ok,再在窗口中要輸入文本的位置單擊一下。為更精確控制線和文本的位置，除了控制文本字體外，還應加更多復雜的注解，這要從圖形菜單中選 擇注釋選項，編輯菜單項，會顯示包含簡單文字編輯和一些按鈕的注釋編輯器，還有一個單獨的啟動或關 閉圖形注釋的對話框。文本編輯域用來

24、規(guī)定用于圖形的注釋，為插入一行，用鍵盤命令 ctrl + enter”。在注釋時還有一些支持命令，每個都有專用語法：text “string x y angle fontx fonty“text命令將位于雙引號中的字符串寫到由（ x, y）確定的位置上，字符串排列的角度由angle確定（單位為度），字體大小由fontx和fonty值確定。x和y坐標采用標準單位，即圖形左邊的坐標值x=0.0,右邊x=100.0,底邊的坐標值 y=0.0,頂邊y=100.0,坐標原點位于屏幕左下角。角度的單位是度。fontx和fonty的單位可以是任意的。角度、fontx和fonty的值可以不定義，采用缺省值。l

25、ine x1 y1 x2 y2“l(fā)ine命令是畫一條從（x1, y1）至ij （x2, y2）的直線，它的單位和坐標系同“text命令中x與y的定義相同。box x1 y1 x2 y2“box命令是畫一個對角線從（x1 , y1）到（x2, y2）的方框，它的單位和坐標系同“text命令中x與y的定義相同。ellipse x y rx ry“ellipse命令是畫一個中心在（x, y）的橢圓，x方向的半軸長度為rx, y方向的半軸長度為ry,當 ry = rx,或ry缺省時，得到半徑為 rx的圓。在注釋對話框中也有幾個按鈕：確定（ok）:接受注釋并退出。取消（cancel）:恢復到上一個注釋并

26、退出。保存（save）：保存時打開“另存為”對話框，以便使文件能重新命名，注釋內(nèi)容就存在由 用戶命名的文件中。裝載（load）：打開可選擇被裝載文件的裝載對話框，被裝載文件中包含著所要用的注釋。復位（reset）:清除編輯緩沖器中的內(nèi)容。幫助（help）:調用在線幫助功能。全景掃描和放大的應用任何圖形窗口都可以全景掃描（即左右和上下滾動）和放大。為激活全景掃描和放大，先選擇任何zemax 圖形窗口，然后點擊鼠標左鍵，在窗口的任何一處按住鼠標左鍵約半秒，光標將會由箭頭變?yōu)槭郑缓?往右下方拖動鼠標，定義一個你所需大小的矩形，然后放開鼠標左鍵。被選區(qū)域將放大至整個窗口，同時 保持原來的長寬比例。

27、為全景掃描，可沿著窗口邊緣拖動滾動條，只有在圖形被放大后才能進行全景掃描。若將圖形恢復到原來尺寸，只需從圖形窗口菜單項中選擇“ unzoom”選項。 文本窗口操作文本窗口有以下選項：1 .更新（update）：將重新計算的數(shù)據(jù)顯示在當前設置的窗口中。2 .設置（setting）:打開一個控制窗口選項的對話框。3 .打印（print）:打印窗口內(nèi)容。4 .窗口（ window ）：在此菜單下有三個子菜單選項： 剪貼板（copy clipboard）：將窗口文件的內(nèi)容復制到剪貼板窗口中，詳細看下面段落。 保存文件（save text）：將顯示在文本框中的文本數(shù)據(jù)保存為ascii文件。 鎖定窗口（

28、lock window）：如果選擇此選項，窗口將會轉變?yōu)橐粋€數(shù)據(jù)不可改變的靜止窗口，被 鎖窗口的文件內(nèi)容可以打印，復制到剪貼板中，或存為一個文件。這種功能的用途是可以將不同鏡頭 文件的數(shù)據(jù)相對比。一旦窗口被鎖住，它就不能修改，于是隨后裝載的新鏡頭文件就可同鎖定窗口的 結果相比較。一旦窗口被鎖，就不能開啟。為重新計算窗口中的數(shù)據(jù)，此窗口必須被關閉，打開另一 窗口。在用文本窗口時，還有兩個鼠標鍵可用：在文本窗口中雙擊任何一處將更新內(nèi)容，這同“update”選項的功能相同。在文本窗口任何地方單擊鼠標右鍵將打開窗口選項對話框。 對話框操作大多對話框都有自己的說明，通常包含有在windows對話框中常用

29、的“確定”和“取消”按鈕。在分析功能中（如象差曲線圖），都有一個允許選擇不同選項的對話框，所有的對話框都有六個按鈕：確定（ok）:此按鈕使窗口在當前選項下重新計算和重新顯示數(shù)據(jù)。取消（cancel）:將所有選項恢復到對話框使用前的狀態(tài)，不會重新計算數(shù)據(jù)。保存（save）:保存當前選項，并在將來作為缺省值使用。裝載（load）:裝前先前保存時的缺省數(shù)據(jù)。復位（reset）:將選項恢復到軟件出廠時的缺省狀態(tài)。幫助（help）:打開zemax的幫助系統(tǒng)，所顯示的幫助文件中將包含活動對話框中選 項的信息。保存和裝載按鈕有雙重功能，當按下保存按鈕，當前鏡頭文件的設置被保存，同時該設置也將保存在所 有的沒

30、有自己特定設置的鏡頭數(shù)據(jù)中。例如，如果裝入鏡頭 a,在輪廓圖上a的光線條數(shù)被設置為15,然后按下保存按鈕，則 a新的光線條數(shù)缺省值為 15,其它新創(chuàng)建鏡頭或沒有自己特殊設置的老鏡頭的光線條 數(shù)缺省值也為15?，F(xiàn)在假設后來鏡頭 b裝入，光線的條數(shù)變?yōu)?9,再次按下保存按鈕，則鏡頭 b和所有沒 有專門設置過光線條數(shù)的鏡頭，9就是它們光線條數(shù)新的缺省值，而鏡頭a由于已經(jīng)設置了光線條數(shù)值，其值仍彳w寺15。裝載按鈕也有同樣的功能。當按下裝載按鈕，zemax會檢查此鏡頭以前是否保存過的設置，如果有，則設置被裝入，否則， zemax將裝入所有鏡頭中最后一次保存的設置。同樣前面例子，新鏡頭 c 將裝入9條光

31、線的設置，因為這是最后一次保存的設置，而鏡頭 a和b保持原來的數(shù)值，因為它們有自己 的設置。保存和裝載中的設置信息被保存在與鏡頭文件同名的另一個文件中，但是擴展名是cfg而不是zmx。在cfg文件中沒有鏡頭數(shù)據(jù)，只是保存了用戶為每個分析功能所定義的設置。對話框中的其它選項既可用鍵盤又可用鼠標來選擇。在鍵盤控制時，用“tab”和“ctrl + tab”鍵可以由一個選項移動到另一選項，空格鍵可用來選定當前選擇的設置欄，光標鍵可用來在下拉菜單中選擇條目， 按下下拉菜單中條目的第一個字母也可選擇那個條目。放棄長時間計算某些zemax工具需要相對來說較長的計算時間，例如，優(yōu)化、全局優(yōu)化和誤差分析需要運行

32、幾秒到幾 天。為停止這些工具的運行，有一個可按下的停止鍵。按下停止鍵后，將退出zemax系統(tǒng)，回到主程序菜單。此時通常不可得到計算的結果，而且不顯示。一些分析特性，如 mtf和像特性分析，在某些情況下也需要運行很長一段時間。例如，為計算mtf采用很密的光線網(wǎng)格和高密度光線分析像面需要很長的計算時間。然而，分析時并不顯示出一個特定框或停 止按鈕，而直接在窗口中輸出，由于這個原因，鍵盤命令“esc”常用于停止長時間的分析計算，鼠標無此功能，只能用“ esc鍵?！癳sc鍵可用來中止 mtf、psr環(huán)繞能量和其它衍射計算。如果按下“esc鍵，畫面將回到主菜單（這需要1、2秒），此時窗口中顯示的數(shù)據(jù)是無

33、效的。對像面的特性分析，“esc”鍵用于停止新的光路追跡，已追跡過的光路會顯示出來，這些光路數(shù)據(jù)是正確的，不完全的。 快捷方式的總結本段總結了既可用鍵盤又可用鼠標的快捷方式。zemax快捷方式熱鍵對應的功能ctrl + tab將光標由一個窗口移動到另一個窗口ctrl +字母zemax工具框和函數(shù)的快捷方式。例如，“ctrl + l”打開2d輪廓圖。所有的快捷鍵在菜單項邊上列出。f1-f10功能鍵，它也是許多功能的快捷鍵，所有的功能鍵都列在菜單條上。backspace當編輯窗口處于輸入狀態(tài)時，局鳧單?？捎胋ackspace”鍵來編輯，一旦按卜backspace鍵，鼠標和左右光標可進行編輯。雙擊鼠

34、標左鍵如果將鼠標置于圖形窗口或文本窗口，雙擊左鍵就可打開窗口的內(nèi)容， 這同選項中的修改選項功能相同。雙擊編輯窗口，可打開對話框。單擊網(wǎng)標右鍵如果將鼠標置于圖形窗卬或文本窗口，單擊右鍵就可打開窗口的內(nèi)容， 這同選項中的修改選項功能相同。雙擊編輯窗口，可打開對話框。tab在編輯窗口中將光標移動到下一個單元，或在對話框中移動到下一處。shift + tab在編輯囪口中將光標移動到上一個單兀，或在對話框中移動到上一處。home/end在當前編輯窗口中，將光標移動到左上角/右卜角，或在文本窗口中將光標移動到最上端/下端。ctrl +home/end在當前編輯窗口中，將光標移動到左上角/右卜角，page

35、up/down上下移動屏幕一次。ctrl +page up/down移動光標到最頂部/底部。windows 快捷方式熱鍵對應的功能alt + tab切換當前的應用程序，特別是用于快速切換zemax軟件和其它運行程序。ctrl + esc打開windows的任務菜單，在菜單中可選擇其它運行程序。alt選擇當前運行程序最上面的菜單項。alt +字母選擇與字母相對應的菜單選項，如“alt + f”選中文件菜單項。tab將光標移動到下一個選項或卜一個按鈕。shift + tab將光標移動到上一個選項或上一個按鈕。空格鍵切換選擇框的開與關。enter在對話框中相當于按下確定或取消按鈕。字母鍵入下拉框中選

36、項的a個字母，就進入此選項。windows剪貼板的應用剪貼板是 windows最有用的特性之一。剪貼板是圖形和文件的“隱藏領地”，剪貼板的最大好處是所有的windows應用程序都能在剪貼板上輸入和輸出。由于zemax軟件中用的最多的是圖形和文本數(shù)據(jù)，zemax只支持輸出到剪貼板，一旦將數(shù)據(jù)復制到剪貼板，它就容易被另一程序調用，如文字處理器、圖形編輯器、桌面排版系統(tǒng)。例如，在本手冊中由zemax生成的圖形，就是復制到剪貼板中，然后再從剪貼板進入到桌面排版程序中。將zemax圖形和文件復制到剪貼板上非常簡單，先選中希望復制的圖形和文本窗口，然后選擇窗口中 剪貼板選項。雖然什么也沒顯示，但是數(shù)據(jù)已經(jīng)

37、可被其它應用程序調用。為將剪貼板中的數(shù)據(jù)輸入到文件處理應用程序中，先運行該應用程序，并從該程序的編輯菜單中選擇粘 貼選項。仔細觀察那個程序，注意zemax和那個應用程序可以一直同時處于運行狀態(tài)。如果你發(fā)現(xiàn)自己關閉一個應用程序，然后又打開一個，再關閉，你一定是不熟悉windows的操作。你可以同時保留所有正在運行的程序，用“ alt + tab”鍵切換它們。zemax粘貼圖像時，顏色和分辨率不會受到任何影響。剪貼板圖 像格式是與設備無關的矢量文件，在任何打印設備中都可以最大的分辨率方式輸出。稍加練習，你就會發(fā)現(xiàn)將zemax中的圖像和文本移動到其它程序中是很快的。舊的dos程序常用打印到一個文件（

38、“printto file”）的方式來保存圖像和文本。通常，先生成一個 hpgl圖形文件，然后輸入到其 它應用程序中?，F(xiàn)在這種方法被認為是陳舊的，很少用。然而，你仍舊可以你為打印機驅動器所選擇的任 何文件格式打印文件。為產(chǎn)生一個hpgl文件，用hp 7470a打印機驅動軟件（當然先得安裝該驅動軟件，詳見 windows有關資料），然后在打印對話框中選擇 print to file。有些 windows應用程序不能輸入 zemax圖形，盡管這些圖形可以正確地顯示在windows剪貼板窗口。在這種情況下，就要用本章前面說明的圖形窗口中“ export metafile”選項，一旦生成圖元文件，大多

39、數(shù)的 windows應用程序就能輸入圖形。第三章約定和定義簡介本章解釋在本使用手冊中始終使用的有關術語的約定和定義。zemax中所使用的大部分約定和條目都與光學工業(yè)是相通的，但仍然會有一些重大的區(qū)別。 活動的結構活動的結構是指在當前鏡頭數(shù)據(jù)編輯時所顯示的形態(tài)。其細節(jié)參考“多重結構”。角放大率近軸象空間的主光線角和近軸物空間的主光線角的倍率。角度的度量以近軸入瞳和出瞳位置為依據(jù)。apodization （照度分布函數(shù)）apodization指的是系統(tǒng)入瞳處的照度的分布性。缺省時，光瞳照明是均勻的。但是，有時候需要考慮 到光瞳照度的不均勻性。為了達到這個目的，zemax支持光瞳照度的分布函數(shù)計算，

40、它是指光波的振幅在光瞳上的變化。zemax中支持3種光瞳的照度分布函數(shù)，即：均勻分布，高斯分布，和正切分布。對于每一種來說， apodization決定了光瞳上振幅大小的改變率。參考系統(tǒng)菜單”這一章的關于 apodization類型和函數(shù)的討論。zemax也支持用戶自定義的 apodization,并可被放置于任何鏡面上。此鏡面的apodization的運作不同于光瞳的apodization ,因為鏡面不需要放在光瞳上。要想得到更詳細的有關 apodization的信息，請參考“鏡面類型”這一章中的“用戶自定義鏡面”。主要的面“主要的面”（有時稱為主要的點）這個專用名詞指的是物平面和像平面有特

41、定放大率的共軻平面，包 括放大率恒為 +1的主面，放大率，值為-1的反主面，角放大率為+1的節(jié)平面和對像空間焦平面放大率為0,而對物空間焦平面放大率為無窮大的焦平面。除了焦平面，這些面的位置是相互共軻的。也就是說，像空間主面和物空間主面互相共軻，等等。如果 鏡頭物空間和像空間具有相同的折射率，節(jié)平面和主面就是重合的。zemax列舉了從像空間到各種像空間平面的距離，并列出了從第一面到各種物空間平面的距離。 主光線一曲沒有漸暈，也沒有像差，主光線就被定義為一條從一個特殊的點出射，穿過入瞳中心并落在像平面 上的光線。注意，沒有漸暈或像差時，任何光線穿過入瞳中心，都會穿過光闌和出瞳的中心。當考慮漸暈系

42、數(shù)時，主光線就被認為是穿過漸暈光瞳中心的光線，那就意味著，主光線并不一定都要穿 過光闌的中心。如果有光瞳像差（事實上，總是會有的），那么，主光線會穿過近軸入瞳的中心（不使用光線瞄準校正時），或光闌的中心（當使用光線瞄準校正時）。通常，不會是兩者兼具的。如果存在使光瞳偏心的漸暈系數(shù) ，那么，主光線會穿過漸暈入瞳中心（不使用光線瞄準校正時），或漸暈光闌表面（當使用光線瞄準校正時）。一般的定義是，主光線通過漸暈光瞳的中心，而基本的光線則通過非漸暈光闌的中心。在zemax中,從不使用基本的光線。大部分的計算都涉及主光線或重心光線。注意，重心光線通常都涉及比較深的問題，因為它一般都建立在對像平面有實際照

43、明的光線的總效果上，而不是任意選取的一條“特殊光線”。坐標軸光軸是z軸，物體的光傳播的初始方向定為z軸的正方向。反射鏡能改變光傳播的方向。坐標系統(tǒng)是右手系，其弧矢方向的 x軸則指向繪有標準圖的監(jiān)視器中。子午方向的y軸是垂直的。光傳播的初始方向是從左到右，沿著z軸的正方向。經(jīng)過奇數(shù)次（1,3,5的）鏡面反射后，光束會沿著z軸的負方向物理傳播。因此，經(jīng)過奇數(shù)面的鏡頭的總厚度應該是負的。 衍射極限衍射極限這個術語的含義是指，在一個光學系統(tǒng)中，僅僅由衍射的物理效應所產(chǎn)生的限制，它不包括 設計和制造時的缺陷。判定一個系統(tǒng)是否達到衍射極限的常用的測定方法是計算和測量光程差。如果波峰 到波谷的光程差少于四分

44、之一的波長，則此系統(tǒng)就被認為是達到了衍射極限。有許多種方法可以判定一個系統(tǒng)是否達到衍射極限，比如斯特列爾（ strehl判斷，光程差的均方根 值（opd rms）,標準偏差，最大斜率差等等。對于同一個系統(tǒng)，有可能用一種方法判定出達到了衍射極限， 而用另一種方法卻沒有達到衍射極限。 邊緣厚度zemax中對“邊緣厚度”有兩種不同的確定方法。通常，對于一個特定的面來說，邊緣厚度可用以下 的公式計算：e i= zi+1 - z i+ t i其中，zi是該表面+y方向上的半口徑的矢高；zi+1是下一個表面半徑+y方向上半口徑的矢高， t是該表面的軸上厚度。注意，邊緣厚度只能根據(jù)每一個面的半徑各自的半口徑

45、形成的矢高計算，一般說來，每一個面 的半口徑大小是不同的。還要注意，邊緣厚度一般只計算 +y方向的光圈孔徑，這種方法對于非旋轉對稱系統(tǒng)或表面孔徑取決于 兩個面之一的情況來說，是不適當?shù)?。另外一個確定邊緣厚度的辦法是進行求解處理。因為邊緣厚度求解時會改變中心厚度，邊緣厚度求解 的結果會改變光線在下一面的入射位置，這就意味著下一面的半口徑有可能會改變。如果在計算邊緣厚度時用到下一面的半徑，就會引起“死循環(huán)”或無限循環(huán)。因此，邊緣厚度求解中對兩個面計算矢高時，對于兩個面來說都必須嚴格要求按照第一面的半口徑大 小進行。雖然會用到第二面的曲率或形狀，但第二面的半口徑卻不會用到。 有效焦距一而力主平面到近

46、軸像平面的距離。這是為無限遠共軻點而計算的。主平面計算一般基于近軸光數(shù)據(jù) 上，有效焦距常常指的像空間的折射率為 1.0的系統(tǒng)，盡管像空間的介質折射率有可能不為1。入瞳直徑以氤長度單位為單位的光闌在物空間所成近軸像的直徑。 入瞳位置嬴山從第1面起算的沿軸向的入瞳位置。 第1面一般是指第一個鏡面， 而不是物平面，物平面是第0面。 出瞳直徑以透鏡長度單位為單位的光闌在像空間所成近軸像的直徑。 出瞳位置系統(tǒng)中從像平面起算的沿軸的出瞳的近軸位置。 附加數(shù)據(jù)一而贏據(jù)值用來描述非標準表面的面型。例如，附加數(shù)據(jù)值可以用來描述衍射光學表面的相位，如二 元光學中的binary 1表面類型。在“附加數(shù)據(jù)”這一章中的

47、“鏡片類型”中，有關于附加數(shù)據(jù)值的詳細討論。 視場角和高度視場角一般用度來表示，其測量一般依據(jù)近軸入瞳的位置。正的視場角其物體坐標是負的，其光線斜率是正的。如果用物體或像的高度來描述視場點時，就要用 透鏡長度單位表示高度。當像高被用來描述視場時，其高度指的就是近軸像高。如果光學系統(tǒng)有畸變，則 實際像點將會落在不同的位置。 隨光闌尺寸漂移隨光闌尺寸漂移是 zemax所支持的一種系統(tǒng)孔徑類型。這個詞語實際上所指的是：入瞳位置，物空間 數(shù)值孔徑，11方空間 f/#,和光闌面半徑這些數(shù)據(jù)中，當有一個是指定時，那么其他所有的都是確定的。因 此，設定光闌半徑，然后讓其他的數(shù)據(jù)隨之相應變化，是一種很有效的描

48、述系統(tǒng)孔徑的方法。當光學系統(tǒng) 中含有一個實際的，不變的光闌面時，使用這種方法特別方便，比如當設計零位光學校正器時。 玻璃玻璃的輸入操作可通過在玻璃這一列中鍵入玻璃名稱來實現(xiàn)?？瞻椎谋豢醋魇强諝?，它的折射率為1。反射鏡面可以作為一種特別的玻璃類型，輸入“mirror,但這個詞在玻璃目錄中并不出現(xiàn)。常用的玻璃可以在玻璃庫中進行查閱，新的玻璃類型可以用玻璃目錄工具輸入。細節(jié)請參考“玻璃目錄的使用” 一章。 六角環(huán)帶執(zhí)行常規(guī)計算如點列圖之類時，zemax通常會選擇一個光線分布模式。光線分布模式指的是一束光如何被安排在入瞳上。六角環(huán)帶的光線分布模式是用中心光線周圍的環(huán)帶的數(shù)目來描述的。第一個環(huán)帶中包 含

49、了 6根光線，第一條光線從 0度開始（在光瞳的 好由上），每一條光線之間相隔 60度。第二個環(huán)帶中有12條 光線（包括第0環(huán)上的中心光線，總數(shù)為19）,第三個環(huán)有18條光線。每一個環(huán)都比它前面的一個多出6條光線。許多要求指明采樣參數(shù)的特性的計算（如mtf計算）都使用六角環(huán)帶作為一種指定光束條數(shù)的簡便方式。如果六角環(huán)帶的采樣密度是 5,并不表示使用了 5條光線，而是使用了 1+6+12+18+24+30=91條。 像空間f/#像空f/#是計算無窮遠共軻點時的軸上有效焦距與近軸入瞳孔徑的比率。注意，即使此鏡片沒有在無窮 遠共軻點上使用，也用無窮遠共軻點來表征此數(shù)量大小。 透鏡長度計量單位透鏡長度計

50、量單位是度量鏡頭系統(tǒng)時的一個基本單位。透鏡長度計量單位可用來衡量半徑，厚度，孔 徑和其他的數(shù)量，可以是毫米，分米，英寸或米。 邊緣光線邊緣光線是從物體中心發(fā)出的經(jīng)過入瞳邊緣并落在像平面上的光線。如果有漸暈，zemax各此定義擴展為漸暈入瞳邊緣上的光線。如果利用光線瞄準調整法追跡光線，則 邊緣光線就通過在漸暈光闌邊緣上的點。也可參考“主光線”。 最大視場可而“視場角”模式時，以度為單位的最大徑向視場角；當選擇“物體高度”模式時，以透鏡長度單位度量的最大徑向物體坐標；或者當選擇“像高”模式時，以透鏡長度單位為單位的最大徑向像坐標。 視場模式可在“系統(tǒng)”菜單下的“視場數(shù)據(jù)”對話框中設置。 非近軸系統(tǒng)

51、非近軸這個術語指的是任何一個不能用近軸光線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來充分地表示其特征的光學系統(tǒng)。通常為 包括有傾斜、偏心(表現(xiàn)為坐標中斷形式)、全息元件、光柵、理想鏡片、立方槽、abcd巨陣，梯度折射率或衍射組件的系統(tǒng)。對于在旋轉對稱配置中具有常規(guī)的折射和反射組件的系統(tǒng)，已經(jīng)建立了大量的光線像差理論。其中包 括，賽得像差，畸變，高斯光束數(shù)據(jù)，和實際上使用的所有一階特性，如焦距、f/#、光瞳尺寸和位置。所有這些值都是從近軸光線數(shù)據(jù)計算得來的。如果所分析的系統(tǒng)中包含了任何所提到的非近軸組件，則任何基于近軸光路追蹤的計算都是不可信的。 歸一化的視場和光瞳坐標歸一化的視場和光瞳坐標常常用在zemax的程序和文件中，

52、一共有四個：hx, hy, p/口 py。h琳口 hy值是歸一化視場坐標；p琳口 py是歸一化光瞳坐標。歸一化視場和光瞳坐標代表了一個單位圓上的點。視場的半徑尺寸(或當視場用物高這個術語來表示 時，其物體高度)用來衡量歸一化視場坐標，而入瞳半徑則用來衡量歸一化光瞳半徑。例如，假設最大物 高是10mm,經(jīng)常遇到的情況為：你分別在 0, 7和10mm處定義了 3個視場。坐標(hx=0, hy=1)指的是一條 從物體上邊緣點發(fā)出的光線即(x=0mm , y=10mm)。坐標(hx=-1, hy=0)指的是一條從物平面 (x=-10mm,y=0mm )處發(fā)出的光線。光瞳坐標也用同樣的方式。假設入瞳半徑

53、(不是直徑)是 8mm ,則(px=o, py=1)指的是一條射向入 瞳上頂點的光線。在入瞳面上，光線的坐標將會是( x=0mm , y=8mm)。注意，歸一化坐標總是在 -1和1之間，而且有hx2 + hy2 1 , px2 + py2 1使用歸一化坐標的優(yōu)點是一組特定的光線有著相同的坐標，它不隨著物體或入瞳的大小位置的改變而 改變。例如：邊緣光線是穿過物體中心到達入瞳頂點的光線，或(hx=0, hy=0, px=0, py=1);主光線的光路的走向則從視場的上邊緣點到光瞳中心，或以(0, 1, 0, 0)表示。這種體系的另外一個優(yōu)點是系統(tǒng)可按比例縮放。假設在優(yōu)化一個鏡頭設計前，你定義一條光

54、線用來計 算系統(tǒng)優(yōu)化函數(shù)。通過使用歸一化坐標，使得在改變了入瞳的尺寸位置或物體的尺寸位置后，或者甚至在 最佳化過程中，相同的光線設置都可以照舊工作。歸一化視場坐標甚至在視場位置以角度來定義時，也可正常工作。例如，假設你選擇了y方向的視場角0, 7和10度。這暗示你所選的角空間的最大視場“半徑”是10度。歸一化視場坐標的 hx=0和hy=1選才i x坐標方向0度，y方向10度。坐標hx=-.5和hy=.4選擇x方向的角為-5度，y方向的角為4度。注意，即使在x方向 上沒有定義x的角度，你也可以為 hx在這些區(qū)域中選擇一個非零值進行光路追蹤。hx和hy值一般指的是物空間視場角所形成的圓周上的點，圓

55、的半徑由最大徑向視場值決定的。如果你定義了一個單獨的視場點，x方向的視場角是10度，y方向的視場角是-6度，則最大半徑視場就是11.66度，hx和hy則將以此半徑值進 行歸一化。注意如果你用視場角來定義物體，此坐標是歸一化的視場角；如果你使用的是物高，則用hx和hy來表示歸一化的物體高度。 物空間數(shù)值孔徑物空間數(shù)值孔徑是物面上發(fā)出的光的發(fā)射角大小的度量。數(shù)值孔徑被定義為折射率乘以物空間所度量 的邊緣光線與光軸夾角的正弦。邊緣光線定義為從一個物點發(fā)出的發(fā)散光束所組成的圓錐體的邊緣。 參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)值用來定義特定的非標準面形。例如，參數(shù)數(shù)據(jù)可以包括非球面系數(shù)，光柵間隔，或傾斜和 偏心數(shù)據(jù)。在“表

56、面形狀”這一章的“參數(shù)數(shù)據(jù)”中，有關于參數(shù)數(shù)據(jù)的詳細討論。近軸光線和靠近軸的光近軸這個術語嚴格地來說是指“與光軸靠近”。近軸光學是可以用斯涅耳（snell）定律的線性近似形式來表述的一種光學。斯涅耳定律的表達式為：n sin = n sin /對于非常小的角，式子可變?yōu)椋簄 -= n / /在光學中，大量的定義都基于線性的假設之上。像差會偏離這種線性，因此光學系統(tǒng)的近軸特性常常被認 為是無像差系統(tǒng)的特征。雖然有許多簡單的公式可用來計算近軸特性， 如焦距、f/#、放大率等等，zemax通常不使用這些公式。 在zemax內(nèi)部，zemax把“靠近軸的光線”當作真正的光線來處理（ “真正”意味著不折不扣地使用斯涅耳 定律），只不過是它與光軸或主光線等的基本光線之間的夾角很小。zemax使用靠近軸的光線而不用近軸公式的原因是，許多光學系統(tǒng)包含非近軸組件。非近軸組件的意 思是那些不能用傳統(tǒng)的一階理論來描述的組件，包括傾斜或偏心系統(tǒng)，和使用了全息元件、衍射光學、普 通非球面及有梯度折射率鏡片的系統(tǒng)。zemax可計算許多近軸特性，當光學系統(tǒng)有非標準組件時，使用這些