实验1 单透镜（a singlet） 实验目的 开始 ZEMAX，输入波长和镜片数据，生成 光线特性曲线（ray fan），光程差曲线（OPD），和点列图（Spot diagram），确定厚度求解方法和变量，进行简单的优化。 实验要求：设计一个 F/4 的镜片，焦距为 100mm，在轴上可见光谱范围内，用 BK7 玻 璃 实验步骤： 1 运行 ZEMAX。ZEMAX 主屏幕会显示镜片数据编辑（LDE）。 2 选择“系统（System）”菜单下的“波长（Wavelengths）”。 屏幕中间会弹出一个“波长数据（Wavelength Data）”对话框。 。用鼠标在第二和第三行的“使用（Use）”上单击一下，将会 增加两个波长使总数成为三。现在，在第一个“波长”行中输入 486， ，在第二行的波长列中输入 587，后在第三 行输入 656。“权重（Weight）” 这一列用在优化上，以及计算波长权重数据如 RMS 点尺寸和 STREHL 率。现在让所有的权为 1.0，单击 OK 保存所做的改变，然后退出波长数据对话框。 3 设置这个孔径值，选择“系统”中的“通常（General）”菜单项，出现“通常数据（General Data）”对话框，单击“孔径值（Aper Value）”一格，输入一个值：25。插入第四个面，只需移动光标到像平面（后一个面）的“无穷 （Infinity）”之上，按 INSERT 键。这将会在那一行插入一个新的面，并将像平面往下移。 4 现在我们将要输入所要使用的玻璃。移动光标到第一面的“玻璃（Glass）”列，即在左边被 标作 STO 的面。输入“BK7”并敲回车键。移动光标到第 1 面（我们刚才输 入了 BK7 的地方）的厚度列并输入“4”。 5 现在，我们需要为镜 片输入每一面的曲率半径值。在第 1 （STO）和 2 面中分别输 入这些值。符号约定为： 如果曲率中心在镜片的 右边为正，在左边为负。 这些符号（+100，-100） 会产生一个等凸的镜片。 我们还需要在镜片焦点 处设置像平面的位置，所 以要输入一个 100 的值， 作为第 2 面的厚度。 6 先选择“分 析（Analysis）”菜单，然后选择“图（Fan）”菜单，再选择“光线像差（Ray Aberration）”。你 将会看到光线特性曲线图在一个小窗口显示出来（如果看到任何出错信息，退回并确认是否所有 你所输入的数据与所描述的是一致的）。光线特性曲线图如图所示。 7 在第 2 面的厚度上双击，弹出 SOLVE 对话框，它只简单地显示 “固定（Fixed）”。在下拉框上 单击，将 SOLVE 类型改变为“边 缘 光 高 （ Marginal Ray Height）”，然后单击OK。从光线特性曲线窗口菜单，单击“更新（Update）”（在窗口任何地方双击也可更新）， 其光线特性曲线图如图所示。 8 将光标移到第1面的半 径这一列，然后按Ctrl-Z（如果你喜欢用菜单界面，单击“半径”，然后选择SOLVES，再从LDE 菜单中选变量“Variable toggle”；你也可以在“半径”上双击，得到一个下拉的选择列，其中包 括了变量状态）。注意，出现“V”表示一个可变的参量。按Ctrl-Z与菜单的功能相同。再在第2 面半径以及第2面的厚度上设置变化的标志，。第2面的厚度变化时，它的值会复盖（overrides） 先前用求解定出的值。 9 从主菜单中选择“编辑（Editors）”菜单下的“评价函数”。出现一个 与LDE类似的电子表格。从这个新的窗口的菜单条上，选择“工具（Tools）”菜单下的“缺省评 价函数”。再在出现的对话框中，点击Reset，然后OK。在第一行中的任何一处单击鼠标，使光标移动到评价函数编辑的第一行，按下INSERT键插 入新的一行。现在，在“TYPE”列下，输入“EFFL”然后按回车。此操作数控制有效焦距。移 动光标到“Target”列，输入“100”然后按回车。其“权重（Weight）”输入一个值：1。这样 我们就完成了评价函数的定义。 10 现在从主菜单条中选择“工 具”菜单下的“佳化 （Optimization）”，会显示佳 化工具对话框。注意“自动更新 （Auto Update）”复选框。如果 这个选项被选中，屏幕上当前所 显示的窗口（如光学特性曲线图） 会按佳化过程中镜头的改变而 被自动更新。在该复选框中单击 选择自动更新，然后单击“自动 （Automatic）”，ZEMAX会很快 地减少评价函数。单击“退出 （Exit）”关闭佳化对话框。 11 在Analysis中选择wavefront打开wavefront Map如图