Zemax软件设计教程ppt课件.ppt

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1、采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物ZEMAXZEMAX光学软件课程光学软件课程采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物ZEMAXZEMAX简介简介采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物 ZEMAX ZEMAX是一个使用光线追迹的方法来模拟折射、反射、衍射、偏是一个使用光线追迹的方法来模拟折射、反射、衍射、偏振

2、的各种序列和非序列光学系统的光学设计和仿真软件。振的各种序列和非序列光学系统的光学设计和仿真软件。 ZEMAXZEMAX的光学设计功能体现在使用序列模式设计传统的光学成像的光学设计功能体现在使用序列模式设计传统的光学成像系统，平衡优化成像系统的像差，分析评价成像质量，给光学系系统，平衡优化成像系统的像差，分析评价成像质量，给光学系统分配合适的公差等方面。统分配合适的公差等方面。 ZEMAXZEMAX的仿真功能体现在使用非序列模式、物理光学传播、热分的仿真功能体现在使用非序列模式、物理光学传播、热分析等功能模拟和仿真实际的光学系统方面。析等功能模拟和仿真实际的光学系统方面。 ZEMAXZEMAX

3、有三种版本：有三种版本：ZEMAX-SEZEMAX-SE（标准版）、（标准版）、ZEMAX-XEZEMAX-XE（扩（扩展版）、展版）、ZEMAX-EEZEMAX-EE（工程版）。只有（工程版）。只有ZEMAX-EEZEMAX-EE的功能最为全的功能最为全面。面。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物ZEMAXZEMAX应用应用ZEMAXZEMAX可以用于相机镜头、望远镜、显微镜、可以用于相机镜头、望远镜、显微镜、照明系统、显示系统、干涉仪、光通讯器件等照明系统、显示系统、干涉仪、光通讯器件等各光学

4、系统的设计和仿真各光学系统的设计和仿真采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物ZEMAXZEMAX软件和使用手册都不会教您如何设计镜头和光学系统。软件和使用手册都不会教您如何设计镜头和光学系统。ZEMAXZEMAX功能是很强大，但是把握和引导光学系统的设计、优化方向，功能是很强大，但是把握和引导光学系统的设计、优化方向，判断系统性能的只能是你。如果你对光学设计感兴趣，推荐书单：判断系统性能的只能是你。如果你对光学设计感兴趣，推荐书单：ZEMAXZEMAX不能做什么？不能做什么？作者书名袁旭沧/张以谟光

5、学设计/应用光学Joseph M. GearyIntroduction to lens design: with practical ZEMAX exampleGregory HallockPractical Computer-Aided Lens DesignR. E. FischerOptical system designSmith，WarrenModern Lens DesignLaikinLens Design采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物使用使用ZEMAXZEMAX的三种方式的三

6、种方式Completely sequential：* *应用于传统的镜头设计和大多数的成像系统应用于传统的镜头设计和大多数的成像系统* *应用这种模式时不能进行散射和鬼象分析应用这种模式时不能进行散射和鬼象分析Hybrid sequential/non-sequential* *应用于有很多序列元件，又有一些非序列元件（比如棱镜或光管）的系统应用于有很多序列元件，又有一些非序列元件（比如棱镜或光管）的系统* *必须使用必须使用“ports”ports”作为光线进出非序列元件组的端口作为光线进出非序列元件组的端口Completely non-sequential * *应用于照明、散射和杂光分析

7、。光线沿任何物理上有效的路径传输应用于照明、散射和杂光分析。光线沿任何物理上有效的路径传输* *这种模式下非序列元件不使用这种模式下非序列元件不使用“ports”ports”采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Completely sequential 以光学面（以光学面（surfacesurface）为对象来构建光学系统模型；）为对象来构建光学系统模型； 光线从物面开始（常为光线从物面开始（常为surface 0surface 0） 按光学面的顺序计算（按光学面的顺序计算（surface 0,1

8、,2surface 0,1,2），对每个光学面只计算一），对每个光学面只计算一次；次； 每个面都有物空间和像空间；每个面都有物空间和像空间； 需要计算的光线少，计算速度快；需要计算的光线少，计算速度快； 可可进行进行analysis,analysis,OptimizationOptimization及及ToleraToleran nc cinging采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保

9、持熔接部位干净无污物ZEMAXZEMAX的用户界面的用户界面ZEMAXZEMAX的用户界面有四种允许输入和分析系统数据的窗口：的用户界面有四种允许输入和分析系统数据的窗口： EditorsEditors 定义和编辑光学表面和其他数据定义和编辑光学表面和其他数据 Graphic windowsGraphic windows 显示图形数据显示图形数据 Text windowsText windows 显示文本数据显示文本数据 Dialog boxesDialog boxes 编辑和回顾其他窗口或系统的数据，或者用来报告错误信息和其他的一些编辑和回顾其他窗口或系统的数据，或者用来报告错误信息和其他的

10、一些 目的。目的。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物ZEMAXZEMAX的主窗口的主窗口（1）文件菜单（）文件菜单（File）：用于文件的打开、关闭、保存、重命名。）：用于文件的打开、关闭、保存、重命名。（2）编辑菜单（）编辑菜单（Editors）：用于打开或关闭编辑器。）：用于打开或关闭编辑器。（3）系统菜单（）系统菜单（System）：用于确定整个光学系统的属性。）：用于确定整个光学系统的属性。（4）分析菜单（）分析菜单（Analysis）：不能改变镜头数据，只是从给定的镜头数据中计算出）：

11、不能改变镜头数据，只是从给定的镜头数据中计算出结果，用数字或图形表示。这些结果包括轮廓图、像差曲线图、点列图、衍射计算等结果，用数字或图形表示。这些结果包括轮廓图、像差曲线图、点列图、衍射计算等等。等。（5）工具菜单（）工具菜单（Tools）：可以改变镜头数据或对整个系统进行复杂的计算。这些包）：可以改变镜头数据或对整个系统进行复杂的计算。这些包括优化计算、公差、套样板、执行宏语言程序等。括优化计算、公差、套样板、执行宏语言程序等。（6）报告菜单（）报告菜单（Reports）：用文本方式记录镜头设计结果。）：用文本方式记录镜头设计结果。（7）宏指令菜单（）宏指令菜单（Macros）：用于编辑和

12、运行目录文件。）：用于编辑和运行目录文件。（8）扩展命令菜单（）扩展命令菜单（Extensions）：用于扩展命令功能，这是）：用于扩展命令功能，这是ZEMAX的编辑特性。的编辑特性。（9）帮助菜单（）帮助菜单（Help）：提供在线帮助。）：提供在线帮助。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物文件菜单（文件菜单（FileFile）采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物EditorsEditorsZEMAX

13、ZEMAX中的中的editorseditors本质上是为满足透镜设计程序而专门设计的电子数据表：本质上是为满足透镜设计程序而专门设计的电子数据表： Lens Data EditorLens Data Editor 输入基本的镜头数据，包括表面编号、注释、表面类型、表面曲率半径、输入基本的镜头数据，包括表面编号、注释、表面类型、表面曲率半径、厚度、玻璃、口径半径、二次常数、热膨胀系数和膜层数据厚度、玻璃、口径半径、二次常数、热膨胀系数和膜层数据 Merit Function EditorMerit Function Editor 在这里定义和编辑优化函数在这里定义和编辑优化函数 Multi-Co

14、nfiguration EditorMulti-Configuration Editor 给变焦距透镜和其它的多结构系统定义参数变化表给变焦距透镜和其它的多结构系统定义参数变化表 Tolerance Data EditorTolerance Data Editor 定义和编辑公差定义和编辑公差 Extra Data EditorExtra Data Editor 一个扩展的透镜数据编辑器，为那些需要很多参数才能定义的表面准备的，一个扩展的透镜数据编辑器，为那些需要很多参数才能定义的表面准备的，比如表面类型比如表面类型Binary 2Binary 2Non-Sequential Componen

15、ts EditorNon-Sequential Components Editor 在这里定义光源、光学对象、探测器在这里定义光源、光学对象、探测器采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物EditorsEditors1. 1. 镜头数据编辑器（镜头数据编辑器（Lens Data EditorLens Data Editor）插入/删除面数据（Insert/Delete

16、Surface0),输入面注释（Entering Surface Comments), 输入半径数据（Entering Radius Data）输入厚度数据（Entering Thickness Data）输入玻璃数据（Entering Glass Data）输入半径数据（Entering Semi-Diameter) 输入二次曲面数据（Entering Conic Data）确定光阑面（Defining the Stop Surface）、采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物9. 选择面型（Se

17、lecting Surface Type）10. 各面通光口径的确定（Specifying Surface Aperture）11. 设置和撤销求解（Setting and Removing Solves）12. LDE窗口的菜单选项（Menu Options）EditorsEditors采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Graphic and Text windowsGraphic and Text windowsZEMAXZEMAX的图形和文本窗口都为评价和分析光学系统的性能提供的图形和文本

18、窗口都为评价和分析光学系统的性能提供了有力的帮助。了有力的帮助。ZEMAXZEMAX的有些功能只支持图形窗口（比如的有些功能只支持图形窗口（比如layoutlayout，3D layout3D layout） ，有些功能只支持文本窗口（如有些功能只支持文本窗口（如System DataSystem Data，Prescription DataPrescription Data，Ray TraceRay Trace，Seidel CoefficientsSeidel Coefficients），有些功能既有图形窗口也有文本），有些功能既有图形窗口也有文本窗口（如窗口（如Ray FanRay Fa

19、n，OPD FanOPD Fan，Spot DiagramSpot Diagram）对于后者，除了图形窗口，如果你要查看文本窗口的内容，点击对于后者，除了图形窗口，如果你要查看文本窗口的内容，点击菜单栏中的菜单栏中的“Text”Text”采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物用来编辑其他窗口或系统的数据，比如用来编辑其他窗口或系统的数据，比如General，Field

20、 Data，Wavelength Data，Glass Catalog，Lens Catalogs Dialog boxesDialog boxes采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物序列模式序列模式采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物这种模式下的光学设计和仿真可按照下列步骤进行：这种模式下的光学设计和仿真可按照下列步骤进行：1.输入系统数据输入系统数据2.输入透镜数据输入透镜数据/修改透镜数据修改透

21、镜数据3.检查、分析模型，考虑是否修改透镜数据或者考虑优化方向检查、分析模型，考虑是否修改透镜数据或者考虑优化方向4.优化、评价模型性能优化、评价模型性能5.公差分析公差分析6.出报告、画工程图出报告、画工程图设计过程中，第设计过程中，第3步的结果不好的话，你可能需要返回到第步的结果不好的话，你可能需要返回到第2步重复设步重复设计；第计；第4步完成后达不到期望的性能，也需要返回到第步完成后达不到期望的性能，也需要返回到第2步重复设计，步重复设计，直到设计结果能满足需求；但是即便如此，你也只得到了一个停留在直到设计结果能满足需求；但是即便如此，你也只得到了一个停留在纸上的设计方案，只有在进行了公

22、差分析，证实这个设计是可以加工纸上的设计方案，只有在进行了公差分析，证实这个设计是可以加工和装配的，设计才算基本完成，否则还是要回到第和装配的，设计才算基本完成，否则还是要回到第2步重复整个过程。步重复整个过程。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物数据编辑器数据编辑器采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物系统数据系统数据需要设置三个需要设置三个Dialog boxesDialog boxes：Gener

23、al (Gen)General (Gen)- -通常需要设置孔径类型、孔径大小、透镜长度单位、玻璃库等通常需要设置孔径类型、孔径大小、透镜长度单位、玻璃库等Field Data (Fie)Field Data (Fie)- -选定视场角的类型，设置视场角大小选定视场角的类型，设置视场角大小Wavelength Data (Wav)Wavelength Data (Wav)- -入射需要用到的波长，以及权重，设定哪个波长是参考波长入射需要用到的波长，以及权重，设定哪个波长是参考波长采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持

24、熔接部位干净无污物GenGenApertureAperture决定了系统的入光量的多少。决定了系统的入光量的多少。EPD-EPD-入瞳直径；入瞳直径；Image space F/#-Image space F/#-无限物距时，象空间的近轴无限物距时，象空间的近轴F F数；数；Object space Object space NA-NA-有限物距时，物空间数值孔径；有限物距时，物空间数值孔径；Float By Stop Size-Float By Stop Size-根据孔径光阑的大小变根据孔径光阑的大小变化；化；Paraxial Working F/#-Paraxial Working F/

25、#-无限远或有限远物距时，象空间的近轴工作无限远或有限远物距时，象空间的近轴工作F F数；数；Object Cone AngleObject Cone Angle有限物距时，物空间边缘光线与光轴的夹角有限物距时，物空间边缘光线与光轴的夹角采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物容易混淆的概念：容易混淆的概念：Image Space F/#Image Space F/#；Paraxial Working F/#; Working F/#Paraxial Working F/#; Working F/#P

26、araxial Working F/#Paraxial Working F/#：Working F/#Working F/#：Paraxial Working F/#Paraxial Working F/#计算公式中的计算公式中的 是近轴边缘光线与光轴的夹角；是近轴边缘光线与光轴的夹角； Working F/#Working F/#计算公式中的计算公式中的是实际边缘光线与光轴的夹角是实际边缘光线与光轴的夹角采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Working F/#=1/2sin(5.76436)=

27、4.97822391Working F/#=1/2sin(5.76436)=4.97822391Paraxial Working F/#=1/2tan(arccos(0.9950372)=5.00000496Paraxial Working F/#=1/2tan(arccos(0.9950372)=5.00000496采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物FieFieZEMAXZEMAX支持支持4 4种不同视场形式：种不同视场形式：Field angle: XZField angle: XZ和和YZ

28、YZ平面上主光线与平面上主光线与Z Z轴的夹角。常用于无限共轭系统。轴的夹角。常用于无限共轭系统。Object height: Object height: 物面上物面上X X，Y Y高度。常用于有限共轭系统。高度。常用于有限共轭系统。Paraxial Image height: Paraxial Image height: 像面上的近轴像高。用于需要固定像的大小的设计中（只像面上的近轴像高。用于需要固定像的大小的设计中（只用于近轴光学系统中）用于近轴光学系统中）Real image height: Real image height: 像面上实际像高。用于需要固定像幅的设计中（如像面上实际像

29、高。用于需要固定像幅的设计中（如camera camera lenseslenses）。）。VDX,VDY,VCVDX,VDY,VCX,VCY,VANX,VCY,VAN是用来设置渐是用来设置渐晕因子的晕因子的采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物WavWavZEMAXZEMAX最多允许定义最多允许定义1212个波长，必须指定参考波长，可以根据不同波个波长，必须指定参考波长，可以根据不同波长的重要性，设定不同的权重。长的重要性，设定不同的权重。波长的单位为微米。波长的单位为微米。Select-Sele

30、ct-功能可以选择多种默认的波长功能可以选择多种默认的波长采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Lens Data EditorLens Data Editor一定存在的一定存在的3个表面：个表面：OBJ、STO和和IMA可以随意插入更多的表面可以随意插入更多的表面每个表面都包括的数据有：表面类型、注释、曲率半径、厚度、玻璃每个表面都包括的数据有：表面类型、注释、曲率半径、厚度、玻璃牌号、表面的半口径、二次常数、保留的参数牌号、表面的半口径、二次常数、保留的参数0-12、热膨胀系数和膜、热膨胀系数和

31、膜层参数层参数采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物表面数据的符号规则：曲面左凸为正，右凸为负；高度向上为正，向表面数据的符号规则：曲面左凸为正，右凸为负；高度向上为正，向下为负；角度从光线向光轴，顺时针锐角为正，逆时针为负；厚度向下为负；角度从光线向光轴，顺时针锐角为正，逆时针为负；厚度向右为正，向左为负右为正，向左为负表面数据的符号规则表面数据的符号规则+z+y采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物单

32、个透镜的例子单个透镜的例子n 目的：练习如何建立初始结构、设定视场和工作波长。目的：练习如何建立初始结构、设定视场和工作波长。n 题目：题目： 建立一个单透镜，入瞳直径为建立一个单透镜，入瞳直径为4040mmmm，二个面的曲率半二个面的曲率半径分别为径分别为5050mm,-60mmmm,-60mm，中心厚度为中心厚度为4 4mmmm 视场视场0,70,7，1010度度 波长：可见光波长：可见光 玻璃材料：玻璃材料：BK7BK7采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物练习：在练习：在ZEMAXZEMAX

33、中输入一个入瞳直径中输入一个入瞳直径33.33mm33.33mm的双高斯镜头。视场角设定的双高斯镜头。视场角设定0 0度、度、1010度、度、1414度，采用波长度，采用波长0.4860.486，0.5870.587，0.6560.656，参考光为，参考光为0.5870.587，LayoutLayout如下：如下：表面的曲率半径依次为表面的曲率半径依次为54.1554.15，152.52152.52，35.9535.95，infinityinfinity，22.2722.27，infinityinfinity，-25.68-25.68，infinityinfinity，-36.98-36.98

34、，196.42196.42，-67.148-67.148；玻璃和空气间隙的厚度依次为：；玻璃和空气间隙的厚度依次为：8.758.75，0.50.5，1414，3.783.78，14.2514.25，12.4212.42，3.783.78，10.8310.83，0.50.5，6.856.85，5757采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物Surface TypeSurface Type1. 1.提供了近提供了近6060种的光学曲面面形，种的光学曲面面形，主要类型有：主要类型有：平面、球面、标准二次曲面

35、、平面、球面、标准二次曲面、非球面、光锥面、轮胎面、折非球面、光锥面、轮胎面、折射率渐变面、二元光学面、光射率渐变面、二元光学面、光栅栅( (固定周期和变周期固定周期和变周期) )、全息衍、全息衍射元件、射元件、FresnelFresnel透镜、波带片等。透镜、波带片等。2. 2.还提供了还提供了User Defined SurfaceUser Defined Surface。用户只需要按照它的语法规定，用户只需要按照它的语法规定，用用C+C+语言编写语言编写DLLDLL文件与文件与ZEMAXZEMAX相连接就可以建立自己相连接就可以建立自己需要的面形。需要的面形。采用PP管及配件：根据给水设

36、计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物常用的分析诊断工具常用的分析诊断工具采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物外形图外形图1. 1. 二维外形图（二维外形图（2D Layout2D Layout）采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物外形图外形图2. 2. 三维外形图（三维外形图（3D Layout3D Layout）采用PP管及配件：

37、根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物3. 3. 阴影图（阴影图（Shaded ModelShaded Model）外形图外形图采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物4. 4. 元件图（元件图（ZEMAX Element DrawingZEMAX Element Drawing）外形图外形图采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物

38、Ray fan plotRay fan plot光线扇面图是分析几何像差的有力工具，值得好好学习和分析。光线扇面图是分析几何像差的有力工具，值得好好学习和分析。光线扇面图的坐标轴是如何定义的？有什么意义呢？光线扇面图的坐标轴是如何定义的？有什么意义呢？采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物 归一化的物、入瞳坐标。通过入瞳某一坐标归一化的物、入瞳坐标。通过入瞳某一坐标【PXPX，PYPY】的光线在像面上有的光线在像面上有唯一的位置唯一的位置【EXEX、EYEY】，以，以PXPX、PYPY为横坐标，为横

39、坐标，EXEX、EYEY为纵坐标，分别建为纵坐标，分别建立坐标系，把通过入瞳的光线都在坐标系里描点就得到了光线扇面图立坐标系，把通过入瞳的光线都在坐标系里描点就得到了光线扇面图采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物离焦、球差、彗差、象散的离焦、球差、彗差、象散的ray fan plotray fan plot纯离焦的光线扇面图。纯离焦的光线扇面图。 只存在离焦时的光线

40、扇面图中曲线是两条方向一致的倾斜直线，直线的只存在离焦时的光线扇面图中曲线是两条方向一致的倾斜直线，直线的斜率可正可负，取决于是正离焦还是负离焦斜率可正可负，取决于是正离焦还是负离焦采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物纯球差的光线扇面图。纯球差的光线扇面图。 从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率为从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率为0 0，表明像面正好是，表明像面正好是近轴像面，没有离焦。曲线整体上来说斜率为负，表示球差欠校近轴像面，没有离焦。曲线整体上来说斜率为负，表示球差欠校正。正。采用

41、PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物球差和离焦的光线扇面图。球差和离焦的光线扇面图。 从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率不为零，表明像面不在近从光线扇面图看到坐标原点附近的曲线斜率不为零，表明像面不在近轴像面，存在离焦。经过一个拐点向下的一段曲线说明还有欠校正轴像面，存在离焦。经过一个拐点向下的一段曲线说明还有欠校正 的的球差存在。但是跟前面的球差存在。但是跟前面的ray fanray fan相比，纵坐标范围从相比，纵坐标范围从+-500um+-500um减小到了减小到了+-100um+-100u

42、m。说明离焦平衡了球差。说明离焦平衡了球差。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物 三阶球差的控制，我们用偶次多项式非球面来控制三阶球差。三阶球差的控制，我们用偶次多项式非球面来控制三阶球差。 三阶球差可以用偶次多项式非球面的三阶球差可以用偶次多项式非球面的4 4次项控制，注意看原点附近的曲线，次项控制，注意看原点附近的曲线，没有离焦，三阶球差被控制，剩下校正过的高阶球差。此时纵坐标范围为没有离焦，三阶球差被控制，剩下校正过的高阶球差。此时纵坐标范围为+-0.5um+-0.5um。 采用PP管及配件

43、：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物偶次多项式非球面的偶次多项式非球面的4 4次项控制可以控制次项控制可以控制3 3阶的球差，阶的球差，6 6次项可以控制次项可以控制5 5阶的球差阶的球差你可以试试控制更高阶的球差，也可以试试同时用离焦来平衡球差，看看你可以试试控制更高阶的球差，也可以试试同时用离焦来平衡球差，看看Ray fanRay fan的曲线如何变化？的曲线如何变化？偶次多项式非球面的公式：偶次多项式非球面的公式：继续控制继续控制5阶的球差，阶的球差，ray fan应应该是这个样子该是这个样子采用PP管及配

44、件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物 彗差的光线扇面图如图所示。为了显示出彗差的彗差的光线扇面图如图所示。为了显示出彗差的ray fanray fan曲线，我们设计了曲线，我们设计了一个有偶次非球面的透镜，消除球差，移动透镜前光拦的位置，消除象散，一个有偶次非球面的透镜，消除球差，移动透镜前光拦的位置，消除象散，使存在的彗差是像差的主要贡献，使存在的彗差是像差的主要贡献， 三阶彗差的曲线是归一化入瞳坐标的二次函数。三阶彗差的曲线是归一化入瞳坐标的二次函数。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管

45、件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物 象散的光线扇面图如图所示。为了显示出象散的象散的光线扇面图如图所示。为了显示出象散的ray fanray fan曲线，我们还用那个有曲线，我们还用那个有偶次非球面的透镜，消除球差，光栏的位置在透镜表面，消除弯曲透镜，使偶次非球面的透镜，消除球差，光栏的位置在透镜表面，消除弯曲透镜，使彗差为零，使象散成为像差的主要贡献。彗差为零，使象散成为像差的主要贡献。 象散的曲线跟离焦有些相似，但是象散的子午曲线和弧矢曲线的斜率不同，象散的曲线跟离焦有些相似，但是象散的子午曲线和弧矢曲线的斜率不同，不仅是大小不同，有时侯斜率的符

46、号也不同。而离焦的子午曲线和弧矢曲线不仅是大小不同，有时侯斜率的符号也不同。而离焦的子午曲线和弧矢曲线的斜率一定相同。的斜率一定相同。采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物常见的常见的ray fanray fan曲线曲线采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物OPD fanOPD fan 光程差图看上去跟光程差图看上去跟ray fanray fan很类似，横坐标也是归一化的入瞳坐标，只是纵很类似，横坐标也是

47、归一化的入瞳坐标，只是纵坐标不由光线在像面上的位置决定，它的纵坐标是出瞳处光线的光程与坐标不由光线在像面上的位置决定，它的纵坐标是出瞳处光线的光程与主光线的光程的差值主光线的光程的差值 OPD fanOPD fan的设置：的设置： Plot scale: Plot scale:设置纵坐标最大范围；设置纵坐标最大范围；number of ray:number of ray:光线追迹时光线的数量；光线追迹时光线的数量；WavelengthWavelength、field:field:用来确定正在计算时选用的波长和视场；用来确定正在计算时选用的波长和视场；TangentialTangential、S

48、agittal:Sagittal:这里只能选择这里只能选择OPDOPD；use dashes:use dashes:画图时，是采用颜色表示不同波长画图时，是采用颜色表示不同波长还是用虚线来表示；还是用虚线来表示；check aperture:check aperture:检查光线是否能从表面的孔径通过，检查光线是否能从表面的孔径通过，选择此项，使不能通过表面孔径的光线不被画出；选择此项，使不能通过表面孔径的光线不被画出；vignetted pupil:vignetted pupil:选择此选择此项，得到的数据将反映出渐晕的存在。项，得到的数据将反映出渐晕的存在。采用PP管及配件：根据给水设计图

49、配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断管材，边剪边旋转，以保证切口面的圆度，保持熔接部位干净无污物 重新打开前面讲重新打开前面讲ray fanray fan时的各个例子，看看各个基本像差的时的各个例子，看看各个基本像差的OPDOPD曲线的曲线的特征。你会发现，特征。你会发现，OPDOPD曲线与曲线与ray fanray fan曲线很不一样，事实上他们有一定曲线很不一样，事实上他们有一定的联系，比如的联系，比如ray fanray fan里的离焦曲线是入瞳坐标的一次函数，而离焦的里的离焦曲线是入瞳坐标的一次函数，而离焦的OPDOPD曲线是入瞳坐标的二次函数，其他像差也是如此，他们的曲线是入瞳

50、坐标的二次函数，其他像差也是如此，他们的OPDOPD曲线曲线都比他们的都比他们的ray fanray fan曲线高一阶。曲线高一阶。 像差常有两种表示方法，一种是像面上的横向光线像差，像差常有两种表示方法，一种是像面上的横向光线像差，ray fanray fan表示；一表示；一种是出瞳面上的光程差，用种是出瞳面上的光程差，用OPD fanOPD fan表示。初级横向光线像差一般被称为表示。初级横向光线像差一般被称为三阶的像差，而在出瞳面上，他们对应的三阶的像差，而在出瞳面上，他们对应的OPDOPD是四阶的像差是四阶的像差采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在管材垂直角切断