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标题: 谁有zemax中文说明书前四章的翻译啊 [打印本页]

作者: kk99273 时间: 2005-4-23 01:48
标题: 谁有zemax中文说明书前四章的翻译啊

哪位大哥有zemax中文说明书前三章的翻译啊，我下载了中文说明书，不过没有前四章的，能不能发给我一份啊，谢谢啊
kk９９２７３＠sohu．com

作者: ds1234567 时间: 2005-5-7 00:18

第一章    简    介

关于本手册的说明
ZEMAX有三种不同的版本：ZEMAX-SE（标准版）；ZEMAX-XE（扩展版）；ZEMAX-EE（工程版）。这本手册涵盖了所有版本的功能，如果一些功能只在一种或者两种版本中存在，在文章中都会有标明。如果某一种功能在ZEMAX-XE和ZEMAX-EE中能够使用，但是在ZEMAX-SE中没有，那么描述时手册中用如下文字标注出来：
这一功能只在XE和EE版本中具有
如果这一功能在ZEMAX-EE中具有，而在ZEMAX-XE 或者ZEMAX-SE中没有，那么描述时用下面的文子标注出来：
这一功能只在ZEMAX-EE版本中具有
注意，XE版本是SE版本的扩展；也就是说XE除具有SE的所有功能外，还有一些其他的功能。同样，EE版本是XE版本的扩展。这本手册包含微软操作系统下ZEMAX的所有三个版本。
ZEMAX@为FOCUS SOFTWARE，INC的注册商标
ZEMAX能做什么？
ZEMAX能够在光学系统设计中实现建模、分析和其他的辅助功能。ZEMAX的界面简单易用，只需稍加练习，就能够实现互动设计。ZEMAX中有很多功能能够通过选择对话框和下拉菜单来实现。同时，也提供快捷键以便快速使用菜单命令。手册中对使ZEMAX时的一些惯用方法进行了解释，对设计过程和各种功能进行了描述。

ZEMAX不能做什么？
ZEMAX程序和ZEMAX说明文件度不会教您如何设计镜头和光学系统，虽然程序会在光学设计和分析中起到很多的帮助，但设计者仍然是您。ZEMAX说明文件也不是光学设计、术语和方法论的教材，ZEMAX的使用者可以得到关于使用这一程序的技术支持，但并不包括对基本的光学设计原理的指导。如果您对光学设计缺乏经验，您可以阅读下列目录中的书。
Author（作者）Title（书名）
BassHandbook of Optics
Born WolfPrinciple of Optics
Fischer Tadic-GalebOptical System Design
HechtOptics
KingslakeLens Design Fundamentals
LaikinLens Design，Second Edition
MahajanAberration Theory Made Simple
O SheaElements Modern Optical Design
Rutten and van VenrooijTelescope Optics
Smith，WarrenModern Lens Design
Smith，WarrenModern Optical Eengineering
WelfordUseful Optics
WelfordAberrations of Optics Systems
Gregory HallockPractical Computer-Aided Lens Design

最重要的是，ZEMAX不能替代工程实践。只有当有资质的工程师在检查软件的计算结果并认为合理之后，设计才能认为是完成了。这一点在制造成本非常高的情况下更为重要。检查ZEMAX的结果是工程师的责任。
学习如何使用ZEMAX
ZEMAX提供一个在线帮助文件，包括ZEMAX的基本使用和其他主题。要使用这一在线帮助文件，首先安装ZEMAX，然后选择“帮助”，从主菜单上选择“在线帮助教程”即可。

系统要求
ZEMAX需要系统有200兆（或者更多）硬盘空间，一个CD-ROM驱动器，显示器分辨率至少要达到1024×768，为获得技术支持和程序升级，还需要有互联网和电子邮箱。
ZEMAX需要的内存取决于所设计的光学系统复杂程度以及所分析的类型。对于传统的程序系统，64兆RAM就足够了，这也是对内存的最低要求。如果要设计更复杂的物体、或者广义物理光学、散射和照明分析，为进行优化，则需要更多的内存。这些情况下，至少需要256M，如果有512M则更好。在ZEMAX中可以运用占据更大内存的大数组进行物理光学分析，详见“内存需求”部分。

多处理器的计算机
ZEMAX的许多特点需要同时在多个处理器中运行。如果计算机中安装了多个CPU，ZEMAX会自动检测到另外的处理，并进行使用。

安装过程
安装ZEMAX之前，请按前述要求确定是否满足的有关硬件要求。

安装加密狗
ZEMAX是用一个硬件设备（加密狗）来进行加密保护的。加密狗只允许同一时间一套软件被使用。如果企图同时在多台计算机上使用ZEMAX，或者企图解开加密狗的保护度是对软件所有者版权的侵犯，都要受到严厉的刑事或者民事处罚。
如果随软件一起提供的加密狗是并口类型的，将他插在计算机后面的打印机并口上，如果是USB类型的，则插在USB口上。对于并口型加密狗，如果你没有接打印机，直接将加密狗插入并口上；如果有打印机，则先将打印机电缆拔下，然后将加密狗插入并口，再把打印机插在加密狗上。你的打印机，以及其他计算机的操作，不会由于加密狗的存在而受到影响。你不必将打印机与加密狗相连接起来，但如果连接了，必须将打印机电源打开。当加密狗安装不正确时，ZEMAX会提示出错信息，程序将不能运行。

运行ZEMAX
ZEMAX安装程序会在计算机上创建一个新的程序组。要运行ZEMAX，在程序组中的ZEMAX图标上双击，即可使用。

加密狗使用原则
ZEMAX使用一个硬件加密狗来禁止对软件的一套多用。要运行ZEMAX，必须将加密狗插到计算机上。加密狗能够防止同时使用多套ZEMAX。ZEMAX软件的注册用户可以在多台计算机上安装，只要不在同一时间使用多套软件。比如，使用者可以在工作单位的计算机以及家里的另外一台计算机上安装软件，但同一时间只能使用一套。这是因为要运行ZEMAX必须将加密狗插在相应的计算机上。
随软件提供的加密狗价格相当于整套软件的价格。如果加密狗丢失或者被盗，则需要再付整套软件的价格来重新购买。应该把加密狗视为价值相当的公司或者私人财产来确保他安全。有问题的加密狗，或者加密狗在使用过程中不起作用了，只要具有当前有效的合同，都可以免费更换。但在更换之前必须将不能使用的加密狗交回Focus Software.Inc.公司。
如果加密狗丢失或者被盗，除非付软件的所有费用，否则不予更换。

有关支持的说明
新购买的ZEMAX软件有90天的支持的时间（如果是2002年1月1日后购买的，支持期为1年）。在购买新的软件后会有附加的支持。支持期与每一个加密狗的具体情况相关。某一个加密狗“具有支持”是指这一加密狗的支持时间没有到期。支持包括两方面；技术支持和软件更新。
技术支持是指由Focus Software公司对需要一位工程师解决的问题作出回答。这包括通过电话、电子邮件、传真这信件解答如何使用ZEMAX，以及ZEMAX的功能加密狗的问题、程序安装或者程序的缺陷等问题。
软件更新包括扩展的新功能，程序的缺陷修正等。同时，还包含新的电子文档的更新。对于所有享有支持的用户，可以从Focus Software公司的网址www.zemax.com下载更新程序。

如何获得技术支持
如果你在安装或者使用ZEMAX过程中遇到问题，请从一下几种途径中去找你所需要的信息：

1）查找目录表，看是否有相关主题的章节和部分；
2）查找索引（在使用说明书后面），看是否有参考；
3）查找是否有同一类型的、合适的透镜实例。

如果通过上面几种途径仍然不能找到所需要的信息，你可以通过电话、传真、或者信件的方式来获得技术支持。电话号码以及地址见本手册的扉页。如果是通过电话咨询，最好能够在计算机前，面对软件进行咨询。要获得技术支持，必须保证你所使用的ZEMAX加密狗是被有效支持的。

缺陷修正的原则
所有的计算机软件都存在缺陷。一个新版本发布之前，都会做很多的努力来寻找并修正这些缺陷。然而，由于程序本身的复杂性，即便先前由一个智囊团来完成测试工作，也不可能把所有的缺陷都找到。因此，Focus Software公司定期提供缺陷修正的发布信息。
如果你发现了明显的错误，请通知我们，并试着分析引起、导致缺陷的确切操作，以及这个错误是否只对你所设计的透镜出错。如果在程序提供的例子文件中也存在同样的缺陷，要找出来就容易得多了。 6
在具有支持的情况下，如果你找出的错误对程序运行造成明显影响，我们将提供免费的错误修正服务。Focus Software公司保留对错误所造成的影响大小进行判断的权利。如果你的软件不在支持期内，在获得错误修正之前，必须先续延对软件的支持。续延后您会得到一套最新版的软件。
如果是由于硬件条件不兼容、不符合要求或者不充分的原因引起的错误，或者所使用的操作系统过期，将不能得到错误修正的服务。
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，完全独立于原始窗口。
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。 9
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，也可以独立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（Save）：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（Load）：载入之前保存的默认值。下面有详细的解释；
复位（Reset）：将默认值复位为出厂设置；
帮助（Help）：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

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。
第三章约定和定义

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，通过入瞳中央射到象平面的那一条。注意，没有渐晕和像差时，任何穿过入瞳中央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中央。
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）或光阑中央（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：
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。

附加数据
附加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：
　　　　　　　　　　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。

透镜长度单位
透镜长度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：
n·sinq = nˊ·sinqˊ
对于小角度可改写为：
n·q = nˊ·qˊ

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 + Py (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限制的。
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 4 章    教程

习作一：单镜片(Singlet)

　　你将学到：启用Zemax，如何键入wavelength，lens data，产生ray fan，OPD，spot diagrams，定义thickness solve以及variables，执行简单光学设计最佳化。
　　设想你要设计一个F/4单镜片在光轴上使用，其focal length 为100mm，在可见光谱下，用BK7镜片来作。
　　首先叫出ZEMAX的lens data editor(LDE)，什么是LDE呢？它是你要的工作场所，譬如你决定要用何种镜片，几个镜片，镜片的radius，thickness，大小，位置……等。
　　然后选取你要的光，在主选单system下，圈出wavelengths，依喜好键入你要的波长，同时可选用不同的波长等。现在在第一列键入0.486，以microns为单位，此为氢原子的F-line光谱。在第二、三列键入0.587及0.656，然后在primary wavelength上点在0.486的位置，primary wavelength主要是用来计算光学系统在近轴光学近似(paraxial optics，即first-order optics)下的几个主要参数，如focal length，magnification，pupil sizes等。
　　再来我们要决定透镜的孔径有多大。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，在aper value上键入25，而aperture type被default为Entrance Pupil diameter。也就是说，entrance pupil的大小就是aperture的大小。
　　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)，于是在STO栏上，选取insert cifter，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。
　　再来如何输入镜片的材质为BK7。在STO列中的glass栏上，直接打上BK7即可。又孔径的大小为25mm，则第一面镜合理的thickness为4，也是直接键入。再来决定第1及第2面镜的曲率半径，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。而再令第2面镜的thickness为100。
　　现在你的输入数据已大致完毕。你怎么检验你的设计是否达到要求呢？选analysis中的fans，其中的Ray Aberration，将会把transverse的ray aberration对pupil coordinate作图。其中ray aberration是以chief ray为参考点计算的。纵轴为EY的，即是在Y方个的aberration，称作tangential或者YZ plane。同理X方向的aberration称为XZ plane或sagittal。
　　Zemax主要的目的，就是帮我们矫正defocus，用solves就可以解决这些问题。solves是一些函数，它的输入变量为curvatures，thickness，glasses，semi-diameters，conics，以及相关的parameters等。parameters是用来描述或补足输入变量solves的型式。如curvature的型式有chief ray angle，pick up，Marginal ray normal，chief ray normal，Aplanatic，Element power，concentric with surface等。而描述chief ray angle solves的parameter即为angle，而补足pick up solves的parameters为surface，scale factor两项，所以parameters本身不是solves，要调整的变量才是solves的对象。
　　在surface 2栏中的thickness项上点两下，把solve type从fixed变成Marginal Ray height，然后OK。这项调整会把在透镜边缘的光在光轴上的height为0，即paraxial focus。再次update ray fan，你可发现defocus已经不见了。但这是最佳化设计吗？再次调整surface 1的radius项从fixed变成variable，依次把surface 2的radius，及放弃原先的surface 2中thickness的Marginal Ray height也变成variable。再来我们定义一个Merit function，什么是Merit function呢？Merit function就是把你理想的光学要求规格定为一个标准(如此例中focal length为100mm)，然后Zemax会连续调整你输入solves中的各种variable, 把计算得的值与你订的标准相减就是Merit function值，所以Merit function值愈小愈好，挑出最小值时即完成variable设定，理想的Merit function值为0。
　　现在谈谈如何设Merit function，Zemax 已经default 一个内建的merit function，它的功能是把RMS wavefront error 减至最低，所以先在editors中选Merit function，进入其中的Tools，再按Default Merit Function 键，再按ok，即我们选用default Merit function ，这还不够，我们还要规定给merit function 一个focal length 为100的限制，因为若不给此限制则Zemax会发现focal length为时，wavefront aberration的效果会最好，当然就违反我们的设计要求。所以在Merit function editor第1列中往后插入一列，即显示出第2列，代表surface 2，在此列中的type项上键入EFFL(effective focal length)，同列中的target项键入100，weight项中定为1。跳出Merit function editor，在Tools中选optimization项，按Automatic键，完毕后跳出来，此时你已完成设计最佳化。重新检验ray fan，这时maximum aberration已降至200 microns。
　　其它检验optical performance还可以用Spot Diagrams及OPD等。从Analysis中选spot diagram中的standard，则该spot大约为400 microns上下左右交错，与Airy diffraction disk比较而言，后者大约为6 microns交错。
　　而OPD为optical path difference(跟chief ray作比较)，亦从Analysis中挑选，从Fans中的Optical Path，发现其中的aberration大约为20 waves，大都focus，并且spherical，spherochromatism及axial color。 Zemax 另外提供一个决定first order chromatic abberation 的工具，即 the chromatic focal shift plot，这是把各种光波的back focal length跟在paraxial上用primary wavelength 计算出first order的focal length之间的差异对输出光波的wavelength 作图，图中可指出各光波在paraxial focus上的variation。从Analysis中Miscellaneous项的Chromatic Focal Shift即可叫出。

习作二：双镜片

　　你将学到：画出layouts和field curvature plots,定义edge thickness solves, field angles等。
　　一个双镜片是由两片玻璃组成，通常黏在一起，所以他们有相同的curvature。借着不同玻璃的dispersion性质，the chromatic aberration可以矫正到first order所以剩下的chromatic aberration主要的贡献为second order，于是我们可以期待在看chromatic focal shift plot图时，应该呈现出parabolic curve的曲线而非一条直线，此乃second order effect的结果（当然其中variation的scale跟first order比起来必然小很多，应该下降一个order）。
　　跟习作一一样，我们仍然要设计一个在光轴上成像，focal length为100mm的光学系统，只不过这次我们用两块玻璃来设计。
　　选用BK7和SF1两种镜片，wavelength和aperture如同习作一所设，既然是doublet，你只要在习作一的LDE上再加入一面镜片即可。所以叫出习作一的LDE，在STO后再插入一个镜片，标示为2，或者你也可以在STO前在插入一面镜片标示为1，然后在该镜片上的surface type上用鼠标按一下，然后选择Make Surface Stop，则此地一面镜就变成STO的位置。在第一、第二面镜片上的Glass项目键入BK7即SF1，因为在BK7和SF1之间并没有空隙，所以此doublet为相黏的二镜片，如果有空隙则需5面镜因为在BK7和SF1间需插入另一镜片，其glass type为air。现在把STO旱地二面镜的thickness都fixed为3，仅第3面镜的thickness为100且设为variable，既然要最佳化，还是要设merit function，注意此时EFFL需设在第三面镜上，因为第3面镜是光线在成像前穿过的最后一面镜，又EFFL是以光学系统上的最后一块镜片上的principle plane的位置起算。其它的merit function设定就一切照旧。
　　既然我们只是依习作一上的设计规范，只不过再加一面SF1镜片而已，所以其它的merit function设定就一切照旧。现在执行optimization，程序如同习作一，在optimization结束后，你再叫出Chromatic Focal Shift来看看，是否发现first order的chromatic aberration已经被reduced，剩下的是second order chromatic aberration在主宰，所以图形呈现出来的是一个parabolic curve，而且现在shift的大小为74 microns，先前习作一为1540 microns。
　　再看其它的performance效果，叫出Ray aberration，此时maximum transverse ray aberration已由习作一的200 microns降至20 microns。而且3个不同波长通过原点的斜率大约一致，这告诉我们对每个wavelength的relative defocus为很小。再者，此斜率不为0(比较习作一Fig E1-2)，这告诉我们什么讯息呢？如果斜率为0，则在pupil coordinate原点附近作一些变动则并不产生aberration代表defocus并不严重，而aberration产生的主要因素为spherical aberration。故相对于习作一(比较他们坐标的scale及通过原点的斜率)，现在spherical aberration已较不严重(因为aberration scale已降很多)，而允许一点点的defocus出现，而出现在rayfan curve的S形状，是典型的spherical balanced by defocus的情况。现在我们已确定得到较好的performance，但实际上的光学系统长的什么样子呢？选择Analysis，Layout，2D Layout，除了光学系统的摆设外，你还会看到3条分别通过entrance pupil的top，center，bottom在空间被trace出来，他们的波长是一样的，就是你定的primary wavelength(在此为surface 1)。这是Zemax default的结果。
　　但是现在还有一个问题，我们凭直觉定出STO的thickness为3，但是真正在作镜片的时候，STO和surface 2镜面会不会互相交错穿出，即在edge的thickness值为正数或负数，还有是不是应该改一下设计使lens的aperature比diameter小，如此我们可预留些边缘空间来磨光或架镜。
　　于是我们可能更改的是diameter，STO的thickness来解决上述问题。先在STO的diameter上键入14来盖过12.5，此时会有一个”U”字出现代表user define，现在设想我们要edge thickness固定为3mm，可是你或许会问这样系统岂不是弄乱了吗？defocus又会出现，关键是再一次执行optimization即可。在STO的thickness上按一下，选择Edge Thickness项目，则会出现”Thickness”及”Radial Height”两项，设thickness为3及radial height为0(若radial height为0，则Zemax就使定user define的semi-thickness)按OK跳出，你会发现STO的thickness已改变，且会出现一个”E”字代表an active thickness solve在该项的parameter上。
　　既然edge thickness已改变，所以focal length也一定有些许变动，为了维持原有的EFFL，现在再执行optimization一次即可。现在我们想看看off-axis的performance，从system的Fields中的Field Data，选用3个field来作比较，怎么选呢？在第2及第3个列中的”Use”项中各按一下，在第2列的y field行中键入7(即7 degree)，在第3列中键入10，第一列则让它为0即持续on-axis。而设所有的x field皆为0，对一个rotational对称的系统而言，他们的值很小，按OK键跳出。现在Update rayfan，你可看到如Figure E2-4之图。图中T代表tangential，S为sagittal，结果显示off-axis的performance很差，这是因为一开始我们就设计系统在on-axis上来作optimization，这些aberration可以用field curvature plot来估计，选Analysis中，Miscellaneous的Field Curv/Dist。则出现如Figure E2-5的图，左图表示shift in paraxial focus为field angle的函数，而右图为real ray的distortion，以paraxial ray为参考ray。在field curvature plot的讯息也可从rayfans中得知，为field curvature plot是正比于在rayfan plot中通过原点的斜率。

习作三：牛顿望远镜

　　你将学到：使用mirrors，conic constants，coordinate breaks，three dimensional layouts，obscurations。
　　牛顿望远镜是最简单的矫正所有on-axis aberrations的望眼镜。牛顿望远镜是利用一个简单的parabolic mirror完美地矫正所有order的spherical aberration，因为我们只在optical axis上使用，除spherical aberration外并没有其它的aberration。
　　假想要设计一个1000mm F/5的望远镜，我们需要一个具有2000mm的curvature及200mm的aperture。在surface 1即STO上的curvature项中键入-2000 mm，负号表示对object而言，其曲面为concave，即曲面对发光源而言是内弯的。在thickness项中键入-1000，负路表示光线没有透过mirror而是反射回来，在Glass项中键入MIRROR，最后在System的General项中的aperture中键入200。
　　Wavelength选用0.550，field angel则为0。现在看看spot diagram，你会看到一个77.6 microns RMS的spot diagram，而一个很方便估算image quality的方法就是在spot diagram的顶端上再superimpose一个Airy diffraction ring。从spot diagram的menu bar选择Setting，在Show Scale上选”Airy Disk”，结果如图Figure E3-1所示，你会发现和选”scale bar”的结果是一样的。图中所列的RMS spot size选”Airy Disk”为77.6 microns。光线并没有diffraction-limited的原因是因为我们还没有设定conic constant。先前我们设定的curvature的值为-2000只是定义一个球面，若要定义一个抛物面镜，则在STO的Conic项中尚需键入-1，接下来Update spot diagram，你会看到”Airy ring”为一个黑圈，而光线则聚集在圈内中心上，RMS值为0。
　　可惜的是，成像的位置很不好，所谓的不好是它位于在入射光的路径上，若你要看这个像的话，你的观看位置刚好挡住入射光。改善的方法是在反射镜的后面再放一个折镜，fold mirror(后面是相对于成像点而言)。这个fold mirror相对于光轴的倾斜角度为45，把像往上提离光轴。因为进来的光束为200mm宽，因此成像平面至少在离光轴100mm的上方，如此”看”像的时候才不会挡住入射光。我们决定用200mm，而fold mirror离先前的反射镜面为800mm，因为200+800=1000等于原先在STO上的thickness，即成像”距离”不变。操作如下，先把STO的thickness改为-800，然后在imagine plane前插入一个dummy surface，为何要插入dummy surface呢？又dummy surface是什么呢？dummy surface的目的只是在帮助我们把fold mirror的位置标示出来，本身并不具真实的光学镜片意义，也不参予光学系统的任何”反应”，所以称为dummy surface。怎么插入dummy surface呢？先在image plane前面插入一个surface，这个surface很快地就会被转变成fold mirror，但是你不要自己在surface type处去改变它成为fold mirror，而是选Tools中的Add Fold Mirror，并在其”fold surface”处选”2”代表定义surface 2为fold mirror，完成后你将看到如Zemax P.31页中LED的表。或许你会问，表中surface type处在surface 2及4中皆为Coord Break，这又是什么？coordinate break surface是在目前的系统内定义一个新坐标系统，它总是用dummy surface的观念用来作ray tracing的目的。而在描述此新坐标系统中，通常选用6个不同参数，即x-decenter，y-dencenter，tiltx，tilty，tiltz及一个flag来指示tilting或decentration的order。
　　要注意的是，coordinate break总是相对于”current”而”global”的coordinate system，即只是在一个系统内部，若要改变某样对象的位置或方向，我们即利用coordinate break来作此对象的区域调整，而不用重新改变所有的系统各部份。Coordinate break就像是一个平面指向调整后的局部系统的方位。然而coordinate break surface绝不会显示出来。而它的glass项中显示为”-“代表不能键入，而它的surface type型式一定跟它前一面镜的glass type一致。现在我们来看看layout，不能选2D(2D只能看rotational symmetric systems)，要用3D看，叫出layout后，按↑↓ 或page down or up可以看三维效果，这个设计尚可再作改善，首先入射光打到fold mirror背后的部份可以vignetted，这在实际的系统中是一个很重要的思量。在STO的前面插入一个surface，令这个surface的thickness为900，在surface type中的Aperture Type还为”Circular Obscuration”，在Max Radius键入40，因为fold mirror的semi-diameter为31，如此才能遮蔽。Update 3D layout，如看不到像Figure E3-3的图，则在3D layout的setting项中改变the first surface和the last surface分别为1及6即可。

习作四：带有非球面矫正器的施密特—卡塞格林系统
Schmidt-Cassegrain和aspheric corrector

　　你将学到：使用polynomial aspheric surface, obscurations, apertures, solves, optimization, layouts, MTF plots.
　　本习作是完成Schmidt-Cassegrain及polynomial aspheric corrector plate。这个设计是要在可见光谱中使用。我们要一个10inches的aperture和10inches的back focus。开始设计之初，先把primary corrector System, General, 在aperture value中键入10，同在一个screen把unit”Millimeters”改为”Inches”。再来把Wavelength设为3个，分别为0.486，0.587，0.656，0.587定为primary wavelength。你可以在wavelength的screen中按底部的”select”键，即可完成所有动作。目前我们将使用default的field angle value，其值为0。依序键入如Zemax P.33页的starting prescription for schmidt cassegrain的LDE表，此时the primary corrector为MIRROR球镜片。你可以叫出2D layout，呈现出如Figure E4-1之图。现在我们在加入第二个corrector，并且决定imagine plane的位置。键入如Zemax P.33 Intermediate prescription for schmide cassegram的LDE，注意到primary corrector的thickness变为-18，比原先的-30小，这是因为要放second corrector并考虑到其size大小的因素。在surface4的radius设定为variable，透过optimization, Zemax可以定下他的值。先看看他的layout，应如Figure E4-2所示。叫出merit function, reset后，改变”Rings” option到5。The rings option决定光线的sampling density, default value为3，在此设计，我们要求他为5。执行optimization, 用Automatic即可，你会发现merit function的值为1.3，不是很理想。这是residual RMS wave error所致。跳出merit function,从system中选Update All,则secondary corrector的radius已变成41.83。从Analysis, fans,中选Optical Path, OPD plot如Figure E4-3所示，发现其为defocus且为spherical,大概约有4个wave aberration需要矫正。
　　现在切入另一个主题，利用指定polynomial aspheric cofficients来作aspheric correction。改变surface 1的surface type从standard改为”Even Asphere”，按OK后跳出，回到surface 1 列中，往右移直到4th Order Term, 把此项设为变数，依法炮制，6th, 8th,后再次执行optimization。把OPD plot update,其图应如Figure E4-4所示，你会发现spherical aberration已被大大地减少。小心一点的观察，不同的三个波长其相对的aberration有不同的spherical amount, 这就是spherichromatism,是下一个要矫正的目标。依据经验所得，我们要用axial color来矫正spherochromatism,何谓axial color balance呢？而实际上spherochromatism是在first order axial color中被忽略的higher order效应。而现在first order axial color并不存在，如果first order存在的话，代表其效应（首先axial color既是指轴而言，他即表示paraxial-optics,即不同color在轴上的效应，也就是first order optics）要远大于higher order, 即higher order的aberration会被balance掉，即first order会抢higher order的aberration, 用first order axial color来消除higher order的spherochromatism这是在光学设计上常用的手法。
　　要怎么引进axial color呢？我们改变surface1的curvature来达到axial color的效果。把曲面1的radius设为variable,执行optimization，再看看update后OPD plot图，如图E4-5所示，这就是我们所要设计的，残余的像差，residual aberration小于1/20波长，这个良好结果，可以让我们些微改变field angle,从system, field中，把field angle的值设为3个，分别是0.0, 0.3, 0.5。现在field angle已改变，等于boundary condition已改变，所以你需要复位你的merit function。把merit function的”Rings”改变为”4”后跳出执行optimization, 则新的OPD plot应如图E4-6所示，虽有不同的field angle,但是所有的aberrations却可以接受。说明此设计还不错。
　　假想我们要用此望远镜来照相，则这组望远镜的鉴别转换功效为何？什么是鉴别转换功效（Modulation Transfer Function）呢？这就是说，若是发光物Object的鉴别率为M0，而经过此望远镜后所得到的鉴别率是Mi，则MTF＝Mi/ M0即MTF愈大，代表此望远镜较不会降低原有的鉴别率，也就比较不会失真。而MTF的横轴为spatial frequency in cycles per millimeter, spatial为鉴别尺（bar target）明暗条纹中其分隔空间宽度之意，通常以millimeter为单位，而frequency in cycles即每millimeter有几组明暗条纹，所以可鉴别最小刻度，即反应该光波的频率。Modulation Transfer Function，即呈现如图E4-7所示之图，而tangential & sagittal对各种入射光field angle的response也一并显示。
　　对一个有经验的设计者而言，此设计所呈现的MTF为circular pupil autocorrelation的结果。这是我们尚未考虑the secondary corrector所带来遮蔽效应。既然secondary corrector放在primary的前面中心位置上，则入射光一定有部分被挡住，并且在primary上有个洞把成像的光放出去，此洞也需纳入考量，所以我们高估了我们的performance。改良如下，回到LDE，在曲面3的第一项中点两下，从Aperture types中选Circular Aperture，在Min Radius中键入1.7，即入射光离光轴的半径需大于1.7才可进入，此动作再处理primary上的洞，同时把Max Radius改为6。再来处理secondary corrector的obscuration，在surface 3的前面，插入一个surface这个new surface就变成了surface 3，把其thickness改为20，且surface 2的thickness改为40，如此20+40＝60并不改变光从BK7后到primary的长度。调整surface 3的Aperture type，设定为Circular Obscuration。把Max Radius订为2.5，按OK后跳出，同时设定surface 3的semi-diameter也是2.5，update后的MTF，你会发现performance已降低，特别是在medial spatial frequencies部分。

习作五：多重结构配置的激光束扩大器
multi-configuration laser beam expander

　　你将学到：使用multi-configuration capability。
　　假设你需要设计一个在波长λ＝1.053μ下操作的laser beam expander，Input diameter为100mm，而output diameter为20mm，且Input 和output皆为collimated。在此设计之前，我们必须遵守下列设计条件，
只能使用2个镜片
本设计在形式上必须是Galilean（没有internal focus）
只有一个aspheric surface可以使用
此光学系统必须在λ328μ下完成测试。
　　本设计任务不只是要矫正aberration而已，而是在两个不同wavelengths的情况下都要做到。先谈谈条件2中什么是Galilean呢？Galilean就是光线从入射到离开光学系统，在光学系统内部不能有focus现象，在本例中即beams在两个镜片之间不能有focus。好在本系统不是同时在2个wavelengths下操作，所以在操作时我们可以变动某些conjugates。现在开始设计，依据Zemax P.4-18页的LDE表中键入各surface的相关值。其中surface 5的surface type从Standard改为Paraxial，这时在镜片后面的focal length项才会出现。注意到使用paraxial lens的目的是把collimated light（平行光）给focus。同时把surface 5的thickness及focal length皆设为25，entrance pupil的diameter定为100，wavelength只选一个1.053 microns即可，记住不要在设第二个wavelength。叫出merit function，在第1列中把operand type改为REAY这表示real ray Y将用来作为一种constraint，在本设计中，我们被要求Input diameter为100而output diameter为20，其比值为100：20＝5：1，即入射beam被压缩了5倍，在srf#中键入5，表示在surface中我们要控制他的ray height，而Py上则键入1.00。把target value定为10，这个动作将会给我们一个diameter collimated为20mm的output beam。为什么呢？因为Py是normalized的pupil coordinate，即入射光的semi-diameter为50。，Py＝1即现在的入射光is aimed to the top of the entrance pupil，把target value定为10，就是输出光的semi-diameter为10，所以50：10＝5：1，光被压缩了5倍，达到我们的要求。semi-diameter的值定为10，现在选Tools，Update，你会看到在value column上出现50的值，这就是entrance pupil radius即表示coordinates是座落在一个单位圆（unit circle）上，而其半径为50，当Px＝0，Py＝1即表示在y轴的pupil大小为50，而在x轴的则为0。
　　从edit menu bar选Tools，Default Merit Function，按Reset后把”Start At” field的值改为2，这表示以后的operands会从第二列开始，而不会影响已建立的REAY operand。执行optimization后，把OPD plot叫出来，如图E5-1所示，你会发现performance很差，大约为7个waves。
　　这个aberration主要来自spherical aberration，所以我们要把surface 1改为a spheric，把surface 1列中的conic设为variable，再次执行optimization，你会看到较好的OPD plot。现在把所有的variable都去掉，然后将此field存盘，因为你已完成wavelength在1.053μ下的beam expander设计。但是wavelength在0.6328μ的情况怎么办呢？我们进入此习作的另一个主题，也就是multi-configuration可以在同一系统中同时设定不同的configuration，以适应不同的工作环境或要求，先前我们已完成了wavelength为1.053μ的configuration，把他看做configuration 1，而wavelength 0.6328为configuration 2。
　　把wavelength从1.053改为0.6328后看看OPD plot，出现非常差的performance，这是因为glass dispersion的缘故。我们调整lens spacing来消除此defocus把surface 2的thickness设为variable，执行optimization后，update OPD plot，此时的aberration大约为一个wave，接下来消掉surface 2 thickness的variable。现在我们来使用Zemax的multi-configuration capability功能，从main menu上选Editors，后Multi-configuration，再选其中的Edit，Insert Config，如此我们就可以加入一个新的configuration，在第一列的第一项中按两下，选”wave”，同时在”Wavelength#”中选为1，这表示在不同的configuration，我们使用不同的wavelengths。在Config 1下键入1.053，Config 2下键入0.6328，在插入一个新的列于此列的第一项中按两下，选THIC为一个operand type，这会让我们在各别的configuration中定义不同的thickness，从”surface” list中选2后按OK。在Config 1下键入250，Config 2也键入250，不过在surface中选2即表示在LDE中surface 2的thickness是当作mult-configuration的一项oprand value，把Config 2下surface 2的thickness设为variable。回到merit function editor，选Tools，Default Merit Function，把”StartAt”的值改为1，使default merit function会从第一列开始考虑。现在先前设定的REAY constraint条件必须加到此新的multi-config merit function，在merit function的第一列中，有一个CONFoperand且在”Cfg#”项中定为1，表示现在configuration 1是avtive。在此列之下尚有三个OPDXoperands，于CONF和第一个OPDX之间插入一个新列，把其operand type改为”REAY”，”Srf#”键入5。表示我们要控制的ray height是对surface 5而言，Py键入1.00target value设为10。如同先前的file让输出beam的diameter为20mm。在CONF 1的要求接设定完毕，在CONF 2则不设任何operand，因为我们不可能在两种wavelengths操作下要求exact 5：1的beam。回到LED，把surface 1，2，4的curvatures及surface 1的conic皆设为variable，执行optimization（现在有5个variable为active，3个curvatures，1个conic，1个multi-config thickness）。叫出update的OPD plot，你可以在mulit-configuration editor上在”Config 1”或”Config 2”上按两下，则OPD plot会显示其对应的configuration，或者你可用Ctrl-A的hot key，在不同的configuration间作变换，你会发现两者的performance都很好，表示我们所设计的系统在wavelength 1.053或0.6328μ的laser之下皆可以工作。

习作六：折叠反射镜面和坐标断点
fold mirrors和coordinate breaks

　　你将学到：了解coordinate breaks, sign conventions在调整倾斜度，或改变系统中心的作用和如何装置fold mirrors等，本习作的大部分技巧在”Add Fold Mirror”工具中可自动执行，然而了解实际的操作内容和细节，才是本习作的目的。
　　在习作3时或许你已学会如何设计Newtonian望远镜，其中已经有coordinate breaks的操作，以及光在经过mirror反射后thickness虚设定为负值，和coordinate breaks需伴随着一对使用，而把要的fold mirror如三明治般地夹在其中。本习作将教你如何在一个简单的converging beam中manually加入fold mirrors，而不使用Tools中的”Add Fold Mirror”功能。
　　叫出LDE，把STO的surface type改为paraxial，thickness定为100，这时对paraxial lens的default focal length值，然后从System, General，中把aperture设为20，即产生一个F/5的lens。完毕后看看3D layout，一个简单的paraxial lens所造成converging beam的光学系统已完成。假设我们要把输出的convergingbeam导向上，怎么作呢？那就是加入一个fold mirror，先假定此fold mirror为45°oriented且具paraxial lens为30mm。总共需要3个镜片。一个为coordinate break把coordinate system转45°，然后一个mirror来反射光线，最后再一个coordinate break把反射后的beam给转45°这是很重要的一点，共要3个surface来装置一个fold mirror。coordinate breaks本身没什么作用，只是把入射光和输出光作同样的倾斜或改变中心坐标的动作而已。在imaging surface前面出入3个lens，把surface 1的thickness定为30，在surface 3的glass fold mirror尚未titled，所以系统会在paraxial lens的左边40mm处focus。更改surface 2及4的surface type为Coordinate Brek，回到LDE往右一，在surface 4的第3个parameter column中期heading上头标示为”Title About X”。在此项中按两下，选”Pick Up”，且设定”From Surface”为2，”Scale Factor”为1.0，这代表surface 4的coordinate break动作会跟surface 2的一样。移由标到surface 2的”title about x”项中，键入45，Update layout你会看到如Figure E6-1的图。注意到coordinate break的thickness为0，表示mirror和coordinate break surface是重合的。应该注意的是，mirror本身并没有转，转的是入射前合入射后的坐标系统，在反射后除了转45°外，并且移了-70units去focus，所有的tilt或decenter动作总是在光线跑，即thickness之前完成。现在再装第二个fold mirror，同样在imagine surface前面插入3个surface，把surface 4的thickness从-70改为-30，在surface 5的tilt about x项键入-45，目的是在把光的进行方向还原到平行于原始入射方向，而surface 7的tilt about x项一样选择pick up from surface 5且scale factor定为1。
　　Update 3D layout，则呈现如Figure E6-2的图，如我们期待的，+45和-45互相抵消，输出光平行于入射光，又要改变两组的coordinate breaks的参数，只要改变surface 2及5即可。因为surface 4及7会各别依随他们变动而变动。

习作七：消色差单透镜
使用Extra Date Editor, Optimization with Binary Surfaces

　　或许你不会相信，会有”achromatic singlet”这样的东西。当然，mirror是一个achromatic singlet，姑且不论之，去设计一个矫正到first-order chromatic aberration混合refractive/diffractive成分是可能的。其中的技巧就是使用一个传统refrative singlet，然后将其中的一面蚀刻成一个diffractive surface。此singlet造成很大的focusing power，而the weak diffractive component则提供足够的dispersion来补偿glass的dispersion。让我们来回顾一些概念，一个focal length f的singlet其optical power为φ＝f-1，在λF-λC的波长范围下，power的变异部分可由singlet其glass的Abbe number V来描述，其中λF及λC为hydrogen的F及C line的wavelength依序为0.4861μm和0.6563μm。故
　　　　Δφ＝φ/V
在大部分的glasses种类中，他们的dispersion都很小，如BK7来说，其V值为64.2。而Δφ大约为整体的2％。
　　而Diffractive optics则直接使用phase of wavefront操作来增加光数的optical power。对一个具有quadratic phase profile的diffractive surface，其phase为
　　　　ψ＝Ar2
A为每平方单位长度的弧度量，而r为radial coordinate。如此的diffrective surface，他的power为
　　　　φ＝λA/π
和他所承受的波长呈线性相关。在同样的波长范围下，refractive singlet的power变异为2％，而diffractive optic power则几乎为40％，此外，dispersion的正负号可由A的正负号来决定。这有什么好处呢？如果我们在refractive部分增加一些positive power，同时可由在diffractive部分增加一些negative power来达到补偿的效果。所增的power量可以从”Standard”改为”Binary 2”。然后在IMA前面加入一个新的surface，即插入surface 2，其thickness设为100。STO的thickness设为10，glass选为BK7，从System， General中Aperture Value定为20。Wavelengths选0.486，0.587及0.656，选0.587定为primary。首先我们看一个convex-plano singlet的performance，把surface 1的radius设为variable，且从Merit Function Editor的tools中使用Default Merit Function。子行Optimization，叫出OPD plot，你会发现其aberration约为8个waves。除了axial color主宰此设计外，spherical aberrotion和default也相当可观。
　　现在改良此设计，从Editors，Extra Data中在”Max Term”项上键入1和”Norm Aper”上键入10，而”Coeff on PΛ2”此项则设为变数。然后执行Optimization，其中有两项变量，分别是surface 1的radius及diffractive power。Update OPD plot则maximum aberration已经降至约一个wave，造成aberration的主要原因只剩下secondary spectrum及spherical aberration。我们利用higher order term的技巧来矫正他，回到Extra Date Editor，把”MaxTerm #”改为2，且社fourth order term项为variable，再次执行optimization。叫出updated后的OPD plot，你会发现wavefront aberration已大大降至1个wave以下。

作者: bonnie 时间: 2005-5-7 03:45

http://optical.irmagic.com/showthread.php?s=&threadid=138

作者: cyqdesign 时间: 2005-5-7 05:09

http://omedesign.6to23.com/zemaxsms.html

作者: ds1234567 时间: 2005-5-9 06:11
标题: 较好的翻译

较好的翻译
这是全的文件．是几个版本的综合结果[attach]6436[/attach]

作者: jeh 时间: 2005-5-9 18:41
请大家有空多去http://omedesign.6to23.com/，很好的论坛。

作者: kk99273 时间: 2005-5-9 20:41
谢谢大家哈,这么热心让我很感动,真的谢谢了

作者: liunan2567 时间: 2005-5-9 23:41
不过每种版本都差范例文件中的图形和和LDE表，如“Zemax P.33页的starting prescription for schmidt cassegrain的LDE表”，不知哪位高人有？

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